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Bei einem mobilen Computertomographiegerät, beispielsweise einem Kopfscanner, ist es bedingt durch die Mobilität schwierig, eine stabile Aufstellung der Gantry zu gewährleisten. Die im rotierenden Teil vorhandene Unwucht kann dadurch zu einer unzulässigen Bewegung der Gantry führen, die sich nachteilig auf die Bildqualität auswirken kann.
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DE 195 81 513 C2 offenbart ein ortsbewegliches Röntgenstrahl-Tomographiesystem mit einem Laufwagen auf Rädern.
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DE 10 2019 203 713 A1 offenbart ein Verfahren zur Korrektur einer Unwucht in einer Computertomographieanlage.
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DE 10 2018 209 466 A1 offenbart ein Computertomographiegerät, aufweisend einen Beschleunigungssensor, welcher als mikroelektromechanisches System ausgebildet ist.
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DE 10 2004 004 299 A1 offenbart ein Röntgentomographiegerät mit einer ringartigen Messeinrichtung, die rotierbar um einen Patiententunnel angebracht ist, wobei an der Messeinrichtung Kompensationsgewichte zur Kompensation einer Unwucht vorgesehen sind.
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WO 2021 / 252 625 A1 offenbart eine Mini-C-Bogen-Bildgebungsvorrichtung, umfassend eine Röntgenquelle, die relativ zu einem Detektor beweglich mit einer Schiene eines gekrümmten Zwischenkörperteils verbunden ist, und ein dynamisches Gegengewicht, um die Röntgenquelle auszuwuchten, wenn sich die Röntgenquelle entlang der Länge der Schiene bewegt.
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CN 1 13 925 523 A offenbart ein CT-Abbildungssystem, umfassend eine von einem Motor angetriebene rotierende Basis, einen Gegengewichtsmechanismus mit einem einstellbaren Gegengewichtsblock, ein Datenerfassungsmodul zum Erfassen eines Strom- oder Leistungssignals des Motors, um ein erstes Signal zu erhalten, und ein Zustandsdatenerfassungsmodul zum Erfassen von Zustandsdaten, die auf dem ersten Signal basieren und die Einstellung des Gegengewichtsblocks anzeigen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Stabilisierung einer Gantry eines Computertomographiegeräts gegen eine Unwucht zu ermöglichen, welche insbesondere in Bezug auf den Fertigungsaufwand und den Bauraumbedarf verbessert ist.
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Jeder Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs löst diese Aufgabe. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung berücksichtigt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung einer Gantry eines Computertomographiegeräts, wobei das Computertomographiegerät die Gantry mit einer Tragstruktur und einem Rotor sowie ein Fahrwerk zum Bewegen der Gantry relativ zu einer Grundfläche aufweist, das Verfahren umfassend:
- - ein Drehen des Rotors relativ zu der Tragstruktur, wobei durch eine Unwucht des Rotors eine Bewegung der Tragstruktur angeregt wird,
- - ein Bereitstellen eines Steuersignals für das Fahrwerk,
- - ein Erzeugen einer Gegenbewegung der Tragstruktur mittels des Fahrwerks basierend auf dem Steuersignal derart, dass sich die Bewegung der Tragstruktur und die Gegenbewegung der Tragstruktur im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich die Bewegung der Tragstruktur und die Gegenbewegung der Tragstruktur derart im Wesentlichen kompensieren, dass die Bewegung der Tragstruktur, welche durch die Unwucht des Rotors angeregt wird, durch eine Überlagerung, insbesondere in Form einer destruktiven Interferenz, mit der Gegenbewegung der Tragstruktur im Wesentlichen ausgelöscht wird. Das kann beispielsweise basierend auf dem Prinzip der aktiven Lärmunterdrückung erfolgen.
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Dadurch wird eine Stabilisierung einer Gantry eines Computertomographiegeräts gegen eine Unwucht ermöglicht, welche in Bezug auf eine Kostenreduktion, eine Komplexitätsreduktion und eine Bauraumoptimierung jeweils verbessert ist.
