DE102004004297B4

DE102004004297B4 - Bildgebendes Tomographie-Gerät

Info

Publication number: DE102004004297B4
Application number: DE102004004297A
Authority: DE
Inventors: Günter Danz; Hans-Jürgen Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP2005211653A; CN1647766A; DE102004004297A1; US7603162B2; US20050199058A1

Abstract

Bildgebendes Tomographie-Gerät mit einer stationären ein Messmittel (13) zur Messung der Unwucht aufweisenden Einheit (1), an der eine ringartige Messeinrichtung (3) rotierbar um einen Patiententunnel (9) angebracht ist, wobei an der Messeinrichtung (3) Kompensationsgewichte zur Kompensation einer Unwucht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsgewichte (17a, 17b) in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen (E1, E2) angeordnet sind, und dass in jeder Ebene (E1, E2) zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern (C1, C2, C3, C4) ausgebildete Kompensationsgewichte angeordnet sind, wobei zumindest zwei der Kammern (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Tomographie-Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Tomographie-Gerät ist aus der DE 101 08 065 A1 bekannt. Dabei ist in einer stationären Aufnahme eine um eine horizontale Drehachse drehbar gelagerte Messeinrichtung bzw. Gantry aufgenommen. An der stationären Aufnahme ist ein Sensor zum Ermitteln einer Unwucht der Messeinrichtung vorgesehen. Der Sensor ist mit einer Einrichtung zur Berechnung derjenigen Position/en der drehbaren Messeinrichtung verbunden, an denen ein Kompensationsgewicht bzw. -gewichte zum Ausgleich der Unwucht angebracht werden sollen. – Das Auswuchten kann ohne das Vorsehen eines besonderen Wuchtgeräts erfolgen. Zur Durchführung des Wuchtvorgangs, insbesondere zur korrekten Anbringung der Kompensationsgewichte, ist allerdings besonders geschultes Personal erforderlich. Der Wuchtvorgang erfordert u. a. eine teilweise Demontage von Teilen des Röntgen-Computertomographen. Er ist zeit- und kostenaufwändig.
Ein weiteres Tomographie-Gerät ist aus der US 2003/0159508 A1 bekannt. Dabei sind die Kompensationsgewichte jeweils mittels eines Servomotors entlang zweier senkrecht zueinander angeordneter Leitspindeln bewegbar.
Die US 6,354,151 B1 sowie die DE 698 04 817 T2 betreffen eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Werkzeughalters. Dabei werden das Maß des Werkzeughalters und dessen Unwucht ermittelt.
Die DE 298 23 562 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind in zwei axial voneinander beabstandeten Ebenen in Form von Ausgleichsringen ausgebildete Kompensationsgewichte vorgesehen. Die Kompensationsgewichte können durch eine Rotation der Ausgleichsringe relativ zum Rotationskörper verstellt werden.
Die DE 297 09 273 U1 offenbart eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind zwei Ausgleichsringe mit einer definierten Unwucht vorgesehen, die zur Kompensation einer Unwucht des Rotors in einer geeigneten Winkellage zueinander am Rotor befestigbar sind.
Die DE 199 20 699 C2 beschreibt ein Verfahren zum Auswuchten von Rotoren. Dabei sind ebenfalls zwei, jeweils eine definierte Unwucht aufweisende Ausgleichsringe am Rotor angebracht. Zur Kompensation der Unwucht kann die Winkellage der Ausgleichsringe zueinander geändert werden. Dazu wird eine Befestigungseinrichtung der Ausgleichsringe gelöst. Die Ausgleichsringe werden mittels einer Sperrklinke festgehalten und der Rotor relativ zu den Ausgleichsringen um einen vorgegebenen Winkel gedreht. Anschließend werden die Ausgleichsringe wieder arretiert.
Zur Erleichterung der Arretierung solcher Ausgleichsringe wird in der DE 199 20 698 A1 vorgeschlagen, diese in ihrer Winkellage mittels einer federbelasteten Rastvorrichtung am Rotor zu fixieren. Die Ausgleichsringe können unter Krafteinwirkung in ihrer Winkellage relativ zum Rotor verstellt und selbstständig arretiert werden.
Zur Erleichterung des Auffindens der korrekten Arretierungsposition derartiger Ausgleichsringe wird in der DE 298 23 562 U1 vorgeschlagen, mittels einer Markierungseinrichtung Markierungen auf die Ausgleichselemente zu projizieren, wenn der Rotor sich in einer Ausgleichsposition befindet.
Die DE 197 29 172 C1 beschreibt ein Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors. Dabei wird mittels einer Unwuchtmesseinrichtung die Unwucht des Rotors gemessen.
Der Rotor weist zur Kompensation der Unwucht mehrere in unterschiedlichen Rotorwinkellagen angeordnete mit einer Ausgleichsflüssigkeit befüllte Ausgleichskammern auf. Zur Kompensation der Unwucht wird die Menge der Ausgleichsflüssigkeit in geeigneter Weise in den Ausgleichkammern erhöht oder erniedrigt.
Die DE 28 52 376 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Rotors. Dabei sind in ein und derselben Ebene mit einem Versatz von 90° mehrere Kammern vorgesehen, welche zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
Die DE 32 48 085 C2 beschreibt eine Vorrichtung, bei welcher in einer ringförmigen in einer einzigen Ebene angeordneten Kammer ein Magnetfluid aufgenommen ist. Zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors kann die Lage des Magnetfluids mittels extern angebrachter Magneten verändert werden.
