NL9520010A

NL9520010A - Tomografie detector temperatuurcompensatie.

Info

Publication number: NL9520010A
Application number: NL9520010A
Authority: NL
Inventors: John Dobbs; David Banks; Leonhard Katz
Original assignee: Analogic Corp
Priority date: 1994-02-03
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1997-01-06
Also published as: AU1609595A; KR100217428B1; CN1142177A; NL194881B; WO1995020911A1; JPH09508545A; DE19581493T1; JP3124552B2; BR9506679A; US5444752A; NL194881C

Description

Titel: Tomografie detector temperatuurcompensatie.

Verwante aanvragen

Deze aanvrage is verwant aan de nog hangende Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/190,945, tegelijktijdig hiermee ingediend ten name van John Dobbs en David Banks en overgedragen aan de huidige rechtverkrijgende (Attorney's Docket Nr. ANA-23); en de Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/191.428, tegelijktijdig hiermee ingediend ten name van Bernard M. Gordon; John Dobbs en David Banks en overgedragen aan de huidige rechthebbende (Attorney’s Docket Nr. ANA-44).

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op computer-geassisteerde tomografie en meer in het bijzonder op het elimineren van beeldartifacten die worden veroorzaakt door temperatuur-drift in CAT scanner detectoropstellingen.

Achtergrond van de uitvinding

Computergeassisteerde tomografie, gewoonlijk aangeduid met CAT of CT scan is een werkwijze voor het voortbrengen van een dichtheidsbeeld van een dwarsdoorsnede van een gescand voorwerp, gewoonlijk een dwarsdoorsnede van een menselijke patiënt. In een CAT scanner van de derde generatie worden een röntgenbron en een opstelling van röntgendetectoren geroteerd in een aftastvlak rond een centraal gebied waarin de patiënt zich bevindt. Röntgenstralen vanuit de röntgenbron komen vanuit een puntbron, gewoonlijk aangeduid als brandpunt, door het voorwerp en worden opgevangen door afzonderlijke detectoren. De detectoren zijn opgesteld in een enkele rij in de vorm van een cirkelboog met een krommingscentrum dat samenvalt met het brandpunt van de röntgenbron. Elke detector onderspant derhalve een gelijke hoek met betrekking tot het brandpunt zodat alle detectoren elk theoretisch zijn onderworpen aan dezelfde röntgenbelichtings— niveau's vanuit een niet verzwakte bundel gedurende een intensiteitsmeting.

De röntgenstralen die worden gedetecteerd door een enkele detector op een meetogenblik gedurende een scan worden beschouwd als een "straal". De straal wordt gedeeltelijk verzwakt door alle massa in de baan ervan en wekt een enkele intensiteitsmeting op als funktie van de verzwakking, en derhalve de dichtheid van de massa in de desbetreffende baan. Een projektie of aanzicht, dat wil zeggen, de röntgenintensiteitsmeting wordt op typerende wijze uitgevoerd op elk van een aantal hoekposities voor een gegeven positie van de schijf.

Een beeld dat wordt gereconstrueerd uit de gegevens die verkregen zijn bij alle projektiehoeken gedurende de scan zal een dwarsdoorsnede-schijf zijn in het aftastvlak door het voorwerp dat wordt gescand. Om een dichtheidsbeeld van de dwarsdoorsnede van het voorwerp te "reconstrueren", wordt het beeld op typerende wijze "teruggeprojekteerd" met gebruikmaking van een wiskundig algoritme dat wordt toegeschreven aan Radon. Terugprojektie houdt gewoonlijk in de reconstructie van het beeld in een pixelreeks waarbij aan elke pixel in de opstelling een waarde wordt toegekend die een weergave is van de dichtheid van dat volume van de patiënt dat het gebied van de pixel heeft en de hoogte gelijk aan de schijfdikte. Wanneer de bron en de detectoren roteren rond het voorwerp, dringen stralen door in het voorwerp vanuit verschillende richtingen, of projektiehoeken, en gaan door verschillende combinaties van pixelplaatsen. De dichtheids— verdeling van het voorwerp in het schijfvlak wordt mathematisch opgewekt uit deze metingen, en de helderheidswaarde van elke pixel wordt ingesteld om deze verdeling weer te geven. Het resultaat is een reeks van pixels met verschillende waarden, die een dichtheidsbeeld van het schijfvlak weergeeft.