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Die Grundfläche kann beispielsweise ein Boden eines Untersuchungsraumes sein und/oder von einem Bodenbelag und/oder einer Unterlage gebildet sein. Das Fahrwerk kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Gantry parallel zu der Grundfläche relativ zu der Grundfläche zu bewegen.
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Die Bewegung der Tragstruktur, welche durch die Unwucht des Rotors angeregt wird, kann insbesondere relativ zu der Grundfläche und/oder parallel zu der Grundfläche erfolgen. Die Gegenbewegung der Tragstruktur kann insbesondere relativ zu der Grundfläche und/oder parallel zu der Grundfläche erfolgen. Durch die Unwucht des Rotors kann ferner eine weitere Bewegung der Tragstruktur angeregt werden, welche senkrecht zu der Grundfläche erfolgt. Die Bewegung der Tragstruktur, welche durch die Unwucht des Rotors angeregt und durch die Gegenbewegung der Tragstruktur im Wesentlichen kompensiert wird, kann beispielsweise als eine zu der Grundfläche parallele Komponente einer durch die Unwucht des Rotors angeregten Gesamtbewegung der Tragstruktur verstanden werden.
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Die Unwucht des Rotors kann beispielsweise statisch und/oder dynamisch sein. Die Bewegung der Tragstruktur, welche durch die Unwucht des Rotors angeregt wird, kann insbesondere eine Schwingung der Tragstruktur sein. Die Gegenbewegung der Tragstruktur kann insbesondere eine Gegenschwingung der Tragstruktur sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gegenbewegung der Tragstruktur erzeugt wird, indem eine Drehbewegung eines ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur angetrieben wird, insbesondere in einem Mikroschrittbetrieb angetrieben wird, und/oder indem eine Drehbewegung eines zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur angetrieben wird, insbesondere in einem Mikroschrittbetrieb angetrieben wird.
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Insbesondere kann durch ein aktives dynamisches Bremsen der angetriebenen Räder die durch die Unwucht angeregte Bewegungsenergie der Tragstruktur von dem Antriebssystem aufgenommen werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks zu der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks entgegengesetzt gerichtet ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Gantry mittels des Fahrwerks relativ zu der Grundfläche von einer Parkposition zu einer Untersuchungsposition bewegt wird, wobei das Drehen des Rotors relativ zu der Tragstruktur, das Bereitstellen des Steuersignals für das Fahrwerk, und das Erzeugen der Gegenbewegung der Tragstruktur in der Untersuchungsposition erfolgt.
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Insbesondere kann die Gantry mittels des Fahrwerks relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition bewegt werden, indem eine Rollbewegung des ersten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche erfolgt und/oder indem eine Rollbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche erfolgt. Die Untersuchungsposition kann insbesondere eine Untersuchungsstartposition sein.
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Die Rollbewegung des ersten Rads des Fahrwerks kann beispielsweise mit mindestens 10, insbesondere mindestens 50, Umdrehungen pro Minute erfolgen. Die Rollbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks kann beispielsweise mit mindestens 10, insbesondere mindestens 50, Umdrehungen pro Minute erfolgen. Der Abstand zwischen der Parkposition und der Untersuchungsposition kann beispielsweise größer als ein Meter sein, insbesondere größer als fünf Meter sein.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Gantry mittels des Fahrwerks relativ zu der Grundfläche von einer Untersuchungsstartposition zu einer Untersuchungsendposition bewegt wird, wobei das Drehen des Rotors relativ zu der Tragstruktur, das Bereitstellen des Steuersignals für das Fahrwerk, und das Erzeugen der Gegenbewegung der Tragstruktur erfolgt, während die Gantry mittels des Fahrwerks relativ zu der Grundfläche von der Untersuchungsstartposition zu der Untersuchungsendposition bewegt wird.