Die DE 299 13 630 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der Unwucht in einer Werkzeug- oder Wuchtmaschine. Dabei wird die Wuchtmaschine unter Verwendung von Gegengewichtrotoren gewuchtet und die Position der Gegengewichtrotoren gespeichert. Anschließend wird die Wuchtmaschine mit einem darin aufgenommenen Werkstück erneut durch Verstellen der Gegengewichtrotoren gewuchtet. Aus der abweichenden Position der Gegengewichtrotoren ohne und mit Werkstück kann auf die Unwucht des Werkstücks geschlossen werden.
Die DE 197 43 577 A1 und die DE 197 43 578 A1 beschreiben ein Verfahren zum Auswuchten eines Rotationskörpers. Dabei sind am Rotationskörper Kompensationsmassen angebracht, die radial und/oder in ihrer Winkellage bezüglich des Rotationskörpers verstellbar sind. Zu Beginn des Verfahrens werden die Kompensationsmassen zunächst in eine Nullposition gebracht, bei der sich die von ihnen erzeugten Vektoren gegenseitig aufheben. Anschließend wird die Unwucht des Rotationskörpers gemessen und durch geeignetes Verstellen der Kompensationsmassen kompensiert.
Die Durchführung der nach dem Stand der Technik bekannten verfahren erfordert üblicherweise fachlich geschultes Personal. Abgesehen davon eignen sich einige der bekannten Verfahren nicht zum Auswuchten einer Messeinrichtung von Tomographie-Geräten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein bildgebendes Tomographie-Gerät angegeben werden, dessen rotierbare Messeinrichtung möglichst einfach gewuchtet werden kann. Der Wuchtvorgang soll möglichst vollautomatisch durchführbar sein, so dass dafür der Einsatz besonders geschulten Personals nicht mehr erforderlich ist.
Die Aufgabe wird die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompensationsgewichte in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind, und dass in jeder Ebene zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern ausgebildete Kompensationsgewichte angeordnet sind, wobei zumindest zwei der Kammern über zumindest eine Leitung zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
Indem die Kompensationsgewichte in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind, ist auch eine Kompensation einer durch eine ungleichmäßige axiale Gewichtsverteilung hervorgerufene Unwucht möglich. Dadurch hervorgerufene Taumelbewegungen können damit kompensiert werden. Indem zumindest zwei der Kammern in einer Ebene mit zumindest einer Leitung verbunden sind, kann auf einfache Weise durch Flüssigkeitsverlagerung ein zur Kompensation einer Unwucht erforderliches Kompensationsgewicht eingestellt werden. Dazu sind keine aufwändigen mechanischen Vorrichtungen notwendig.
Das vorgeschlagene bildgebende Tomographie-Gerät ist einfach realisierbar.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in jeder Ebene vier Kammern mit einem Versatz von 90° angeordnet, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern über zumindest eine Leitung zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind. Die vorgeschlagene Ausführung lässt sich besonders einfach steuern. Es kann insbesondere auch sein, dass die beiden einander gegenüberliegenden Kammern mittels zweier Leitungen miteinander verbunden sind. Bei einem geeigneten Anschluss der beiden Leitungen können auf die Flüssigkeit wirkende Zentrifugalkräfte ausgeglichen werden.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist in die zumindest eine Leitung ein Mittel zum Pumpen eingeschaltet. Das ermöglicht ein Hin- und Herpumpen von Flüssigkeit von einer Kammer in eine andere.
Als Flüssigkeit kann ein Magnetfluid verwendet werden. Es handelt sich dabei um eine Flüssigkeit, deren Viskosität sich unter Einwirkung eines Magnetfelds ändert. Bei der Verwendung eine Magnetfluids als Flüssigkeit kann das Mittel zum Pumpen eine Einrichtung zur Erzeugung eines die zumindest eine Leitung abschnittsweise durchdringenden elektrischen oder magnetischen Felds sein. Durch eine geeignete Änderung des elektrischen oder magnetischen Felds kann Magnetfluid hin- und hergepumpt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein weiteres Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung in Bezug zur stationären Einheit vorhanden. Das ermöglicht eine besonders einfache Bestimmung der zur Kompensation der Unwucht erforderlichen Verteilung der Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Mittels zum Pumpen gemäß einem vorgegebenen Algorithmus zur Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung vorhanden ist. Bei einer solchen Steuereinrichtung kann es sich um eine herkömmliche Steuerung mit einem Mikroprozessor handeln. Die Steuereinrichtung berechnet zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der vom Messmittel zur Messung der Unwucht sowie ggf. der vom weiteren Messmittel zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung gelieferten Signale eine Verteilung der zur Kompensation der Unwucht erforderlichen Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung. In Abhängigkeit des Messergebnisses wird das Mittel zum Pumpen derart gesteuert, dass eine zur Erzielung der errechneten Kompensationsgewichtsverteilung erforderliche Flüssigkeitsbewegung in den Kammern stattfindet.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Tomographie-Geräts,
2 eine schematische Seitenansicht einer ersten Variante einer Messeinrichtung und
3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Variante einer Messeinrichtung.