vanwege de werking van het Radon algoritme resulteren echter inconsistenties in de belichtingsmetingen door detectoren in artifacten, zoals externe ringen die in het beeld optreden. Een oorzaak van dergelijke inconsistenties is relatieve beweging tussen bron, voorwerp en detectoren. Bijdragen aan deze oorzaak zijn bijvoorbeeld behandeld in de nog hangende Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/190.945, ingediend 3 februari 1994 ten name van John Dobbs en David Banks en getiteld "Modular

Detector Arrangement for X-ray Tomographic Detector System" (Attorney's Docket No. ANA-23); en de Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/191.428, ingediend 3 februari 1994 ten name van Bernard M. Gordon, John Dobbs en David Banks en getiteld "X-ray Tomography System for and Method of Improving the Quality of a Scanned Image" (Attorney’s Docket No. ANA-44), die beiden zijn overgedragen aan de huidige rechthebbende en beiden gelijktijdig met de onderhavige aanvrage zijn ingediend.

Een andere oorzaak voor inconsistentie in de belichtings-metingen door elk van de detectoren die de neiging heeft om details van het beeld te verduisteren is een niet-gecompenseerde verandering in de detectorgevoeligheid van een of meer detectoren met betrekking tot de andere detectoren. De combinatie van een snelle scan om de beweging van de patiënt te minimaliseren en de behoefte om te differentiëren tussen zachte weefsels resulteert in het gebruik van en de behoefte aan het detecteren van zeer lage niveaus van röntgenstraling. De meest gevoelige en derhalve potentieel nuttige detectoren voor deze toepassing zijn halfgeleiderinrichtingen die zijn vervaardigd uit een cadmium-wolframaat scintillatiekristal voor het omzetten van de röntgen-energie in licht en een halfgeleider fotodiode om het licht om te zetten in een elektrisch signaal dat door een computer kan worden verwerkt. Beide inrichtingen zijn echter zeer temperatuurgevoelig en de werking van de röntgenbron en de vermogensbronnen wekken een grote hoeveelheid hitte op die de omgevingstemperatuur significant laat stijgen. Terwijl de fotodiodes consistent eenzelfde temperatuurcoëfficiënt hebben, hebben de cadmium-wolframaat kristallen dit niet. In feite kan zelfs het teken van de coëfficiënt variëren van het ene kristal tot het andere kristal. Een kleine verkeerde kalibratie van 0,1% kan echter resulteren in zichtbare ringen in het gereconstrueerde beeld. Nauwkeurige temperatuur controle of compensatie voor elk van de halfgeleiderdetectoren is derhalve een belangrijk vereiste.

Adequate temperatuurcontrole van alle detectoren is echter verre van gemakkelijk. De uiteindelijke oplossing lijkt het meten van de temperatuur van elke detector en deze te besturen met een servolus. Met verscheidene honderden detectoren dicht bij elkaar gemonteerd in een opstelling en elke detector minder dan twee millimeter in breedte, lijkt een dergelijke benadering echter onpraktisch. Toch kan zelfs een eenvoudige temperatuurcontrole van de detectoropstelling als enkele entiteit vele problemen geven. Het monteren van een airconditioningstelsel op het roterende portaal neemt zeer veel schaarse ruimte in beslag en maakt de toegankelijkheid voor andere componenten moeilijk. Het Amerikaanse octrooi Nr. 4,969,167 dat is verleend aan Zupancic en anderen op 6 november 1990 beschrijft een stelsel dat omgevingslucht bij hoge druk verschaft in de nabijheid van de detectoren om deze te koelen. Hoewel dit inderdaad de reeks inconsistenties tussen detectoren kan reduceren, maakt dit geen nauwkeurige kalibratie tot binnen 0,1% mogelijk.

