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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der medizinischen
diagnostischen Bildgebung. Sie findet insbesondere Anwendung in
Verbindung mit Computertomografie-Scannern (CT-Scannern) und wird
unter besonderer Bezugnahme hierauf beschrieben. Es ist jedoch zu
beachten, dass die vorliegende Erfindung auch für andere ähnliche Anwendung offen ist.
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Im
Allgemeinen haben CT-Scanner eine definierte Untersuchungsregion
oder Abtastkreis, in dem ein Patient, ein Phantom oder ein ähnliches
abzubildendes Objekt angeordnet wird. Von einer Strahlungsquelle,
zum Beispiel einer Röntgenröhre, wird
ein schmales Strahlenbündel
quer durch die Untersuchungsregion zu gegenüberliegend angeordneten Strahlungsdetektoren
ausgesandt. Die Quelle, oder das Strahlenbündel, wird um die Untersuchungsregion
herum gedreht, während
von den Strahlungsdetektoren, die die Röntgenstrahlung empfangen, welche
die Untersuchungsregion und das darin angeordnete Objekt durchquert,
Daten erfasst werden. Die Drehung der Strahlungsquelle wird oft
erreicht, indem man die Strahlungsquelle an einer sich drehenden
Gantry anbringt, die auf einer feststehenden Gantry gedreht wird.
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Die
abgetasteten Daten werden normalerweise durch geeignete Rekonstruktionsprozessoren verarbeitet,
um eine Bilddarstellung des Objekts zu erzeugen, die in einer visuell
lesbaren Form angezeigt wird. Üblicherweise
werden die Röntgenstrahlendaten
unter Verwendung einer gefilterten Rückprojektion in die Bilddarstellung
umgewandelt. Eine Reihe sich von der Quelle zum Detektor erstreckender
Strahlengänge
wird zu einer Ansicht zusammengesetzt. Jede Ansicht wird gefiltert
oder mit einer Filterfunktion gefaltet und in einen Bildspeicher
rückprojiziert.
Bei diesem Prozess sind verschiedene Ansichtsgeometrien verwendet
worden. In einem sich drehenden Fächerstrahlenbündel-Scanner,
bei dem sich sowohl die Quelle als auch die Detektoren drehen (d.h.
ein Scanner der dritten Generation), besteht jede Ansicht aus gleichzeitigen
Abtastungen eines Bogens aus Detektoren, der sich, wenn sich die Röntgenquelle
in einer bestimmten Position befindet, über das Röntgenstrahlenbündel erstreckt,
um eine Quellenfächeransicht
zu erzeugen. Alternativ wird bei feststehenden Detektoren und einer
sich drehenden Quelle (d.h. einem Scanner der vierten Generation)
eine Detektorfächeransicht
aus den Strahlengängen
gebildet, die von einer einzelnen Detektoranordnung empfangen werden,
wenn die Röntgenquelle
hinter der Untersuchungsregion gegenüber dem Detektor entlang zieht.
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In
jedem Fall hängt
eine genaue Rekonstruktion von der Erfassung von Datenansichten
aus einer Reihe exakt aufgelöster
Winkelausrichtungen oder Positionen der sich um die Untersuchungsregion
drehenden Quelle ab. Es sind Rekonstruktionsalgorithmen entwickelt
worden, die Daten verwenden, welche über zahlreiche spiralförmige Drehungen, 360-Grad-Drehungen
der Quelle, 180-Grad-Drehungen plus den Winkel oder die Spannweite
des Strahlungsfächers
und dergleichen erfasst werden. Daher werden die Abtastzeiten durch
die Rotationsgeschwindigkeit der Quelle eingeschränkt.
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Bei
zuvor entwickelten CT-Scannern ist die sich drehende Gantry üblicherweise über ein
mechanisches Lager mit zwischen zwei Laufringen eingefügten Rollenelementen
oder Kugeln auf der stationären
Gantry gelagert. Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der sich
drehenden Gantry erreichen die mit derartigen mechanischen Lagern
verbundenen Geräuschpegel
inakzeptable Werte. Bei sich kontinuierlich drehenden Systemen kann
die durch Reibung entstehende Wärme
die Länge
der Abtastungen begrenzen. Darüber
hinaus verursacht die begleitende Reibung einen Verschleiß von Teilen, die
physikalischen Kontakt zueinander haben, was einen nachteiligen
Wartungsbedarf und eine begrenzte Lebensdauer mit sich bringt.