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Insbesondere kann das Fahrwerk sowohl zum Ausführen einer Transportbewegung der Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition als auch zum Ausführen einer Scanbewegung der Gantry relativ zu der Grundfläche von der Untersuchungsstartposition zu der Untersuchungsendposition eingerichtet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein Drehwinkel des Rotors relativ zu der Tragstruktur gemessen wird, insbesondere während des Drehens des Rotors relativ zu der Tragstruktur gemessen wird, wobei das Steuersignal basierend auf dem Drehwinkel bereitgestellt wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Positionsänderung der Tragstruktur gemessen wird, insbesondere während des Drehens des Rotors relativ zu der Tragstruktur gemessen wird, wobei das Steuersignal basierend auf der Positionsänderung der Tragstruktur bereitgestellt wird. Die Positionsänderung kann beispielsweise ein Weg, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung sein.
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Beispielsweise kann das Steuersignal basierend auf der gemessenen Positionsänderung der Tragstruktur berechnet werden. Die Positionsänderung der Tragstruktur kann beispielsweise als Regelgröße verwendet werden, die über die Gegenbewegung der Tragstruktur als Stellgröße auf den Sollwert Null geregelt werden kann. Diese Regelung kann beispielsweise in Echtzeit während einer Untersuchung eines Untersuchungsobjekts erfolgen.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in einer Initialisierungsmessung während des Drehens des Rotors relativ zu der Tragstruktur sowohl der Drehwinkel des Rotors relativ zu der Tragstruktur als auch die Positionsänderung der Tragstruktur gemessen wird, dass das Steuersignal basierend auf der Positionsänderung der Tragstruktur berechnet wird und dass das Steuersignal als eine Funktion des Drehwinkels des Rotors abgespeichert wird.
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Da die Unwucht des Rotors von dem Drehwinkel abhängt, kann somit das Steuersignal basierend auf dem Drehwinkel während der Untersuchung des Untersuchungsobjekts bereitgestellt werden, ohne dass die Positionsänderung der Tragstruktur gemessen und verarbeitet werden muss. Dadurch können die Systeme zur Datenübertragung und/oder Datenverarbeitung während der Untersuchung entlastet werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Beschleunigung der Tragstruktur gemessen wird, insbesondere während des Drehens des Rotors relativ zu der Tragstruktur gemessen wird, wobei das Steuersignal basierend auf der Beschleunigung der Tragstruktur bereitgestellt wird.
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Beispielsweise kann das Steuersignal basierend auf der gemessenen Beschleunigung der Tragstruktur berechnet werden. Die Beschleunigung der Tragstruktur kann beispielsweise als Regelgröße verwendet werden, die über die Gegenbewegung der Tragstruktur als Stellgröße auf den Sollwert Null geregelt werden kann. Diese Regelung kann beispielsweise in Echtzeit während einer Untersuchung eines Untersuchungsobjekts erfolgen.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in einer Initialisierungsmessung während des Drehens des Rotors relativ zu der Tragstruktur sowohl der Drehwinkel des Rotors relativ zu der Tragstruktur als auch die Beschleunigung der Tragstruktur gemessen wird, dass das Steuersignal basierend auf der Beschleunigung der Tragstruktur berechnet wird und dass das Steuersignal als eine Funktion des Drehwinkels des Rotors abgespeichert wird.
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Da die Unwucht des Rotors von dem Drehwinkel abhängt, kann somit das Steuersignal basierend auf dem Drehwinkel während der Untersuchung des Untersuchungsobjekts bereitgestellt werden, ohne dass die Beschleunigung der Tragstruktur gemessen und verarbeitet werden muss. Dadurch können die Systeme zur Datenübertragung und/oder Datenverarbeitung während der Untersuchung entlastet werden.