Aan de onderhavige uitvinding ligt ten grondslag het inzicht dat elk praktisch type temperatuurcontrole van de detectoropstelling, waarin hitte wordt toegevoerd aan of onttrokken uit de opstelling, thermische gradiënten binnen de opstelling zal veroorzaken. Om nauwkeurig een detectoropstelling met thermische gradiënten te kalibreren, moet men echter niet alleen de warmtebronnen waaraan de opstelling is blootgesteld gedurende een aftastoperatie dupliceren, maar ook de tijdvertragingen. Haar in een typerende werking werken CAT scanners met zeer niet-uniforme tijdschema's, gebaseerd op afzonderlijke patiëntbehoeften, waarbij duplicaat-scanners vereist zijn vanwege onopzettelijke patiëntbewegingen, en niet-uniforme werkbelasting. Omgekeerd, om de uitrusting te beperken tot een rigide tijdschema om kalibra-tiecondities te dupliceren zou onrealistisch zijn. vanwege de ernst van deze problemen hebben verscheidene CT apparatuur-fabrikanten het gebruik van deze efficiënte halfgeleiderdetecto-ren in hun meest recente ontwerpen verlaten.

Indien daarentegen thermische gradiënten tegen de detectoropstelling zouden kunnen worden geëlimineerd, zouden alle detectoren in wezen werken bij een gemeenschappelijke meetbare temperatuur en de tijd zou geen faktor zijn. Een enkele temperatuurmeting zou nauwkeurig de temperatuur van elke detector weerspiegelen, en zou afzonderlijke temperatuurcompensatie voor iedere meting een eenvoudige zaak maken. Dit is hetgeen in wezen wordt bereikt door de onderhavige uitvinding.

Doeleinden van de uitvinding

Het is een algemeen doel van de uitvinding om in wezen thermische gradiënten over de detectoropstelling gedurende de werking van de CT scaninrichting te elimineren zodat de detectoren werken bij in wezen dezelfde temperatuur.

Het is een ander doel van de onderhavige uitvinding om de temperatuur van de detectoren van een opstelling van een CT scanner te compenseren zodat de temperatuur van de detectoren gemakkelijk kan worden gemeten en compensatie kan worden verschaft voor iedere detector gebaseerd op voorafbepaalde metingen.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het in wezen doen toenemen van de thermische massa van het dragersamen-stel voor het dragen van de detectoropstelling (bij voorkeur met verscheidene orden van grootte) zodat warmte die de detectoren bereikt vanuit de omgeving de temperatuur van de detectoren niet merkbaar zal veranderen.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het doen dalen van de mate van warmtegeleiding tussen het detectorsamen-stel en de omgeving zodat weinig warmtegeleiding optreedt tussen het samenstel en de omgeving.

Andere doeleinden van de uitvinding zullen gedeeltelijk duidelijk zijn en zullen gedeeltelijk hierna duidelijk gemaakt worden. De uitvinding omvat derhalve de inrichting die de constructie, combinatie van elementen, en opstelling van delen bevat, die bij wijze van voorbeeld in de volgende gedetailleerde beschrijving worden besproken en waarvan de beschermingsomvang zal worden aangegeven door de conclusies.

Samenvatting van de uitvinding

Behalve een temperatuurbesturingsinrichting die warmte overdraagt naar de detectoropstelling die wordt gedragen op een roterende portaalschijf van gecomputeriseerde tomografieappara-tuur, omvat de temperatuurcompensatieinrichting volgens de uitvinding een afvoerorgaan voor het dragen van de detector-opstelling, waarbij het warmteafvoerorgaan een hoog thermisch geleidingsvermogen heeft voor het nauw thermisch onderling verbinden van alle detectoren, en een thermisch isolatieorgaan voor het minimaliseren van de warmteoverdracht naar en vanuit de combinatie van warmteafvoer en detectoropstelling. In het algemeen wordt de detectoropstelling bevestigd aan een warmteafvoer die een in wezen grote thermische massa bevat (ongeveer twee of meer orden van grootte hoger dan de detectoropstelling) om de invloed van een gegeven hoeveelheid warmte binnen het detectoropstellingssamenstel te reduceren en temperatuurvariaties met de tijd te laten afnemen. Verder worden de detectoren van de detectoropstelling gekoppeld aan de warmteafvoer en de warmteafvoer en de detectoren zijn in wezen thermisch geïsoleerd van de buitenomgeving.

