DE102014204794A1 - CT system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein CT-System (C1) zur Erzeugung tomographischer Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes, zumindest aufweisend eine Gantry mit einem rotierbaren Träger (1) zur Aufnahme von Komponenten des CT-Systems (C1), und ein Kühlsystem zum Kühlen der auf der Gantry befestigten Komponenten mit mindestens einem luftführenden Kanal, wobei ein Bremswiderstand (4) zum Abbremsen einer Rotation des Trägers (1) in einem luftführenden Kanal des Kühlsystems angeordnet ist.The invention relates to a CT system (C1) for generating tomographic images of an examination subject, comprising at least a gantry with a rotatable support (1) for receiving components of the CT system (C1), and a cooling system for cooling the gantry mounted on the gantry Components with at least one air-conducting channel, wherein a braking resistor (4) for braking a rotation of the carrier (1) is arranged in an air-guiding channel of the cooling system.
Description
Die Erfindung betrifft ein CT-System zur Erzeugung tomographischer Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes, zumindest aufweisend eine Gantry mit einem rotierbaren Träger zur Aufnahme von Komponenten des CT-Systems, und ein Kühlsystem zum Kühlen der auf der Gantry befestigten Komponenten mit mindestens einem luftführenden Kanal. The invention relates to a CT system for generating tomographic images of an examination object, comprising at least a gantry with a rotatable support for receiving components of the CT system, and a cooling system for cooling the components mounted on the gantry with at least one air-conducting channel.
Die auf der Gantry eines CT-Systems angeordneten Systemkomponenten produzieren im Betrieb zwischen 12 und 17kW Wärme. Beispielsweise wird in einer Röntgenröhre bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung ein Großteil der eingesetzten Energie in Wärme umgewandelt. Weiterhin wird auch beim Abbremsen des rotierenden Trägers der Gantry an den Bremssystemen Wärme erzeugt. Diese Wärme muss zum Schutz der Systemkomponenten, insbesondere eines Strahler-Detektor-Systems, aus der Gantry abgeführt werden. The system components arranged on the gantry of a CT system produce between 12 and 17kW heat during operation. For example, in the generation of X-radiation in an X-ray tube, a large part of the energy used is converted into heat. Furthermore, heat is also generated when braking the rotating support of the gantry to the brake systems. This heat must be removed from the gantry to protect the system components, in particular a radiator-detector system.
Bei CT-Systemen ohne zusätzlichen Lüfter an den Systemkomponenten auf dem rotierenden Träger werden aus Effizienzgründen und um die Betriebslautstärke zu minimieren, nur die Komponenten gekühlt, welche die meiste Abwärme produzieren. Das Bremssystem des Rotationsantriebes, insbesondere ein Bremswiderstand, ist daher nicht am Kühlsystem angeschlossen. Somit wird die Abwärme der Bremswiderstände lediglich in den Gantryinnenraum abgegeben. Hierdurch kann es im Dauerbetrieb des CT-Systems mit häufigen Rotationsdrehzahlwechseln zu einer Erwärmung des Gantryinnenraums kommen. Damit werden die anderen nicht aktiv gekühlten elektronischen Komponenten im Gantryinnenraum thermisch belastet. In CT systems without additional fans on the system components on the rotating carrier, for efficiency and to minimize the operating volume, only the components that produce the most waste heat are cooled. The braking system of the rotary drive, in particular a braking resistor, is therefore not connected to the cooling system. Thus, the waste heat of the braking resistances is released only in the gantry interior. This can lead to a warming of the gantry interior in continuous operation of the CT system with frequent rotational speed changes. This thermally stresses the other non-actively cooled electronic components in the gantry interior.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kühlung des Bremssystems eines CT-Systems zu schaffen. It is therefore an object of the invention to provide improved cooling of the brake system of a CT system.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. This object is solved by the features of independent claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the subordinate claims.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch eine Anordnung der Bremswiderstände in einem luftgeführten Kanal des Kühlsystems eine verbesserte Kühlung des Bremssystems durch einen verbesserten Abtransport der Abwärme gewährleistet ist. Ohne viel Mehraufwand wird die Abwärme der Bremswiderstände somit über das Kühlsystem abgeführt und die elektronischen Komponenten im Gantryinnenraum geschont. The inventors have recognized that an arrangement of the braking resistors in an air-guided channel of the cooling system ensures improved cooling of the brake system through improved removal of the waste heat. Without much additional effort, the waste heat of the braking resistors is thus dissipated via the cooling system and the electronic components in the gantry interior are spared.
