DE102017216769A1 - Gantry for a computed tomography device and computed tomography device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gantry für ein Computertomographiegerät, aufweisend- eine tunnelförmige Öffnung, in die ein Patient einführbar ist,- einen Rahmen und einen relativ zu dem Rahmen drehbar angeordneten Rotor, welche jeweils ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum angeordnet sind,- wobei die Gantry eine erste Dichtung aufweist, mit welcher ein erster Spalt, welcher zwischen dem Rahmen und dem Rotor ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum ausgebildet ist, abgedichtet ist,- wobei die erste Dichtung eine erste Bürstendichtung aufweist.The invention relates to a gantry for a computed tomography device, comprising - a tunnel-shaped opening into which a patient is insertable, - a frame and a rotor rotatably mounted relative to the frame, which are each arranged annularly around the tunnel-shaped opening, - wherein the gantry a first seal with which a first gap, which is formed between the frame and the rotor annularly around the tunnel-shaped opening, is sealed, wherein the first seal has a first brush seal.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gantry für ein Computertomographiegerät und ein Computertomographiegerät.The invention relates to a gantry for a computed tomography device and a computed tomography device.
Computertomographiegeräte werden in der Regel mit Luft gekühlt. Dabei gibt es zum einen die Möglichkeit, die Luft in einem geschlossenen Kreislauf in der Gantry zirkulieren zu lassen und die Wärme nach außen mit einer Wasserkühlung abzuführen. Zum anderen kann bei einer offenen Form eines Computertomographiegeräts die Luft aus einem Raum, in dem sich das Computertomographiegerät befindet, zu Kühlzwecken angesaugt werden und danach aufgewärmt wieder an den Raum abgeben werden.Computed tomography devices are usually cooled with air. On the one hand, there is the possibility of circulating the air in a closed circuit in the gantry and dissipating the heat to the outside with water cooling. On the other hand, in the case of an open form of a computed tomography device, the air from a room in which the computed tomography device is located can be sucked in for cooling purposes and then warmed up again to the room.
Ein wesentlicher Teil der wegzutransportierenden Abwärme entsteht auf dem Rotor und dort hauptsächlich an der Strahlungsquelle, welche durch eine Strahlerkühlung gekühlt wird. Für den Lufttransport ist ein Druckgefälle in der Gantry nötig, um ein Überströmen der Luft durch die zu kühlenden Komponenten zu erreichen. Dieses Druckgefälle liegt aber nicht nur an der zu kühlenden Komponente an sondern auch an den benachbarten Bauteilen. Unerwünscht sind daher Fehlluftströme (Leckagen), die an Schlitzen, Bohrungen und Kontaktstellen entstehen. Das gilt insbesondere für den Übergang vom Rotor zum stationären Teil. Konstruktiv bedingt entsteht dort ein Spalt (Ringspalt oder Zylinderspalt), der zu hohen Leckagen führen kann. Luftströme durch diesen Spalt tragen nicht zur Kühlung der auf dem Rotor angeordneten Komponenten bei. In der Folge gibt es mehr Strömungsgeräusche, höheren Energieverbrauch, höhere Leistungsanforderungen an die Lüfter, die zu größeren und lauteren Lüftern führen, etc.An essential part of the heat to be transported away on the rotor and there mainly at the radiation source, which is cooled by a radiator cooling. For air transport, a pressure gradient in the gantry is necessary to achieve an overflow of air through the components to be cooled. However, this pressure gradient is not only due to the component to be cooled but also to the adjacent components. Therefore, undesirable air leaks (leaks) are undesirable, which occur at slots, boreholes and contact points. This is especially true for the transition from the rotor to the stationary part. Due to its construction, there is a gap (annular gap or cylinder gap) that can lead to high leaks. Air flows through this gap do not contribute to the cooling of the components arranged on the rotor. As a result, there is more flow noise, higher energy consumption, higher fan performance requirements, leading to larger and louder fans, etc.
Jedes der folgenden Dokumente offenbart ein Kühlsystem für eine Gantry eines CT-Geräts:
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Luftkühlung für ein Computertomographiegerät bereitzustellen, welche in Bezug auf die Vermeidung von Leckluftströmen verbessert ist. Jeder der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche löst jeweils diese Aufgabe. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung berücksichtigt.The invention has the object to provide an air cooling for a computed tomography device, which is improved with respect to the prevention of leakage air streams. Each of the subjects of the independent claims solves this task. In the dependent claims further advantageous aspects of the invention are taken into account.
