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CN101877999A - 扫描架冷却 - Google Patents

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CN101877999A CN2008801179721A CN200880117972A CN101877999A CN 101877999 A CN101877999 A CN 101877999A CN 2008801179721 A CN2008801179721 A CN 2008801179721A CN 200880117972 A CN200880117972 A CN 200880117972A CN 101877999 A CN101877999 A CN 101877999A
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Abstract

医学成像装置(100)包括旋转扫描架(302)。旋转扫描架(302)包括第一侧面(108)和第二侧面(302、304)。第一和第二侧面(108和302、304)沿着纵轴彼此间隔开，从而将气室(116)限定于第一侧面和第二侧面之间。第一侧面(108)包括至少一个无材料区域(110)。位于气室(116)中的至少一个鼓风机(126)将气室(116)中的空气穿过至少一个无材料区域(110)而排出。

Description

扫描架冷却
本申请涉及一种医学成像系统扫描架，并且特别应用于计算机断层摄影(CT)。然而，本申请还适用于其他医学成像应用和非医学成像应用。
计算机断层摄影(CT)扫描仪已包括固定扫描架和旋转扫描架。固定扫描架是固定的，原因在于，该扫描架在扫描期间通常是固定的。然而，固定扫描架可以配置为倾斜和/或用别的方法移动。旋转扫描架可旋转地耦合至固定扫描架，并且在检查区域的周围围绕纵轴或z轴旋转。关于第三代系统，x射线管和辐射敏感探测器阵列附于旋转扫描架的检查区域的相对侧上，并与旋转扫描架一起围绕检查区域旋转。X射线管所发射的辐射横穿检查区域并且照射辐射敏感探测器阵列。其他成像及电子部件附于旋转扫描架。
在扫描期间，扫描仪的诸如x射线管的某些部件生成热并耗散热。该热可能导致扫描仪中的环境温度的温度波动。遗憾的是，扫描仪的电子器件、探测器阵列和/或其他部件可能是温度敏感的。因此，扫描仪中的环境温度的温度波动可能不期望地影响扫描仪的一个或多个部件，并且因而影响扫描仪的性能。室温的变化可能同样地导致扫描仪的环境温度的不期望的温度波动。
已实现扫描仪部件冷却技术。例如，已将风扇放在旋转扫描架的附有温度敏感部件的一侧，并且紧挨温度敏感部件。然而，这样的风扇使扫描仪中的空气再循环。结果，当扫描仪中的空气温度由于来自热生成部件的热耗散而增加时，被加热的空气遍及温度敏感部件而循环。
在另一实例中，位于固定扫描架中的风扇将空气抽至扫描仪底部附近的区域，并且，排气口允许被加热的空气穿过扫描仪顶部而离开。遗憾的是，这可能导致扫描仪中的空气的不均匀的温度分布。例如，这可能导致扫描仪底部附近的温度更低而扫描仪顶部附近的温度更高。结果，当旋转的温度敏感部件发生旋转时，其经历具有取决于旋转的温度敏感部件的角位置的温度的空气。因此，部件处的空气的温度可能不可轻易地被预测。
在另一实例中，具有基本上恒定的温度的空气分布至各种区域和温度敏感部件。遗憾的是，对于给定的压力，至区域或温度敏感部件的气流通常是恒定的，并且，通过用别的方法提供气流可以更有效地耗散热。
本申请的各方面解决上面所提到的问题及其他问题。
根据一个方面，医学成像装置包括旋转扫描架。旋转扫描架包括第一侧面和第二侧面。第一和第二侧面沿着纵轴彼此间隔开，从而将气室限定在第一和第二侧面之间。第一侧面包括至少一个无材料区域。位于气室中的至少一个鼓风机将气室中的空气穿过至少一个无材料区域排出。
根据另一方面，医学成像方法包括利用位于气室中的鼓风机将空气抽至医学成像装置的旋转扫描架的气室中。该方法还包括利用鼓风机将气室中的空气排出至医学成像装置的区域中。
