DE102013221726B4

DE102013221726B4 - High-strength frame for the rotatable bearing ring of a computed tomography device as well as a bearing ring and computed tomography device with such a frame

Info

Publication number: DE102013221726B4
Application number: DE102013221726.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Gillitzer; Hans-Jürgen Müller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2033-10-26
Also published as: CN104545967B; CN104545967A; DE102013221726A1

Abstract

Rahmen (2) für ein medizinisches Gerät mit einer durchgehenden Zentralöffnung (9) sowie einer ersten Aufnahme zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme einer Strahlungsquelle (4) und einer zweiten Aufnahme zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme eines Detektors (5), wobei die erste und die zweite Aufnahme um die Zentralöffnung (9) zueinander diametral angeordnet sind und wobei die Strahlungsquelle (4) und der Detektor (5) derart in die jeweiligen Aufnahmen aufnehmbar sind, dass die Ausrichtung des Detektors (5) bezüglich der Strahlungsquelle (4) festgelegt ist, wobei der Rahmen (2) eine dritte Aufnahme zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme eines Blendesystems und/oder eines Kollimator-Systems (6) aufweist, wobei das Blendesystem und/oder das Kollimator-System (6) in die dritte Aufnahme derart aufnehmbar ist, dass die Ausrichtung des Blendesystems und/oder des Kollimator-Systems (6) bezüglich der durch den Detektor (5) und die Strahlungsquelle (4) definierten Strahlengeometrie festgelegt ist.

Frame (2) for a medical device with a continuous central opening (9) and a first receptacle for at least partially form-fitting reception of a radiation source (4) and a second receptacle for at least partially form-fitting reception of a detector (5), the first and second Recording around the central opening (9) are arranged diametrically to one another and wherein the radiation source (4) and the detector (5) can be received in the respective recordings in such a way that the alignment of the detector (5) with respect to the radiation source (4) is determined, with the frame (2) has a third receptacle for at least partially form-fitting reception of a diaphragm system and / or a collimator system (6), wherein the diaphragm system and / or the collimator system (6) can be accommodated in the third receptacle in such a way that the Alignment of the diaphragm system and / or the collimator system (6) with respect to that defined by the detector (5) and the radiation source (4) Ray geometry is set.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hochfesten Rahmen für den rotierbaren Lagerring eines Computertomographiegerätes sowie einen Lagerring und ein Computertomographiegerät mit einem solchen hochfesten Rahmen.The present invention relates to a high-strength frame for the rotatable bearing ring of a computed tomography device as well as a bearing ring and a computed tomography device with such a high-strength frame.

Ein in der Medizintechnik breit eingesetztes Diagnoseverfahren ist die Computertomographie. In einem solchen Verfahren wird ein zu untersuchender Bereich eines Patienten oder eines Objekts scheibenweise mit Strahlung bestrahlt und Aufnahmen des zu untersuchenden Bereichs des Objektes oder des Patienten werden aus verschiedenen Richtungen aufgenommen. Eine Bildrekonstruktion aus den gewonnenen Aufnahmen ermöglicht anschließend eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des zu untersuchenden Bereichs und trägt zur Herstellung einer Diagnose bei.A diagnostic method widely used in medical technology is computed tomography. In such a method, a region of a patient or an object to be examined is irradiated with radiation slice by slice and recordings of the region of the object or the patient to be examined are recorded from different directions. An image reconstruction from the acquired recordings then enables a two- or three-dimensional representation of the area to be examined and contributes to the establishment of a diagnosis.

Die hierfür verwendeten Computertomographiegeräte weisen üblicherweise ein Gestell auf, das sich aus einem stationären und gegebenenfalls aus einem kippbaren Teil zusammensetzt. Das Gestell ist als tragende Struktur eines rotierenden Teils des Computertomographiegerätes, auch drum genannt, ausgebildet. Dabei weist der rotierende Teil zumindest ein aus einem Detektor und einer Strahlungsquelle bestehendes Aufnahmesystem auf. Der rotierende Teil des Computertomographiegerätes weist dabei eine zylindrische Form auf mit einer durchgehenden Öffnung und wird im Folgenden auch als Lagerring bezeichnet. Der Lagerring weist eine durchgehende Zentralöffnung oder einen Tunnel auf und ist um die Zentralachse dieser Öffnung oder dieses Tunnels drehbar gelagert. Die Strahlungsquelle und der Detektor definieren dabei einen Messbereich, in welchem ein Objekt oder ein Patient bewegbar positioniert werden kann. Üblicherweise sind der Detektor und die Strahlungsquelle an gegenüberliegende Seiten des Lagerringes diametral angeordnet. Dadurch dreht sich der Detektor zusammen mit der Strahlungsquelle um die Drehachse des Lagerringes.The computed tomography devices used for this purpose usually have a frame which is composed of a stationary and possibly a tiltable part. The frame is designed as a supporting structure of a rotating part of the computed tomography device, also called a drum. The rotating part has at least one recording system consisting of a detector and a radiation source. The rotating part of the computed tomography device has a cylindrical shape with a continuous opening and is also referred to below as a bearing ring. The bearing ring has a continuous central opening or a tunnel and is mounted rotatably about the central axis of this opening or this tunnel. The radiation source and the detector define a measurement area in which an object or a patient can be positioned so as to be movable. The detector and the radiation source are usually arranged diametrically on opposite sides of the bearing ring. As a result, the detector rotates together with the radiation source around the axis of rotation of the bearing ring.

