CN105939668A - 医疗成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗成像装置(1)，包括固定装置部(4)和为可动目的而可动地安装的可动装置部(6)，其中在固定装置部(4)上设置有用于提供功率的功率源(10)，并且在可动装置部(6)上设置有多个主耗电装置(29)、多个次耗电装置(42)以及能量存储装置(60)。在固定装置部(4)与可动装置部(6)之间设置有功率传输链路(18)，所述链路设计成将功率从固定装置部(4)传输至可动装置部(6)。在固定装置部(4)上，功率传输链路(18)的能量发射部件(16)连接至功率源(10)，并且在可动装置部(6)上，功率传输链路(18)的能量接收部件(22)通过开关器件(52、55)可切换地连接至主耗电装置(29)/每个主耗电装置(29)以及次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)，并且连接至能量存储装置(60)。能量存储装置(60)可切换地连接至次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)。本发明还提供了用于向这种类型的医疗成像装置(1)供给功率的相应方法。

Description

医疗成像装置

技术领域

本发明涉及一种医疗成像装置，其包括固定装置部和为可动目的而可动地安装的可动装置部，其中在固定装置部上设置有用于提供功率的功率源，其中在可动装置部上设置有多个主耗电装置和多个次耗电装置，并且其中在固定装置部与可动装置部之间设置有功率传输链路，该功率传输链路设计成将功率从固定装置部传输至可动装置部。本发明还涉及用于向这种医疗成像装置供给功率的方法。

背景技术

为了操作医疗成像装置如计算机断层扫描仪，在很多情况下，功率需要从固定装置部传输至可动装置部。通常，诸如X射线发射器之类的一个或多个辐射源和多个检测器被设置在可动装置部上，如计算机断层扫描仪的旋转环。检测器也可以连接至同样设置在可动装置部上的成像电子器件。在操作期间，可动装置部可以执行允许其从不同的视角对病人的一个或多个身体部分进行成像的运动。

在操作期间，辐射源、检测器还有可能的多种其他耗电装置(例如成像电子器件、控制电子器件、冷却***或旋转的阳极驱动器)必须被供给功率，所述功率需要从固定装置部传输至可动装置部。特别是在具有通常以快速接续的方式执行多次旋转的旋转环的计算机断层扫描仪的情况下，通过电缆来供给功率是不实际的，这意味着滑环触头或感应传输通常用于该目的。

在计算机断层扫描仪中，由于不同的功率需求，两个单独的功率传输链路通常用于对X射线发射器供给功率以及用于对检测器和相关联的电子器件供给功率。

为了以最佳的分辨率运行，很多类型的检测器、特别是基于掺杂半导体的检测器都需要在施加了电压的情况下的准备时间，直至在检测器的活性材料中建立了平衡并且达到了最有利的运行点。因此，检测器通常即使在各个扫描操作之间也保持通电，因而导致了达到几kW的相对恒定的消耗基本负载。

另一方面，X射线发射器仅仅在扫描操作期间需要能量，但是根据扫描类型而能够达到20kW至超过200kW。强化的冷却在扫描操作期间也是必须的。由于该功率需要显著地不同于由检测器构成的基本负载，所以X射线发射器优选地被单独的功率传输链路供电。

然而，由于用于具有甚至更高的分辨率的检测器的旋转环的增加的空间需求以及结构方面的约束，以尽可能节省空间的方式将部件设置在旋转环内正变得必要。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种医疗成像装置，其具有固定装置部和可动装置部并且使得能够以尽可能简单且紧凑的方式将功率从固定装置部传输至可动装置部。本发明的目的还在于提供一种用于将功率供给至这种类型的医疗成像装置的方法。

上述第一目的创造性地通过一种医疗成像装置而实现，该医疗成像装置包括固定装置部和为可动目的而可动地安装的可动装置部，其中在固定装置部上设置有用于提供功率的功率源，其中在可动装置部上设置有多个主耗电装置、多个次耗电装置以及能量存储装置，其中在固定装置部与可动装置部之间设置有功率传输链路，该功率传输链路设计成将功率从固定装置部传输至可动装置部，其中功率传输链路的能量供给部件连接至固定装置部上的功率源，其中功率传输链路的能量接收部件通过开关器件可切换地连接至可动装置部上的所述主耗电装置/每个主耗电装置以及所述次耗电装置/每个次耗电装置，并且连接至能量存储装置，并且其中能量存储装置可切换地连接至所述次耗电装置/每个次耗电装置。