Hierfür wird der Bremswiderstand vor allem in einem Abluftkanal des Kühlsystems angeordnet. Der Abluftkanal ist einfacher zugänglich als ein Zuluftkanal und weist einen größeren Querschnitt, also mehr Platz für den Bremswiderstand, auf, sodass hierbei auch weniger Geräusche entstehen. Insgesamt bietet die Anordnung des Bremswiderstandes in dem Abluftkanal mit der eigentlich durch die Abwärme der anderen Systemkomponenten bereits erwärmten Luft eine bessere und stabilere Kühlung als bei einer Anordnung in einem Zuluftkanal mit der kälteren Luft. For this purpose, the braking resistor is arranged above all in an exhaust duct of the cooling system. The exhaust duct is easier to access than a supply air duct and has a larger cross-section, so more space for the braking resistor, so that in this case also less noise. Overall, the arrangement of the braking resistor in the exhaust duct with the actually already heated by the waste heat of the other system components air provides better and more stable cooling than in an arrangement in a supply air duct with the colder air.
Demgemäß schlagen die Erfinder vor, ein CT-System zur Erzeugung tomographischer Aufnahmen eines Untersuchungsobjektes, insbesondere eines Patienten, zumindest aufweisend eine Gantry mit einem rotierbaren Träger zur Aufnahme von Komponenten des CT-Systems, und ein Kühlsystem zum Kühlen der auf der Gantry befestigten Komponenten mit mindestens einem luftführenden Kanal, dahingehend zu verbessern, dass ein Bremswiderstand zum Abbremsen einer Rotation des Trägers in einem luftführenden Kanal des Kühlsystems angeordnet ist. Accordingly, the inventors propose a CT system for generating tomographic images of an examination subject, in particular a patient, comprising at least a gantry with a rotatable support for accommodating components of the CT system, and a cooling system for cooling the components mounted on the gantry at least one air duct, to improve in that a braking resistor for braking a rotation of the carrier is disposed in an air duct of the cooling system.
Das CT-System umfasst ein Gantrygehäuse, in dem die Gantry angeordnet ist. Dabei umfasst die Gantry einen rotierbaren Träger, auf welchem mehrere Systemkomponenten des CT-Systems angeordnet sind. Diese Systemkomponenten sind vor allem mindestens ein Strahler-Detektor-System sowie weitere elektronische Bauteile. Weiterhin umfasst das CT-System ein Bremssystem mit mindestens einem Bremswiderstand zum Abbremsen des rotierenden Trägers. Mehrere Bremswiderstände sind beispielsweise entlang des Umfangs des Trägers verteilt angeordnet. Alle diese Komponenten des CT-Systems erzeugen im Betrieb Wärme. The CT system includes a gantry housing in which the gantry is located. In this case, the gantry comprises a rotatable carrier on which a plurality of system components of the CT system are arranged. Above all, these system components are at least one emitter-detector system and other electronic components. Furthermore, the CT system comprises a brake system with at least one braking resistor for braking the rotating carrier. Several braking resistors are arranged, for example, distributed along the circumference of the carrier. All these components of the CT system generate heat during operation.
