Beschreibung
Gantry für eine Röntgeneinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Gantry für eine Röntgeneinrich¬ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1; eine derar¬ tige Gantry ist aus der DE 28 55 379 C2 bekannt.
In der allgemeinen Strahlentherapie und speziell bei vielen Computertomographie-Anlagen erfolgt eine Leistungsübertragung von einem stationären auf einen drehbaren Teil einer Gantry berührungslos, zum Beispiel mittels Induktion, durch einen Übertrager. Dadurch werden Nachteile wie Funkenbildung und hoher Verschleiß von Übertragungsarten wie zum Beispiel mit- tels Schleifringen vermieden. Bekannt ist eine solche berüh¬ rungslose Leistungsübertragung aus der DE 28 55 379 C2.
Ein derartiger Übertrager für die Leistungsübertragung um- fasst, wie in FIG 2 gezeigt, auf dem stationären Teil der Gantry eine Primärspule, auf dem drehbaren Teil der Gantry eine Sekundärspule, sowie mindestens einen Übertragerkern. Auf einer Gantry können auch mehrere Übertrager für verschie¬ dene mit Leistung zu versorgende Anlagenkomponenten vorhanden sein.
Aus konstruktiven Gründen ist zwischen dem stationären und dem drehbaren Teil der Gantry ein Luftspalt unvermeidlich. Um den Luftspalt bildet sich proportional zu dessen Größe ein magnetisches Streufeld. Das magnetische Streufeld eines Ü- bertragers kann mit dem magnetischen Streufeld eines anderen Übertragers, mit kapazitiven Koppelstrecken für die Daten¬ übertragung oder mit elektronischen Anlagenkomponenten in Wechselwirkung treten. Dadurch kann es zu gegenseitiger Stö¬ rung der Übertragung bis zur Beschädigung von Anlagenkompo- nenten kommen.
Sind zwei Übertrager nebeneinander vorhanden, von denen der erste für die Versorgung der Röntgenröhre und der zweite für
sonstige Spannungsversorgung zuständig ist, kann es durch die Wechselwirkung an der Röntgenröhre trotz abgeschaltetem ers¬ ten Übertrager dauerhaft zu einer Spannung von bis zu einigen kV kommen. Dies kann zu ungewollter Strahlungserzeugung füh- ren.
Durch eine ausreichende Entfernung zu den Streufeldern bzw. zwischen den Streufeldern besteht die Möglichkeit, die Wech¬ selwirkung zu verringern. Zum Beispiel müsste bei einem Luft- spalt von ca. 1 mm die Entfernung zwischen zwei induktiven Übertragern mindestens 10 cm betragen, um eine Verbesserung zu erzielen, was aber aus konstruktiven Gründen oftmals nicht möglich ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen und aufwandsarmen Mitteln die Beeinflussung von Anlagenkomponen¬ ten durch derartige, zum Beispiel von der berührungslosen in¬ duktiven Leistungsübertragung oder anderen Signalübertragun¬ gen verursachte, magnetische Streufelder oder durch andere elektromagnetische Störfelder zu verringern.
Diese Aufgabe^wird erfindungsgemäß bei einer Gantry gemäß 0- berbegriff des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Lehre gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Durch eine erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung für den min¬ destens einen Übertrager ist sowohl ein Schutz des jeweiligen Übertragers vor elektromagnetischen Störfeldern weiterer Ü- bertrager oder vor externen Störfeldern als auch ein Schutz anderer Gerätekomponenten vor den elektromagnetischen Stör¬ feldern des jeweiligen Übertragers gewährleistet.
In vorteilhafter Weise ist mindestens eine Abschirmeinrich- tung für den mindestens einen Übertrager zur Abschirmung von durch die berührungslose Leistungsübertragung und/oder Sig¬ nalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern vorgesehen. Um einen umfassenden gegenseitigen Schutz mindes-
tens zweier Übertrager gewährleisten zu können, ist zweckmä¬ ßiger Weise mindestens eine Abschirmeinrichtung für mindes¬ tens einen Übertrager zur Abschirmung von durch die berüh¬ rungslose Leistungsübertragung und/oder Signalübertragung entstehenden elektromagnetischen Streufeldern des oder der jeweils anderen Übertrager vorgesehen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei mindestens einem ringförmig ausgebildeten Übertrager die Abschirmein- richtung durch mindestens ein zu dem jeweiligen Übertrager konzentrisches ringförmiges Schirmelement gebildet. Eine der¬ artige Abschirmung ist aufwandsarm anbringbar und stellt kein Hindernis bei der Bedienung der Anlage dar. In vorteilhafter Weise ist mindestens ein Übertrager ringförmig ausgebildet und die Abschirmeinrichtung durch jeweils mindestens ein zu dem stationären Teil des jeweiligen Übertragers konzentri¬ sches stationäres ringförmiges Schirmelement und durch je¬ weils mindestens ein zu dem drehbaren Teil des jeweiligen Ü- bertragers konzentrisches drehbares ringförmiges Schirmele- ment gebildet.