上述第二目的创造性地通过一种用于将能量供给至上述类型的医疗成像装置的方法而实现，其中能量存储装置由功率源通过功率传输链路而充电，其中在基本负载操作期间，所述次耗电装置/每个次耗电装置由功率源通过功率传输链路而被供电，并且其中在主负载操作期间，所述主耗电装置/每个主耗电装置由功率源通过功率传输链路而被供电，而所述次耗电装置/每个次耗电装置由能量存储装置供电。特别地，所述方法通过设置在可动装置部上的功率连接件中的开关器件来实施。为了设备的正确操作，必须特别关注开关器件从基本负载操作到主负载操作的转变以及从主负载操作到基本负载操作的转变的开关时间。

对医疗成像装置及其进一步变化所阐述的优点能够类似地应用于所述方法及其进一步发展。

特别地，功率源能够设计成产生不同的功率。在这里以及在下文的描述中，连接应当理解为特指导电连接。因此，可切换连接意指通过一个或多个开关器件的特定开关状态来建立连接，并且另一个开关状态断开这种连接。

能量供给部件应当理解为意指功率传输链路的如下部件，所述部件在医疗成像装置的工作期间向功率传输链路在工作期间消耗功率的另一个部件供给功率。特别地，从功率传输链路的能量接收部件到能量存储装置的连接也可以通过开关器件来切换。

本发明的基本构思在于，主耗电装置的功率需求通常不同于次耗电装置的功率需求，并且通常显著地高于次耗电装置的功率需求，但持续时间短得多；因此，这两种不同类型的耗电装置通常被不同的功率传输链路供给功率。然而，特别是在这种情况下——即所述主耗电装置/每个主耗电装置的高的瞬态功率需求的情况下——功率传输链路在医疗成像装置的工作的大部分时间内保持不针对所述主耗电装置/每个主耗电装置使用。在装置的如下情况下，这种低利用率是特别重要的因素，在这种情况下，为了有利的运行而必须优先地连续向多个次耗电装置供给功率并且设备必须因此在各个扫描操作之间不被关断。

相比之下，本发明提供了提供从可动装置部上的功率传输链路的能量接收部件到所述主耗电装置/每个主耗电装置以及所述次耗电装置/每个次耗电装置两者的连接。这使得所述次耗电装置/每个次耗电装置能够在所述主耗电装置/每个主耗电装置不工作时通过功率传输链路被供给功率。如果所述主耗电装置/每个主耗电装置在工作，则其能够通过功率传输链路被供给功率。所述次耗电装置/每个次耗电装置此时能够连接至能量存储装置并通过能量存储装置被供给功率。从功率传输链路的能量存储装置到能量接收部件的可切换连接使得能量存储装置能够在功率传输链路的设备利用率较低时被充电。

这消除了对单独的功率传输链路的需要。这还使得连接在可动装置部上的能量消耗部件的下游的任何其他部件如整流器都能够被共享。通过由所述主耗电装置/每个主耗电装置以及所述次耗电装置/每个次耗电装置共享这种部件，同样能够省去分配给所消除的功率传输链路的部件。这些节省增大了可动装置部上的可用空间。

功率源优选地包括转换器和/或变压器。这使得功率源能够提供不同的功率。

主耗电装置优选地设计为辐射源。所提出的功率传输对于满足医疗成像装置的辐射源的功率需求是特别有利的。

次耗电装置优选地设计为辐射检测器、马达或数据处理单元。特别地，所述马达能够驱动旋转的阳极或风扇。所提出的功率传输对于提供在医疗成像装置中能够由辐射检测器、马达或数据处理单元所发生的基本负载是特别有利的。这特别适用于由必须在设备运行期间被连续供电的辐射检测器构成的次耗电装置。

已经发现，将变压器和/或整流器设置在所述主耗电装置/每个主耗电装置与功率传输链路之间以及所述次耗电装置/每个次耗电装置与功率传输链路之间的开关路径中是有利的。将变压器和/或整流器设置在该开关路径中应当理解为意指在功率传输链路与相应的主耗电装置或次耗电装置之间存在能够通过开关器件切换的连接，所述连接经过处于至少一个开关状态的变压器和/或整流器。如果功率传输链路以AC电压运行，则整流器是特别有利的，但是多个主耗电装置和/或次耗电装置需要DC电压。整流器在这里能够优选地用于多个主耗电装置和/或次耗电装置。如果由功率传输链路提供的AC电压将与主耗电装置或次耗电装置的工作电压匹配，则变压器是特别有利的。变压器在这里能够优选地用于多个主耗电装置和/或次耗电装置。