Computertomographische Verfahren fordern eine sehr präzise Anordnung des gesamten medizinischen Gerätes, insbesondere der Strahlengeometrie des Aufnahmesystems. Heutige Computertomographiegeräte weisen derzeit Rotationsgeschwindigkeiten des Lagerringes von bis zu etwa 240 rpm (Umdrehungen pro Minute) auf. Dabei sind noch höhere Drehgeschwindigkeiten in Zukunft denkbar, beispielsweise im Bereich von bis zu 400 rpm. Dabei weisen die Hauptkomponenten solcher Aufnahmesysteme typischerweise ein Gesamtgewicht von 400 bis über 1000 kg auf. Die Hauptkomponenten des Aufnahmesystems sind im Wesentlichen die Strahlungsquelle, der Detektor sowie gegebenenfalls Blende- und/oder Kollimator-Systeme. Dabei kann die Hauptkomponente Strahlungsquelle neben der eigentlichen Strahlungsquelle weitere der Strahlungsquelle zugeordnete Bauteile, z.B. Gehäuseteile, stützende Teile, Steuerungselektronik etc. aufweisen. Ebenso können die Hauptkomponenten Detektor, Blende und /oder Kollimator neben dem jeweiligen eigentlichen Detektor, Blende bzw. Kollimator weitere zugeordnete Bauteile, z.B. Gehäuseteile, stützende Teile, Steuerungselektronik etc. aufweisen. Die Beschleunigung dieser Massen auf die oben genannten Rotationsgeschwindigkeiten führt zu Kräften, die über 40 g liegen können und welche besondere Anforderungen an die gesamte mechanische Anordnung des Computertomographiegerätes stellen.Computed tomographic methods require a very precise arrangement of the entire medical device, in particular the beam geometry of the recording system. Today's computed tomography devices currently have rotational speeds of the bearing ring of up to about 240 rpm (revolutions per minute). Even higher rotational speeds are conceivable in the future, for example in the range of up to 400 rpm. The main components of such receiving systems typically have a total weight of 400 to over 1000 kg. The main components of the recording system are essentially the radiation source, the detector and, if necessary, diaphragm and / or collimator systems. In addition to the actual radiation source, the main component radiation source can have other components assigned to the radiation source, e.g. housing parts, supporting parts, control electronics, etc. The main components detector, diaphragm and / or collimator can also have other associated components, e.g. housing parts, supporting parts, control electronics, etc. in addition to the respective actual detector, diaphragm or collimator. The acceleration of these masses to the above-mentioned rotational speeds leads to forces which can be over 40 g and which place special demands on the entire mechanical arrangement of the computed tomography device.

Dies betrifft insbesondere die das Aufnahmesystem tragende Struktur, also den Lagerring, der bei Rotation wegen den Fliehkräften mechanisch besonders beansprucht wird. Insbesondere können dadurch unter Belastung Verformungen des Lagerringes verursacht werden. Solche Verformungen sind mit einer unerwünschten Änderung der Strahlengeometrie des Aufnahmesystems verbunden, die zu einer Verfälschung der Aufnahmen und einer Verschlechterung der Bildrekonstruktion führt.This applies in particular to the structure supporting the receiving system, that is to say the bearing ring, which is particularly subject to mechanical stress during rotation due to the centrifugal forces. In particular, this can cause deformations of the bearing ring under load. Such deformations are associated with an undesirable change in the beam geometry of the recording system, which leads to a falsification of the recordings and a deterioration in the image reconstruction.

Dieses Problem wird in der Regel dadurch Rechnung getragen, dass die Ausführung des Lagerringes durch eine mechanisch stabile, aber schwere Tragestruktur realisiert wird. Insbesondere wird der Lagerring als möglichst steifes Bauteil mit hohen Wandstärken und viel Materialverbrauch konstruiert. Dadurch wird eine möglichst geringe Verformung des Lagerringes im Betrieb erreicht, so dass die Strahlengeometrie im Wesentlichen unverändert bleibt und eine gute Bildaufnahmequalität gewährleistet ist. Diese Lösung hat aber den Nachteil, dass eine solche, schwere Ausführung mit einem hohen Gesamtgewicht des Lagerringes verbunden ist, wobei Krafteinwirkungen mit dem Gewicht und mit zunehmender Drehzahl überproportional steigen. Außerdem muss der Lagerring beschleunigt werden, wofür bei zunehmendem Gewicht mehr Leistung benötigt wird. Schließlich muss der Lagerring gelagert werden, wobei bei zunehmendem Gewicht mehr Belastung und mehr Verschleiß der Drehlager verursacht wird.This problem is usually taken into account that the design of the bearing ring is realized by a mechanically stable, but heavy support structure. In particular, the bearing ring is designed as the stiffest possible component with high wall thicknesses and a lot of material consumption. As a result, the lowest possible deformation of the bearing ring is achieved during operation, so that the beam geometry remains essentially unchanged and a good image recording quality is ensured. However, this solution has the disadvantage that such a heavy design is associated with a high total weight of the bearing ring, with the effects of forces increasing disproportionately with the weight and with increasing speed. In addition, the bearing ring must be accelerated, for which more power is required with increasing weight. Finally, the bearing ring has to be stored, with increasing weight causing more stress and more wear on the pivot bearing.