根据本发明的另一方面，医学成像装置的旋转扫描架包括轴承和转子。旋转扫描架和轴承耦合。旋转扫描架和轴承以非零的距离彼此间隔开，从而将气室限定在旋转扫描架和轴承之间。位于气室中的鼓风机将空气抽至气室中并将空气从气室排出。
本发明可以具体化为各种部件和部件的布置，并且可以具体化为各种步骤和步骤的布置。附图仅用于图示说明优选实施例的目的，并不应当解释为限制本发明。
图1图示说明医学成像装置；
图2图示说明医学成像装置的第一横截面图；
图3图示说明医学成像装置的第二横截面图；
图4、5和6图示说明显示备选实施例的横截面图。
最初，参考图1，计算机断层摄影(CT)扫描仪100包括固定扫描架102，就某种意义，即：在扫描期间，该扫描架通常是固定的而言，该扫描架是固定的。然而，固定扫描架102可以配置为倾斜和/或用别的方法移动。固定扫描架102包括大致环形的孔104。
扫描仪100还包括大致环形的旋转扫描架106。在所图示说明的实施例中，旋转扫描架106包括各种部件，诸如转子108、滑环304(图3)、数据环306(图3)和/或其他部件。转子108包括一个或多个无材料区域1101……110N。诸如辐射源112、辐射敏感探测器阵列114和/或其他部件的热生成和/或敏感部件附于一个或多个无材料区域110附近的区域中的转子108。还预期第四代CT配置。
旋转扫描架106经由轴承302(图3)而可旋转地耦合至固定扫描架102，并且在检查区域124的周围围绕z轴122旋转。适当的轴承包括诸如具有插入两个滚道之间的滚球的轴承的机械轴承、诸如提供旋转扫描架106和固定扫描架102之间的空气屏障的空气轴承的流体轴承、和/或其他轴承。在1999年10月27日提交的标题为″Aerostatic CT suspension.″的专利申请号no.09/428,431中描述了适当的流体轴承的一个示例。
在非限定的实施例中，轴承相对于旋转扫描架106的物理布置限定气室116。如以下更详细地所描述的，来自气室116的空气横穿转子108的一个或多个无材料区域110。该空气基于其温度而可以增加或减小扫描仪100中的空气的温度，并且因此增加或减小扫描仪100的一个或多个部件的温度。结果，可以对气室116中的空气进行温度调节并将该空气用于调节扫描仪100中的空气和/或部件的温度。为了促进其实现，可以将诸如风扇的一个或多个鼓风机1261……126M用于选择性地将穿过无材料区域100的气室116中的空气分布至转子108上的一个或多个部件和/或扫描仪100中的区域。可以选择性地控制一个或多个鼓风机126。这样的控制可以包括单独地打开和关闭鼓风机126和/或单独地设置鼓风机126的速度。
辐射源112发射横穿检查区域124的辐射。辐射敏感探测器阵列114探测横穿检查区域124的辐射，该辐射敏感探测器阵列对着与辐射源112相对的检查区域124的一侧的角弧。探测器阵列114包括多排沿z轴方向延伸的辐射敏感探测器元件和多列沿横向延伸的辐射敏感探测器元件。还预期单排探测器阵列配置。
诸如躺椅的患者支架128支撑检查区域124中的患者。患者支架128与旋转扫描架106的旋转协同而沿着z轴122可移动，以促进螺旋状的、轴向的或其他期望的扫描轨迹。
重建器130重建来自探测器的投影数据，以生成指示患者内部解剖结构的体积数据。图像处理器132处理重建器130所生成的体积图像数据，以便以人类可读的形式显示。
通用计算系统134用作操作员控制台。操作员控制台134包括诸如显示器和/或打印机的人类可读输出设备以及诸如键盘和/或鼠标的输入设备。驻存在控制器134上的软件例如通过允许操作员选择扫描协议、启动扫描、终止扫描、察看和/或操控体积图像数据和/或用别的方法与系统100交互来允许操作员对系统100的运转进行控制。
图2图示说明图1的扫描仪100的沿着A-A的横截面图。在该图中，显示两个另外的无材料区域1102和1103。注意到，无材料区域1102位于转子108的配置为容纳探测器阵列114的区域中，并且，无材料区域1103位于转子108的配置为容纳辐射源112的区域中。
所图示说明的无材料区域110的位置、尺寸、形状和数量是出于解释说明的目的而提供的。在其他实施例中，无材料区域110的位置、尺寸、形状和/或数量可能不同。例如，在一个非限定的实施例中，无材料区域110的位置、尺寸和/或形状提供适当的空气流动，以便将位于空气所流动的区域中的部件的温度维持或调节在预设定的温度范围内。