在本发明的一个有利的实施方式中，能量存储装置设计成在功率源故障情况下在至少预定时间保持所述次耗电装置/每个次耗电装置的基本负载操作。所述预定时间能够选择为允许设备安全且有序地关闭。特别地，所述时间能够选择为使得医疗扫描的图像数据仍然能够被完全存储，并且风扇能够将可能被辐射源的辐射加热的部件或者辐射源本身置于安全的温度范围。

有利地，能量存储装置包括电池和/或电容器。电池或电容器是可靠的能量存储装置并且能够相对快速地充放电，这特别好地满足了医疗装置的要求。特别地，变压器和/或整流器能够设置在能量存储装置与功率传输链路之间的开关路径中。

在本发明的另一个有利的实施方式中，功率传输链路包括滑环触头和/或多个传输线圈。特别地，能量供给部件和能量接收部件能够各自具有多个所述传输线圈。利用滑环触头，所需的功率能够可靠地传输并且从固定装置部到可动装置部的散热较低，即使可动装置部正在移动也是如此。传输线圈使得功率能够感应地从固定装置部传输至可动装置部，这在可动装置部相对于固定装置部快速移动的情况下是特别有利的。

可动装置部优选地安装成绕轴线旋转。绕轴线的旋转以及由此产生的可能的扫描角度允许了在医疗背景下频繁使用的多种成像方法。特别地，固定装置部的部件能够相对于可动装置部轴向地移位，从而还为扫描提供了大范围的轴向自由度。

医疗成像装置优选地设计为计算机断层扫描仪，其中固定装置部包括支撑框架并且可动装置部包括旋转环，其中所述主耗电装置/每个主耗电装置设计为X射线管，并且其中次耗电装置设计为X射线检测器。本发明提出的功率供给对于计算机断层扫描仪中的需求特别有利，这特别是归因于旋转环上的相关空间节省，这种空间节省能够用于增加检测器模块的数量。

能量存储装置优选地在基本负载操作期间被供给功率，而所述次耗电装置/每个次耗电装置被至少间歇性地同时供给功率。特别地，这能够意味着在基本负载操作期间，比所述次耗电装置/每个次耗电装置能够消耗的功率多的功率通过功率传输链路被至少间歇性地传输，使得多余的功率能够用于对能量存储装置进行充电。在基本负载操作期间，所述次耗电装置/每个次耗电装置所需的功率比所述主耗电装置/每个主耗电装置在主负载操作期间(功率传输链路必须优选地至少针对该主负载操作设计)所需的功率低得多。因此，已有的传输能力能够用于对能量存储装置进行充电。

在本发明的另一个有利的实施方式中，医疗成像装置包括控制单元，该控制单元连接至开关器件并且设计成实施上述方法。控制单元与开关器件的连接涉及传输能电地、电磁地或光学地发生的控制信号的可能性。

附图说明

现在将参照附图更详细地论述本发明的示例性实施方式，其中：

图1示出了根据现有技术将功率供给到设置在计算机断层扫描仪的旋转环上的耗电装置的简化示意图；以及

图2示出了根据本发明的实施方式将功率供给到设置在计算机断层扫描仪的旋转环上的耗电装置的简化示意图。

相应的部件和变量在各情况下设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术在计算机断层扫描仪2的形式的医疗成像装置1中的功率供给布置的简化示意图。固定装置部4在这里由支撑框架5、为可动目的由旋转环7可动地安装的可动装置部6构成。功率源10设置在支撑框架5上，其中功率源10包括高压转换器12和中压转换器14。高压转换器12连接至功率传输链路18的能量供给部件16。能量供给部件16包括传输线圈20，传输线圈20能够感应地传输能量至功率传输链路18的能量接收部件22，该能量接收部件设置在旋转环7上。能量接收部件22包括传输线圈22并且连接至高压变压器26，高压变压器26连接至X射线管28。所述X射线管28构成计算机断层扫描仪2的主耗电装置29。

中压转换器14连接至功率传输链路32的能量供给部件30。能量供给部件30包括传输线圈34，传输线圈34能够感应地传输能量至功率传输链路32的能量接收部件36，该能量接收部件设置在旋转环7上。能量接收部件36包括传输线圈38并且连接至分配器模块40，其中计算机断层扫描仪2的次耗电装置42能够从分配器模块40供给功率。次耗电装置42包括X射线检测器44、电子数据处理单元46和风扇48。

在计算机断层扫描仪2的运行期间，次耗电装置42通过功率传输链路32被连续地供电，其中X射线管28在每种情况下仅仅在几秒至勉强一分钟之间的短运行时期通过功率传输链路18被供给高功率。

