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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Detektoreinheit für einen
Computertomographen. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf
einen Computertomographen mit der genannten Detektoreinheit.
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Ein
Computertomograph ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen
Bildes eines zu untersuchenden Objektes, insbesondere eines Patienten
mittels röntgendiagnostischer
Methoden. Ein üblicher
Computertomograph wie er beispielsweise aus der
EP 0 296 339 A1 bekannt
ist, umfasst ein als Gantry bezeichnetes, im Wesentlichen ringförmiges Traggestell
mit einem um eine isozentrische Achse drehbaren Drehwagen und einen
bezüglich
einer Umdrehung um die isozentrische Achse stationären Tragring
zur Lagerung des Drehwagens. Der Drehwagen und der Tragring weisen
eine gemeinsame zentrale Öffnung
auf, in welche das zu untersuchende Objekt zur Bildaufnahme hineingeschoben wird.
Der Drehwagen haltert einen Röntgenstrahler zur
Durchleuchtung des Objekts mit Röntgenstrahlung.
Der Drehwagen enthält
weiterhin eine Detektoreinheit, die in Gegenüberstellung zu dem Röntgenstrahler
an der Gantry gehaltert ist und zur Aufnahme von Röntgenprojektionsbildern
des Objekts dient.
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Im
Zuge einer computertomographischen Untersuchung werden solche Röntgenprojektionsbilder
des Objekts unter Rotation des Drehwagens aus einer Vielzahl von
Projektionsrichtungen aufgenommen. Aus den Röntgenprojektionsbildern wird
anschließend
mittels numerischer Rückprojektionsverfahren
schichtweise ein dreidimensionales Bild des Objekts berechnet.
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Die
Detektoreinheit eines Computertomographen umfasst üblicherweise
eine Vielzahl von entlang einer Detektorfläche angeordneten Detektorelementen
mit jeweils zugeordneter Auswer teelektronik. Die Detektorelemente,
und insbesondere deren elektronische Komponenten erzeugen im Betrieb
des Computertomographen eine erhebliche Verlustwärme, die schon allein zur Vermeidung
einer Überhitzung
der Detektoreinheit abgeführt
werden muss. Darüber
hinaus ist die Einhaltung einer möglichst konstanten Detektortemperatur
im Betrieb des Computertomographen von großer Bedeutung, um eine sogenannte
Temperaturdrift, d.h. eine thermisch bedingte Änderung der Aufnahmecharakteristik
des Computertomographen, zu vermeiden.
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Bisher
werden zur Kühlung
einer solchen Detektoreinheit häufig
ein oder mehrere drehzahlgeregelte Lüfter eingesetzt, die dem Detektor
unmittelbar zugeordnet und somit auf dem Drehwagen angeordnet sind.
Ein derartiges Kühlsystem,
bei dem zusätzlich
eine Ölkühlung vorgesehen
ist, ist z.B. aus der
EP
0 296 339 A1 bekannt. Infolge der mit fortschreitender
Entwicklung immer höheren
Gantry-Drehzahlen moderner Computertomographen sind dem Einsatz
solcher Lüfter
infolge der auftretenden Fliehkräfte
und dadurch bedingter häufiger
Lüfterausfälle durch
Lagerschäden
Grenzen gesetzt.
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Alternativ
ist aus der
DE 197
04 338 A1 bekannt, elektronische Leistungskomponenten,
die auf dem Drehwagen einer Gantry eines Computertomographen angeordnet
sind, unter Ausnutzung der durch die Gantry-Rotation selbst verursachten
Luftströmung
zu kühlen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Hinblick auf eine
effektive Wärmeabfuhr
vorteilhafte Detektoreinheit für
einen Computertomographen anzugeben. Die Detektoreinheit soll hierbei
insbesondere einfach zu realisieren und auch für eine hohe Fliehkraftbelastung
geeignet sein. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde,
einen Computertomographen mit einem einfach zu realisierenden und
effektiven Kühlsystem
für die
Detektoreinheit anzugeben, das insbesondere für eine hohe Gantry-Drehzahl
geeignet ist.