DE 10 2008 036 016 A1 offenbart einen Rotor für eine Gantry eines Computertomographiegerätes zur Halterung von Komponenten einer Aufnahmevorrichtung, dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor für zumindest eine der Komponenten eine Aussparung aufweist, welche so dimensioniert ist, dass die Komponente in von einem Drehzentrum des Rotors wegführender Radialrichtung einsetzbar und über ein auf der Komponente vorgesehenes Anschlagmittel mit dem Rotor formschlüssig verbindbar ist. DE 10 2008 036 016 A1 discloses a rotor for a gantry of a computed tomography device for holding components of a receiving device, characterized in that the rotor has a recess for at least one of the components which is dimensioned so that the component can be inserted in a radial direction leading away from a center of rotation of the rotor and via a Stop means provided on the component can be positively connected to the rotor.

DE 10 2012 204 276 A1 offenbart eine Bildaufnahmeeinrichtung

- mit einem im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse, welches von einem eine Tunnelachse umhüllenden Tunnel durchdrungen ist,
- mit einer in einem Innenraum des Gehäuses gelagerten Halterung, an welcher zumindest ein eine strahlungssensitive Oberfläche aufweisender Detektor angebracht ist,

wobei ein Anstellwinkel der Oberfläche des Detektors gegenüber der Tunnelachse und/oder eine Axiallage des Detektors durch Verfahren der Halterung gegenüber dem feststehenden Gehäuse veränderlich ist. DE 10 2012 204 276 A1 discloses an image pickup device

- with a substantially closed housing, which is penetrated by a tunnel enveloping a tunnel axis,
- With a holder mounted in an interior of the housing, on which at least one detector having a radiation-sensitive surface is attached,

wherein an angle of incidence of the surface of the detector relative to the tunnel axis and / or an axial position of the detector can be changed by moving the holder relative to the stationary housing.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Lösung bereitzustellen, mit welcher ein leichterer Bau des Lagerringes ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch einen Rahmen nach Anspruch 1, einen Lagerring nach Anspruch 8 und ein Computertomographiegerät nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen näher beschrieben.It is therefore an object of the invention to provide a solution with which a lighter construction of the bearing ring is made possible. This object is achieved by a frame according to claim 1, a bearing ring according to claim 8 and a computer tomography device according to claim 11. Advantageous embodiments of the present invention are described in more detail in the dependent claims.

Die Erfinder haben erkannt, dass der Lagerring nebst der Positionierung der Hauptkomponenten, die für die korrekte Strahlengeometrie sorgt, auch für die Fixierung von Hilfskomponenten und von weiteren Umbauteile verwendet wird, wobei die Hilfskomponenten und die weiteren Umbauteile aufgrund ihres geringeren Gewichts von einer leichteren Konstruktion getragen werden können. Außerdem haben die Erfinder erkannt, dass der Lagerring auch Stellen aufweist, die mechanisch weniger belastet und beansprucht werden und die sich auch stärker verformen dürfen als im Bereich der Strahlengeometrie des Aufnahmesystems.The inventors have recognized that the bearing ring, in addition to the positioning of the main components, which ensures the correct beam geometry, is also used for the fixation of auxiliary components and other surrounding parts, the auxiliary components and the other surrounding parts being supported by a lighter construction due to their lower weight can be. In addition, the inventors have recognized that the bearing ring also has points that are less mechanically stressed and stressed and that are also allowed to deform more than in the area of the beam geometry of the recording system.

Es wird daher einen Rahmen für ein medizinisches Gerät, insbesondere für ein Computertomographiegerät, vorgeschlagen, welcher zumindest eine durchgehende Zentralöffnung sowie eine erste Aufnahme und eine zweite Aufnahme aufweist. Weiterhin weist der Rahmen einen geschlossenen Rand oder Umfang. Der Rahmen ist dabei hochfest, das heißt als möglichst steifes Bauteil ausgebildet, welches sich unter Betriebsbedingungen nicht oder nicht wesentlich verformt. Bevorzugt ist der Rahmen einteilig, d.h., er ist aus einem Stück bzw. Bauteil bestehend aufgebaut. Die Festigkeit des Rahmens wird entsprechend der Eigenschaften des Aufnahmesystems, insbesondere des Gewichts und der maximal zu erreichende Drehzahl, derart dimensioniert, dass keine beziehungsweise im Wesentlichen keine Verformung der Strahlengeometrie des Aufnahmesystems, insbesondere im rotierenden Zustand, verursacht wird. Dabei sind die erste und die zweite Aufnahme um die Zentralöffnung des Rahmens diametral angeordnet und zur Aufnahme von Hauptkomponenten des Aufnahmesystems ausgebildet.A frame for a medical device, in particular for a computed tomography device, is therefore proposed, which frame has at least one continuous central opening and a first receptacle and a second receptacle. Furthermore, the frame has a closed edge or perimeter. The frame is very strong, that is, designed as the stiffest possible component, which does not deform or does not deform significantly under operating conditions. The frame is preferably in one piece, i.e. it is constructed from one piece or component. The strength of the frame is dimensioned according to the properties of the recording system, in particular the weight and the maximum achievable speed, in such a way that no or essentially no deformation of the beam geometry of the recording system, in particular in the rotating state, is caused. The first and second receptacles are arranged diametrically around the central opening of the frame and are designed to hold main components of the receptacle system.