诸如进气道的进气口202配置为接收来自固定扫描架102的周围的大气的空气。如图所示，进气口202穿过固定扫描架102而延伸至固定扫描架102和旋转扫描架106之间的空气间隙204。类似地，所图示说明的进气口202的位置、尺寸、形状和数量是出于解释说明的目的而提供的，并且，在其他实施例中，进气口202的位置、尺寸、形状和/或数量可能不同。
相应的过滤器206对穿过进气口202而流动的空气进行过滤。
鼓风机1262将气室116中的空气穿过无材料区域1102而排出。气室116中的空气压力将空气穿过无材料区域1103而排出。鼓风机1261和鼓风机126M将气室116中的空气穿过无材料区域1101和110N而排出。
诸如排气口的一个或多个出气口208允许空气在扫描仪100和扫描仪100的周围的大气之间流动。类似地，所图示说明的一个或多个出气口208的位置、尺寸、形状和数量是出于解释说明的目的而提供的，并且，在其他实施例中，一个或多个出气口208的位置、尺寸、形状和/或数量可能不同。
图3图示说明了图2的扫描仪100的沿着B-B的横截面图。注意到，出于图示说明的目的，对图3中所示的某些部件的尺寸进行了修改。在所图示说明的实施例中，轴承302是大致“T”形，并且穿过滑环304和数据环306而耦合至转子108。在其他实施例中，轴承302可以可替代地成形和/或轴承302和转子108可以以别的方式耦合。如以上所注意到的，轴承302相对于转子108的位置将气室116限定于轴承302和转子108之间，例如，转子108是气室的侧面的至少一部分，并且，轴承302是气室的侧面的至少一部分。在所图示说明的实施例中，气室116的侧面上的“T”的凹处是气室116的一部分。
关于图1-3，将意识到，每个无材料区域110的尺寸和/或形状可能相对于其他无材料区域110而改变。在一个实例中，至少一个无材料区域100的尺寸和/或形状向区域提供适当的量的空气，从而将区域中的至少一个部件的温度维持在预设定的温度范围内。另外或可替代地，鼓风机126的速度向区域提供适当的量的空气，从而将区域中的至少一个部件的温度维持在预设定的温度范围内。
再次参考图3，固定扫描架102和转子108由间隙204分离。固定扫描架102包括突起308，该突起穿过间隙204的高度而朝向气室116延伸，并且定位在轴承302和转子108之间。由第二间隙312将突起308和转子108分离。间隙204和312相结合而限定气室116和转子108的附有辐射源112和探测器阵列114的侧面之间的路径。在一个非限定的示例中，间隙204具有大约五(5)毫米(mm)的高度，第二间隙312具有大约一(1)毫米(mm)的高度，并且，间隙204和312相结合而定义具有大约九(9)mm的路径。
穿过该路径而泄漏的气室116中的空气的体积可能基于间隙204和312的高度以及路径的长度和形状而改变。在所图示说明的实施例中，间隙204和312的高度以及路径的长度和形状如此，以致气室116中的空气的温度和压力基本上恒定并且是可预测的。间隙204和312的高度以及路径的长度和形状还可能相对于不包括突起308的实施例而减少空气泄漏的体积。减少来自该路径的空气泄漏的结果包括相对于基本上类似的气室空气压力的降低的鼓风机126上的负荷。还预期其他结果。
图4和5显示由间隙204和312所限定的路径的长度和形状可以配置为进一步减少来自气室116的空气泄漏的替代实施例。在图4中，转子108包括大致“L”形状的突起402。如图所示，突起402穿过间隙204而朝向固定扫描架102延伸，并且定位于轴承302和突起308之间，从而形成两次转折的路径。在图5中，转子108包括突起402，固定扫描架102包括突起308以及第二突起502，第二突起502穿过间隙204而朝向气室116延伸，并且定位于轴承302和转子108的突起402之间。突起308和502限定大致“U”形的区域，并且，大致“L”形的突起402的腿部位于“U”形区域的各腿部之间，从而形成三次转折的路径。预期另外的突起。
对变型进行描述。