Korte beschrijving van de tekeningen

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekeningen en de beschrijving in het volgende nader worden toegelicht, waarbij*

Fig. 1 is een eindaanzicht van een deel van een CAT scanner die de uitvinding belichaamt;

Fig. 2 is een isometrisch aanzicht van een detectormoduul die gebruikt wordt in de uitvoeringsvorm van fig. 1;

Fig. 3 is een achteraanzicht van een uitsteeksel dat gebruikt wordt in de uitvoeringsvorm van fig. 1;

Fig. 4 is een aanzicht in dwarsdoorsnede van het samenstel van uitsteeksel, modulen en dekplaat van fig. 1;

Fig. 5 is een vooraanzicht, gedeeltelijk weggesneden, van een einddrager voor het dragen van het uitsteeksel en de modulen van fig. 1;

Fig. 6 is een dwarsdoorsnede van de einddrager getoond in fig. 5; en

Fig. 7 is een bovenaanzicht van de einddrager getoond in fig. 5 en 6;

Gedetailleerde beschrijving van de tekeningen

Voor een meer volledig begrip van de uitvinding wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin een deel van een gecomputeriseerde tomografie (CAT) scanner 10 is weergegeven die de detector temperatuurcompensatieinrichting volgens de uitvinding bevat. In de scanner 10 worden een röntgenbron 12 en een opstelling van röntgendetectoren 14 gedragen op tegenover elkaar gelegen zijden van een roterend portaalschijf 16, die kan worden geroteerd rond het rotatiecentrum 18. De schijf bevat een opening 20 voor het oNTvangen van een patiënt 22 zodat deze is gepositioneerd tussen de bron 12 en de detectoren 14 wanneer de bron en de detectoren roteren rond het rotatiecentrum 18 gedurende een scan. De detectoren 14 meten de intensiteit van de röntgenstralen die gaan vanuit de bron 12 door de opening 20 en geven een elektrische uitgang aan een computer via multigeleider-kabels 24, waarbij een afzonderlijke geleider is aangebracht vanuit elke afzonderlijke detector. Anti-verstrooiingsplaten 26 tussen de detectoren 14 en het voorwerp 22 elimineren verstrooide röntgenstralen, dat wil zeggen die stralen die niet in een rechte lijn vanuit de bron 12 komen. In dit voorbeeld kunnen er 384 detectoren zijn en corresponderen de reeksen antiverstrooiingsplaten en leidingen die zich uniform uitstrekken over een boog van 48° met een krommingscentrum dat samenvalt met het brandpunt van de bron 12. De detectoren 14 worden bevestigd aan een uitsteeksel 30 die beiden volgens de uitvinding kunnen worden afgedekt door een dekplaat 70 zoals in meer detail hierna zal worden beschreven.

Elk uiteinde van het uitsteeksel 30 is bevestigd aan de portaalschijf 16 door een drager 100 die hierna wordt beschreven. Een circulatiepomp 32 laat een warmteoverdrachtsfluïdum circuleren door het uitsteeksel 30.

Fig. 2, 3 en 4 tonen in detail een opstelling voor het monteren van de detectoren volgens de uitvinding. In de constructie getoond in fig. 2 wordt een aantal detectoren 14 bijvoorbeeld zestien detectoren samengesteld tot een moduul 34. Hoewel niet getoond, bevat elke detector 14 een scintillatie-kristal dat is aangebracht op een halfgeleiderdiode. Deze laatste wordt op zijn beurt gedragen op een substraat 38, waarvan de achterzijde is bevestigd aan een vast blok 36, bij voorkeur vervaardigd van een materiaal met een hoog thermisch geleidings-vermogen, zoals bijvoorbeeld aluminium. Zestien passende kristallen zijn aangebracht om de respectieve dioden te verlichten.

Beide bevestigingen kunnen plaatsvinden door middel van een dunne epoxylaag of ander bevestigingsmiddel. De multigeleider-kabel 24 kan worden gesoldeerd aan de diodeuitgangsleidingen op het substraat 38 om te voorzien in een elektrische uitgang uit elke detector naar de computer (niet getekend) voor gegevensopslag en beeldopwekking. Het blok 36 heeft een groot, vlak oppervlak 40 voor een uitstekend thermisch kontakt met het uitsteeksel 30, en kan een paar plaatsingsopeningen 42 en 44 en een boutopening 46 hebben voor bevestiging aan het uitsteeksel 30. De kenmerken van deze modulaire opstelling die leiden tot een nauwkeurige plaatsing en uitrichting van de detectoren en anti-verstrooiings-platen worden in detail beschreven in de reeds genoemde gelijktijdig ingediende octrooiaanvrage "Modular Detector Arrangement for X-ray Tomographic Detector System". Voor de onderhavige aanvraag is van belang de zeer hoge thermische geleiding tussen de detectoren 14 en het uitsteeksel 30.