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Bezüglich der
Detektoreinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs
1. Bezüglich
des zugehörigen
Computertomographen wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 11.
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Danach
ist vorgesehen, an einer Grundfläche
des Detektors einen Lufteinlass vorzusehen, der derart ausgebildet
ist, dass ein außerhalb
der Detektoreinheit erzeugter Kühlluftstrom
durch den Lufteinlass an eine Innenseite der Detektorfläche der
Detektoreinheit geführt
ist.
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Als
Grundfläche
ist hierbei die Fläche
der Detektoreinheit bezeichnet, die von der Detektorfläche etwa
senkrecht abgewinkelt ist, und die in der vorgesehenen Montagestellung
der Detektoreinheit dem Tragring einer Gantry eines Computertomographen
zugewandt ist. Als Detektorfläche
ist wiederum die Fläche
der Detektoreinheit bezeichnet, die in der vorgesehenen Montagestellung
einer isozentrischen Achse der Gantry zugewandt ist, und entlang
deren Innenseite eine Anzahl von Detektorelementen angeordnet sind.
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Infolge
des in der Grundfläche
vorgesehenen Lufteinlasses ist die Detektoreinheit auf einfacher
Weise an eine im stationären
Teil der Gantry angeordnete Kühlluftführung anschließbar, wodurch Lüfter im
rotierenden Teil der Gantry, d.h. dem Drehwagen, entbehrlich werden.
Dies trägt
entscheidend zur Stabilität
der Detektoreinheit unter einer hohen Fliehkraftbelastung bei, so
dass die erfindungsgemäße Detektoreinheit
problemlos bei einem modernen, schnell rotierenden Computertomographen
einsetzbar ist.
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In
bevorzugter Ausführung
ist der Lufteinlass in geringem Abstand an einer Kante entlang geführt, welche
die Grundfläche
gegenüber
der Detektorfläche
abgrenzt. Auf diese Weise wird eine besonders gute Umspülung der
in der Umgebung der Detektorfläche
vorgesehenen Detektorelemente erreicht. Der Lufteinlass ist hierbei
insbesondere an die Form der Detektorflä che angepasst und weist eine
einer Krümmung
der Detektorfläche
angepasste bogenartige Kontur auf. Bevorzugt ist der Lufteinlass
durch eine Anzahl aneinander gereihter Einlassöffnungen gebildet. Vorteilhafterweise
sind insbesondere zwei Reihen von Einlassöffnungen vorgesehen, zwischen welchen
die Detektorelemente angeordnet sind, so dass die Detektorelemente
von zwei Seiten von Kühlluft
umspült
sind.
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Um
zur Konstanthaltung der Detektortemperatur die Kühlluftzufuhr steuern zu können, umfasst die
Detektoreinheit bevorzugt eine Steuereinrichtung, durch welche der
Lufteinlass reversibel verschlossen oder freigegeben werden kann.
Diese Steuereinrichtung umfasst in einer zweckmäßigen und einfach zu realisierenden
Ausführung
eine zur Grundfläche
parallelverschiebbar angeordnete Blende, durch welche der Lufteinlass
je nach Blendenstellung freigegeben oder zumindestens teilweise
abgedeckt ist. Die Blende ist hierbei insbesondere mittels einer
motorischen Antriebseinheit stufenlos zwischen einer dem Lufteinlass
vollständig
freigebenden Öffnungsstellung
und einer den Lufteinlass vollständig verschließenden Schließstellung
verstellbar.
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Die
Blende ist zweckmäßigerweise
als Lochblende ausgeführt
und umfasst eine Anzahl von Steueröffnungen, wobei in der Öffnungsstellung
der Blende jede Einlassöffnung
des Lufteinlasses in der Grundfläche
mit einer Steueröffnung
der Blende korrespondiert und wobei in einer Schließstellung
der Blende Einlassöffnungen
und Steueröffnungen
zumindestens im Wesentlichen überlappfrei
nebeneinander angeordnet sind, so dass die Einlassöffnungen durch
die Blende verschlossen sind. Im Hinblick auf eine stabile und einfach
zu realisierende Führung
ist die Blende vorteilhafterweise insbesondere in Längsrichtung
des Lufteinlasses verschiebbar.