Die Erfindung betrifft eine Gantry für ein Computertomographiegerät, aufweisend
- - eine tunnelförmige Öffnung, in die ein Patient einführbar ist,
- - einen Rahmen und einen relativ zu dem Rahmen drehbar angeordneten Rotor, welche jeweils ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum angeordnet sind,
- - wobei die Gantry eine erste Dichtung aufweist, mit welcher ein erster Spalt, welcher zwischen dem Rahmen und dem Rotor ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum, insbesondere entlang eines ersten Umfangs des Rotors, ausgebildet ist, im Wesentlichen luftdicht abgedichtet ist,
- - wobei die erste Dichtung eine erste Bürstendichtung aufweist.
- a tunnel-shaped opening into which a patient can be inserted,
- a frame and a rotor rotatably mounted relative to the frame, which are each arranged annularly around the tunnel-shaped opening,
- the gantry having a first seal, with which a first gap, which is formed between the frame and the rotor in an annular manner around the tunnel-shaped opening, in particular along a first circumference of the rotor, is sealed in a substantially airtight manner,
- - The first seal having a first brush seal.
Beispielsweise kann die erste Dichtung, insbesondere die erste Bürstendichtung, ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum ausgebildet sein und/oder sich im Wesentlichen entlang des gesamten ersten Umfangs des Rotors erstrecken.For example, the first seal, in particular the first brush seal, may be formed annularly around the tunnel-shaped opening and / or extend substantially along the entire first circumference of the rotor.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass in dem Rahmen ein ringförmiges Hohlprofil ausgebildet ist, welches die tunnelförmige Öffnung ringförmig umgibt,
- - dass der Rotor derart in dem ringförmigen Hohlprofil des Rahmens angeordnet ist, dass der Rotor einen rotorseitigen Abschnitt einer Trennwand zwischen einem insbesondere ringförmigen ersten Hohlraum und einem insbesondere ringförmigen zweiten Hohlraum in dem ringförmigen Hohlprofil des Rahmens bildet.
- that an annular hollow profile is formed in the frame, which annularly surrounds the tunnel-shaped opening,
- - That the rotor is arranged in the annular hollow profile of the frame, that the rotor forms a rotor-side portion of a partition between a particular annular first cavity and a particular annular second cavity in the annular hollow profile of the frame.
Insbesondere kann der Rotor zumindest einen Luftkanal aufweisen, durch den Luft zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum strömen kann.In particular, the rotor may have at least one air channel through which air can flow between the first cavity and the second cavity.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass der Rahmen zumindest eine erste Lüftungsöffnung aufweist, welche derart mit dem ersten Hohlraum verbunden ist, dass durch die zumindest eine erste Lüftungsöffnung Luft in den ersten Hohlraum strömen kann, und/oder
- - dass der Rahmen zumindest eine zweite Lüftungsöffnung aufweist, welche derart mit dem zweiten Hohlraum verbunden ist, dass durch die zumindest eine zweite Lüftungsöffnung Luft aus dem zweiten Hohlraum strömen kann.
- - That the frame has at least one first vent opening which is connected to the first cavity such that air can flow through the at least one first vent opening into the first cavity, and / or
- - That the frame has at least one second vent opening which is connected to the second cavity such that air can flow through the at least one second vent opening from the second cavity.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass die Gantry ferner einen Lüfter aufweist, welcher in dem ersten Hohlraum angeordnet ist,
- - dass der Lüfter zum Ansaugen der Luft durch die erste Lüftungsöffnung und zum Ausblasen der Luft in den ersten Hohlraum ausgebildet ist.
- that the gantry further comprises a fan, which is arranged in the first cavity,
- - That the fan for sucking the air through the first vent opening and for blowing the air is formed in the first cavity.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass die Gantry eine zweite Dichtung aufweist, mit welcher ein zweiter Spalt, welcher zwischen dem Rahmen und dem Rotor ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum, insbesondere entlang eines zweiten Umfangs des Rotors, ausgebildet ist, im Wesentlichen luftdicht abgedichtet ist,
- - dass sich der rotorseitige Abschnitt der Trennwand zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum von dem ersten Spalt bis zu dem zweiten Spalt erstreckt.