Die erste Aufnahme ist zur Aufnahme einer Strahlungsquelle ausgebildet. Die erste Aufnahme ist derart ausgebildet, dass sie zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme der Strahlungsquelle ausgebildet ist. Die zweite Aufnahme ist zur Aufnahme eines Detektors ausgebildet. Die zweite Aufnahme ist derart ausgebildet, dass sie zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme des Detektors ausgebildet ist.The first receptacle is designed to receive a radiation source. The first receptacle is designed in such a way that it is designed to receive the radiation source in an at least partially form-fitting manner. The second receptacle is designed to accommodate a detector. The second receptacle is designed in such a way that it is designed for at least partially positively locking reception of the detector.

Mit teilweise formschlüssiger Aufnahme einer Komponente wird verstanden, dass die Geometrie der jeweiligen Komponente oder die Geometrie einer die jeweilige Komponente enthaltenden Struktur zumindest in eine Richtung mit der Anschlussgeometrie der jeweiligen Aufnahme des hochfesten Rahmen übereinstimmt, so dass durch das Anordnen der jeweiligen Komponente oder der die jeweilige Komponente enthaltenden Struktur in die jeweilige Aufnahme zumindest in diese Richtung einen Formschluss der jeweiligen Komponente oder der die jeweilige Komponente enthaltenden Struktur mit der jeweiligen Aufnahme realisierbar ist. Eine solche Richtung, ist vorzugsweise radial und/oder tangential zur Drehachse des hochfesten Rahmens.With partially form-fitting reception of a component it is understood that the geometry of the respective component or the geometry of a structure containing the respective component corresponds at least in one direction to the connection geometry of the respective reception of the high-strength frame, so that by arranging the respective component or the respective component-containing structure in the respective receptacle, at least in this direction, a form fit of the respective component or the structure containing the respective component can be realized with the respective receptacle. Such a direction is preferably radial and / or tangential to the axis of rotation of the high-strength frame.

Die Strahlungsquelle und der Detektor können in die erste beziehungsweise in die zweite Aufnahme angeordnet beziehungsweise aufgenommen werden und werden durch den Rahmen umrahmt. Dadurch wird erreicht, dass die Strahlungsquelle und der Detektor diametral um die Zentralöffnung des hochfesten Rahmens in einer exakten Anordnung zueinander angeordnet werden können. Durch die passgenaue Anordnung der Hauptkomponenten in den jeweiligen Aufnahmen des hochfesten Rahmens wird daher zum einen für eine exakte Festlegung der Strahlengeometrie gesorgt. Damit wird außerdem ermöglicht, dass eine geeignete und exakte Strahlengeometrie des Aufnahmesystems einfach realisierbar ist. Dadurch wird weiterhin erreicht, dass die Ausrichtung des Detektors bezüglich der Strahlungsquelle oder der Strahlungsquelle bezüglich des Detektors auch im Betrieb, also im rotierenden Zustand des Gerätes, unverändert bleibt. Wegen der hohen Festigkeit des Rahmens ist die so realisierte Strahlengeometrie des Aufnahmesystems daher auch bei Rotation des Systems, also bei Einwirkung von Fliehkräften auf die jeweiligen Hauptkomponenten, insbesondere auf den Detektor und auf die Strahlungsquelle, festgelegt.The radiation source and the detector can be arranged or received in the first or in the second receptacle and are framed by the frame. It is thereby achieved that the radiation source and the detector can be arranged diametrically around the central opening of the high-strength frame in an exact arrangement with respect to one another. Due to the precise arrangement of the main components in the respective receptacles of the high-strength frame, on the one hand, an exact definition of the beam geometry is ensured. This also enables a suitable and exact beam geometry of the recording system to be easily implemented. This also ensures that the alignment of the detector with respect to the radiation source or the radiation source with respect to the detector remains unchanged even during operation, that is to say in the rotating state of the device. Because of the high strength of the frame, the beam geometry of the recording system implemented in this way is therefore also fixed when the system rotates, i.e. when centrifugal forces act on the respective main components, in particular on the detector and the radiation source.

Ein solcher hochfester Rahmen umfasst zumindest eine Zentralöffnung sowie einen äußeren, geschlossenen Rand oder eine äu-ßere, geschlossene Kontur aus einem geeigneten Material und weist Aufnahmen zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme mehrerer Hauptkomponenten des Aufnahmesystems eines Computertomographiegerätes, insbesondere zur Aufnahme einer Strahlungsquelle und eines Detektors. Dabei ist es bevorzugt, dass der Rahmen einen inneren, geschlossenen Rand oder eine innere, geschlossene Kontur aufweist, welche die Aufnahmen definieren bzw. in welchem die Aufnahmen vorgesehen oder definiert sind. Der hochfeste Rahmen weist dabei einen geschlossenen Umfang in radialer Richtung zur Zentralöffnung und ist derart ausgebildet und hergestellt, dass er sich unter Belastung, insbesondere bei Rotation um seine Drehachse mit eingebauten Hauptkomponenten, nicht oder im Wesentlichen nicht verformt. Der geschlossene Umfang oder Rand gewährleistet eine direkte, konstruktive Verbindung zwischen den Hauptkomponenten des Aufnahmesystems, so dass die von der Strahlungsquelle, des Detektors, sowie gegebenenfalls des Blende- und/oder Kollimator-Systems gebildete Strahlengeometrie, auch bei hohe Fliehkraftbelastung, festgelegt ist und erhalten bleibt.Such a high-strength frame comprises at least one central opening and an outer, closed edge or an outer, closed contour made of a suitable material and has receptacles for at least partially form-fitting Recording of several main components of the recording system of a computed tomography device, in particular for recording a radiation source and a detector. It is preferred here that the frame has an inner, closed edge or an inner, closed contour which defines the receptacles or in which the receptacles are provided or defined. The high-strength frame has a closed circumference in the radial direction to the central opening and is designed and manufactured in such a way that it does not deform or substantially does not deform under load, in particular when rotating about its axis of rotation with built-in main components. The closed perimeter or edge ensures a direct, constructive connection between the main components of the recording system, so that the radiation geometry formed by the radiation source, the detector and, if applicable, the diaphragm and / or collimator system is fixed and maintained, even with high centrifugal loads remain.