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Bei
einem anderen CT-Scannertyp ist die sich drehende Gantry über ein
elektromagnetisches Schwebesystem aufgehängt. Eine derartige Technik neigt
jedoch dazu, instabil zu sein und setzt komplexe Rückmeldesteuergeräte ein,
um die Stabilität
aufrechtzuerhalten. Darüber
hinaus können
die Größe und die
mit einem derartigen System verbunden Kosten unerschwinglich hoch
sein, wenn Lasten der für viele
CT-Scanner gewünschten
Größe rotieren,
z.B. in der Größenordnung
von 454 kg.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein CT-Scanner zum Erlangen
eines medizinisch-diagnostischen Bildes eines Objekts geschaffen.
Der CT-Scanner beinhaltet
eine stationäre Gantry
und eine sich drehende Gantry, die drehbar auf der stationären Gantry
aufliegt, um um das Objekt herum gedreht zu werden. Zwischen der
stationären und
der sich drehenden Gantry befindet sich ein Fluidlager. Das Fluidlager
schafft eine Fluidbarriere, die die stationäre Gantry von der sich drehenden
Gantry trennt.
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Es
ist zu beachten, dass CT-Scanner mit ein Fluid zwischen der stationären und
der sich drehenden Gantry an sich bekannt sind: In der Patenschrift
JP 04 371 141 wird ein
CT-Scanner beschrieben, bei dem an den Gantrys angebrachte leitende
Ringe durch ein leitfähiges
Fluid elektrisch miteinander verbunden sind, um elektrische Energie
zwischen den Gantrys zu übertragen,
während
in der US-amerikanischen Patentschrift US-A-5 610 968 ein CT-Scanner
beschrieben wird, bei dem ein Kühlfluid
vorgesehen ist, um die beim Erzeugen von Röntgenstrahlen erzeugte Abwärme abzuleiten.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Drehen einer Strahlungsquelle um eine Achse geschaffen. Das Verfahren
beinhaltet das Abhängen
einer zweiten Gantry von einer ersten Gantry, während die Strahlungsquelle
an der zweiten Gantry angebracht ist. Danach wird ein Fluid zwischen
die erste und die zweiten Gantry eingebracht, so dass sie durch
eine Fluidschicht voneinander getrennt werden, und die zweite Gantry
wird dann gedreht.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung sind höhere CT-Scannergeschwindigkeiten
und entsprechend verkürzte
Abtastzeiten. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist
ein leiserer Betrieb des CT-Scanners. Noch ein weiterer Vorteil
der vorliegenden Erfindung besteht in einer verlängerten Lagerlebensdauer bei
reduzierter Wartung wegen des Wegfalls des reibungsbedingten Verschleißes sich
berührender
Teile.
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Ein
Weg zur Ausführung
der Erfindung wird nun ausführlich
anhand von Beispielen sowie unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines CT-Scanners gemäß Aspekten der vorliegenden
Erfindung;
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2A eine
schematische Teilausschnittdarstellung, die die Schnittstelle der
sich drehenden Gantry und der stationärer Gantry eines CT-Scanners
gemäß Aspekten
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2B eine
Vergrößerungsansicht
des in 2A gezeigten Teilausschnitts;
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3 eine
Querschnittansicht, die ein Fluidlager gemäß Aspekten der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4A eine
Teilseitenansicht eines Fluidlagers gemäß Aspekten der vorliegenden
Erfindung;
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4B eine
Querschnittansicht entlang der Abschnittslinie A-A in 4A;
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5 eine
schematische Darstellung, die eine asymmetrische Speisung eines
Fluidlagers gemäß Aspekten
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 eine
schematische Darstellung eines CT-Scanners mit einem Fluidwiedergewinnungssystems
gemäß Aspekten
der vorliegenden Erfindung.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein CT-Scanner 10 eine
erste stationäre
Gantry 12, die eine Untersuchungsregion 14 definiert.
