CN103860187A - 一种正电子发射断层扫描仪的冷却*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正电子发射断层扫描仪的冷却***，正电子发射断层扫描仪包括***电子学板，探测器模块和底部电子学板；冷却***包括：冷却装置，***冷却气道，内腔冷却气道与底部冷却气道。内腔冷却气道为腔体，包括进风通道与回风通道。***电子学板位于***冷却气道中，探测器模块位于进风通道与回风通道之间，底部电子学板位于底部冷却气道中。冷却装置用于向***冷却气道，内腔冷却气道和底部冷却气输送冷却气流，以冷却***电子学板、探测器模块和底部电子学板。本发明对***电子学板和底部电子学板采用通风冷却，为探测器模块提供低温且稳定的内腔冷却气道，提高了***的稳定性和成像质量。

Description

一种正电子发射断层扫描仪的冷却***

技术领域

本发明涉及医疗仪器技术领域，尤其涉及一种正电子发射断层扫描仪的冷却***。

背景技术

正电子发射断层扫描仪在现今的医学诊断中发挥着巨大的作用。正电子发射断层扫描仪利用正电子核素标记葡萄糖等人体代谢物作为显像剂，通过探测器探测病灶对显像剂的摄取来反映其代谢变化，从而为临床提供疾病的生物代谢信息。其成像原理是：正电子核素衰变时发射的一个正电子与人体组织中的自由电子结合湮灭，转化为两个方向相反，能量各为511KeV的γ光子。当对向排列在发射体两边的闪烁探头同时接收到这一对γ光子时，就确定了该核素位于两个探头的连线(称为符合线，LOR)上，这种探测方式就是符合探测。通过计算机的重建算法对各个方向探测到的携带空间位置信息的探测点进行图像重建，得到核素在生物体内空间的分布，就生成了带有正电子核素信息的图像。为了获得清晰稳定的扫描图像，正电子发射断层扫描仪中的探测器和电子学需要工作在一个合适且稳定的温度环境下。温度升高会显著增加***噪声，温度波动会引起***漂移，从而降低图像质量。因此冷却***是保证正电子发射断层扫描仪质量的关键部件之一。现今普遍采用的是普通的通风冷却，即直接抽入扫描间内的空气带走机器内部的热量，这种冷却方式直接受扫描间温度波动的影响，难以保持***工作温度的稳定，同时容易将环境中的灰尘杂质带入探测器，影响成像效果和***稳定性。

发明内容

本发明提出了一种正电子发射断层扫描仪的冷却***，所述正电子发射断层扫描仪包括***电子学板，探测器模块和底部电子学板，所述冷却***包括：

***冷却气道，所述***电子学板位于所述***冷却气道中；

内腔冷却气道，其为腔体，包括进风通道与回风通道，所述探测器模块位于所述进风通道与回风通道之间；

底部冷却气道，所述底部电子学板位于所述底部冷却气道中；以及

冷却装置，用于向所述***冷却气道，内腔冷却气道和底部冷却气道输送冷却气流，以冷却所述***电子学板、探测器模块和底部电子学板。

其中，所述***冷却气道的入风口处与所述底部冷却气道的入风口处设置有导风板；所述导风板分流所述***风机输送的气流至所述***冷却气道与底部冷却气道中。

其中，气流从所述***冷却气道的入风口中吹入，经过并冷却所述***电子学板后从所述***冷却气道的出风口流出。

其中，所述内腔冷却气道中的气流经冷却后，由所述进风通道流过并冷却所述探测器模块，所述气流再经所述回风通道回流进行重新冷却。

其中，气流从所述底部冷却气道的入风口中吹入，经过并冷却所述底部电子学板后从所述底部冷却气道的出风口流出。

其中，所述探测器模块的两侧均设有通气孔；所述通气孔使所述冷却气流均匀通过所述探测器模块。

其中，所述冷却装置包括：

***风机，其设置在所述底部冷却气道中；所述***风机同时向所述***冷却气道与所述底部冷却气道输送冷却气流，并带走冷凝器散发的热量；

内腔风机，其设置在所述内腔冷却气道中；所述内腔冷却气道中的气流由所述内腔风机驱动；

压缩机电源，其与所述***风机以及内腔风机并联连接，并与压缩机驱动器、压缩机串联连接，用于向所述压缩机驱动器、压缩机供电；

所述压缩机驱动器用于驱动并调节所述压缩机的工作转速；

所述压缩机依次与冷凝器、高压冲注口、膨胀阀、蒸发器、低压冲注口连通并形成回路；所述压缩机提高气态的制冷剂的压力，并将所述气态的制冷剂传输至所述冷凝器；

所述冷凝器正对于所述***风机设置在所述底部冷却气道中；流经所述冷凝器的气态的制冷剂受所述***风机的风冷影响而液化，形成液态的制冷剂被传输至所述膨胀阀；

所述膨胀阀将所述液态的制冷剂转变为雾状的制冷剂，并将所述气雾状的制冷剂传输至所述蒸发器；

所述蒸发器正对于所述内腔风机设置在所述内腔冷却气道中；所述雾状的制冷剂流经所述蒸发器转为气态的制冷剂，所述气态的制冷剂吸收由所述内腔风机所驱动的内腔气流中的热量，之后所述气态的制冷剂回输至所述压缩机，如此循环。