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Insbesondere kann bei der Untersuchung des Untersuchungsobjekts das Drehen des Rotors relativ zu der Tragstruktur mit der gleichen Drehzahl erfolgen wie bei der Initialisierungsmessung. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass für jede Drehzahl eines Satzes von Drehzahlen das Steuersignal als eine jeweilige Funktion des Drehwinkels wie zuvor beschrieben ermittelt wird und dass das Steuersignal für eine Untersuchungs-Drehzahl, mit welcher sich der Rotor bei der Untersuchung des Untersuchungsobjekts relativ zu der Tragstruktur dreht, basierend auf einer Interpolation aus den Steuersignalen für die Drehzahlen des Satzes von Drehzahlen berechnet wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Computertomographiegerät, aufweisend
- - eine Gantry mit einer Tragstruktur, einer Drehlagerung und einem Rotor,
- - ein Fahrwerk zum Bewegen der Gantry relativ zu einer Grundfläche,
- - eine Fahrwerk-Steuereinheit zum Bereitstellen eines Steuersignals für das Fahrwerk,
- - wobei der Rotor mittels der Drehlagerung relativ zu der Tragstruktur um eine Systemachse der Gantry drehbar gelagert ist, wobei bei einem Drehen des Rotors relativ zu der Tragstruktur eine Unwucht des Rotors eine Bewegung der Tragstruktur anregt,
- - wobei das Fahrwerk zum Erzeugen einer Gegenbewegung der Tragstruktur basierend auf dem Steuersignal derart eingerichtet ist, dass sich die Bewegung der Tragstruktur und die Gegenbewegung der Tragstruktur im Wesentlichen kompensieren, insbesondere kompensieren.
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Das Computertomographiegerät kann insbesondere als Kopf-Computertomographiegerät und/oder als mobiles Computertomographiegerät ausgebildet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Fahrwerk ein Antriebssystem aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung eines ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur und/oder eine Drehbewegung eines zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur anzutreiben, um die Gegenbewegung der Tragstruktur zu erzeugen.
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Das Antriebssystem kann insbesondere zum Aufnehmen einer kinetischen Energie der Tragstruktur, beispielsweise durch elektrodynamisches Bremsen, eingerichtet sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Antriebsachse des Antriebssystems zu der Systemachse parallel ist.
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Insbesondere kann die Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur um die Antriebsachse erfolgen. Insbesondere kann die Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur um die Antriebsachse erfolgen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Systemachse horizontal ist und/oder dass die Antriebsachse horizontal ist. Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Antriebssystem einen ersten Einzelradantrieb zum Antreiben der Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur und einen zweiten Einzelradantrieb zum Antreiben der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur aufweist, wobei die Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks zu der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks entgegengesetzt gerichtet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Bewegung der Tragstruktur, welche durch die Unwucht des Rotors angeregt wird, um eine vertikale Achse erfolgt und dass die Gegenbewegung der Tragstruktur um die vertikale Achse erfolgt. Eine solche Gegenbewegung der Tragstruktur kann dadurch erzeugt werden, dass die Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks zu der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks entgegengesetzt gerichtet erfolgt. Dadurch kann insbesondere eine Bewegung der Tragstruktur kompensiert werden, welche durch eine dynamische Unwucht des Rotors angeregt wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Antriebssystem einen Schrittmotor zum Antreiben der Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur und zum Antreiben der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur aufweist oder dass das Antriebssystem einen ersten Schrittmotor zum Antreiben der Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur und einen zweiten Schrittmotor zum Antreiben der Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur aufweist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Einzelradantrieb der erste Schrittmotor ist und dass der zweite Einzelradantrieb der zweite Schrittmotor ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Antriebssystem dazu eingerichtet ist, die Drehbewegung des ersten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur und/oder die Drehbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks relativ zu der Tragstruktur in einem Mikroschrittbetrieb anzutreiben, um die Gegenbewegung der Tragstruktur zu erzeugen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Fahrwerk ferner dazu eingerichtet ist, die Gantry relativ zu der Grundfläche von einer Parkposition zu einer Untersuchungsposition zu bewegen.
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Insbesondere kann das Antriebssystem und/oder der Schrittmotor ferner dazu eingerichtet sein, die Rollbewegung des ersten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche und/oder die Rollbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche anzutreiben, um die Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition zu bewegen.
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Insbesondere kann der erste Einzelradantrieb und/oder der erste Schrittmotor ferner dazu eingerichtet sein, die Rollbewegung des ersten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche anzutreiben, um die Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition zu bewegen. Insbesondere kann der zweite Einzelradantrieb und/oder der zweite Schrittmotor ferner dazu eingerichtet sein, die Rollbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche anzutreiben, um die Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition zu bewegen.