- the gantry has a second seal, with which a second gap, which is formed between the frame and the rotor in an annular manner around the tunnel-shaped opening, in particular along a second circumference of the rotor, is sealed airtight,
- - That the rotor-side portion of the partition wall between the first cavity and the second cavity extends from the first gap to the second gap.
Beispielsweise kann die zweite Dichtung, insbesondere die zweite Bürstendichtung, ringförmig um die tunnelförmige Öffnung herum ausgebildet sein und/oder sich im Wesentlichen entlang des gesamten zweiten Umfangs des Rotors erstrecken.For example, the second seal, in particular the second brush seal, may be formed annularly around the tunnel-shaped opening and / or extend substantially along the entire second circumference of the rotor.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass der Rahmen einen ersten Absatz aufweist, welcher in das Hohlprofil hineinragt, mittels der ersten Dichtung im Wesentlichen luftdicht an den Rotor anschließt und einen ersten rahmenseitigen Abschnitt der Trennwand zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum bildet, und/oder
- - dass der Rahmen einen zweiten Absatz aufweist, welcher in das Hohlprofil hineinragt, mittels der zweiten Dichtung im Wesentlichen luftdicht an den Rotor anschließt und einen zweiten rahmenseitigen Abschnitt der Trennwand zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum bildet.
- - That the frame has a first shoulder, which projects into the hollow profile, connected by the first seal substantially airtight to the rotor and forms a first frame-side portion of the partition wall between the first cavity and the second cavity, and / or
- - That the frame has a second paragraph, which projects into the hollow profile, connected by the second seal substantially airtight to the rotor and forms a second frame-side portion of the partition wall between the first cavity and the second cavity.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass die erste Bürstendichtung eine Mehrzahl von Borsten aufweist,
- - dass die Borsten der Mehrzahl von Borsten derart im Bereich des ersten Spalts angeordnet sind, dass sie den ersten Spalt von dem Rahmen bis zu dem Rotor überbrücken.
- in that the first brush seal has a plurality of bristles,
- - That the bristles of the plurality of bristles are arranged in the region of the first gap, that they bridge the first gap from the frame to the rotor.
Insbesondere können die Borsten der Mehrzahl von Borsten in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotors axial oder radial angeordnet sein.In particular, the bristles of the plurality of bristles may be disposed axially or radially with respect to an axis of rotation of the rotor.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass die erste Bürstendichtung eine erste Befestigungsfläche, an der die Borsten befestigt sind, und eine erste Lauffläche, an der die Borsten entlanggleiten können, aufweist,
- - dass die Borsten an der ersten Befestigungsfläche, insbesondere zumindest beim Austritt aus der ersten Befestigungsfläche, relativ zu einer Flächennormalen der ersten Befestigungsfläche in eine Bewegungsrichtung der ersten Lauffläche ausgelenkt sind. Die Borsten können insbesondere derart elastisch sein, dass sich die Borsten an die Lauffläche anschmiegen können. Auf diese Weise kann der erste Spalt zwischen dem Rotor und dem Rahmen besonders zuverlässig luftdicht abgedichtet werden.
- in that the first brush seal has a first attachment surface on which the bristles are fastened, and a first running surface on which the bristles can slide along,
- - That the bristles are deflected on the first mounting surface, in particular at least at the exit from the first mounting surface, relative to a surface normal of the first mounting surface in a direction of movement of the first tread. The bristles can in particular be so elastic that the bristles can cling to the tread. In this way, the first gap between the rotor and the frame can be sealed airtight in a particularly reliable manner.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
- - dass die erste Bürstendichtung eine Mehrzahl von Bürstenmodulen aufweist,
- - dass die Bürstenmodule der Mehrzahl von Bürstenmodulen jeweils einen Grundkörper und an dem Grundkörper angeordnete Borsten aufweisen. Die Borsten können insbesondere mit dem Grundkörper verbunden sein. Beispielsweise können die Borsten in dafür vorgesehene Bohrungen im Grundkörper eingeführt sein.