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Eine
im Hinblick auf eine effektive Wärmeabfuhr
besonders vorteilhafte Luftzirkulation wird dadurch erreicht, dass
ein Luftauslass an einer der Detektorfläche gegenüberliegenden Außenfläche der Detektoreinheit
angeordnet ist.
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In
der bevorzugt vorgesehenen Montagestellung ist die Detektoreinheit
derart in dem Drehwagen befestigt, dass die Grundfläche [an
einer Rückwand des
Drehwagens im Wesentlichen] anliegt. Bevorzugt dient die Grundfläche hierbei
als Montagefläche für die Detektoreinheit.
Als Rückwand
wird eine Wand des Drehwagens bezeichnet, die diesen zu dem angrenzenden
Tragring hin abgrenzt. Die Rückwand
ist mit einer mit dem Lufteinlass der Detektoreinheit fluchtenden
Durchlassöffnung
versehen, so dass der Lufteinlass durch die Durchlassöffnung hindurch
mit einem innerhalb des Tragrings oder zwischen dem Tragring und
dem Drehwagen geführten Luftkanal
korrespondiert. Dieser Luftkanal ist insbesondere ringförmig um
die isozentrische Achse geschlossen und korrespondiert somit unabhängig von der
Drehstellung des Drehwagens mit dem Lufteinlass der Detektoreinheit.
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An
den Luftkanal sind ein oder mehrere Lüfter angeschlossen, die insbesondere
im Tragring, und somit stationär
bezüglich
des Drehwagens gehaltert sind. Alternativ ist aber auch möglich, den Tragring
an ein außerhalb
der Gantry angeordnetes Gebläse
anzuschließen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in
schematischer Draufsicht entlang der isozentrischen Achse einen
Computertomographen mit einer Gantry sowie einer in einem Drehwagen
der Gantry gehalterten Detektoreinheit,
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2 in
einem schematischen Querschnitt den Computertomographen gemäß 1,
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3 in
schematisch vergrößerter Detaildarstellung
III gemäß 2,
die Detektoreinheit des Computertomographen gemäß 1,
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4 in
perspektivischer Ansicht von außen auf
eine Grundfläche
der Detektoreinheit ein Gehäuseboden
derselben mit einem Lufteinlass und einer diesem zugeordneten Steuereinrichtung,
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5 in
einer vergrößerten Detailansicht
V gemäß 4 den
Lufteinlass und die Steuereinrichtung,
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6 in
perspektivischer Ansicht von innen auf die Grundfläche und
eine Detektorfläche
den Gehäuseboden
der Detektoreinheit gemäß 4 und
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7 in
Darstellung gemäß 6 das
durch den Gehäuseboden
und einen Gehäusedeckel
geschlossene Gehäuse
der Detektoreinheit gemäß 4.
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Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 3 zeigen
in grober schematischer Vereinfachung einen Computertomographen 1.
Der Computertomograph 1 umfasst ein als Gantry 2 bezeichnetes
Traggestell, an welchem ein Röntgenstrahler 3 und
eine zur Detektion der von dem Röntgenstrahler 3 emittierten
Röntgenstrahlung R
ausgebildete Detektoreinheit 4 gehaltert sind.
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Die
Gantry 2 umfasst einen um eine isozentrische Achse 5 drehbar
gelagerten Drehwagen 6 sowie einen bezüglich einer Drehung um die
isozentrische Achse 5 stationären Tragring 7, in
welchem der Drehwagen 6 gelagert ist.
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Der
Röntgenstrahler 3 und
die Detektoreinheit 4 sind an dem Drehwagen 6 in
Gegenüberstellung
gehaltert, so dass eine Strahlachse 8 der von dem Röntgenstrahler 3 emittierten
Röntgenstrahlung R
die isozentrische Achse 5 schneidet und etwa mittig auf
einer Detektorfläche 9 der
Detektoreinheit 4 auftrifft. Die von dem Röntgenstrahler 3 emittierte Röntgenstrahlung
R durchläuft
dabei eine bezüglich der
isozentrischen Achse 5 etwa zentrierte tunnelartige Öffnung 10 der Gantry 2,
in welche ein zu untersuchendes Objekt, insbesondere ein Patient,
zur Bildaufnahme einschiebbar ist.