Ausführ'üngsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
FIG 1 in Vorderansicht eine Röntgeneinrichtung mit einer Gantry nach dem Stand der Technik;
FIG 2 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine Gantry mit einem induktiven Leistungsübertrager nach dem Stand der Technik;
FIG 3 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine Gantry mit zwei induktiven Leistungsübertragern nach dem Stand der Technik; FIG 4 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine erfindungsge¬ mäße Gantry mit zwei induktiven Leistungsübertragern und Schirmelementen;
FIG 5 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine weitere er¬ findungsgemäße Gantry mit zwei induktiven Leistungsü¬ bertragern und sich überlappenden Schirmelementen;
FIG 6 in Seitenansicht einen Schnitt durch eine erfindungsge- mäße Gantry mit einem induktiven Leistungsübertrager und Schirmelementen.
FIG 1 zeigt ein Röntgendiagnostikgerät zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Patienten 1, einen sogenann- ter Computertomograph. Das Gerät besitzt in einem Rahmen 2 eine Gantry 3, von der ein Teil durch einen Motor 4 um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse 5 drehbar ist. Zur Durchleuchtung des auf einer Liege 6 liegenden Patienten 1 sind eine Röntgenröhre 7 und ein Detektor 8 für Röntgen- Strahlung vorgesehen. Die Röntgenröhre 7 sendet ein fächer¬ förmiges Röntgenstrahlenbündel 9 aus, dessen Ausdehnung so gewählt ist, dass die gesamte zu untersuchende Transversal¬ schicht des Patienten 1 von Röntgenstrahlung durchsetzt wird. Senkrecht zur Schichtebene ist die Stärke des Röntgenstrah- lenbündels 9 gleich der Schichtstärke. Zur Durchleuchtung des Patienten 1 wird die Anordnung aus Röntgenröhre 7 und Detek¬ tor 8 um den Patienten 1 um einen Winkel von etwa 360° ge¬ dreht und bei vorbestimmten Projektionen, z.B. bei jedem Win¬ kelgrad, ein Satz von Ausgangssignalen des Detektors 8 abge- fragt.
Die Hochspannung zur Röntgenröhre 7 von einem Röntgengenera- tor 20 wird berührungslos übertragen, so dass es möglich ist, die Messanordnung 7, 8 dauernd rotieren zu lassen und sehr kurze Abtastzeiten zu erzielen. Es kann außerdem eine kon¬ taktlose Signalübertragung von einen rotierenden zu einem feststehenden Teil erfolgen, zum Beispiel ebenfalls induktiv oder über einen ortsfesten, um die Drehachse 5 gekrümmten Ring aus lichtleitfähigem Material in nicht näher beschriebe- ner Weise.
FIG 2 zeigt einen Schnitt durch eine Gantry 3 nach dem Stand der Technik mit einem einzelnen induktiven Übertrager 27, der
ringförmig um die Öffnung 19, die zur Aufnahme eines Objektes 1 dient, angeordnet ist und eine Drehachse 5 aufweist. Eine Primärspule 21 und ein u-förmiges Übertragerkernteil 23 bil¬ den den stationären Teil des Übertragers 27, während eine Se- kundärspule 22 und ein u-förmiges Übertragerkernteil 24 dreh¬ bar angeordnet sind. Zwischen dem stationären und dem drehba¬ ren Teil des Übertragers 27 befindet sich aus konstruktiven Gründen ein Luftspalt L. Um diesen Luftspalt bildet sich im inneren und äußeren Randbereich des Übertragers jeweils ein magnetisches Streufeld 25 und 26 aus. Das magnetische Streu¬ feld 25 reicht in die Öffnung 19 hinein.