Ein solcher hochfester Rahmen wird insbesondere als möglichst steifes Bauteil mit hohen Wandstärken und geeignetem Material konstruiert. Als Material kommen insbesondere Stahllegierungen, Aluminiumlegierungen, faser- und/oder mit Partikeln verstärkte Kunststoffe oder Kunststoffmischungen, CFK-Strukturen sowie metallische und/oder nicht metallische Werkstoffe in Betracht. Vorteilhafterweise ist der hochfeste Rahmen als Rohrrahmen aus Stahl- und/oder Aluminiumlegierungen ausgebildet.Such a high-strength frame is designed in particular as a component that is as stiff as possible with high wall thicknesses and a suitable material. In particular, steel alloys, aluminum alloys, fiber-reinforced and / or particle-reinforced plastics or plastic mixtures, CFRP structures and metallic and / or non-metallic materials come into consideration as the material. The high-strength frame is advantageously designed as a tubular frame made of steel and / or aluminum alloys.

Der erfindungsgemäße Rahmen weist eine dritte Aufnahme zur Aufnahme eines Blendesystems und/oder eines Kollimators-Systems auf. Diese dritte Aufnahme ist zur zumindest teilweise formschlüssigen Aufnahme des Blendesystems und/oder des Kollimator-Systems ausgebildet. Dabei ist das Blendesystem und/oder das Kollimator-System in die dritte Aufnahme derart aufnehmbar, dass die Ausrichtung des Blendesystems und/oder des Kollimator-Systems bezüglich des Rahmens und somit der anderen Hauptkomponenten des Aufnahmesystems exakt definierbar beziehungsweise unveränderbar festlegbar und unbeweglich ist. Die Ausrichtung des Blendesystems und/oder des Kollimator-Systems ist dadurch bezüglich der von dem Detektor und der Strahlungsquelle definierten Strahlengeometrie festgelegt. Wegen der hohen Festigkeit des Rahmens ist die so realisierte Ausrichtung der Hauptkomponenten des Aufnahmesystems zueinander daher auch bei Rotation des Systems, also bei Einwirkung von Fliehkräften auf die jeweiligen Hauptkomponenten, insbesondere auf den Detektor, die Strahlungsquelle und das Blendesystem und/oder das Kollimator-System, festgelegt.The frame according to the invention has a third receptacle for receiving a diaphragm system and / or a collimator system. This third receptacle is designed to receive the aperture system and / or the collimator system at least partially in a form-fitting manner. The diaphragm system and / or the collimator system can be received in the third receptacle in such a way that the alignment of the diaphragm system and / or the collimator system with respect to the frame and thus the other main components of the receptacle system can be precisely defined or unchangeably fixed and immovable. The alignment of the diaphragm system and / or the collimator system is thereby established with respect to the beam geometry defined by the detector and the radiation source. Because of the high strength of the frame, the alignment of the main components of the recording system to one another is therefore also possible when the system rotates, i.e. when centrifugal forces act on the respective main components, in particular on the detector, the radiation source and the diaphragm system and / or the collimator system , set.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rahmens sieht vor, dass zumindest eine der Hauptkomponenten in einer kastenförmigen oder andersförmigen Struktur integriert ist, welche mit dem hochfesten Rahmen kraftschlüssig, reibschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden oder integriert ist. Dass eine Hauptkomponente in einer Struktur integriert ist bedeutet, dass die jeweilige Hauptkomponente, insbesondere der Detektor, die Strahlungsquelle oder das Blendesystem und/oder das Kollimator-System, mit dieser Struktur eine Einheit bildet. Vorteilhafterweise sind mehrere Hauptkomponenten derart in jeweiligen Strukturen integriert, welche jeweils mit dem hochfesten Rahmen kraftschlüssig, reibschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden oder integriert sind. Vorteilhafterweise sind alle Hauptkomponenten des Aufnahmesystems in jeweiligen Strukturen integriert, welche jeweils mit dem hochfesten Rahmen kraftschlüssig, reibschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden oder integriert sind. Dadurch wird eine sehr einfache und exakte Positionierung der jeweiligen Hauptkomponenten in dem hochfesten Rahmen gewährleistet. Weiterhin wird dadurch eine exakte Positionierung der jeweiligen Hauptkomponenten zueinander realisiert, so dass eine exakte Strahlengeometrie ermöglicht wird. Ferner wird dadurch erreicht, dass die Montage der jeweiligen Hauptkomponenten vereinfacht wird. Eine Hauptkomponente des Aufnahmesystems ist beispielsweise eine Strahlungsquelle, ein Detektor, ein Blendesystem und/oder ein Kollimator-System.A further advantageous development of the frame according to the invention provides that at least one of the main components is integrated in a box-shaped or other-shaped structure, which is connected or integrated with the high-strength frame in a non-positive, frictional, positive and / or cohesive manner. The fact that a main component is integrated in a structure means that the respective main component, in particular the detector, the radiation source or the diaphragm system and / or the collimator system, forms a unit with this structure. Advantageously, several main components are integrated in respective structures in such a way, which are each connected or integrated with the high-strength frame in a force-locking, frictional-locking, form-locking and / or material-locking manner. Advantageously, all of the main components of the receiving system are integrated in the respective structures, which are each connected or integrated with the high-strength frame in a non-positive, frictional, positive and / or cohesive manner. This ensures a very simple and exact positioning of the respective main components in the high-strength frame. Furthermore, an exact positioning of the respective main components with respect to one another is thereby realized, so that an exact beam geometry is made possible. What is also achieved in this way is that the assembly of the respective main components is simplified. A main component of the recording system is, for example, a radiation source, a detector, a diaphragm system and / or a collimator system.