Eine zweite sich drehende Gantry 16 ist von der stationären Gantry 12 abgehängt oder
anderweitig durch ein Fluidlager 18 aufgelagert, um sich
um die Untersuchungsregion 14 zu drehen. An der Gantry 16 ist
eine Strahlungsquelle 20, zum Beispiel eine Röntgenröhre, angebracht,
um sich mit dieser zu drehen. Die Strahlungsquelle 20 erzeugt
ein eindringendes Strahlenbündel 22,
das die Untersuchungsregion 14 durchquert, während sich
die drehende Gantry 16 dreht. Eine Kollimator- und Blendenbaugruppe 24 formt
das eindringende Strahlenbündel 22 zu
einem schmalen Fächer
und blendet das Strahlenbündel 22 selektiv ein
und aus. Alternativ wird das Strahlenbündel 22 an der Quelle 22 elektronisch
ein- und ausgeblendet. In jedem Fall trägt eine Objektauflage 30,
zum Beispiel eine Liege oder dergleichen, ein Objekt oder nimmt dieses
anderweitig zumindest teilweise innerhalb der Untersuchungsregion 14 so
auf, dass das fächerförmige Strahlenbündel 22 eine
Querschnittsschicht durch die interessierende Region des Objekts schneidet.
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Optional
wird das Objekt sukzessive neu positioniert, so dass auf fortlaufend
indexierte Weise benachbarte Querschnittsschichten aufgenommen werden,
um ein dreidimensionales Schichtenvolumen zu erzeugen. Alternativ
wird, wie dies bei der kontinuierlichen Spiral-CT der Fall ist,
gleichzeitig mit der Drehung der zweiten Gantry 16 die
Auflage 30 und damit auch das darauf liegende Objekt entlang einer
zentralen horizontalen Achse der Untersuchungsregion 14 verschoben,.
Auf diese Weise folgt die Quelle 20 einem spiralförmigen Pfad
relativ zum Objekt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
bleibt die Auflage 30 stationär, während die erste Gantry 12 verschoben
wird oder anderweitig relativ zum Objekt bewegt wird, so dass die
Quelle 20 einem spiralförmigen
Pfad relativ dazu folgt.
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Beim
dargestellten CT-Scanner der vierten Generation ist peripher um
die Untersuchungsregion 14 herum ein Ring von Strahlungsdetektoren 40 an der
stationären
Gantry 12 angebracht. Alternativ wird ein CT-Scanner der
dritten Generation mit einem Bogen von Strahlungsdetektoren 40 eingesetzt,
die an der sich drehenden Gantry 16 auf einer der Quelle 20 gegenüber liegenden
Seite der Untersuchungsregion so angebracht sind, dass sie den durch
das eindringende fächerförmige Strahlenbündel 22 definierten Bogen überspannen.
Ungeachtet der Konfiguration sind die Strahlungsdetektoren 40 so
angeordnet, dass sie die von der Strahlungsquelle 20 emittierte Strahlung
empfangen, nachdem sie die Untersuchungsregion 14 durchquert
hat.
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Bei
einer Quellen-Fächergeometrie
werden bogenförmig
angeordnete Detektoren, die die von der Quelle 20 ausgesandte
Strahlung überspannen, gleichzeitig
in kurzen Zeitintervallen abgetastet, wenn sich die Quelle 20 hinter
der Untersuchungsregion 14 dreht, um eine Quellen-Fächeransicht
zu erzeugen. Bei einer Detektor-Fächergeometrie wird jeder Detektor
mehrere Male abgetastet, während
sich die Quelle 20 hinter der Untersuchungsregion 14 dreht,
um eine Detektor-Fächeransicht
zu erzeugen. Die Pfade zwischen der Quelle 20 und jedem
der Strahlungsdetektoren 40 werden als Strahlengänge bezeichnet.