FIG 3 zeigt eine Abtasteinheit gemäß FIG 2 mit zwei Übertra¬ gern 27 und 37 unterschiedlicher Radien. Beide weisen jeweils einen stationären Teil mit Primärspulen 21 und 31 sowie u- förmigen Übertragerkernteilen 23 und 33 auf und jeweils einen drehbaren Teil mit Sekundärspulen 22 und 32 sowie u-förmigen Übertragerkernteilen 24 und 34. Im Bereich des Luftspaltes L bilden sich bei beiden Übertragern 27 und 37 magnetische Streufelder 25, 26, 35 und 36 aus. Das nach außen gerichtete Streufeld 36 des inneren Übertragers 37 und das nach innen gerichtete Streufeld 25 des äußeren Übertragers 27 über¬ schneiden sich, was zu Verkopplungen führen kann.
FIG 4 zeigt eine erfindungsgemäße Gantry mit zwei ringförmi¬ gen Übertragern 27 und 37 und zwischen diesen zur Abschirmung der magnetischen Streufelder angeordneten ringförmigen Schirmelementen 41 und 42. Die ringförmigen Schirmelemente 41 und 42 sind zu den jeweiligen Übertragern 27 und 37 konzen- trisch ausgebildet und können aus verschiedenen Materialien bestehen. Zweckmäßigerweise sind die ringförmigen Schirmele¬ mente 41; 42 als magnetostatische Abschirmung, insbesondere aus Ferrit, ausgebildet. Durch elektrisch nur sehr schwach leitende Materialien wie Ferrite können magnetische Streufel- der 25; 36 statisch abgeschirmt werden. Ein wesentlicher Vor¬ teil dieser Art der Abschirmung besteht darin, dass keine Verluste an elektrischer Leistung auftreten.
Die Schirmelemente können auch aus anderen Materialien aufge¬ baut sein. In für eine besonders effektive Abschirmung vor¬ teilhafter Weise sind die ringförmigen Schirmelemente 41; 42 als Wirbelstromdämpfung ausgebildet. Zweckmäßigerweise für diese Art der Abschirmung sind die ringförmigen Schirmelemen¬ te 41; 42 aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Eisen, gebildet. Für die Wirbelstromdämpfung ist es sinnvoll, dass die Schirmelemente eine geschlossene Fläche bilden. Die Funktionsweise der Wirbelstromdämpfung besteht darin, dass das Streufeld in den leitfähigen Schirmringen Wirbelströme induziert. Dadurch entsteht ein Gegenfeld, welches dem ur¬ sprünglichen Streufeld entgegenwirkt und zu dessen Kompensie¬ rung führt. Die Wirbelstromdämpfung kann bereits mit sehr dünnen, günstig herstellbaren Schirmelementen Streufelder ef- fektiv abschirmen.
FIG 5 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung mit ring¬ förmigen Schirmelementen 43 - 48. In für eine noch wirksamere Abschirmung der elektromagnetischen Streufelder vorteilhafter Weise ist bei mehr als einem ringförmigen Schirmelement 43 - 48 eine zumindest teilweise gegenseitige axiale (zur Drehach¬ se 5 parallele) Überlappung der Schirmelemente 43 - 48 vorge¬ sehen. Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Übertrager 27; 37 und eine Abschirmeinrichtung 47; 48 außerhalb der Außenkontur des größten Übertragers 27 sowie eine Abschirmeinrichtung 45; 46 innerhalb der Innenkontur des kleinsten Übertragers 37 vorgesehen. Dadurch werden besonders außerhalb bzw. innerhalb der Gantry 3.3 befindliche Gerätekomponenten und auch Perso¬ nen vor den Streufeldern geschützt bzw. die zugelassenen Ver- träglichkeitspegel eingehalten. Auch umgekehrt werden die Ü- bertrager vor schädlichen elektromagnetischen Störfeldern ge¬ schützt. Diese Art der Abschirmung ist nochmals in FIG 6 an¬ hand eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Gantry 3.4 mit einem einzelnen Übertrager 27 und ringförmigen Schirmelemen- ten 45 - 48 gezeigt. Die Dicke der Schirmelemente 41 - 48 richtet sich nach der Eindringtiefe der induzierten Ströme und kann zum Beispiel in einem Bereich von 1 mm liegen.
Die Erfindung lässt sich wie folgt kurz zusammenfassen: Bei einer Gantry für eine Röntgeneinrichtung ist für den mindes¬ tens einen Übertrager zur berührungslosen Leistungs- bzw. Signalübertragung zwischen einem stationären und einem dreh¬ baren Teil der Gantry mindestens eine Abschirmeinrichtung zur Reduzierung von Wechselwirkungen mit elektromagnetischen Störfeldern vorgesehen.