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Röntgentomographie-Geräts mit einer stationären Einheit 1. An der stationären Einheit 1 ist drehbar um eine rechtwinklig zur Papierebene stehende Rotationsachse 2 eine ringartige Messeinrichtung 3 bzw. eine Gantry aufgenommen. Eine Rotationsrichtung der Messeinrichtung 3 ist mit dem Pfeil a bezeichnet. An der Messeinrichtung 3 sind in gegenüberliegender Anordnung eine Röntgenquelle 4 und ein Röntgendetektor 5 mit einer nachgeordneten Auswerteelektronik 6 angebracht. Ein von der Röntgenquelle 4 abgestrahlter Strahlenfächer 7 definiert bei einer Rotation der Messeinrichtung 3 ein kreisförmiges Messfeld 8. Das Messfeld 8 befindet sich innerhalb eines mit der unterbrochenen Linie angedeuteten Patiententunnels 9. Insbesondere die Auswerteelektronik 6 ist über einen hier schematisch angedeuteten Schleifringkontakt 10 mit einem Computer 11 verbunden, welcher einen Monitor 12 zur Anzeige von Daten aufweist. An der stationären Einheit 1 sind erste Sensoren 13 zur Messung von auf die stationäre Einheit 1 übertragenen Schwingungen vorgesehen, von denen hier lediglich einer gezeigt ist. Die ersten Sensoren 13 sind gegenüberliegend der rotierbaren Messeinrichtung 3 angebracht derart, dass die auf die stationäre Einheit 1 übertragenen Schwingungen in zwei parallelen senkrecht zur Drehachse 2 der Messeinrichtung 3 stehenden Ebenen messbar sind. Bei den ersten Sensoren 13 handelt es sich um herkömmliche Sensoren, mit denen die auf die stationäre Einheit 1 übertragenen Schwingungen messbar sind. Ein weiterer an der stationären Einheit 1 angebrachter Sensor 14 dient der Erfassung des Drehwinkels der Messeinrichtung 3 relativ zur stationären Einheit 1. Die Sensoren 13 und der weitere Sensor 14 sind zur Auswertung der damit gemessenen Signale ebenfalls mit dem Computer 11 verbunden. – In 1 sind der Übersichtlichkeit halber an der Messeinrichtung 3 vorgesehene Kompensationsgewichte nicht dargestellt.
In 2 und 3 sind der Übersichtlichkeit halber die Röntgenquelle 4 und der Röntgendetektor 5 mit nachgeordneter Auswerteelektronik 5 nicht dargestellt. In einer jeweils gezeigten ersten Ebene sind mit einem Versatz von 90° vier Kammern C1, C2, C3 und C4 an der Messeinrichtung 3 befestigt. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern C1, C3 bzw. C2, C4 sind jeweils über eine Leitung L1 bzw. L2 miteinander zum Flüssigkeitsaustausch verbunden. In die Leitungen L1, L2 ist jeweils eine Pumpe P1, P2 eingeschaltet. Eine aus zwei einander gegenüberliegenden Kammern C1, C3 bzw. C2, C4, der Leitung L1 bzw. L2 und der darin eingeschalteten Pumpe P1 bzw. P2 bestehende Anordnung bildet ein Kompensationsgewicht, dessen Lage durch Hin- und Herbewegen von Flüssigkeit relativ zur Messeinrichtung 3 veränderbar ist. Bei der Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Hydraulikflüssigkeit handeln.
Bei der in 3 gezeigten zweiten Variante sind die einander gegenüberliegenden Kammern C1, C3 bzw. C2, C4 jeweils über zwei Leitungen miteinander verbunden. Jede der Leitungen verbindet jeweils ein radial innenliegendes Ende der einen Kammer C1, C3 mit einem radial außenliegenden Ende der gegenüberliegenden anderen Kammer C2, C4. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Leitungen L1, L1a, L2, L2a können Zentrifugalkräfte kompensiert werden, welche auf die in den Kammern C1, C2, C3, C4 aufgenommenen Flüssigkeiten wirken. Infolge dessen wird zum Hin- und Herpumpen von Flüssigkeit zwischen den Kammern während der Rotation der Messeinrichtung 3 nur eine geringe Leistung benötigt. Ferner sind bei der hier gezeigten zweiten Variante anstelle der Pumpen P1, P2 Spulen S1, S2 zur Erzeugung eines die Leitung L1, L2 abschnittsweise durchdringenden Magnetfelds vorgesehen. Als Flüssigkeit wird in diesem Fall ein Magnetfluid verwendet. Es handelt sich dabei um ein Fluid mit magneto-rheologischen Eigenschaften, d. h. die Viskosität des Fluids ist von der Stärke eines darauf einwirkenden Magnetfelds abhängig. Sie wird z. B. bei Einwirken eines Magnetfelds hochviskos bzw. starr. Es kann damit also durch Erzeugung eines geeigneten Magnetfelds mittels der Spulen S1, S2 ein Durchfluss des Magnetfluids durch die Leitung L1, L2 erzeugt werden. Anstelle des Magnetfluids kann auch ein Fluid mit elektro-rheologischen Eigenschaften verwendet werden, dessen Viskosität von der Stärke eines darauf einwirkenden elektrischen Felds abhängig ist. Als Pumpen können in diesem Fall anstelle der Spulen S1, S2 Elektroden zur Erzeugung eines die Leitung L1, L2 durchdringenden elektrischen Felds verwendet werden.
In den 2 und 3 ist die Anordnung der Kompensationsgewichte jeweils in einer ersten Ebene gezeigt. Eine solche erste senkrecht zur Rotationsachse 2 verlaufende Ebene kann z. B. durch die Vorderseite der Messvorrichtung 3 gebildet sein. Um eine vollständige Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung 3 zu gewährleisten, können in einer parallel zur ersten Ebene vorgesehenen zweiten Ebene weitere Kompensationsgewichte an der Messeinrichtung 3 vorgesehen sein. Bei der zweiten Ebene kann es sich beispielsweise um eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite der Messeinrichtung 3 handeln. Die in der zweiten Ebene vorgesehene Kompensationseinrichtung kann entsprechend der beispielsweise in den 2 und 3 gezeigten Kompensationseinrichtung ausgebildet sein.

