DE102004035603A1

DE102004035603A1 - Gantry für eine Röntgeneinrichtung

Info

Publication number: DE102004035603A1
Application number: DE102004035603A
Authority: DE
Inventors: Walter Beyerlein; Werner Prof. Kühnel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-03-16
Also published as: US20080049904A1; CN101014286A; CN100525707C; US7425096B2; WO2006008274A1

Abstract

Bei einer Gantry für eine Röntgeneinrichtung ist für den mindestens einen Übertrager zur berührungslosen Leistungs- bzw. Signalübertragung zwischen einem stationären und einem drehbaren Teil der Gantry mindestens eine Abschirmeinrichtung zur Reduzierung von Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Störfeldern vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gantry für eine Röntgeneinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1; eine derartige Gantry ist aus der DE 28 55 379 C2 bekannt.

In der allgemeinen Strahlentherapie und speziell bei vielen Computertomographie-Anlagen erfolgt eine Leistungsübertragung von einem stationären auf einen drehbaren Teil einer Gantry berührungslos, zum Beispiel mittels Induktion, durch einen Übertrager. Dadurch werden Nachteile wie Funkenbildung und hoher Verschleiß von Übertragungsarten wie zum Beispiel mittels Schleifringen vermieden. Bekannt ist eine solche berührungslose Leistungsübertragung aus der DE 28 55 379 C2 .

Ein derartiger Übertrager für die Leistungsübertragung umfasst, wie in 2 gezeigt, auf dem stationären Teil der Gantry eine Primärspule, auf dem drehbaren Teil der Gantry eine Sekundärspule, sowie mindestens einen Übertragerkern. Auf einer Gantry können auch mehrere Übertrager für verschiedene mit Leistung zu versorgende Anlagenkomponenten vorhanden sein.

Aus konstruktiven Gründen ist zwischen dem stationären und dem drehbaren Teil der Gantry ein Luftspalt unvermeidlich. Um den Luftspalt bildet sich proportional zu dessen Größe ein magnetisches Streufeld. Das magnetische Streufeld eines Übertragers kann mit dem magnetischen Streufeld eines anderen Übertragers, mit kapazitiven Koppelstrecken für die Datenübertragung oder mit elektronischen Anlagenkomponenten in Wechselwirkung treten. Dadurch kann es zu gegenseitiger Störung der Übertragung bis zur Beschädigung von Anlagenkomponenten kommen.

Sind zwei Übertrager nebeneinander vorhanden, von denen der erste für die Versorgung der Röntgenröhre und der zweite für sonstige Spannungsversorgung zuständig ist, kann es durch die Wechselwirkung an der Röntgenröhre trotz abgeschaltetem ersten Übertrager dauerhaft zu einer Spannung von bis zu einigen kV kommen. Dies kann zu ungewollter Strahlungserzeugung führen.

Durch eine ausreichende Entfernung zu den Streufeldern bzw. zwischen den Streufeldern besteht die Möglichkeit, die Wechselwirkung zu verringern. Zum Beispiel müsste bei einem Luftspalt von ca. 1 mm die Entfernung zwischen zwei induktiven Übertragern mindestens 10 cm betragen, um eine Verbesserung zu erzielen, was aber aus konstruktiven Gründen oftmals nicht möglich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen und aufwandsarmen Mitteln die Beeinflussung von Anlagenkomponenten durch derartige, zum Beispiel von der berührungslosen induktiven Leistungsübertragung oder anderen Signalübertragungen verursachte, magnetische Streufelder oder durch andere elektromagnetische Störfelder zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gantry gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Lehre gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Durch eine erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung für den mindestens einen Übertrager ist sowohl ein Schutz des jeweiligen Übertragers vor elektromagnetischen Störfeldern weiterer Übertrager oder vor externen Störfeldern als auch ein Schutz anderer Gerätekomponenten vor den elektromagnetischen Störfeldern des jeweiligen Übertragers gewährleistet.