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rahmens sieht vor, dass zumindest eine der Hauptkomponenten des Aufnahmesystems im hochfesten Rahmen integriert ist und mit diesem eine Einheit bildet. Vorteilhafterweise sind mehrere Hauptkomponenten im hochfesten Rahmen integriert und bilden mit diesem eine Einheit. Vorteilhafterweise sind alle Hauptkomponenten des Aufnahmesystems im hochfesten Rahmen integriert und bilden mit diesem eine Einheit. Dadurch wird ein Aufnahmesystem mit einer exakten Positionierung der Strahlengeometrie bereitgestellt, welches vormontierbar ist und anschließend am Stück in den Lagerring eines Computertomographiegerätes eingebaut oder transportiert werden kann, wodurch sich die Montage Zeit verringert und die Montage vereinfacht wird.Another advantageous development of the frame according to the invention provides that at least one of the main components of the receiving system is integrated in the high-strength frame and forms a unit with it. Several main components are advantageously integrated in the high-strength frame and form a unit with it. Advantageously, all of the main components of the recording system are integrated in the high-strength frame and form a unit with it. This provides a recording system with an exact positioning of the beam geometry, which can be preassembled and then installed or transported in one piece in the bearing ring of a computed tomography device, whereby the assembly time is reduced and the assembly is simplified.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rahmens sieht vor, dass eine Drehlagerung für die Rotation des Rahmens samt Aufnahmesystems und gegebenenfalls weitere mit dem Rahmen verbundenen Strukturen im Rahmen integriert sind und mit diesem Rahmen eine Einheit bilden. Dadurch wird erreicht, dass alle mechanisch kritischen Komponenten in einem einzigen stabilen und hochfesten Rahmen realisiert sind.A further advantageous development of the frame according to the invention provides that a pivot bearing for the rotation of the frame including the receiving system and, if necessary, further structures connected to the frame are integrated in the frame and form a unit with this frame. This ensures that all mechanically critical components are implemented in a single stable and high-strength frame.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Lagerring mit einem erfindungsgemäßen Rahmen. Dabei wird der Lagerring vorteilhafterweise als Leichtbaustruktur realisiert und mit dem hochfesten Rahmen verbunden. Eine solche Verbindung dieser Elemente kann durch Schweißen, Gießen, Schmieden, Schrauben und/oder Kleben realisiert werden. Da die größte mechanische Belastung durch die schwersten Hauptkomponenten verursacht wird und diese von dem hochfesten Rahmen getragen werden, kann der Lagerring leichter und weniger steif gebaut werden, ohne dass die Strahlengeometrie dadurch negativ beeinflusst wird, insbesondere bei Rotation des Lagerringes verändert wird. Insbesondere kann der Lagerring an gering belasteten Stellen mit weniger Material und/oder dünnen Wandstärken konstruiert werden. Dadurch könne Materialkosten reduziert werden. Außerdem reduziert sich dadurch das Gewicht des Lagerringes. Außerdem kann die Leichtbaustruktur weniger genau toleriert werden als der hochfeste Rahmen, so dass die Hilfskomponenten und/oder die Umbauteile ebenfalls weniger streng toleriert werden können, wodurch Kosteneinsparungen resultieren.The present invention also relates to a bearing ring with a frame according to the invention. The bearing ring is advantageously implemented as a lightweight structure and connected to the high-strength frame. Such a connection of these elements can be realized by welding, casting, forging, screwing and / or gluing. Since the greatest mechanical stress is caused by the heaviest main components and these are borne by the high-strength frame, the bearing ring can be made lighter and less rigid without the beam geometry being negatively affected, especially when the bearing ring rotates. In particular, the bearing ring can be constructed with less material and / or thin wall thicknesses at points that are subject to less stress. This can reduce material costs. This also reduces the weight of the bearing ring. In addition, the lightweight structure can be tolerated less precisely than the high-strength frame, so that the auxiliary components and / or the surrounding parts can also be tolerated less strictly, which results in cost savings.