Volgens de onderhavige uitvinding vormt het uitsteeksel 30 een warmteafvoer met een in wezen grote thermische massa (bij voorkeur met ongeveer twee orden van grootte hoger dan de typerende drager in de vorm van een gedrukte ketenplaat die wordt gebruikt in sommige bekende stelsels, en bij voorkeur ongeveer twee of meer orden van grootte hoger dan de detectoropstelling zelf) om het effekt van een gegeven hoeveelheid warmte te reduceren en temperatuurvariaties met de tijd te laten afnemen. Verder worden de detectoren van de detectoropstelling gekoppeld met de warmteafvoer, en de warmteafvoer en de detectoren zijn in wezen thermisch geïsoleerd van de buitenomgeving.

Fig. 3 toont een aanzicht van het achteroppervlak van het uitsteeksel 30 tegenover het voorste oppervlak waarop de modulen 34 zijn bevestigd. In additie op tweeëndertig doorvoeropeningen, waarvan er enkele zijn aangegeven bij 48 in fig. 3, is voor de bevestiging van acht anti-verstrooiingsmodulen, die elk achtenveertig anti-verstrooiingsplaten 26 bevatten, het uitsteeksel 30 voorzien van een passage 50 voor het laten circuleren van een warmteoverdrachtsfluïdum, zoals water. Het fluïdum, dat wordt gepompt door de circulatiepomp 32, getoond in fig. 1, wordt overgebracht naar de passage 50 via een paar openingen 52 die zijn aangebracht in het uitsteeksel. De passage 50 kan worden afgedekt door een eenvoudige vlakke dekplaat 54 die is getoond in de dwarsdoorsnedetekening van fig. 4. De dekplaat 54 kan worden bevestigd aan het uitsteeksel 30 met een pakkingvormend materiaal zoals bijvoorbeeld RTV. Evenals het blok 36 van de detectormoduul 34 is volgens de uitvinding het uitsteeksel 30 vervaardigd van een materiaal met een hoge thermische geleiding. Aluminium dat sterk en goedkoop is, is een voor de hand liggende, maar niet een uitsluitende keuze. Andere materialen die bekend zijn om hun hoge thermisch geleiding, en die bijvoorbeeld kunnen omvatten zilver, koper, magnesium en dergelijk, zullen duidelijk voldoen voor zowel het uitsteeksel 30 als het blok 36 van de detectormoduul 34. Terwijl de circulatie van het warmteoverdrachtsfluïdum en derhalve de passage 50 niet essentieel is voor de uitvinding, kan dit de thermische geleiding verbeteren over de lengte van het uitsteeksel om beter de temperaturen te kunnen compenseren van alle detectoren volgens de uitvinding. Op strategische wijze kunnen kleine openingen 60 die op afstand langs de achterzijde van het uitsteeksel 30 zijn geplaatst, worden gebruikt om temperatuuropneemelementen zoals thermokoppels of diodes op te nemen. Terwijl slechts één opnemer nodig is om de temperatuur van alle detectoren voor compensatiedoeleinden te bepalen, maakt het gebruik van drie of meer verificatie mogelijk dat het gehele uitsteeksel inderdaad werkt bij een uniforme temperatuur binnen 0,lo c.

De dwarsdoorsnede van het samenstel van fig. 4 toont het grote vlakke oppervlaktegebied 40 van de detectormodulen 34 in direkt kontakt met het uitsteeksel 30 voor een zeer hoge thermische geleiding. Het toont ook de plaats van de fluïdum-circulerende passage 50 nabij de detectormodulen voor een doelmatig compenseren van de temperatuur langs het uitsteeksel 30.