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Die
Strahlungsdetektoren 40 wandeln die detektierte Strahlung
in elektronische Projektionsdaten um. Das heißt, jeder der Strahlungsdetektoren 40 erzeugt
ein Ausgangssignal, das proportional zu einer Intensität der empfangenen
Strahlung ist. Optional kann ein Referenzdetektor Strahlung detektieren, die
die Untersuchungsregion 14 nicht durchquert hat. Eine Differenz
zwischen der Größe der vom
Referenzdetektor und jedem Strahlungsdetektor 40 empfangenen
Strahlung liefert einen Hinweis auf das Ausmaß der Strahlungsabschwächung entlang
eines entsprechenden Strahlengangs eines abgetasteten Strahlungsfächers. In
beiden Fällen
erzeugt jeder Strahlungsdetektor 40 Datenelemente, die
Projektionen entlang jedes Strahlengangs innerhalb der Ansicht entsprechen.
Jedes Datenelement auf der Datenlinie hat einen Bezug zu einem Linienintegral,
das entlang seines entsprechenden Strahlengangs durch das zu rekonstruierende
Objekt gebildet wird.
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Bei
der Detektor-Ansichtgeometrie stellt jede Ansicht oder Datenlinie
einen Strahlengangfächer dar,
dessen Scheitelpunkt bei einem der Strahlungsdetektoren 40 über eine
kurze Zeitperiode erfasst wird, während sich die Quelle 20 hinter
der Untersuchungsregion 14 vom Detektor dreht. Bei der
Quellen-Ansichtgeometrie stellt jede Ansicht oder Datenlinie einen
Strahlengangfächer
dar, dessen Scheitelpunkt bei der Quelle 20 durch gleichzeitiges
Abtasten aller Strahlungsdetektoren 40 erfasst wird, die
den Strahlungsfächer überspannen.
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Eine
Gantry-Erfassungsspeicherplatine 50 empfängt die
abgetasteten Daten von den Strahlungsdetektoren 40. Optional
ordnet die Gantry-Erfassungsspeicherplatine 50 die Daten
um, um sie von einer Detektor-Fächergeometrie
in eine Quellen Fächergeometrie umzuwandeln
oder umgekehrt, und führt
eine Welligkeitsfilterung durch, bevor sie die Daten an einen Bildprozessor 60 weiterleitet,
der die Bilddarstellungen des Objekts rekonstruiert.
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Der
Bildprozessor 60 verarbeitet die Daten von der Gantry-Erfassungsspeicherplatine 50 und projiziert
sie zurück
in einen Bildspeicher 70. Genauer gesagt führt der
Bildprozessor 60 mathematische Bearbeitungen durch, bei
denen jeder Datensatz mit einem geeigneten Filter oder einer Faltungsfunktion für das Ansichtsformat
gefaltet wird. Der Bildprozessor 60 der bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet eine Faltungsvorrichtung 64, die die Datensätze faltet,
und einen Rückprojektor 66,
der die gefalteten Datensätze
in den Bildspeicher 70 zurückprojiziert. Schließlich ruft
ein Videoprozessor 80 selektiv Schichten, Projektionen,
dreidimensionale (3D-)Bildwiedergaben und andere Bildinformationen
aus dem Bildspeicher 70 ab und formatiert eine Bilddarstellung
in geeigneter Weise für
die Darstellung auf einer visuell lesbaren Anzeige 90 wie
einem Videomonitor oder dergleichen.
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Für diejenigen
Anwendungen, bei denen andere als parallele Projektionsdaten erfasst
werden, kann der Bildprozessor 60 optional einen Rebinning-Prozessor 62 enthalten.
Die von den Strahlungsdetektoren 40 erzeugten und von der
Gantry-Erfassungsspeicherplatine 50 abgetasteten elektronischen
Daten werden dem Rebinning-Prozessor 62 zugeführt. Der
Rebinning-Prozessor 62 wandelt jede Datenlinie von ihrem
Fächerstrahlenbündel- oder
anderweitig divergierenden Format in ein Parallelstrahlenbündelformat
um. Anschließend
führt der Bildprozessor 60 einen
konventionellen Rekonstruktionsalgorithmus aus, zum Beispiel einen
Faltungs- und gefilterten Rückprojektionsalgorithmus.