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Der
Computertomograph 1 umfasst weiterhin ein Kühlsystem 11 zur
Kühlung
der Detektoreinheit 4. Das Kühlsystem 11 umfasst
einen stationär
in dem Tragring 7 der Gantry 2 angeordneten Lüfter 12, der
einen Luftstrom L in einem innerhalb des Tragrings 7 ausgebildeten
und ringförmig
um die isozentrische Achse 5 herum geschlossenen Luftkanal 13 (2)
erzeugt. Der Tragring 7 ist an einer an den Drehwagen 6 angrenzenden
Seite zumindestens teilweise offen, so dass der Luftkanal 13 unmittelbar
an einer Rückwand 14 des
Drehwagens 6 angrenzt (3).
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Im
Inneren des Drehwagens 6 liegt wiederum die Detektoreinheit 4 mit
einer Grundfläche 20, die
bevorzugt als Montagefläche
für die
Detektoreinheit 4 dient, an der Rückwand 14 an. Hierbei
korrespondiert ein in der Grundfläche 20 vorgesehener Lufteinlass 21 mit
einer in die Rückwand 14 eingebrachten
Durchlassöffnung 22,
so dass ein Innenraum 23 der Detektoreinheit 4 über den
Lufteinlass 21 und die Durchlassöffnung 22 mit dem
Luftkanal 13 in Verbindung steht. Der Lufteinlass 21 ist
mit geringen Abstand zu der Detektorfläche 9 in der Grundfläche 20 angeordnet,
so dass der durch den Lufteinlass 21 in den Innenraum 23 eintretende
Luftstrom L im Wesentlichen an einer Innenseite 24 der
Detektorfläche 9 entlanggeleitet
wird und eine Anzahl von in diesem Bereich angeordneten Detektorelementen 25 der
Detektoreinheit 4 umspült.
Der Luftstrom L wird anschließend
von der Detektorfläche 9 weg
zu einer von dieser abgewandten Außenfläche 26 der Detektoreinheit 4 geleitet
und tritt durch einen dort vorgesehenen Lufauslass 27 aus
der Detektoreinheit 4 aus.
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Die 4 bis 7 zeigen
die Detektoreinheit 4 in verschiedenen perspektivischen
Ansichten. Hierin ist erkennbar, dass die Detektoreinheit 4 ein
im Wesentlichen zweiteiliges Gehäuse 28 aufweist,
wobei die Grundfläche 20 und
die Detektorfläche 9 Bestandteile
eines in den 4 bis 6 abgebildeten Gehäusebodens 29 ist.
Das Gegenstück
zu dem Gehäuseboden 29 bildet
ein Gehäusedeckel 30,
der aus der Außenfläche 26 und
einer etwa rechtwinklig von dieser abgewinkelten Kopffläche 31 gebildet
ist und der in 7 in einer Darstellung des geschlossenen Gehäuses 28 abgebildet
ist.
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Wie
aus zusammenschauender Betrachtung der 4 bis 6 erkennbar
ist, ist die Detektorfläche 9 bogenartig
gekrümmt,
wobei die Detektorelemente 25 entlang der Innenseite 24 der
Detektorfläche 9 aufgereiht
sind. Der Lufteinlass 21 folgt dieser Krümmung und
weist folglich eine langgestreckte, bogenartige Kontur auf, die
mit geringem Abstand an einer Kante 32 entlangläuft, welche
die Grundfläche 20 gegenüber der
Detektorfläche 9 abgrenzt.
Der Lufteinlass 21 ist durch zwei parallel zueinander in Längsrichtung
X des Lufteinlasses 21 verlaufenden Reihen von Einlassöffnungen 33a und 33b (5) gebildet.
Je zwei paarweise einander gegenüberstehende
Einlassöffnungen 33a bzw. 33b sind
dabei derart angeordnet, dass sie auf verschiedenen Seiten eines
korrespondierenden Detektorelements 25 in den Innenraum 23 münden, so
dass das Detektorelement 25 beidseitig umspült wird
(3).