In vorteilhafter Weise ist mindestens eine Abschirmeinrichtung für den mindestens einen Übertrager zur Abschirmung von durch die berührungslose Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern vorgesehen. Um einen umfassenden gegenseitigen Schutz mindestens zweier Übertrager gewährleisten zu können, ist zweckmäßiger Weise mindestens eine Abschirmeinrichtung für mindestens einen Übertrager zur Abschirmung von durch die berührungslose Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern des oder der jeweils anderen Übertrager vorgesehen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei mindestens einem ringförmig ausgebildeten Übertrager die Abschirmeinrichtung durch mindestens ein zu dem jeweiligen Übertrager konzentrisches ringförmiges Schirmelement gebildet. Eine derartige Abschirmung ist aufwandsarm anbringbar und stellt kein Hindernis bei der Bedienung der Anlage dar. In vorteilhafter Weise ist mindestens ein Übertrager ringförmig ausgebildet und die Abschirmeinrichtung durch jeweils mindestens ein zu dem stationären Teil des jeweiligen Übertragers konzentrisches stationäres ringförmiges Schirmelement und durch jeweils mindestens ein zu dem drehbaren Teil des jeweiligen Übertragers konzentrisches drehbares ringförmiges Schirmelement gebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
1 in Vorderansicht eine Röntgeneinrichtung mit einer Gantry nach dem Stand der Technik;
2 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine Gantry mit einem induktiven Leistungsübertrager nach dem Stand der Technik;
3 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine Gantry mit zwei induktiven Leistungsübertragern nach dem Stand der Technik;
4 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gantry mit zwei induktiven Leistungsübertragern und Schirmelementen;
5 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Gantry mit zwei induktiven Leistungsübertragern und sich überlappenden Schirmelementen;
6 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gantry mit einem induktiven Leistungsübertrager und Schirmelementen.
1 zeigt ein Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Patienten 1, einen sogenannter Computertomograph. Das Gerät besitzt in einem Rahmen 2 eine Gantry 3, von der ein Teil durch einen Motor 4 um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse 5 drehbar ist. Zur Durchleuchtung des auf einer Liege 6 liegenden Patienten 1 sind eine Röntgenröhre 7 und ein Detektor 8 für Röntgenstrahlung vorgesehen. Die Röntgenröhre 7 sendet ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 9 aus, dessen Ausdehnung so gewählt ist, dass die gesamte zu untersuchende Transversalschicht des Patienten 1 von Röntgenstrahlung durchsetzt wird. Senkrecht zur Schichtebene ist die Stärke des Röntgenstrahlenbündels 9 gleich der Schichtstärke. Zur Durchleuchtung des Patienten 1 wird die Anordnung aus Röntgenröhre 7 und Detektor 8 um den Patienten 1 um einen Winkel von etwa 360° gedreht und bei vorbestimmten Projektionen, z.B. bei jedem Winkelgrad, ein Satz von Ausgangssignalen des Detektors 8 abgefragt.
Die Hochspannung zur Röntgenröhre 7 von einem Röntgengenerator 20 wird berührungslos übertragen, so dass es möglich ist, die Messanordnung 7, 8 dauernd rotieren zu lassen und sehr kurze Abtastzeiten zu erzielen. Es kann außerdem eine kontaktlose Signalübertragung von einen rotierenden zu einem feststehenden Teil erfolgen, zum Beispiel ebenfalls induktiv oder über einen ortsfesten, um die Drehachse 5 gekrümmten Ring aus lichtleitfähigem Material in nicht näher beschriebener Weise.
2 zeigt einen Schnitt durch eine Gantry 3 nach dem Stand der Technik mit einem einzelnen induktiven Übertrager 27, der ringförmig um die Öffnung 19, die zur Aufnahme eines Objektes 1 dient, angeordnet ist und eine Drehachse 5 aufweist. Eine Primärspule 21 und ein u-förmiges Übertragerkernteil 23 bilden den stationären Teil des Übertragers 27, während eine Sekundärspule 22 und ein u-förmiges Übertragerkernteil 24 drehbar angeordnet sind. Zwischen dem stationären und dem drehbaren Teil des Übertragers 27 befindet sich aus konstruktiven Gründen ein Luftspalt L. Um diesen Luftspalt bildet sich im inneren und äußeren Randbereich des Übertragers jeweils ein magnetisches Streufeld 25 und 26 aus. Das magnetische Streufeld 25 reicht in die Öffnung 19 hinein.