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Bezug
nehmend auf die 2A, 2B und 3 und
weiterhin Bezug nehmend auf 1 sind in
einer bevorzugten Ausführungsform
die stationäre Gantry 12 und
die davon abgehängte
sich drehende Gantry 16 über ein dazwischen angeordnetes
Fluidlager 18 miteinander gekoppelt. Das Fluidlager 18 schafft
eine dünne
Fluidschicht oder eine Fluidbarriere 110, die die gegenüberliegenden
Oberflächen
der stationären
Gantry 12 und der sich drehenden Gantry 16 voneinander
trennt. Die Oberflächen 12a und 12b der
stationären
Gantry 12 und die Oberflächen 16a und 16b der
sich drehenden Gantry 16 liegen sich jeweils getrennt durch
die Fluidbarriere 110 in einem bestimmten Abstand gegenüber, so
dass dadurch die Form des Fluidlagers 18 definiert wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen
beträgt
der Spalt zwischen den Gantrys oder die Dicke der Fluidbarriere 110 beispielsweise
etwa 0,0175–0,03
mm, wobei die größeren Dicken
in Verbindung mit sich drehenden Gantrys größeren Durchmessers eingesetzt
werden. Optional kann das Fluid Gas oder alternativ Flüssigkeit
sein. Genauer gesagt ist das Fluid Luft oder Öl. Ungeachtet dessen wird auf
diese Weise die sich drehende Gantry 16, während sie
von der stationären
Gantry 12 abgehängt
ist, ohne direkten Kontakt der Gantrys und ohne jegliche Kugellager,
Rollenlager oder andere dazwischen eingefügte mechanische Lager ungehindert
gedreht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein in einem Vorratsbehälter 120 unter
Druck gespeichertes Fluid dem Fluidlager 18 zugeleitet
oder zugeführt,
um eine Fluidbarriere 110 zu erzeugen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird ein Druck von etwa 690 kPa in Verbindung mit einem gasförmigen Fluid
(z.B. Luft) verwendet. Alternativ wird bei einem flüssigen Fluid
(z.B. Öl)
ein geringerer Druck eingesetzt. Im Vorratsbehälter 120 werden die
Reserven und der Druck des Fluids über eine Fluidpumpe aufrechterhalten,
die das Fluid dorthin zuführt.
Als eine Sicherheitsfunktion für
den Fall eines Systemausfalls, einer Fehlfunktion oder einer plötzlichen
Systemabschaltung wird das im Vorratsbehälter 120 gespeicherte
Fluid auf einem Pegel gehalten, der ausreicht, um die Schwebelagerung
der sich drehenden Gantry 16 so lange fortzusetzen, bis
sie zum Stillstand kommt.
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Das
Fluid aus dem Vorratsbehälter 120 wird dem
Fluidlager 18 über
eine Reihe von Öffnungen 130 zugeleitet
oder zugeführt,
die kreisförmig
um das Fluidlager 18 angeordnet sind. Die Öffnungen 130 sorgen
für die
Fluidkommunikation zwischen dem Vorratsbehälter 120 und dem Fluidlager 18.
Vorzugsweise sind innerhalb der Öffnungen 130 Öffnungseinsätze 132 mit
ausgewählten
Innendurchmessern befestigt, um den Durchfluss des Fluids zu begrenzen oder
zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Öffnungseinsätze 132 einen
Innendurchmesser von etwa 0,2 mm. Alternativ werden Ventile mit
variabler Apertur, poröse
Materialeinsätze oder
andere ähnliche
Steuerelemente verwendet, um den Fluidstrom dem gewünschten
Pegel anzupassen. Zusätzlich
werden die Öffnungen 130 wahlweise durch
Schlitzzuführungen
ersetzt.
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Weiterhin
Bezug nehmend auf die 4A und 4B beinhaltet
in einer bevorzugten Ausführungsform
die stationäre
Gantry 16 Verteilungssegmente 140, die um den
Innendurchmesser der Gantry angeordnet sind. Optional sind die Segmente 140 durch
eine Haftmittelschicht 142 fixiert. Wenn das Fluid durch
die Öffnungen 130 zugeführt wird,
trifft es auf die Verteilungssegmente 140, die das Fluid
in das Fluidlager 18 verteilen, um eine Fluidbarriere 110 zu erzeugen,
und durchquert diese Segmente. Vorzugsweise bestehen die Segmente 140 aus
einem porösen
Medium oder einem festen Gewebe wie Car bon oder einem anderen geeigneten
Material, das den Fluidstrom gleichmäßig über seine Oberfläche verteilt.