其中，所述冷却装置进一步包括：温度控制器与至少一个温度探头；

所述温度控制器与所述压缩机驱动器、***风机以及内腔风机连接；所述温度控制器向所述压缩机驱动器发送压缩机控制信号，控制所述压缩机的工作转速；所述温度控制器调节所述***风机及内腔风机的功率；

所述温度探头测量所述内腔冷却气道和/或所述蒸发器的温度，将测量结果传送至所述温度控制器中。

其中，所述冷却装置进一步包括干燥过滤器；所述干燥过滤器安装在所述高压冲注口与膨胀阀之间，用于滤除液态的制冷剂中的水分与杂质。

其中，所述内腔风机驱动所述内腔冷却气道中的气流流过所述蒸发器，所述蒸发器对所述气流进行冷却。

本发明在保证***电子学板和底部电子学板通风冷却的基础上，为探测器模块创造了一个温度较低且十分稳定的内腔环境，避免了探测器模块因热量积聚导致的检测噪声以及温度波动引起的***漂移，提高了***的稳定性和成像质量。

本发明设置了内腔冷却气道、***冷却气道。***冷却气道仪作普通通风冷却，内腔冷却气道配备专门的制冷***，在内腔小热负载环境中得到较高的温度控制精度，同时降低了对制冷***的容量要求。

本发明设置的内腔冷却气道封闭循环，既有利于内腔温度的稳定，也可防止外部灰尘杂质污染探测器。

本发明的***冷却气道与底部冷却气道共用一个***风机，降低了本发明的成本与复杂程度。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例的正电子发射断层扫描仪的剖面图。

图2显示根据本发明一实施例的冷却***的内腔冷却气道的示意图。

图3显示根据本发明一实施例的冷却***的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

1-冷却装置，2-隔板结构，3-正电子发射断层扫描仪，10-***风机，11-内腔风机，12-冷凝器，13-高压冲注口，14-干燥过滤器，15-膨胀器，16-蒸发器，17-低压冲注口，18-压缩机，181-压缩机电源，182-压缩机驱动器，20-***冷却气道，21-底部冷却气道，22-内腔冷却气道，23-进风通道，24-回风通道，31-***电子学板，32-探测器模块，33-底部电子学板，34-导风板，35-通风孔，36-空气过滤装置，41-温度控制器，42-温度探头。

其中，冷却装置1包括***风机10与内腔风机11。***风机10设置在底部冷却气道21中。***风机10同时向***冷却气道20与底部冷却气道21输送气流以冷却***电子学板31与底部电子学板33。内腔风机11设置在内腔冷却气道22中。内腔冷却气道22中的气流由内腔风机11驱动，以冷却探测器模块32。其中，***电子学板31为探测器模块信号处理板，用于探测器模块信号的前置处理。探测器模块32为γ光子探测器，用于探测γ光子。底部电子学板33为探测器***处理板，用于整机***信号处理。

图1显示本发明一实施例的正电子发射断层扫描仪3的剖面图。正电子发射断层扫描仪3包括***电子学板31，探测器模块32，底部电子学板33。冷却***包括三个气流通道：***冷却气道20、内腔冷却气道22以及底部冷却气道21。其中正电子发射断层扫描仪的探测器环(PET Ring)由隔板结构2分为内腔冷却气道22和***冷却气道20。内腔气道为安装其中的探测器模块32提供冷却气流。***气道为安装其中的***电子学板31提供冷却气流。底部冷却气道21位于***冷却气道20和内腔冷却气道22的下方，底部冷却气道21为安装其中的底部电子学板33等部件提供冷却气流。冷却***还包括冷却装置1。冷却装置1向***冷却气道20、底部冷却气道21及内腔冷却气道提供冷却气流，用于冷却***电子学板31、探测器模块32和底部电子学板33。