在所图示说明的实施例中，在进气口路径202中包括过滤器206。在另一实施例中，将诸如热交换器的空气冷却设备与进气口202共同使用。例如，在一个实例中，热交换器定位于进气口202的入口处。因此，空气在横穿进气口202之前被冷却。在另一实例中，可以将热交换器放在进气口路径内。
在另一实施例中，将诸如加热器的空气加热设备与进气口202共同使用。例如，在一个实例中，加热器定位于进气口202的入口处。因此，空气在横穿进气口202之前被加热。在另一实例中，可以将加热器放在进气口路径内。
在所图示说明的实施例中，鼓风机126位于轴承302和转子108之间。在另一实施例中，至少一个鼓风机126位于气室116的外部的转子108的侧面上。另外或可替代地，至少一个鼓风机126位于至少一个进气口202的路径中。另外或可替代地，至少一个鼓风机用于将扫描仪100中的空气从出气口208排出。
在另一实施例中，扫描仪100的控制器用于对一个或多个鼓风机126进行控制。在一个实例中，控制器基于扫描参数而对至少一个鼓风机126进行控制。例如，基于管的功率、所估计的扫描持续时间和/或其他参数，控制器对扫描仪100中的温度进行估计，并且对鼓风机的速度进行控制，以维持扫描仪100中的预设定的温度范围。
在另一实施例中，温度测量系统对扫描仪100中的空气温度进行测量，并且，控制器基于所测量的空气温度而对一个或多个鼓风机126进行控制。这样的测量可以连续地、周期性地、不定期地或以别的方式执行。
在另一实施例中，温度测量系统可以另外或可替代地对一个或多个部件的空气温度进行测量，并且，控制器基于(多个)所测量的温度而对一个或多个鼓风机126进行控制。再次，这样的测量可以连续地、周期性地、不定期地或以别的方式执行。
图2-5显示开放系统，在该开放系统中，来自扫描仪100的周围的大气的空气进入进气口202，并且，扫描仪100中的空气穿过一个或多个出气口208而退出扫描仪100。图6图示说明了闭合系统。如图所示，利用闭合系统，使扫描仪100中的空气穿过进气口202而反过来再循环，而不是排出至扫描仪100所在的周围的大气中。
在运转时，打开一个或多个鼓风机126。这可以发生在执行扫描之前、执行扫描期间和/或执行扫描之后。另外，所打开的鼓风机126的数量和/或鼓风机126单独地运转的速度可能基于以上所讨论的各种因素。这些鼓风机126产生气室116中的吸力，该吸力将空气从扫描仪100的周长的周围抽至进气口202中。对空气进行调节，并且，空气横穿进气口202而到达间隙402。然后，空气进入气室116。打开的鼓风机基于转子108中的无材料区域110的位置而将气室中的空气排出至扫描仪的各种区域。所排出的空气促进维持扫描仪100的预设定的温度范围。例如，根据所排出的空气比扫描仪100中的温度更冷或更热，所排出的空气可以使热传递离开扫描仪100的各种部件或者将热传递至扫描仪100的各种部件。扫描仪100中的空气穿过出气口208而离开。
关于计算机断层摄影医学成像应用而描述本文的实施例。然而，要理解，本发明可以另外或可替代地与期望调节温度的其他医学成像应用和/或非医学成像应用一起使用。
已参考优选实施例来描述本发明。在阅读并理解先前的详细的说明书的基础上，可以修改和变更为其他。其意在将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们落在所附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种医学成像装置(100)，包括：
旋转扫描架(302)，包括：
第一侧面(108)；以及
第二侧面(302)，其中，所述第一和第二侧面(108、302)沿着纵轴彼此间隔开，从而将气室(116)限定于所述第一侧面和第二侧面之间，并且，所述第一侧面(108)包括至少一个无材料区域(110)；以及
至少一个鼓风机(126)，其位于所述气室(116)中，其中，所述至少一个鼓风机(126)将所述气室(116)中的空气穿过所述至少一个无材料区域(110)而排出。
2.如权利要求1所述的医学成像装置，其中，所述至少一个鼓风机(126)附于所述第二侧面(302)和所述至少一个无材料区域(110)之间的所述第一侧面(108)。