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Alternativ kann neben dem Antriebssystem, welches für das Erzeugen der Gegenbewegung der Tragstruktur verwendet wird, ein Transport-Antriebssystem vorgesehen sein, wobei das Transport-Antriebssystem für das Bewegen der Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition verwendet wird.
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Das Transport-Antriebssystem, beispielsweise in Form eines weiteren Schrittmotors, kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Rollbewegung des ersten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche und/oder die Rollbewegung des zweiten Rads des Fahrwerks auf der Grundfläche anzutreiben, um die Gantry relativ zu der Grundfläche von der Parkposition zu der Untersuchungsposition zu bewegen.
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Für das Antriebssystem, welches für das Erzeugen der Gegenbewegung der Tragstruktur verwendet wird, kann beispielsweise ein Schrittmotor verwendet werden, der für den Mikroschrittbetrieb eingerichtet ist, insbesondere optimiert ist. Für das Transport-Antriebssystem kann beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Schrittmotor, verwendet werden, der für einen Betrieb mit hohen Umdrehungszahlen eingerichtet ist, insbesondere optimiert ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Computertomographiegerät ferner ein Drehwinkelmesssystem zum Messen eines Drehwinkels des Rotors relativ zu der Tragstruktur aufweist, wobei die Fahrwerk-Steuereinheit zum Bereitstellen des Steuersignals für das Fahrwerk basierend auf dem Drehwinkel des Rotors relativ zu der Tragstruktur eingerichtet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Drehwinkelmesssystem wenigstens einen Drehwinkelsensor aufweist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Computertomographiegerät ferner ein Positionsänderungsmesssystem zum Messen einer Positionsänderung der Tragstruktur aufweist, wobei die Fahrwerk-Steuereinheit zum Bereitstellen des Steuersignals für das Fahrwerk basierend auf der Positionsänderung der Tragstruktur eingerichtet ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Positionsänderungsmesssystem wenigstens einen Bewegungssensor aufweist. Insbesondere kann das Positionsänderungsmesssystem einen ersten Bewegungssensor und einen zweiten Bewegungssensor aufweisen, welche relativ zueinander entlang einer zu der Antriebsachse parallelen Richtung versetzt angeordnet sind.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Bewegungssensor im Bereich des ersten Rads angeordnet ist, insbesondere relativ zu der Tragstruktur fest angeordnet ist, und/oder dass der zweite Bewegungssensor im Bereich des zweiten Rads angeordnet ist, insbesondere relativ zu der Tragstruktur fest angeordnet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Computertomographiegerät ferner ein Beschleunigungsmesssystem zum Messen einer Beschleunigung der Tragstruktur aufweist, wobei die Fahrwerk-Steuereinheit zum Bereitstellen des Steuersignals für das Fahrwerk basierend auf der Beschleunigung der Tragstruktur eingerichtet ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Beschleunigungsmesssystem wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist. Insbesondere kann das Beschleunigungsmesssystem einen ersten Beschleunigungssensor und einen zweiten Beschleunigungssensor aufweisen, welche relativ zueinander entlang einer zu der Antriebsachse parallelen Richtung versetzt angeordnet sind.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Beschleunigungssensor im Bereich des ersten Rads angeordnet ist, insbesondere relativ zu der Tragstruktur fest angeordnet ist, und/oder dass der zweite Beschleunigungssensor im Bereich des zweiten Rads angeordnet ist, insbesondere relativ zu der Tragstruktur fest angeordnet ist.
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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. Die Verwendung des unbestimmten Artikels „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann.
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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.
- Die 1 zeigt eine Ansicht von unten auf ein Fahrwerk für eine Gantry eines Computertomographiegeräts.
- Die 2 zeigt ein Fahrwerk für eine Gantry eines Computertomographiegeräts gemäß einem weiteren Beispiel.
- Die 3 zeigt ein Fahrwerk für eine Gantry eines Computertomographiegeräts gemäß einem weiteren Beispiel.
- Die 4 zeigt ein Computertomographiegerät.
- Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Stabilisierung einer Gantry eines Computertomographiegeräts.