Das Kühlsystem umfasst mindestens einen luftführenden Kanal. Erfindungsgemäß ist der Bremswiderstand beziehungsweise sind die Bremswiderstände in einem der luftführenden Kanäle angeordnet. Mit anderen Worten ist der Bremswiderstand luftumströmt und somit luftgekühlt, sodass durch Umströmen des Bremswiderstandes die Wärme aus dem Gantryinnenraum abtransportiert wird. Eine Temperaturerhöhung im Gantryinnenraum, welche die Funktion der Systemkomponenten beeinträchtigen kann, wird somit vorteilhafterweise vermieden. The cooling system includes at least one air duct. According to the invention, the braking resistor or the braking resistors are arranged in one of the air-conducting channels. In other words, the braking resistor is surrounded by air and thus air-cooled, so that the heat is removed from the gantry interior by flowing around the braking resistor. A temperature increase in the gantry interior, which may affect the function of the system components, is thus advantageously avoided.
Bevorzugt ist ein luftführender Kanal als Zuluftkanal zum Transport der kalten Frisch- beziehungsweise Kühlluft ausgebildet. Ein weiterer luftführender Kanal ist als Abluftkanal zum Abtransport der bei der Kühlung der Systemkomponenten auf dem Träger erwärmten Luft ausgebildet. Der Zuluftkanal und der Abluftkanal sind miteinander luftdurchlässig verbunden. In einer Ausführungsform des Kühlsystems ist der Zuluftkanal auf einer inneren Seite der Gantry angeordnet und der Abluftkanal auf einer äußeren Seite der Gantry. Preferably, an air-conducting channel is designed as a supply air channel for transporting the cold fresh or cooling air. Another air duct is designed as an exhaust duct for the removal of the heated during the cooling of the system components on the carrier air. The supply air duct and the exhaust duct are interconnected with air permeable. In one embodiment of the cooling system, the supply air duct is arranged on an inner side of the gantry and the exhaust air duct on an outer side of the gantry.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bremswiderstand in einem Abluftkanal des Kühlsystems angeordnet. Die Anordnung des Bremswiderstandes im Abluftkanal hat gegenüber einer Anordnung im Zuluftkanal mehrere Vorteile. Zum einen ist der außen angeordnete Abluftkanal leichter zugänglich als der Zuluftkanal, sodass die Montage und eventuelle Wartungen des Bremswiderstandes erleichtert durchgeführt werden können. Zum anderen ist der Querschnitt des Abluftkanals größer als der Querschnitt des Zuluftkanals und damit der Strömungswiderstand im Zuluftkanal höher, sodass beim Umströmen des Bremswiderstandes im Abluftkanal weniger (Strömungs-)Geräusche entstehen. Insgesamt ist durch die Anordnung des Bremswiderstandes in dem wärmeren Abluftkanal eine bessere Gesamtfunktion der Gantrykühlung gewährleistet als bei einer Anordnung im kälteren Zuluftkanal. In a preferred embodiment of the invention, the braking resistor is arranged in an exhaust duct of the cooling system. The arrangement of the braking resistor in the exhaust duct has several advantages over an arrangement in the supply air duct. On the one hand, the outgoing exhaust duct is easier to access than the supply air duct, so that the assembly and possible maintenance of the braking resistor can be facilitated. On the other hand, the cross section of the exhaust duct is greater than the cross section of the supply air duct and thus the flow resistance in the supply air duct higher, so that when flowing around the braking resistor in the exhaust duct less (flow) noise. Overall, a better overall function of the gantry cooling is ensured by the arrangement of the braking resistor in the warmer exhaust air duct than in an arrangement in the colder supply air duct.