Het banen met een dergelijke hoge thermische geleiding die alle detectoren verbinden, in samenhang met het feit dat de detectoren zelf geen significante hoeveelheid warmte opwekken, is de enige plaats waarin kalibratie-verstorende thermische gradiënten kunnen optreden de uitwisseling van een significante hoeveelheid warmte met de omgeving die de opstelling van de detectoren 14 omgeeft.

Om de detectoropstelling te beschermen tegen warmtetoevoer of warmteverlies door convectie of straling is volgens de uitvinding een geschikte dekplaat 70 aangebracht, waarvan de details zijn getoond in fig. 4. De dekplaat 70 bestaat gewoonlijk uit drie delen: een achterste halve sektie 72 die direkt bevestigd is aan het uitsteeksel 30; een voorste binnenste kwartsektie 74 die bevestigd is aan de anti-verstrooiingsmodulen 34; en een aantal voorste buitenste kwartsekties 76 (waarvan er slechts één getoond is in fig. 4, terwijl de anderen zijn verdeeld in de longitudinale richting van het uitsteeksel, loodrecht op het vlak van de figuur, getoond in figuur 4 om een gemakkelijke toegang te geven naar de detectoren en de anti-verstrooiingsplaten) bevestigd op een blad 78 dat gevormd is van metaal of plastic. De sekties kunnen worden bevestigd door het cementeren van de sekties aan de daarmee verbonden delen. De schroeven 80 door het blad 78 naar de detectormodulen 34 maken de sektie 76 verwijderbaar voor een gemakkelijke vervanging van een of meer detectormodulen. Deze drie sekties kunnen afgeronde randen hebben om de duurzaamheid te laten toenemen en de turbulentie te laten afnemen wanneer de portaalschijf roteert rond het rotatiecentrum 18. Ze kunnen bestaan uit stevig isolatiemateriaal met een zeer lage thermische geleiding zoals polystyreenschuim. Om te voorkomen dat convectie-stromen in kontakt kennen met het uitsteeksel of de modulen, hebben de binnenste en buitenste kwartsekties 74 en 76 respectievelijk een strook flexibele isolatie 56 langs een rand om een pakking 82 rond de uitgangskabels 24 te vormen. Er is gebleken dat het gebruik van een elektrisch geleidend schuim voor de pakking 82 bijdraagt tot de bescherming van de elektronische componenten tegen elektrostatische ladingen, die anders zouden kunnen worden opgebouwd op het niet geleidend schuim en zouden kunnen worden afgevoerd via de kabels 24. Een soortgelijke zachte pakking kan de slangen omgeven die het circulerende fluïdum tussen de pomp 32 en de passage 50 geleiden, maar deze behoeft niet elektrisch geleidend te zijn. De dekplaat 70 die ondoorzich- tig is voor zowel infrarood als zichtbare straling (hoewel niet voor röntgenstralen) reduceert wezenlijk de warmteoverdracht naar of vanaf de detectoropstelling door straling; en daar de dekplaat een zeer lage thermische geleiding heeft en de opstelling omgeeft, wordt een significante geleidingswarmteoverdracht voorkomen tussen de opstelling en de buitenzijde ervan, waar convectieoverdracht zou kunnen plaatsvinden.

Een breed, vlak verwarmingselement 90, dat bij voorkeur bevestigd is langs de lengte van de achterzijde van het uitsteeksel 30, is van nut voor het kalibreren van de detectoren. Voor kalibratie kan elektrisch vermogen worden aangelegd aan de verhitter 90 om zo de temperatuur van het uitsteeksel te laten toenemen. Vanwege het uniform aanleggen van warmte door de verhitter 90 over praktisch de gehele uitsteekseloppervlakte en de hoge thermische geleiding tussen de uitsteekseloppervlakte en alle detectoren, kan een evenwicht bij uniforme detectortempera-tuur snel worden bereikt, dat wil zeggen binnen enkele minuten, en kan worden geverifieerd door tenminste drie temperatuur-opnemers in de openingen 60. Afzonderlijke detector-donkerstroom aflezingen bij elke kalibratietemperatuur worden gemakkelijk verkregen.. Afzonderlijke aflezingen met hoge schaal bij elke kalibratietemperatuur, verkregen door de röntgenbron te laten werken met slechts lucht tussen de bron en de detectoren, maakt het voortbrengen mogelijk van een computeropzoektabel om de juiste compensatiefaktor voor iedere detector te verschaffen. Gedurende de normale CAT scanwerking kan in responsie op de opgenomen uitsteekseltemperatuur de juiste compensatiefaktor uit de opzoektabel automatisch worden aangelegd aan elke respectieve detectoruitgangsmeting voor constructie van het beeld.