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lagerringes sieht vor, dass der erfindungsgemäße hochfeste Rahmen im oder mit dem Lagerring integriert ist. Vorteilhafterweise ist der hochfeste Rahmen kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig im oder mit dem Lagerring integriert und bildet mit diesem eine Einheit. Dabei wird der restliche oder übrige Teil des Lagerringes vorteilhafterweise als Leichtbaustruktur realisiert. Insbesondere wird dieser Teil des Lagerringes als filigrane Struktur realisiert. Mit filigraner Struktur wird unter anderem eine Struktur verstanden, die geringere Wandstärken aufweist und die weniger steif, und somit stärker verformbar ist als der hochfeste Rahmen. Die filigrane Leichtbaustruktur kann weniger genau toleriert werden als der hochfeste Rahmen, so dass die Hilfskomponenten und/oder die Umbauteile weniger streng toleriert werden können, wodurch Kosteneinsparungen resultieren. Die Materialeinsparung und der Leichtbau werden durch eine gezielte Gestaltung der mechanischen Struktur hinsichtlich des optimalen Kraftschlusses erreicht. Insbesondere ist der hochfeste Rahmen derart gestaltet und positioniert, dass er direkt im Hauptkraftschluss, das heißt zwischen der Strahlungsquelle, des Blende- und/oder Kollimator-Systems und dem Detektor, liegt. Dadurch wird ein Maximum an Effektivität hinsichtlich der Materialausnutzung gewährleistet. Dadurch wird außerdem erreicht, dass die Fixierung der mit rotierenden Umbauteile und/oder der Hilfskomponenten, welche ein geringeres Gewicht als die Hauptkomponenten aufweisen, an dieser leichteren, sich stärker verformenden Struktur erfolgen kann. Dadurch kann Material bei der Herstellung des Lagerringes gespart werden, was zu einer Kostenreduzierung führt. Weiterhin ist dadurch der Lagerring insgesamt leichter, so dass eine geringere Antriebsleistung notwendig ist und einen kleineren Antriebsmotor ausreicht, um den Lagerring in Rotation zu bringen und zu halten. Dies führt ebenfalls zu einer Kostenreduzierung. Möglich ist dadurch auch eine Erhöhung der Rotationgeschwindigkeit bei gleichbleibender Motorleistung. Weiterhin reduziert sich dadurch auch das Gesamtgewicht der Gantry beziehungsweise des kompletten Computertomographiegerätes, so dass auch Transportkosten dadurch reduziert werden.An advantageous development of the bearing ring according to the invention provides that the high-strength frame according to the invention is integrated in or with the bearing ring. The high-strength frame is advantageously integrated in or with the bearing ring in a non-positive, positive and / or cohesive manner and forms a unit with it. The remainder or the remaining part of the bearing ring is advantageously implemented as a lightweight structure. In particular, this part of the bearing ring is implemented as a filigree structure. Filigree structure is understood to mean, among other things, a structure that has smaller wall thicknesses and that is less rigid and thus more deformable than the high-strength frame. The filigree lightweight structure can be tolerated less precisely than the high-strength frame, so that the auxiliary components and / or the surrounding parts can be tolerated less strictly, which results in cost savings. The material savings and the lightweight construction are achieved through a targeted design of the mechanical structure with regard to the optimal frictional connection. In particular, the high-strength frame is designed and positioned in such a way that it lies directly in the main frictional connection, that is, between the radiation source, the diaphragm and / or collimator system and the detector. This ensures maximum effectiveness in terms of material utilization. This also ensures that the attachment parts rotating with them and / or the auxiliary components, which have a lower weight than the main components, can be fixed to this lighter, more strongly deforming structure. As a result, material can be saved in the production of the bearing ring, which leads to a reduction in costs. Furthermore, this makes the bearing ring lighter overall, so that a lower drive power is necessary and a smaller drive motor is sufficient to bring the bearing ring into rotation and keep it rotating. This also leads to a reduction in costs. This also makes it possible to increase the speed of rotation while maintaining the same engine power. Furthermore, this also reduces the total weight of the gantry or the complete computer tomography device, so that transport costs are also reduced as a result.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Computertomographiegerät mit einem erfindungsgemäßen Lagerring. Dadurch wird ein leichteres Computertomographiegerät bereitgestellt, der kostengünstiger transportiert werden kann. Ferner können mit diesem Computertomographiegerät höhere Rotationsgeschwindigkeiten erreicht werden, welche eine Voraussetzung für eine schnelle Untersuchung und eine hohe Bildqualität sind. Weiterhin werden die Lager eines solchen Computertomographiegerätes aufgrund des geringeren Gewichts des Lagerringes geschont und sind somit langlebiger oder können kleiner dimensioniert werden.Finally, the invention relates to a computed tomography device with a bearing ring according to the invention. This provides a lighter computed tomography device that can be transported more cheaply. Furthermore, higher rotation speeds can be achieved with this computed tomography device, which are a prerequisite for a quick examination and a high image quality. Furthermore, the bearings of such a computed tomography device are spared due to the lower weight of the bearing ring and are therefore more durable or can be dimensioned smaller.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel und einer schematisch dargestellten Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf dieses Beispiel erfolgt.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and a schematically illustrated drawing, without restricting the invention to this example.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnittes eines erfindungsgemäßen Lagerringes eines Computertomographiegerätes.