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Die 1 zeigt eine Ansicht von unten auf das Fahrwerk W für die Gantry 20 des Computertomographiegeräts 1. Das in der 1 gezeigt Fahrwerk W weist einen ersten Teleskop-Stellfuß F1 und einen zweiten Teleskop-Stellfuß F2 auf, welche entlang der Stellfußachse AF angeordnet sind und zur Stabilisierung der Gantry 20 gegen eine Unwucht des Rotors 24 verwendet werden können, indem sie gegen die Grundfläche U gedrückt werden. Das Fahrwerk W weist ferner eine erste Lenkrolle V1 und eine zweite Lenkrolle V2 auf.
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Die 2 zeigt das Fahrwerk W für die Gantry 20 des Computertomographiegeräts 1 gemäß einem weiteren Beispiel.
Die Einkopplung von durch die Unwucht des Rotors 24 angeregten Bewegungen der Tragstruktur 26 ist schematisch durch Pfeile dargestellt. Eine statische Unwucht des Rotors 24 regt eine Bewegung der Tragstruktur 26 entlang einer horizontalen Achse, die zu der horizontalen Richtung x parallel ist, an. Eine dynamische Unwucht des Rotors 24 regt eine Bewegung der Tragstruktur 26 um die vertikale Achse AY, die zu der vertikalen Richtung y parallel ist, an.
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Das Fahrwerk W weist ein Antriebssystem B auf, wobei das Antriebssystem B dazu eingerichtet ist, eine Drehbewegung eines ersten Rads W1 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 und/oder eine Drehbewegung eines zweiten Rads W2 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 anzutreiben, um die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 zu erzeugen. Das Antriebssystem B weist einen Schrittmotor zum Antreiben der Drehbewegung des ersten Rads W1 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 und zum Antreiben der Drehbewegung des zweiten Rads W2 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 auf. Das Antriebssystem ist B dazu eingerichtet, die Drehbewegung des ersten Rads W1 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 und/oder die Drehbewegung des zweiten Rads W2 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 in einem Mikroschrittbetrieb anzutreiben, um die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 zu erzeugen.
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Die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 kann erzeugt werden, indem eine Drehbewegung des ersten Rads W1 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 angetrieben wird und/oder indem eine Drehbewegung des zweiten Rads W2 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 angetrieben wird.
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Die Bewegung der Tragstruktur 26 entlang der horizontalen Achse, die zu der horizontalen Richtung x parallel ist, kann durch eine dazu antiparallele Gegenbewegung der Tragstruktur 26, bei der das erste Rad W1 und das zweite Rad W2 in dieselbe Richtung gedreht werden, kompensiert werden.
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Das Fahrwerk W weist ferner ein Bremssystem C auf, das zum Bremsen, insbesondere zum aktiven statischen Bremsen und/oder aktiven dynamischen Bremsen, des ersten Rads W1 und des zweiten Rads W2 eingerichtet ist. Das Bremssystem C ist zum Aufnehmen einer kinetischen Energie der Tragstruktur 26 eingerichtet.
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Das Bremssystem C kann beispielsweise eine elektrodynamische Bremse, eine Scheibenbremse oder eine Klotzbremse sein. Die elektrodynamische Bremse kann insbesondere in das Antriebssystem B integriert sein. Die Scheibenbremse kann beispielsweise eine auf der Antriebsachse befestige Bremsscheibe aufweisen. Die Klotzbremse kann beispielsweise einen Bremsklotz aufweisen, der an die Antriebsachse AW gedrückt werden kann. Die Klotzbremse kann beispielsweise einen ersten Bremsklotz, der an die Lauffläche des ersten Rads W1 gedrückt werden kann, und/oder einen zweiten Bremsklotz, der an die Lauffläche des zweiten Rads W2 gedrückt werden kann, aufweisen.
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Mittels des Bremssystems C kann die Gantry 20 gegen die Unwucht des Rotors 24 stabilisiert werden, insbesondere sowohl gegen eine statische Unwucht des Rotors 24 als auch gegen eine dynamische Unwucht des Rotors.