3 zeigt eine Abtasteinheit gemäß 2 mit zwei Übertragern 27 und 37 unterschiedlicher Radien. Beide weisen jeweils einen stationären Teil mit Primärspulen 21 und 31 sowie u-förmigen Übertragerkernteilen 23 und 33 auf und jeweils einen drehbaren Teil mit Sekundärspulen 22 und 32 sowie u-förmigen Übertragerkernteilen 24 und 34. Im Bereich des Luftspaltes L bilden sich bei beiden Übertragern 27 und 37 magnetische Streufelder 25, 26, 35 und 36 aus. Das nach außen gerichtete Streufeld 36 des inneren Übertragers 37 und das nach innen gerichtete Streufeld 25 des äußeren Übertragers 27 überschneiden sich, was zu Verkopplungen führen kann.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Gantry mit zwei ringförmigen Übertragern 27 und 37 und zwischen diesen zur Abschirmung der magnetischen Streufelder angeordneten ringförmigen Schirmelementen 41 und 42. Die ringförmigen Schirmelemente 41 und 42 sind zu den jeweiligen Übertragern 27 und 37 konzentrisch ausgebildet und können aus verschiedenen Materialien bestehen. Zweckmäßigerweise sind die ringförmigen Schirmelemente 41; 42 als magnetostatische Abschirmung, insbesondere aus Ferrit, ausgebildet. Durch elektrisch nur sehr schwach leitende Materialien wie Ferrite können magnetische Streufelder 25; 36 statisch abgeschirmt werden. Ein wesentlicher Vorteil dieser Art der Abschirmung besteht darin, dass keine Verluste an elektrischer Leistung auftreten.
Die Schirmelemente können auch aus anderen Materialien aufgebaut sein. In für eine besonders effektive Abschirmung vorteilhafter Weise sind die ringförmigen Schirmelemente 41; 42 als Wirbelstromdämpfung ausgebildet. Zweckmäßigerweise für diese Art der Abschirmung sind die ringförmigen Schirmelemente 41; 42 aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Eisen, gebildet. Für die Wirbelstromdämpfung ist es sinnvoll, dass die Schirmelemente eine geschlossene Fläche bilden. Die Funktionsweise der Wirbelstromdämpfung besteht darin, dass das Streufeld in den leitfähigen Schirmringen Wirbelströme induziert. Dadurch entsteht ein Gegenfeld, welches dem ursprünglichen Streufeld entgegenwirkt und zu dessen Kompensierung führt. Die Wirbelstromdämpfung kann bereits mit sehr dünnen, günstig herstellbaren Schirmelementen Streufelder effektiv abschirmen.
5 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung mit ringförmigen Schirmelementen 43 – 48. In für eine noch wirksamere Abschirmung der elektromagnetischen Streufelder vorteilhafter Weise ist bei mehr als einem ringförmigen Schirmelement 43 – 48 eine zumindest teilweise gegenseitige axiale (zur Drehachse 5 parallele) Überlappung der Schirmelemente 43 – 48 vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Übertrager 27; 37 und eine Abschirmeinrichtung 47; 48 außerhalb der Außenkontur des größten Übertragers 27 sowie eine Abschirmeinrichtung 45; 46 innerhalb der Innenkontur des kleinsten Übertragers 37 vorgesehen. Dadurch werden besonders außerhalb bzw. innerhalb der Gantry 3.3 befindliche Gerätekomponenten und auch Personen vor den Streufeldern geschützt bzw. die zugelassenen Verträglichkeitspegel eingehalten. Auch umgekehrt werden die Übertrager vor schädlichen elektromagnetischen Störfeldern ge schützt. Diese Art der Abschirmung ist nochmals in 6 anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Gantry 3.4 mit einem einzelnen Übertrager 27 und ringförmigen Schirmelementen 45 – 48 gezeigt. Die Dicke der Schirmelemente 41 – 48 richtet sich nach der Eindringtiefe der induzierten Ströme und kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 mm liegen.
Die Erfindung lässt sich wie folgt kurz zusammenfassen: Bei einer Gantry für eine Röntgeneinrichtung ist für den mindestens einen Übertrager zur berührungslosen Leistungs- bzw. Signalübertragung zwischen einem stationären und einem drehbaren Teil der Gantry mindestens eine Abschirmeinrichtung zur Reduzierung von Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Störfeldern vorgesehen.