Claims

Bildgebendes Tomographie-Gerät mit einer stationären ein Messmittel (13) zur Messung der Unwucht aufweisenden Einheit (1), an der eine ringartige Messeinrichtung (3) rotierbar um einen Patiententunnel (9) angebracht ist, wobei an der Messeinrichtung (3) Kompensationsgewichte zur Kompensation einer Unwucht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsgewichte (17a, 17b) in zwei parallelen axial voneinander beabstandeten Ebenen (E1, E2) angeordnet sind, und dass in jeder Ebene (E1, E2) zumindest drei als mit einer Flüssigkeit befüllbare Kammern (C1, C2, C3, C4) ausgebildete Kompensationsgewichte angeordnet sind, wobei zumindest zwei der Kammern (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach Anspruch 1, wobei in jeder Ebene (E1, E2) vier Kammern (C1, C2, C3, C4) mit einem Versatz von etwa 90° angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern. (C1, C2, C3, C4) über zumindest eine Leitung (L1, L2) zum Flüssigkeitsaustausch miteinander verbunden sind.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die zumindest eine Leitung (L1, L2) ein Mittel zum Pumpen der Flüssigkeit (P1, P2) eingeschaltet ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Kammern Flüssigkeit aufgenommen ist und die Flüssigkeit ein Magnetfluid ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Mittel zum Pumpen eine Einrichtung (S1, S2) zur Erzeugung eines die zumindest eine Leitung (L1, L2) abschnittsweise durchdringenden elektrischen oder magnetischen Felds ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein weiteres Messmittel (14) zur Bestimmung des Drehwinkels der Messeinrichtung (3) in Bezug zur stationären Einheit (1) vorhanden ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei eine Steuereinrichtung (11) zur Steuerung der Mittel zum Pumpen (P1, P2) gemäß einem vorgegebenen Algorithmus zur Kompensation einer Unwucht der Messeinrichtung (3) vorhanden ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bildgebende Tomographie-Gerät ein Röntgentomographie-Gerät ist.
Bildgebendes Tomographie-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bildgebende Tomographie-Gerät ein Ultraschalltomographie-Gerät ist.