- in that the first brush seal has a plurality of brush modules,
- - That the brush modules of the plurality of brush modules each having a base body and disposed on the base bristles. The bristles may in particular be connected to the base body. For example, the bristles may be introduced into holes provided in the main body.
Insbesondere können die Bürstenmodule der Mehrzahl von Bürstenmodulen jeweils ringsegmentförmig sein. Insbesondere können die Bürstenmodule der Mehrzahl von Bürstenmodulen jeweils an dem Rotor oder an dem Rahmen angeordnet sein. Der Grundkörper kann beispielsweise jeweils zur Befestigung an dem Rotor und/oder zur Befestigung an dem Rahmen ausgebildet sein. Insbesondere kann die Mehrzahl von Bürstenmodulen eine erste Teilanzahl von Bürstenmodulen, die an dem Rahmen befestigt sind, und eine zweite Teilanzahl von Bürstenmodulen, die an dem Rotor befestigt sind, aufweisen. Der Rahmen kann insbesondere ein Kipprahmen der Gantry sein.In particular, the brush modules of the plurality of brush modules can each be ring-segment-shaped. In particular, the brush modules of the plurality of brush modules can each be arranged on the rotor or on the frame. The main body may be formed, for example, each for attachment to the rotor and / or for attachment to the frame. In particular, the plurality of brush modules may include a first part number of brush modules attached to the frame and a second part number of brush modules attached to the rotor. The frame may in particular be a tilting frame of the gantry.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computertomographiegerät, welches eine Gantry nach einem oder mehreren der in dieser Anmeldung offenbarten Aspekte aufweist. Bei dem Computertomographiegerät kann es sich insbesondere um eine medizinische Bildgebungsvorrichtung handeln. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Computertomographiegerät eine Akquisitionseinheit, welche zur Akquisition der Akquisitionsdaten ausgebildet ist, auf. Insbesondere kann die Akquisitionseinheit eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweisen. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strahlungsquelle zur Emission und/oder zur Anregung einer Strahlung, insbesondere einer elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist und/oder dass der Strahlungsdetektor zur Detektion der Strahlung, insbesondere der elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist. Die Strahlung kann beispielsweise von der Strahlungsquelle zu einem abzubildenden Bereich gelangen und/oder nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor gelangen.The invention further relates to a computed tomography device which has a gantry according to one or more of the aspects disclosed in this application. The computed tomography device can in particular be a medical imaging device. According to one embodiment of the invention, the computed tomography device has an acquisition unit, which is designed to acquire the acquisition data. In particular, the acquisition unit may comprise a radiation source and a radiation detector. An embodiment of the invention provides that the radiation source is designed to emit and / or to excite a radiation, in particular an electromagnetic radiation, and / or that the radiation detector is designed to detect the radiation, in particular the electromagnetic radiation. The radiation can, for example, pass from the radiation source to an area to be imaged and / or get to the radiation detector after interacting with the area to be imaged.
Bei der Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich wird die Strahlung modifiziert und damit zum Träger von Informationen, die den abzubildenden Bereich betreffen. Bei der Wechselwirkung der Strahlung mit dem Detektor werden diese Informationen in Form von Akquisitionsdaten erfasst. Insbesondere bei einem Computertomographiegerät können die Akquisitionsdaten Projektionsdaten, die Akquisitionseinheit eine Projektionsdaten-Akquisitionseinheit, die Strahlungsquelle eine Röntgenquelle, der Strahlungsdetektor ein Röntgendetektor sein. Der Röntgendetektor kann insbesondere ein quantenzählender und/oder energieauflösender Röntgendetektor sein.In the interaction with the region to be imaged, the radiation is modified and thus the carrier of information concerning the area to be imaged. When the radiation interacts with the detector, this information is captured in the form of acquisition data. Particularly, in a computed tomography apparatus, the acquisition data may be projection data, the acquisition unit may be a projection data acquisition unit, the radiation source may be an X-ray source, and the radiation detector may be an X-ray detector. The X-ray detector may in particular be a quantum-counting and / or energy-resolving X-ray detector.