***冷却气道20与底部冷却气道21共用一个***风机10，***风机10安装在底部冷却气道21中，两个气流通道风量分配由导风板34完成。***风机10从正电子发射断层扫描仪3所在的外部空间吸入空气，该吸入侧装有空气过滤装置36。

图2显示的是内腔冷却气道22的示意图。内腔冷却气道22是一个封闭腔体，内腔风机11实现内腔冷却气道22内部空气循环流动，蒸发器16将内腔气道的热量带出，并通过冷凝器12在底部冷却气道21中散热。内腔冷却气道22包括进风通道23与回风通道24，正电子发射断层扫描仪3的探测器模块32位于进风通道23与回风通道24之间。内腔冷却气道22中探测器模块32的两侧均匀地分布有通风孔35，以保证不同位置的探测器模块32受到的均匀的冷却气流。

图3显示的是冷却装置的示意图。冷却***包含了冷却装置1，以保证***电子学板31，探测器模块32和底部电子学板33工作在较低且稳定的温度下。冷却装置1还包括压缩机18、冷凝器12、膨胀阀15、蒸发器16、***风机10、内腔风机11、压缩机电源181与压缩机驱动器182。其中，压缩机电源181与***风机10以及内腔风机11并联连接，并与压缩机驱动器182、压缩机18串联连接。压缩机18依次与冷凝器12、高压冲注口13、膨胀阀15、蒸发器16、低压冲注口17连通并形成回路。高压充注口13与低压充注口17用于灌注制冷剂。压缩机18用于提高气态的制冷剂的压力，并将气态的制冷剂传输至冷凝器12。冷凝器12正对于***风机10设置在底部冷却气道21中；流经冷凝器12的气态的制冷剂受***风机10的风冷影响而液化，形成液态的制冷剂；液态的制冷剂传输至膨胀阀15。膨胀阀15将液态的制冷剂转变为雾状的制冷剂，并将气雾状的制冷剂传输至蒸发器16。蒸发器16正对于内腔风机11设置在内腔冷却气道22中；雾状的制冷剂流经蒸发器16转为气态的制冷剂输送至液压机18，如此循环。

冷却装置1进一步包括温度控制器41与至少一个温度探头42。本实施例中温度探头42为2个。温度控制器41分别与压缩机驱动器182、***风机10、内腔风机11以及温度探头42连接。温度控制器41向压缩机驱动器182发送压缩机控制信号以控制压缩机18的工作转速。温度控制器41调节***风机10及内腔风机11的功率。温度探头42分别测量内腔冷却气道22和蒸发器16的温度，并将测量结果传送至温度控制器41中。

冷却装置1还进一步包括干燥过滤器14。干燥过滤器14安装在高压冲注口13与膨胀阀15之间，用于滤除液态的制冷剂中的水分与杂质。

本实施例中，一个温度探头42安装在蒸发器16的出风口，多个温度探头42均匀地安装在内腔冷却气道22中。温度控制器41通过温度探头42的反馈结果控制压缩机18的转速及***风机10和内腔风机11的风量来达到温度控制的目的。

冷却装置1的工作过程如下：压缩机18将经过蒸发器16的气态的制冷剂压缩，提高压力(同时温度也提高)，使制冷剂比较容易液化放热。高压的气态的制冷剂进入冷凝器12，***风机10使空气通过冷凝器12的缝隙，带走制冷剂放出的热量并使其液化。液化后的制冷剂进入干燥过滤器14，滤掉其中的杂质、水分，同时存储适量的液态的制冷剂以备制冷负荷发生变化时制冷剂不会断流。从干燥过滤器14出来的制冷剂流至膨胀阀15，从膨胀阀15中的节流孔喷出形成雾状制冷剂。雾状的制冷剂进入蒸发器16，由于制冷剂的压力急剧下降，很快蒸发气化，吸收热量，内腔风机11使空气不断通过蒸发器16的缝隙，其温度下降，并将低温气体吹送至内腔冷却气道22以冷却其中的探测器模块32。蒸发器16流出的气态的制冷剂再进入压缩机18重复上述过程。当温度探头42检测到温度变化时，温度控制器41可调节压缩机18的转速及***风机10和内腔风机11的风量来达到温度控制的目的。

***风机10通过空气过滤装置36从PET所在的外部空间吸入空气，鼓出的气流经导风板34后，一部分流至底部冷却气道21的另一侧以冷却底部电子学板33，随后排入外部空间。另一部分流至***冷却气道20以冷却其中的***电子学板31，后经顶部的出风口排入外部空间。

内腔风机11驱动内腔冷却气道22内的空气流经蒸发器16并冷却，冷却后的气流上行至进风通道23并进入均布的通风孔35以冷却其中的探测器模块32。此后气流经对侧的通风孔35汇集到回风通道24并由内腔风机11吸入进行新的冷却循环。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种正电子发射断层扫描仪的冷却***，所述正电子发射断层扫描仪(3)包括***电子学板(31)，探测器模块(32)和底部电子学板(33)，其特征在于，所述冷却***包括：