Vorteilhafterweise ist im Abluftkanal ein Kühlkörper vorgesehen, welcher mit dem Bremswiderstand in einem wärmeleitenden Kontakt steht und so den Wärmeabtransport unterstützt. In einer möglichen Ausführungsform sind mehrere Kühlkörper vorgesehen. Zum Beispiel ist pro Bremswiderstand je ein Kühlkörper vorgesehen. Der Kühlkörper ist bevorzugt aus einem wärmeleitfähigen Material, wie Kupfer oder Aluminium, ausgebildet. Der Kühlkörper kann in den Bremswiderstand integriert ausgebildet sein, das heißt, der Bremswiderstand und der Kühlkörper werden einteilig ausgebildet. Ebenso können der Kühlkörper und der Bremswiderstand separat ausgebildet werden, wobei der Kühlkörper an dem Bremswiderstand befestigt, zum Beispiel angeschraubt oder angeklebt, wird. Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Kühlkörper als Kühllamellen ausgebildet ist, welche parallel zur Strömungsrichtung in dem Abluftkanal ausgerichtet sind. Durch die Kühllamellen wird vorteilhafterweise eine größere Oberfläche für die Wärmeübertragung von dem Bremswiderstand auf den Abluftstrom zur Verfügung gestellt. Advantageously, a heat sink is provided in the exhaust duct, which is in a heat-conducting contact with the braking resistor and thus supports the heat dissipation. In a possible embodiment, a plurality of heat sinks are provided. For example, one heat sink is provided per braking resistor. The heat sink is preferably made of a thermally conductive material, such as copper or aluminum. The heat sink may be formed integrated in the braking resistor, that is, the braking resistor and the heat sink are integrally formed. Likewise, the heat sink and the braking resistor can be formed separately, wherein the heat sink attached to the braking resistor, for example screwed or glued, is. An embodiment provides that the heat sink is designed as a cooling fins, which are aligned parallel to the flow direction in the exhaust duct. By the cooling fins advantageously a larger surface for the heat transfer from the braking resistor to the exhaust air flow is provided.
Das Gantrykühlsystem kann unterschiedlich ausgebildet werden. In einer Ausführungsform weist das Kühlsystem eine Luftkühlung auf. Hierbei wird die warme Abluft an die Umgebung des CT-Systems, beispielsweise einen Untersuchungsraum, abgegeben, sodass die Abluft von einer Klimaanlage des Gebäudes wieder gekühlt wird. Der Kühlkreislauf ist somit offen. In einer anderen Ausführungsform weist das Kühlsystem eine Wasserkühlung auf. Der Kühlkreislauf ist in dieser Ausführung geschlossen. Die warme Abluft wird beispielsweise mittels eines Wärmetauschers wieder gekühlt. The gantry cooling system can be designed differently. In one embodiment, the cooling system has air cooling. Here, the warm exhaust air to the environment of the CT system, such as an examination room, discharged so that the exhaust air is cooled by an air conditioner of the building again. The cooling circuit is thus open. In another embodiment, the cooling system has a water cooling. The cooling circuit is closed in this embodiment. The warm exhaust air is cooled again, for example by means of a heat exchanger.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet:
Es zeigen im Einzelnen: They show in detail:
Die
Ein Patient C7 befindet sich auf einer in Richtung der Systemachse C9 verschiebbaren Patientenliege C8, mit der er während der Abtastung mit der Röntgenstrahlung kontinuierlich oder sequentiell entlang der Systemachse C9 durch ein Messfeld zwischen den Röntgenröhren C2 und C4 und den jeweils zugeordneten Detektoren C3 und C5 geschoben werden kann. Dieser Vorgang wird durch eine Rechen- und Steuereinheit C10 mit Hilfe von Computerprogrammen Prg1 bis Prgn gesteuert. A patient C7 is located on a patient couch C8, which can be displaced in the direction of the system axis C9, with which it is pushed continuously or sequentially along the system axis C9 through a measuring field between the x-ray tubes C2 and C4 and the respective associated detectors C3 and C5 during scanning with the x-ray radiation can be. This process is controlled by a computing and control unit C10 using computer programs Prg 1 to Prg n .
Die
In der
Die
In beiden Ausführungsformen weist das Kühlsystem jeweils einen innen liegenden Zuluftkanal Z und einen äußeren Abluftkanal A auf. Die Kanäle Z und A sind mittels Luftdurchlässe
Erfindungsgemäß ist im Abluftkanal A ein Bremswiderstand
In der Ausführungsform der
Gemäß der
Dahingegen weist das Kühlsystem der
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (6)
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- 2014-03-14 DE DE102014204794.3A patent/DE102014204794A1/en not_active Withdrawn
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