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Wie
am besten in 4A zu sehen ist, haben die Verteilungssegmente 140 entlang
einer Vorderkante relativ zur Rotationsrichtung der sich drehenden
Gantry 16 wahlweise eine abgekantete, abgeschrägte oder
anderweitig abgewinkelte Kante 144. Die abgewinkelten Kanten 144 erzeugen
eine gewünschte
Druckverteilung oder aerodynamische/hydrodynamische Kräfte, die
die sich drehende Gantry 16 gegen radiale Kräfte versteifen
und stabilisieren und dadurch seitliche Bewegungen der Rotationsachse
der sich drehenden Gantry 16 begrenzen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Form des Fluidlagers 18 symmetrisch in Bezug auf eine
Axialebene, die senkrecht zur Rotationsachse der sich drehenden
Gantry 16 steht. Siehe 3. Genauer
gesagt wird die Form des Fluidlagers 18 durch zwei konische
Abschnitte definiert, sich in der Axialebene treffen und eine ringförmige, V-förmige Wanne
bilden. Auf diese Weise dienen die schrägen konischen Abschnitte des
Fluidlagers 18 dazu, die sich drehende Gantry 16 zu
versteifen und gegen axiale Kräfte
zu stabilisieren, wodurch die Position und Ausrichtung der sich
drehenden Gantry 16 auf die Axialebene begrenzt wird, in
der sie sich dreht. Das heißt,
dass die axialen Kräfte,
die die Oberflächen 16a und 16b der
sich drehenden Gantry 16 aufgrund der radialen Zuführung des
unter Druck stehenden Fluids zum Lager 18 erfahren, dazu
neigen, die sich drehende Gantry 16 in der von den Oberflächen 12a und 12b der
stationären
Gantry 12 gebildeten Bahn zu zentrieren.
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Wenn
das Fluid in den Kanal fließt,
um eine Fluidbarriere 16 zu erzeugen, wird der Fluss aufgeteilt.
Fluid, das in Richtung Scheitelpunkt fließt, wo es keinen Fluidauslass
gibt, bildet eine Hochdruck- oder Maximalhubzone.
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Die
Fluiddrücke
sind selbstzentrierend. Das heißt,
wenn die sich drehende Gantry 16 anfangen sollte, sich
parallel zu ihrer Rotationsachse zu verschieben, wird der Kanal
und damit die Fluidbarriere 110 in Verschiebungsrichtung
enger. Indem der Kanal in Verschiebungsrichtung enger wird, erhöht sich der
Druck, während
das Verbreitern der anderen Seite des Kanals den Druck verringert.
Dieser Druckunterschied erzeugt eine Kraft, die die sich drehende Gantry 16 zurück in ihre
ursprüngliche
Mitte drängt.
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Um
dem Gewicht der Last (d.h. das Gewicht der sich drehenden Gantry 16 und
angebrachter Komponenten) entgegenzuwirken, wird dem Fluidlager 18 in
einer bevorzugten Ausführungsform
Fluid asymmetrisch zugeführt,
indem man die Öffnungen 130 asymmetrisch
um das Fluidlager 18 herum anordnet und/oder die Fluidströme asymmetrisch
durch die Öffnungen 130 steuert.
Um für
Hub zu sorgen, wird mehr Fluid von unterhalb der sich drehenden Gantry 16 als
von oben in das Fluidlager 18 eingespeist. In einer bevorzugten
Ausführungsform,
wie in 5 gezeigt, wird beispielsweise für einen
Nettohub gesorgt, indem dem Fluidlager 18 von Zuführungspunkten 130a Fluid
zugeführt
wird, während von
Zuführungspunkten 130b oberhalb
der sich drehenden Gantry 16 kein Fluid zugeführt wird.