图2示出了根据本发明的实施方式在计算机断层扫描仪2中的功率供给布置的简化示意图。支撑框架5上的功率源10具有高压转换器12，高压转换器12连接至功率传输链路18的能量供给部件16。能量供给部件16包括传输线圈20，传输线圈20能够感应地传输能量至功率传输链路18的能量接收部件22，该能量接收部件设置在旋转环7上。能量接收部件22包括传输线圈24。设置有开关52的开关路径50从功率传输链路18的能量接收部件22经过高压变压器26延伸至X射线管28，并且另一个开关路径54经过开关55到达整流器56。电容器58的形式的能量存储装置60连接至整流器56，并且降压转换器62与能量存储装置60并联。分配器模块40连接至降压转换器62的输出，次耗电装置42能够从分配器模块40被供给功率。次耗电装置42包括X射线检测器44、电子数据处理单元46和风扇48。

在转换器的基本负载运行期间，开关52断开并且开关55闭合。仅次耗电装置42通过开关路径54从功率传输链路18汲取功率，其中电容器58也被充电。在主负载运行期间，开关52闭合，并且开关55断开，功率传输链路18的能量接收部件22的功率因此通过高压变压器26被供给至X射线管28。次耗电装置42此时通过电容器58被供给功率，降压转换器62通过其开关控制功率的供给，其中接收来自控制单元64的控制信号。控制单元64还通过其开关52和55控制基本负载运行与主负载运行之间的转变。与现有技术相比，功率传输链路32因此能够被消除。

尽管已经通过优选实施方式详细地图示和描述了本发明，但本发明不受该示例限制。本领域技术人员在不偏离本发明的保护范围的情况下可以从上述内容得到其他变型。

Claims (13)

1.一种医疗成像装置(1)，包括固定装置部(4)和为可动目的而可动地安装的可动装置部(6)，

其中在所述固定装置部(4)上设置有用于提供功率的功率源(10)，

其中在所述可动装置部(6)上设置有多个主耗电装置(29)、多个次耗电装置(42)以及能量存储装置(60)，

其中在所述固定装置部(4)与所述可动装置部(6)之间设置有功率传输链路(18)，所述功率传输链路(18)设计成将功率从所述固定装置部(4)传输至所述可动装置部(6)，

其中所述固定装置部(4)上的所述功率传输链路(18)的能量供给部件(16)连接至所述功率源(10)，

其中所述可动装置部(6)上的所述功率传输链路(18)的能量接收部件(22)通过开关器件(52、55)可切换地连接至所述主耗电装置(29)/每个主耗电装置(29)以及所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)，并且连接至所述能量存储装置(60)，

并且其中所述能量存储装置(60)可切换地连接至所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)。

2.根据权利要求1所述的医疗成像装置(1)，其中，所述功率源(10)包括转换器(12)和/或变压器。

3.根据权利要求1或2所述的医疗成像装置(1)，其中，主耗电装置(29)设计为辐射源(28)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，次耗电装置(42)设计为辐射检测器(44)、马达或数据处理单元(46)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，在所述主耗电装置(29)/每个主耗电装置(29)与所述功率传输链路(18)之间以及所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)与所述功率传输链路(18)之间的开关路径中设置有变压器(26)和/或整流器(56)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，所述能量存储装置(60)设计成在所述功率源(10)故障的情况下在至少预定时间保持所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)的基本负载操作。

7.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，所述能量存储装置(60)包括电池和/或电容器(58)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，所述功率传输链路(18)包括滑环触头和/或多个传输线圈(20、24)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，所述可动装置部(6)能绕轴线旋转地安装。

10.根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)，其中，所述医疗成像装置(1)设计为计算机断层扫描仪(2)，其中所述固定装置部(4)包括支撑框架(5)并且所述可动装置部(6)包括旋转环(7)，其中所述主耗电装置(29)/每个主耗电装置(29)设计为X射线管(28)，并且其中所述次耗电装置(42)设计为X射线检测器(44)。

11.一种用于将功率供给至根据前述权利要求中任一项所述的医疗成像装置(1)的方法，

其中所述能量存储装置(60)由所述功率源(10)通过所述功率传输链路(18)充电，

其中在基本负载操作期间，所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)由所述功率源(10)通过所述功率传输链路(18)而被供电，

并且其中在主负载操作期间，所述主耗电装置(29)/每个主耗电装置(29)由所述功率源(10)通过所述功率传输链路(18)而被供电，而所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)由所述能量存储装置(60)供电。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述能量存储装置(60)在基本负载操作期间被供电，而所述次耗电装置(42)/每个次耗电装置(42)至少间歇性地被同时供电。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的医疗成像装置(1)，包括控制单元(64)，所述控制单元(64)连接至所述开关器件(52、55)并且设计成实施根据权利要求11或12所述的方法。