Die Gantry eines Computertomographiegeräts weist typischerweise eine Tragkonstruktion auf, an der insbesondere Komponenten der Akquisitionseinheit, insbesondere die Strahlungsquelle und/oder der Strahlungsdetektor, angeordnet sind. Die Tragkonstruktion der Gantry weist typischerweise eine derart hohe Steifigkeit und Festigkeit auf, dass die Komponenten der Akquisitionseinheit sowohl relativ zueinander als auch relativ zu einem abzubildenden Bereich in einer für die Bildgebung hinreichend definierten Geometrie anordenbar sind. Bei einem Computertomographiegerät weist die Gantry typischerweise einen Tragrahmen und einen relativ zu dem Tragrahmen drehbar gelagerten Rotor auf, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsdetektor an dem Rotor angeordnet sind. Optional kann die Gantry einen relativ zu dem Tragrahmen kippbar gelagerten Kipprahmen aufweisen, wobei der Rotor an dem Kipprahmen angeordnet ist.The gantry of a computed tomography device typically has a supporting structure on which, in particular, components of the acquisition unit, in particular the radiation source and / or the radiation detector, are arranged. The support structure of the gantry typically has such a high rigidity and strength that the components of the acquisition unit can be arranged both relative to one another and relative to a region to be imaged in a geometry sufficiently defined for the imaging. In a computed tomography device, the gantry typically includes a support frame and a rotor rotatably mounted relative to the support frame, wherein the radiation source and the radiation detector are disposed on the rotor. Optionally, the gantry may have a tilting frame tiltably mounted relative to the support frame, the rotor being disposed on the tilting frame.
Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden.Within the scope of the invention, features which are described with respect to different embodiments of the invention and / or different categories of claims (method, use, apparatus, system, arrangement, etc.) may be combined to form further embodiments of the invention. For example, a claim concerning a device can also be developed with features described or claimed in connection with a method, and vice versa. Functional features of a method can be carried out by appropriately designed representational components.
Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist die Gantry die Gantry auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.In addition to the embodiments of the invention expressly described in this application, various other embodiments of the invention are conceivable, to which the person skilled in the art can reach, without departing from the scope of the invention, as far as it is predetermined by the claims. The use of the indefinite article "a" or "an" does not rule out that the affected feature may also be present multiple times. The use of the term "comprising" does not exclude that the terms associated with the term "comprising" may be identical. For example, the gantry has the gantry. The use of the term "unit" does not exclude that the item to which the term "unit" refers may have multiple components that are spatially separated from each other.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu.In the following the invention will be explained by means of embodiments with reference to the accompanying figures. The representation in the figures is schematic, greatly simplified and not necessarily true to scale.
Es zeigen:
-
1 eine Gantry eines Computertomographiegeräts, -
2 -4 Schnittansichten einer Gantry im Bereich der Bürstendichtung, und -
5 ein Computertomographiegerät.
-
1 a gantry of a computed tomography device, -
2 -4 Sectional views of a gantry in the area of the brush seal, and -
5 a computed tomography device.
Die
Die Gantry
Alternativ oder zusätzlich kann die Spaltbreite des ersten Spalts G1 und/oder die Spaltbreite des zweiten Spalts G2 so gering und mit derart geringen Fertigungstoleranzen ausgebildet werden, dass ein Leckluftstrom durch den ersten Spalt G1 und/oder den zweiten Spalt G2 weitgehend vermieden wird. Zur Reduzierung der Spaltbreite können beispielsweise zusätzliche Bleche verwendet werden, die jeweils an dem Rotor
In dem Rahmen
Die erste Lüftungsöffnung AIP und die zweite Lüftungsöffnung AOP sind mittels des Hohlprofils HP derart miteinander verbunden, dass zwischen ihnen ein Luftstrom AF in dem Hohlprofil HP strömen kann. Durch diesen Luftstrom AF kann zum Beispiel die Strahlungsquelle
Die Gantry
Der Rahmen
Die erste Bürstendichtung B1 weist eine Mehrzahl von Borsten auf, wobei die Borsten B12 der Mehrzahl von Borsten derart im Bereich des ersten Spalts G1 angeordnet sind, dass sie den ersten Spalt G1 von dem Rahmen
Die
Die
Die
Die
Die Gantry
In die tunnelförmige Öffnung
Die Steuerungsvorrichtung
Das Computertomographiegerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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