Tenslotte ligt het laatst overblijvende gebied voor de mogelijke overdracht van voldoende warmte om verstorende thermische gradiënten binnen de detectoropstelling te veroorzaken, in de bevestiging van het uitsteeksel aan het portaal.

Fig. 5-7 tonen in drie aanzichten een drager 100 voor elk uiteinde van het uitsteeksel 30 dat een dergelijke warmteoverdracht tot een zeer laag niveau reduceert. De voornaamste componenten van een drager 100 met betrekking tot deze uitvinding zijn een dragerlichaam 102, dat kan worden bevestigd aan de portaalschijf 16, en een dunne flexibele monteringsplaat 104, die kan worden bevestigd aan het lichaam 102 en het uitsteeksel 30. Daar vrijwel alle geleidingswarmteoverdracht tussen het uitsteeksel 30 en de portaalschijf 16 moet gaan door de plaat 104 en het lichaam 102, is het voldoende indien een van beiden een zeer lage thermische geleiding heeft. Derhalve kan één van beide of beiden worden vervaardigd van een hard plastic of ander soortgelijk materiaal. In de voorkeursuitvoeringsvorm is de plaat 104 echter vervaardigd van roestvrij staal dat sterk en duurzaam is en een zeer lage thermische geleiding heeft. Daar de plaat 104 een zeer dunne dwarsdoorsnede heeft, voorziet deze in een voldoende lage thermische geleiding om het mogelijk te maken dat het drager-lichaam 104 is vervaardigd van meer gebruikelijke materialen zoals aluminium.

De dragers 100 kunnen op voordelige wijze vele kenmerken hebben die gericht zijn op de nauwkeurige plaats van de detectoropstelling. Een hefboomarm 106 die vooruitsteekt door een sleuf in het binneneinde van de plaat 104 en wordt gedragen op een draaikogel 108 wordt aangedreven door een schroef 110 om een fijn-inste.lling te geven voor de afstand tussen de detectoropstelling en de röntgenbron. Een paar draaiarmen 112 steken vooruit door respectieve openingen in het buitenste uiteinde van de plaat 104 en worden aangedreven door respectieve veerbelaste staven 114 om de plaat 104 onder constante spanning te houden.

Een reeks van vijf verstijvingsstukken 116, 118, 120, 122 en 124 beperkt het buigen van de plaat 104 tot twee parallelle gebieden. Dit beperkt de tangentiale beweging van de detectoropstelling om alle detectoren op gelijke afstand vanaf de röntgenbron te houden. Aan een uiteinde van het uitsteeksel 30, wordt een schroef (niet getekend) door het centrum van het lichaam 102 gehouden tegen het verstijvingsstuk 124 om de detectoropstelling tangentiaal in te stellen, terwijl een paar veerbelaste schroeven 126 via het lichaam 102 naar het verstijvingsstuk 124 een speling in de instelling elimineren. Deze kenmerken worden in meer detail behandeld in de reeds genoemde nog hangende octrooiaanvrage "Modular Detector Arrangement for x-ray Tomographic Detector

System" (Attorney’s Docket Nr. ANA-23). Bovendien zijn volgens de principes van de onderhavige uitvinding de platen 122 en 124 ook vervaardigd van roestvrijstaal met lage geleiding om op deze wijze de detectoren van de detectoropstelling thermisch te isoleren.

Aldus is beschreven een inrichting die alle detectoren binnen de opstelling nauw koppelt en de opstelling isoleert van zijn omgeving. Daar er geen wezenlijke warmtebron binnen de opstelling is, is het resultaat een wezenlijke eliminatie van thermische gradiënten binnen de opstelling. In responsie op de opgenomen opstellingstemperatuur, kan een nauwkeurige individuele compensatiefaktor (vooraf bepaald voor die temperatuur) worden toegepast bij elke respectieve detectormeting. Halfgeleider— detectoren kunnen derhalve worden gebruikt bij zeer lage röntgenniveaus om te voorzien in zeer gedetailleerde beelden van zacht weefsel met hoge kwaliteit.