***冷却气道(20)，所述***电子学板(31)位于所述***冷却气道(20)中；

内腔冷却气道(22)，其为腔体，包括进风通道(23)与回风通道(24)，所述探测器模块(32)位于所述进风通道(23)与回风通道(24)之间；

底部冷却气道(21)，所述底部电子学板(33)位于所述底部冷却气道(21)中；以及

冷却装置(1)，用于向所述***冷却气道(20)，内腔冷却气道(22)和底部冷却气道(21)输送冷却气流，以冷却所述***电子学板(31)、探测器模块(32)和底部电子学板(33)。

2.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述***冷却气道(20)的入风口处与所述底部冷却气道(21)的入风口处设置有导风板(34)；所述导风板(34)分流所述***风机(10)输送的气流至所述***冷却气道(20)与底部冷却气道(21)中。

3.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，气流从所述***冷却气道(20)的入风口中吹入，经过并冷却所述***电子学板(31)后从所述***冷却气道(20)的出风口流出。

4.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述内腔冷却气道(22)中的气流经冷却后，由所述进风通道(23)流过并冷却所述探测器模块(32)，所述气流再经所述回风通道(24)回流进行重新冷却。

5.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，气流从所述底部冷却气道(21)的入风口中吹入，经过并冷却所述底部电子学板(33)后从所述底部冷却气道(21)的出风口流出。

6.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述探测器模块(32)的两侧均设有通气孔(35)；所述通气孔(35)使所述冷却气流均匀通过所述探测器模块(32)。

7.如权利要求1所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述冷却装置(1)包括：

***风机(10)，其设置在所述底部冷却气道(21)中；所述***风机(10)同时向所述***冷却气道(20)与所述底部冷却气道(21)输送冷却气流；

内腔风机(11)，其设置在所述内腔冷却气道(22)中；所述内腔冷却气道(22)中的气流由所述内腔风机(11)驱动；

压缩机电源(181)，其与所述***风机(10)以及内腔风机(11)并联连接，并与压缩机驱动器(182)、压缩机(18)串联连接，用于向所述压缩机驱动器(182)、压缩机(18)供电；

所述压缩机驱动器(182)用于驱动并调节所述压缩机(18)的工作转速；

所述压缩机(18)依次与冷凝器(12)、高压冲注口(13)、膨胀阀(15)、蒸发器(16)、低压冲注口(17)连通并形成回路；所述压缩机(18)提高气态的制冷剂的压力，并将所述气态的制冷剂传输至所述冷凝器(12)；

所述冷凝器(12)正对于所述***风机(10)设置在所述底部冷却气道(21)中；流经所述冷凝器(12)的气态的制冷剂受所述***风机(10)的风冷影响而液化，形成液态的制冷剂；所述液态的制冷剂被传输至所述膨胀阀(15)；

所述膨胀阀(15)将所述液态的制冷剂转变为雾状的制冷剂，并将所述气雾状的制冷剂传输至所述蒸发器(16)；

所述蒸发器(16)正对于所述内腔风机(11)设置在所述内腔冷却气道(22)中；所述雾状的制冷剂流经所述蒸发器(16)转为气态的制冷剂，所述气态的制冷剂吸收由所述内腔风机(11)所驱动的内腔气流中的热量，之后所述气态的制冷剂回输至所述压缩机(18)，如此循环。

8.如权利要求7所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述冷却装置(1)进一步包括：温度控制器(41)与至少一个温度探头(42)；

所述温度控制器(41)与所述压缩机驱动器(182)、***风机(10)以及内腔风机(11)连接；所述温度控制器(41)向所述压缩机驱动器(182)发送压缩机控制信号，控制所述压缩机(18)的工作转速；所述温度控制器(41)调节所述***风机(10)及内腔风机(11)的转速，从而调节空气流速；

所述温度探头(42)测量所述内腔冷却气道(22)和/或所述蒸发器(16)的温度，将测量结果传送至所述温度控制器(41)中。

9.如权利要求7所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述冷却装置(1)进一步包括干燥过滤器(14)；所述干燥过滤器(14)安装在所述高压冲注口(13)与膨胀阀(15)之间，用于滤除所述液态的制冷剂中的水分与杂质。

10.如权利要求7所述的正电子发射断层扫描仪的冷却***，其特征在于，所述内腔风机(11)驱动所述内腔冷却气道(22)中的气流流过所述蒸发器(16)，所述蒸发器(16)对所述气流进行冷却。

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