3.如权利要求2所述的医学成像装置，还包括温度敏感部件(112、114)，其中，所述温度敏感部件(112、114)附于所述气室(116)的外部与所述至少一个鼓风机(126)相对的区域上的所述第一侧面(108)。
4.如权利要求3所述的医学成像装置，其中，所排出的空气将热传递离开所述温度敏感部件(112、114)。
5.如权利要求3所述的医学成像装置，其中，所述温度敏感部件(112、114)包括辐射源(112)或辐射探测器阵列(114)。
6.如权利要求2所述的医学成像装置，还包括控制器，所述控制器在扫描期间基于所述温度敏感部件(112、114)的温度而改变所述至少一个鼓风机(126)的速度。
7.如权利要求1所述的医学成像装置，其中，所述第一侧面(108)包括转子(108)，所述第二侧面(302)包括轴承(302)，并且，至少所述气室(116)的子部分位于所述转子(108)和所述轴承(302)之间。
8.如权利要求7所述的医学成像装置，其中，所述轴承(302)是空气轴承的一部分。
9.如权利要求1所述的医学成像装置，还包括：
固定扫描架(102)，其中，所述旋转扫描架(106)可旋转地耦合至所述固定扫描架；以及
至少一个进气口(202)，其中，所述至少一个进气口(202)从所述固定扫描架(102)的外表面穿过所述固定扫描架(102)延伸至所述旋转扫描架(106)。
10.如权利要求9所述的医学成像装置，其中，来自所述固定扫描架(102)的外部的大气的空气或来自所述固定扫描架(102)内的空气穿过所述进气口(202)流至所述气室(116)。
11.如权利要求10所述的医学成像装置，其中，所述至少一个鼓风机(126)产生所述气室(116)中的吸力，所述吸力将空气引至所述进气口(202)中并且使空气穿过所述进气口(202)而到达所述气室(116)。
12.如权利要求9所述的医学成像装置，所述旋转扫描架(106)还包括转子(108)，其中，所述转子(108)和所述固定扫描架(102)物理地沿垂直于所述纵轴(122)的方向彼此径向分离，从而在所述转子和所述固定扫描架之间形成间隙(204)，并且，所述固定扫描架(102)还包括沿朝向所述气室(116)的方向穿过所述间隙(204)的高度延伸的至少一个突起(308、402、502)。
13.如权利要求12所述的医学成像装置，其中，所述至少一个突起(308、402、502)禁止空气从所述气室(116)的内部穿过所述间隙(204)而移动至所述气室(116)的外部。
14.如权利要求1所述的医学成像装置，其中，所述医学成像系统是计算机断层摄影系统(100)。
15.一种医学成像方法，包括：
利用位于医学成像装置(100)的旋转扫描架(106)的气室(116)中的鼓风机(126)将空气抽至所述气室(116)中；
利用所述鼓风机(126)将所述气室(116)中的空气排出至所述医学成像装置(100)的多个区域中。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所排出的空气维持所述区域的温度。
17.如权利要求15所述的方法，其中，所述医学成像装置(100)的成像部分的至少一个温度敏感部件(112、114)位于所述区域中，并且其中，所排出的空气促进将热传递离开所述至少一个温度敏感部件(112、114)。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述气室(116)由所述旋转扫描架(106)的轴承(302)和转子(108)之间的空间限定。
19.一种医学成像装置的旋转扫描架(106)，包括：
轴承(302)；
转子(108)，其耦合至所述轴承(302)，其中，所述轴承(302)和转子(108)以非零的距离彼此间隔开，从而将气室(116)限定在所述轴承和所述转子之间；以及
鼓风机(126)，其位于所述气室(116)中，其中，所述鼓风机将空气抽至所述气室(106)中并将空气从所述气室(116)排出。
20.如权利要求19所述的旋转扫描架，其中，所排出的空气调节附于所述转子(108)的至少一个电子部件(112、114)的温度。
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