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Für eine einfache
Steuerung des Luftstroms L innerhalb des Innenraums 23,
und damit im Sinne einer einfachen Regelung der durch den Luftstrom
L erzielten Kühlleistung
umfasst die Detektoreinheit 4 eine Steuereinrichtung 34.
Die Steuereinrichtung 34 umfasst eine der bogenförmigen Kontur
des Lufteinlasses 21 angepasste Blende 35, die
von einer Antriebseinheit 36 mit einem kleinen Elektromotor
in einer Längsrichtung
X des Lufteinlasses 21 verschiebbar geführt ist. Der Antrieb der Blende 35 erfolgt
hierbei über
einen (nicht näher
dargestellten) Spindelantrieb der Antriebseinheit 36, wobei
die Spindelmutter einen Mitnehmerbolzen aufweist, der in eine korrespondierende
Aussparung der Blende 35 eingreift. Die Führung der
Blende 35 in Längsrichtung
X wird dadurch erreicht, dass der Lufteinlass 21 gegenüber der Grundfläche 20 geringfügig vertieft
ausgebildet ist, wobei die Blende 35 in dieser Vertiefung
einliegt. Die Blende 35 ist hierbei durch eine Schraube 39 sowie durch
die Antriebseinheit 36 nach Art eines Hintergriffs gegen
Herausfallen gesichert. Alternativ kann die Blende auch mittels
Führungsrollen
geführt
werden.
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Die
Blende 35 weist in Längsrichtung
X aneinandergereiht eine Anzahl von Steueröffnungen 40 auf. Die
Steueröffnungen 40 sind
als Langlöcher
ausgebildet. Jede Steueröffnung 40 korrespondiert
hierbei mit einem Paar von Einlassöffnungen 33a und 33b,
so dass in einer in den 4 und 5 dargestellten Öffnungsstellung
der Blende 35 je ein Paar von Einlassöffnungen 33a und 33b durch
die korrespondierende Steueröffnung 40 vollständig freigegeben
ist. Durch Betätigung
der Antriebseinheit 36 ist die Blende 35 aus der Öffnungsstellung
in eine (nicht näher
dargestellte) Schließstellung
verstellbar, in welcher die Einlassöffnungen 33a, 33b und
die Steueröffnungen 40 überlappfrei
in Längsrichtung
X verschoben nebeneinanderliegen, so dass je ein Paar von Einlassöffnungen 33a und 33b durch
einen, jeweils zwischen zwei angrenzenden Steueröffnungen 40 gebildeten
Steg 41 der Blende 35 abgedeckt ist. Durch Ansteuerung
der Antriebseinheit 36 ist die Blende 35 zwischen
der Öffnungsstellung
und der Schließstellung
reversibel und stufenlos verstellbar, so dass der Luftstrom L im
Innenraum 23 der Detektoreinheit 4 ebenfalls stufenlos
geregelt werden kann.
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Zusammenfassend
wird eine in Hinblick auf die Realisierung einer einfachen, effektiven
und insbesondere rotationsstabilen Detektoreinheit 4 eines Computertomographen 1 angegeben.
Die Detektoreinheit umfasst eine Grundfläche 20, die in einer Montagestellung
einem Tragring 7 einer Gantry 2 des Computertomographen 1 zugewandt
ist, und eine von der Grundfläche 20 etwa
senkrecht abgewinkelte Detektorfläche 9, die in der
Montagestellung einer isozentrischen Achse 5 der Gantry 2 zugewandt
ist und entlang welcher eine Anzahl von Detektorelementen 25 zur
Detektion von Röntgenstrahlung
R angebracht sind.
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Die
Grundfläche 20 weist
hierbei einen Lufteinlass 21 auf, der derart angebracht
ist, dass ein die Grundfläche 20 von
außen
beaufschlagender Kühlluftstrom
L an die Innenseite 24 der Detektorfläche 9 geführt ist.
In Montagestellung korrespondiert der Lufteinlass 21 mit
einem in dem Tragring 7 oder zwischen dem Drehwagen 6 und
dem Tragring 7 geführten
Luftkanal 13.