Hoewel slechts een uitvoeringsvorm van de uitvinding hier is beschreven zal het duidelijk zijn, dat talloze varianten kunnen worden ontworpen door deskundigen, die desalniettemin het kader en de beschermingsomvang van de uitvinding zoals bepaald door de volgende conclusies niet te boven gaan.

Claims

1. Temperatuurcompensatieinrichting voor een reeks van detectoren die worden gedragen op een roterende portaalschijf van gecomputeriseerde tomografieapparatuur, met het kenmerk, dat de inrichting omvat: een warmteafvoerorgaan met een hoog thermisch geleidings-vermogen voor het nauw thermisch onderling verbinden van de detectoren in de opstelling; en een thermisch isolatieorgaan voor het minimaliseren van de warmteoverdracht naar en vanaf de combinatie van warmteafvoerorgaan en detectoren.

2. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 1, met kenmerk, dat het thermisch isolatieorgaan omvat: een isolatieafdekorgaan met een laag thermisch geleidings-vermogen voor het insluiten van het warmteafvoerorgaan en de detectoren om de warmteoverdracht naar en vanaf de detectoren door straling en convectie wezenlijk te reduceren; en een draagorgaan met een laag thermisch geleidingsvermogen voor het mechanisch bevestigen maar thermisch isoleren van het warmteafvoerorgaan en het roterende portaal.

3. Temperatuurcompensatieinrichting conclusie 2, met het kenmerk, dat het warmteafvoerorgaan een stijve detectoropstel-lingsdrager bevat voor het mechanisch dragen van de detectoren.

4. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het warmteafvoerorgaan voorts omvat een aantal moduulblokken bevestigd aan de detectoropstellingsdrager, waarbij elk van de moduulblokken daaraan heeft bevestigd een respectieve groep van detectoren.

5. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de moduulblokken van aluminium zijn.

6. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het uitsteeksel voorts omvat een fluïdumleiding die in het uitsteeksel zich bevindt tegenover de bevestiging van de moduulblokken om verder de temperatuurverschillen tussen de detectoren in de opstelling te minimaliseren.

7. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het isolatieafdekorgaan een stijf materiaal van lage dichtheid bevat, dat de detectoropstellingsdrager in wezen omgeeft.

8. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de groepen detectoren daaraan bevestigd hebben respectieve elektrische uitgangskabels, en waarbij het afdek-orgaan voorts bevat elastische pakkingorganen voor ondersteuning tegen de elektrische uitgangskabels.

9. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de elektrische uitgangskabels elektrisch geïsoleerd zijn en dat het elastische pakkingorgaan elektrisch geleidend is.

10. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het afdekorgaan een verwijderbare sektie bevat die bevestigd is aan een aantal moduulblokken om toegang te verschaffen tot de moduulblokken.

11. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de detectoropstellingsdrager van aluminium is.

12. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de detectoropstellingsdrager voorts omvat fluïdumgeleidingsorganen voor het circuleren van een warmteover-drachtsfluïdum langs de detectoropstellingsdrager om tenderatuur-gradiënten binnen het uitsteeksel te minimaliseren.

13. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat voorts aanwezig is een aantal temperatuur-opnemers voor het opnemen van de temperatuur van het uitsteeksel bij een aantal plaatsen.

14. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het dragerorgaan omvat: twee dragers die elk bevestigd zijn aan een respectief uiteinde van de detectoropstellingsdrager.

15. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat elke drager omvat: een stijf dragerlichaam dat bevestigd is aan de portaal-schijf; en een dunne flexibele plaat die bevestigd is aan het detectoropstellingsdrageruiteinde en aan het dragerlichaam.

16. Teraperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de dikte van de flexibele plaat klein is vergeleken met zijn effektieve thermische baanlengte tussen de detectoropstellingsdrager en het dragerlichaam.

17. Temperatuurcompensatieinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het warmteafvoerorgaan een thermische massa omvat die tenminste twee orden van grootte hoger is dan de massa van de detectoropstelling om op deze wijze de detectoren van de opstelling samen thermisch te koppelen.