Claims

Gantry (3; 7; 8; 21-24; 27; 31-34; 37) für eine Röntgeneinrichtung, – wobei die Gantry (3; 7; 8; 21-24; 27; 31-34; 37) für die Aufnahme einer Röntgenröhre (7) und/oder einer Messwerterfassung vorgesehen ist, – wobei ein stationärer Teil (21; 23) der Gantry (3; 7; 8; 21-24; 27; 31-34; 37) stationär angeordnet und relativ dazu ein drehbarer Teil (3; 22; 24; 7; 8) der Gantry (3; 7; 8; 21-24; 27; 31-34; 37) drehbar gelagert ist, – wobei die Gantry (3; 7; 8; 21-24; 27; 31-34; 37) für die Aufnahme mindestens eines Übertrager (27; 37) zur Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung zwischen dem stationären (21; 23; 31; 33) und dem drehbaren Teil (22; 24; 32; 34) vorgesehen ist, – wobei die Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung zwischen dem stationären (21; 23; 31; 33) und dem drehbaren Teil (22; 24; 32; 34) berührungslos, insbesondere induktiv und/oder kapazitiv, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abschirmeinrichtung (41-46) für den mindestens einen Übertrager (27; 37) zur Abschirmung von elektromagnetischen Störfeldern vorgesehen ist.
Gantry nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abschirmeinrichtung (41-46) für den mindestens einen Übertrager (27; 37) zur Abschirmung von durch die berührungslose Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern (25; 26; 35; 36) vorgesehen ist.
Gantry nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Übertrager (27; 37) vorgesehen sind und mindestens eine Abschirmeinrichtung für mindestens einen Ü bertrager (27; 37) zur Abschirmung von durch die berührungslose Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern (25; 26; 35; 36) des oder der jeweils anderen Übertrager (27; 37) vorgesehen ist.
Gantry nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Übertrager (27; 37) vorgesehen ist und eine Abschirmeinrichtung außerhalb der Außenkontur des größten Übertragers (27; 37) vorgesehen ist.
Gantry nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Übertrager (27; 37) vorgesehen ist und eine Abschirmeinrichtung innerhalb der Innenkontur des kleinsten Übertragers (27; 37) vorgesehen ist.
Gantry nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Übertrager (27; 37) ringförmig ausgebildet ist und die Abschirmeinrichtung durch mindestens ein zu dem jeweiligen Übertrager (27; 37) konzentrisches ringförmiges Schirmelement (41-48) gebildet wird.
Gantry nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Übertrager (27; 37) ringförmig ausgebildet ist und die Abschirmeinrichtung durch jeweils mindestens ein zu dem stationären Teil (21; 23; 31; 33) des jeweiligen Übertragers (27; 37) konzentrisches stationäres ringförmiges Schirmelement (41; 43; 45; 47) und durch jeweils mindestens ein zu dem drehbaren Teil (22; 24; 32; 34) des jeweiligen Übertragers (27; 37) konzentrisches drehbares ringförmiges Schirmelement (42; 44; 46; 48) gebildet wird.
Gantry nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Schirmelement (41-48) ringförmig ausgebildet ist und eine zumindest teilweise gegenseitige axiale Überlappung der Schirmelemente (43-48) vorgesehen ist.
Gantry nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Schirmelemente (41-48) als magnetostatische Abschirmung, insbesondere aus Ferrit, ausgebildet sind.
Gantry nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Schirmelemente (41-48) als Wirbelstromdämpfung ausgebildet sind.
Gantry nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Schirmelemente (41-48) aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Eisen, gebildet sind.
Röntgeneinrichtung mit einer Gantry nach zumindest einem der Ansprüche 1-11.