Gleichermaßen
sind die abgeschrägten
Kanten 144 an den Verteilungssegmenten 140 asymmetrisch
angeordnet und/oder der Winkel der Schrägen wird asymmetrisch gewählt, um
aerodynamische/hydrodynamische Kräfte mit einem positiven Nettohub
zu erzeugen oder bereitzustellen, die auf den sich drehenden Ring 16 einwirken.
Optional werden die asymmetrische Anordnung der Fluidzuführung und
die asymmetrische Anordnung der Schrägen anstatt oder in Verbindung
mit einander eingesetzt, um den gewünschten Hub zu erzielen, der
dem Gewicht der Last entgegenwirkt. Optional werden angrenzend an ringförmige, die
Fluidbarriere 110 definierende Auslassbereiche des Kanals
noch Umlenkvorrichtungen hinzugefügt, um den Druck zumindest
an ausgewählten
Stellen zu erhöhen.
Analog wird in Bereichen, in denen der relative Druck reduziert
werden muss, in der Hochdruckzone am Scheitelpunkt der Fluidbarriere 110 wahlweise
ein Luftauslassdurchgang angebracht.
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Weiterhin
Bezug nehmend auf 6 wird in einer alternativen,
vorzugsweise in Verbindung mit einem Flüssigfluidlager 18 verwendeten
Ausführungsform
ein Fluidwiedergewinnungssystem eingesetzt, um entweichendes oder
anderweitig das Fluidlager 18 verlassendes Fluid aufzufangen.
Das Fluidwiedergewinnungssystem enthält ein Paar (vordere und hintere)
ringförmige
Wiedergewinnungskammern 200, die in einen Sammelbehälter 210 münden. Die
ringförmigen
Wiedergewinnungskammern 200 sind vorzugsweise in berührungslosen
Lagerabdichtungen 202 vorne und hinten am Fluidlager 18 untergebracht
und werden durch diese definiert. Die berührungslosen Lagerabdichtungen 202 dienen
dazu, aus dem Lager 18 entweichendes Fluid in den ringförmigen Wiedergewinnungskammern 200 aufzunehmen
und das Lager 18 gegen Verunreinigungen von außen abzudichten,
ohne einen physikalischen Kontakt zwischen der stationären Gantry 12 und
der sich drehenden Gantry 16 herzustellen.
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Die
Unterseiten der ringförmigen
Wiedergewinnungskammern 200 sind zu einem Sammelbehälter 210 hin
offen, so dass Fluid, das auf den Boden der Wiedergewinnungskammern 200 gesickert
ist, durch die Schwerkraft aus diesen in den Sammelbehälter 210 entleert
wird. Vorzugsweise wird das aufgefangene Fluid durch eine Fluidpumpe 220 aus
dem Sammelbehälter 210 in
den Vorratsbehälter 120 gepumpt
oder diesem wieder zugeführt,
wo es unter Druck gespeichert wird, um dem Fluidlager 18 zugeführt zu werden.
In einem geschlossenen System oder Zirkulationskreislauf wird durch
das Pumpen von Fluid aus dem Sammelbehälter 210 ein negativer Druck
erzeugt, der dazu neigt, Fluid aus den Wiedergewinnungskammern 200 zu
saugen oder zu ziehen. Dies wiederum erzeugt einen negativen Druck
in den Wiedergewinnungskammern 200, der dazu neigt, Fluid
aus dem Fluidlager 18 zu saugen oder zu ziehen. Auf diese
Weise wird die Zirkulation des Fluids gefördert.
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Optional
wird durch Kanäle,
Rohre oder dergleichen, wie beispielsweise die dargestellten Vakuumschläuche 230,
mit einer Vakuumpumpe oder einem ähnlichen einen negativen Druck
erzeugenden Gerät
(nicht abgebildet) ein negativer, vorzugsweise geringer Druck auf
die ringförmigen
Wiedergewinnungskammmern ausgeübt.