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Die 3 zeigt das Fahrwerk W für die Gantry 20 des Computertomographiegeräts 1 gemäß einem weiteren Beispiel, wobei das Antriebssystem B einen ersten Einzelradantrieb B1 in Form eines ersten Schrittmotors zum Antreiben der Drehbewegung des ersten Rads W1 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 und einen zweiten Einzelradantrieb B2 in Form eines zweiten Schrittmotors zum Antreiben der Drehbewegung des zweiten Rads W2 des Fahrwerks W relativ zu der Tragstruktur 26 aufweist, wobei die Drehbewegung des ersten Rads W1 des Fahrwerks W zu der Drehbewegung des zweiten Rads W2 des Fahrwerks W entgegengesetzt gerichtet ist.
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Die Bewegung der Tragstruktur 26, welche durch eine dynamische Unwucht des Rotors 24 angeregt wird, erfolgt um die vertikale Achse AY. Die Bewegung der Tragstruktur 26 um die vertikale Achse AY kann durch eine dazu gegenläufige Gegenbewegung der Tragstruktur 26 um die vertikale Achse AY, bei der das erste Rad W1 und das zweite Rad W2 in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, kompensiert werden. Das wird schematisch durch den gebogenen Pfeil um die Antriebsachse AW dargestellt.
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Durch eine Überlagerung der verschiedenen Gegenbewegungen der Tragstruktur 26 kann die Gantry 20 gleichzeitig sowohl gegen eine statische Unwucht des Rotors 24 als auch gegen eine dynamische Unwucht des Rotors 24 stabilisiert werden. Insbesondere kann dadurch auf die in der 1 gezeigten Teleskop-Stellfüße zur Gantry-Stabilisierung verzichtet werden, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden können und die Fertigung vereinfacht werden kann.
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Die 4 zeigt das Computertomographiegerät 1, aufweisend die Gantry 20 mit der Tragstruktur 26, der Drehlagerung 25 und dem Rotor 24, sowie das Fahrwerk W zum Bewegen der Gantry 20 relativ zu einer Grundfläche U und die Fahrwerk-Steuereinheit D zum Bereitstellen S2 eines Steuersignals für das Fahrwerk W.
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Der Rotor 24 ist mittels der Drehlagerung 25 relativ zu der Tragstruktur 26 um die Systemachse AS der Gantry 20 drehbar gelagert ist, wobei bei einem Drehen S1 des Rotors 24 relativ zu der Tragstruktur 26 eine Unwucht des Rotors 24 eine Bewegung der Tragstruktur 26 anregt. Die Systemachse AS ist zu der horizontalen Richtung z parallel. Die Antriebsachse AW des Antriebssystems B ist zu der Systemachse AS parallel.
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Das Fahrwerk W ist zum Erzeugen einer Gegenbewegung der Tragstruktur 26 basierend auf dem Steuersignal derart eingerichtet, dass sich die Bewegung der Tragstruktur 26 und die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 im Wesentlichen kompensieren. Das Fahrwerk W ist ferner dazu eingerichtet, die Gantry 20 relativ zu der Grundfläche U von einer Parkposition zu einer Untersuchungsposition zu bewegen, wobei das Drehen S1 des Rotors 24 relativ zu der Tragstruktur 26, das Bereitstellen S2 des Steuersignals für das Fahrwerk W, und das Erzeugen S3 der Gegenbewegung der Tragstruktur 26 in der Untersuchungsposition erfolgt.
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Die Gantry 20 weist die Öffnung 9 zur Aufnahme eines Untersuchungsobjekts auf. Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein Kopf eines Patienten sein. Das Computertomographiegerät 1 ist ein mobiles Kopf-Computertomographiegerät. Das Computertomographiegerät 1 weist ferner eine Kopfschale 19, in welche der Kopf aufgenommen werden kann, und eine Oberkörper-Lagerungsplatte 15, auf welcher der Oberkörper des Patienten gelagert werden kann, auf.