It shows:

1 a schematic representation of a cross section of a bearing ring according to the invention of a computed tomography device.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes eines erfindungsgemäßen Lagerringes 1 eines nicht weiter dargestellten Computertomographiegerätes. Der Lagerring 1 weist einen hochfesten Rahmen 2, welcher in einer Leichtbaukonstruktion 3, insbesondere in einer filigranen Struktur, integriert ist. An die Leichtbaukonstruktion 3 sind verschiedene Komponenten 8 angeordnet. Diese Komponenten sind mit rotierende Hilfskomponenten oder Umbauteile, beispielsweise Kühlungselemente, Elektronikboxen, Verkabelung und dergleichen. Der Lagerring ist dabei drehbar als Ganzes um die Rotationsachse (A), welche senkrecht zu den Achsen (B) und (C) angeordnet ist. Der hochfeste Rahmen 2 und der Lagerring 1 weisen eine gemeinsame Zentralöffnung 9 auf. Der hochfeste Rahmen 2 weist eine erste, zweite und eine dritte Aufnahme auf. In die erste Aufnahme ist die Strahlungsquelle 4 angeordnet. In die zweite Aufnahme ist der Detektor 5 angeordnet. In die dritte Aufnahme ist ein Blendesystem 6 angeordnet. Die jeweiligen Aufnahmen sind derart realisiert, dass die Hauptkomponenten des Aufnahmesystems, also die Strahlungsquelle 4, der Detektor 5 sowie das Blendesystem 6, formschlüssig in radialer und tangentialer Richtung in die Aufnahmen aufgenommen sind. Dadurch ist die durch Strahlungsquelle 4, Detektor 5 und Blendesystem 6 definierte Strahlengeometrie 10 festgelegt. Weiterhin umrahmt der hochfeste Rahmen 2 die Hauptkomponenten 4, 5 und 6, so dass eine direkte konstruktive Verbindung zwischen den Hauptkomponenten 4, 5 und/oder 6 realisiert wird. Insbesondere weist der hochfeste Rahmen 2 einen geschlossenen Umfang in radialer Richtung, welcher um die Aufnahmen verläuft und die Hauptkomponenten umschließt. Der hochfeste Rahmen 2 ist dabei als möglichst steifes Bauteil realisiert. Insbesondere bei der durch die Rotation des Lagerringes 1 verursachten Einwirkung von Fliehkräften können dadurch die Hauptkomponenten 4, 5 und/oder 6 nicht auseinanderdriften, so dass die definierte Strahlengeometrie 10 auch bei Rotation erhalten bleibt. Weiterhin weist der hochfeste Rahmen 2 eine zentral angeordnete Lagerung auf. 1 shows a schematic representation of a cross section of a bearing ring according to the invention 1 a computed tomography device not shown. The bearing ring 1 has a high-strength frame 2 , which in a lightweight construction 3 , especially in a filigree structure. To the lightweight construction 3 are different components 8th arranged. These components include rotating auxiliary components or conversion parts, for example cooling elements, electronics boxes, cabling and the like. The bearing ring can be rotated as a whole around the axis of rotation ( A. ) which are perpendicular to the axes ( B. ) and ( C. ) is arranged. The high-strength frame 2 and the bearing ring 1 have a common central opening 9 on. The high-strength frame 2 has a first, second and a third receptacle. The radiation source is in the first picture 4th arranged. In the second recording is the detector 5 arranged. In the third shot there is a shutter system 6th arranged. The respective recordings are realized in such a way that the main components of the recording system, i.e. the radiation source 4th , the detector 5 as well as the aperture system 6th , are positively received in the radial and tangential directions in the recordings. This is due to the radiation source 4th , Detector 5 and aperture system 6th defined beam geometry 10 set. Furthermore, the high-strength frame frames 2 the main components 4th , 5 and 6th so that a direct constructive connection between the main components 4th , 5 and or 6th is realized. In particular, the high-strength frame 2 a closed circumference in the radial direction, which runs around the receptacles and encloses the main components. The high-strength frame 2 is implemented as the stiffest possible component. Especially with the rotation of the bearing ring 1 caused by centrifugal forces can thereby be the main components 4th , 5 and or 6th do not drift apart, so that the defined ray geometry 10 is retained even with rotation. Furthermore, the high-strength frame 2 a centrally arranged storage.

Claims

Frame (2) for a medical device with a continuous central opening (9) and a first receptacle for at least partially form-fitting reception of a radiation source (4) and a second receptacle for at least partially form-fitting reception of a detector (5), the first and second The receptacle around the central opening (9) is arranged diametrically to one another and the radiation source (4) and the detector (5) can be received in the respective receptacles in such a way that the alignment of the detector (5) with respect to the radiation source (4) is determined, with the frame (2) has a third receptacle for at least partially form-fitting reception of a diaphragm system and / or a collimator system (6), wherein the diaphragm system and / or the collimator system (6) can be accommodated in the third receptacle in such a way that the Alignment of the diaphragm system and / or the collimator system (6) with respect to that defined by the detector (5) and the radiation source (4) Ray geometry is set.

Frame (2) Claim 1 , wherein at least one of the main components of a recording system, which has the radiation source (4), the detector (5) and the diaphragm and / or the collimator system (6), is integrated in a structure that is connected to the frame (2) is at least partially non-positively, frictionally and / or cohesively connected or integrated.

Frame (2) Claim 2 , wherein several main components of the receiving system (4, 5, 6) are integrated in a respective structure, which are connected or integrated with the frame (2) in a non-positive, frictional and / or cohesive manner.

Frame (2) according to one of the Claims 2 - 3 , wherein at least one of the main components of the receiving system (4, 5, 6) is integrated in the frame (2) and forms a unit therewith.

Frame (2) according to one of the preceding claims, wherein a pivot bearing is integrated in the frame (2) and forms a unit therewith.

Frame (2) according to one of the preceding claims, wherein the frame (2) is designed as a component with a high strength.

Frame (2) according to one of the preceding claims, wherein the frame (2) is in one piece.

Bearing ring (1) with a frame (2) according to one of the preceding claims.

Bearing ring (1) Claim 8 , wherein the frame (2) is integrated in the bearing ring (1).

Bearing ring (1) according to one of the Claims 8 until 9 , wherein the bearing ring (1) is a lightweight construction (3).

Computed tomography device with a bearing ring (1) according to one of the Claims 8 until 10 .