Der negative Druck in den ringförmigen
Wiedergewinnungskammern 200 trägt weiter dazu bei, die Zirkulation
des Lagerfluids aufrechtzuerhalten, indem er das Heraussaugen oder
Herausziehen von Fluid aus dem Fluidlager 18 in die Wiedergewinnungskammern 200 unterstützt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist die Strahlungsquelle 20 (z.B. eine Röntgenröhre) fluidgekühlt, zum
Beispiel durch eine Flüssigkeit
wie in einem Kühlsystem
umlaufendes Öl.
Genauer gesagt zirkuliert in dem Kühlsystem ein Kühlfluid
in einem Kreislauf 240 an der Strahlungsquelle 20 vorbei
oder über
diese hinweg, so dass das Kühlfluid
die durch den Betrieb der Strahlungsquelle 20 erzeugte
Wärme absorbiert
und diese dadurch kühlt.
Um die absorbierte Wärme
aus dem Kühlfluid
zu entfernen, ist das Kühlsystem über einen
Wärmetauscher 250 (z.B.
ein Fluid-zu-Fluid-Wärmetauscher)
mit dem Wiedergewinnungssystem gekoppelt. Das heißt, der
Kreislauf 240 des Kühlsystems
zirkuliert das Kühlfluid
durch den Wärmetauscher 250,
wo die Wärme
aus dem Kühlfluid
entfernt wird.
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In
der dargestellten Ausführungsform
enthält das
Fluidwiedergewinnungssystem ferner einen Zirkulationskreislauf 260,
der den Wärmetauscher 250 durchquert,
wobei Wärme
vom Kühlfluid
im Kreislauf 240 auf das Fluid im Zirkulationskreislauf 260 übertragen
wird. In dem dargestellten Beispiel wird Fluid durch den Zirkulationskreislauf 260 aus
dem Fluidlager 18 abgezogen, abgeleitet oder anderweitig
abgezapft und einer oder beiden ringförmigen Wiedergewinnungskammern 200 wieder
zugeführt.
Das anschließend im
Sammelbehälter 210 aufgefangene Fluid
wird über
einen separaten Wärmetauscher (nicht
abgebildet) gekühlt,
der wahlweise abgesetzt angeordnet ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird das Fluidversorgungssystem von der sich drehenden Gantry 16 anstatt
wie gezeigt von der stationären Gantry 12 getragen.
Das heißt,
dass der Vorratsbehälter 120,
die Öffnungen 130,
die Fluidverteilungssegmente 140 usw. von der sich drehenden
Gantry 16 getragen werden. Vorzugsweise hat das Fluidlager 18 ein
seitliches Fluidversorgungssystem für die sich drehende Gantry,
das auf Gas oder Luft basiert. Durch Erhöhen der Gewichtslast auf die
sich drehende Gantry 16 werden bestimmte andere Vorteile
erzielt. Und zwar spart man Platz, indem man die Fluidpumpe zur
Versorgung des Vorratsbehälters 120 an
der sich drehenden Gantry 16 anbringt. Zusätzlich wird
die Pumpe vorzugsweise so platziert oder angebracht, dass das Gewicht
der Strahlungsquelle 20 ausgeglichen und dadurch eine gleichmäßige Verteilung
des Gewichts auf der sich drehenden Gantry 16 geschaffen
wird.
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In
einer anderen alternativen Ausführungsform
sind die Rolle der (von den Oberflächen 12a und 12b gebildeten)
Bahn an der Grenzfläche
der Gantrys und der (von den Oberflächen 16a und 16b)
gebildeten Leitbacke/Führung
wahlweise umgekehrt. Das heißt,
an der sich drehenden Gantry 16 wird wahlweise eine vertiefte
Bahn definiert oder geformt, während
an der stationären
Gantry 12 eine vorstehende Leitbacke/Führung definiert oder geformt
wird.
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Text in der
Zeichnung
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1
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- 50 Gantry-Erfassungsspeicherplatine
- 2 Rebinning-Prozessor
- 64 Faltungsvorrichtung
- 66 Rückprojektor
- 70 Bildspeicher
- 80 Videoprozessor
-
2
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- axis of rotation Rotationsachse
-
3
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- Plane of symmetry Symmetrieebene
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5
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4A
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6
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- Negative pressure negativer Druck