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Die Gantry 20 weist einen ersten Gantryteil 21 und einen zweiten Gantryteil 22 auf, wobei der erste Gantryteil 21 einen drehbar gelagerten Rotor 24 mit einem Projektionsdatenakquisitionssystem 27 aufweist, wobei der zweite Gantryteil 22 zumindest einen Abschnitt der Öffnung 9 aufweist. Der erste Gantryteil 21 weist ferner die Drehlagerung 25 und einen Stator auf, wobei der Rotor 24 mittels der Drehlagerung 25 mit dem Stator verbunden ist. Die Tragstruktur 26 kann beispielsweise den zweiten Gantryteil 22 und/oder den Stator aufweisen.
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Der erste Gantryteil 21 ist relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 derart bewegbar gelagert, dass eine Translationsbewegung des ersten Gantryteils 21 relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 ausgeführt werden kann, während gleichzeitig dazu der zweite Gantryteil 22 relativ zu dem Untersuchungsobjekt ruht, wenn sich das Untersuchungsobjekt in der Öffnung 9 befindet.
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Insbesondere kann die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 in Abhängigkeit von der Position des ersten Gantryteils 21 relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 erfolgen, um die Gantry 20 während der gesamten Translationsbewegung gleichmäßig gegen die Unwucht des Rotors 24 zu stabilisieren, auch wenn sich dabei die Einkopplungsverhältnisse infolge der Translationsbewegung ändern. Die Abhängigkeit des Steuersignals von der Position des ersten Gantryteils 21 relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 kann beispielsweise mittels einer Initialisierungsmessung ermittelt und abgespeichert werden.
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Das Computertomographiegerät 1 weist ferner ein Drehwinkelmesssystem zum Messen eines Drehwinkels des Rotors 24 relativ zu der Tragstruktur 26 auf, wobei die Fahrwerk-Steuereinheit D zum Bereitstellen S2 des Steuersignals für das Fahrwerk W basierend auf dem Drehwinkel des Rotors 24 relativ zu der Tragstruktur 26 eingerichtet ist. Das Drehwinkelmesssystem weist den Drehwinkelsensor N0 auf.
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Das Computertomographiegerät 1 weist ferner ein Beschleunigungsmesssystem zum Messen einer Beschleunigung der Tragstruktur 26 auf, wobei die Fahrwerk-Steuereinheit D zum Bereitstellen S2 des Steuersignals für das Fahrwerk W basierend auf der Beschleunigung der Tragstruktur 26 eingerichtet ist. Das Beschleunigungsmesssystem weist den ersten Beschleunigungssensor N1 und den zweiten Beschleunigungssensor N2 aufweisen, welche relativ zueinander entlang einer zu der Antriebsachse AW parallelen Richtung versetzt angeordnet sind. Der erste Beschleunigungssensor N1 ist im Bereich des ersten Rads W1 angeordnet, insbesondere relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 fest angeordnet. Der zweite Beschleunigungssensor N2 ist im Bereich des zweiten Rads W2 angeordnet, insbesondere relativ zu dem zweiten Gantryteil 22 fest angeordnet.
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Die Gantry 20 weist ferner eine Verkleidung V zum Abgrenzen eines Innenbereichs der Gantry 20 von einer Umgebung auf. Das Computertomographiegerät 1 weist ferner ein Bediensystem mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm 38, der an der Gantry 20 angeordnet ist, auf.
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Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Stabilisierung der Gantry 20 des Computertomographiegeräts 1, wobei das Computertomographiegerät 1 die Gantry 20 mit einer Tragstruktur 26 und einem Rotor 24 sowie ein Fahrwerk W zum Bewegen der Gantry 20 relativ zu einer Grundfläche U aufweist, das Verfahren umfassend:
- - ein Drehen S1 des Rotors 24 relativ zu der Tragstruktur 26, wobei durch eine Unwucht des Rotors 24 eine Bewegung der Tragstruktur 26 angeregt wird,
- - ein Bereitstellen S2 eines Steuersignals für das Fahrwerk W,
- - ein Erzeugen S3 einer Gegenbewegung der Tragstruktur 26 mittels des Fahrwerks W basierend auf dem Steuersignal derart, dass sich die Bewegung der Tragstruktur 26 und die Gegenbewegung der Tragstruktur 26 im Wesentlichen kompensieren.
