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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Temperatur-Information. Die Erfindung betrifft ferner einen Lastrechner, ein medizinisches Bildgebungsgerät, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.
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DE 10 2006 037 971 B3 offenbart ein Verfahren zur Beschränkung einer von einer Vorrichtung bei deren Betrieb tatsächlich aufgenommenen oder abgegebenen mittleren Istleistung, wobei die Vorrichtung insbesondere ein Generator einer Röntgenröhre eines Computertomografiegeräts sein kann.
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DE 10 2005 042 088 B4 offenbart einen Lastrechner mit einem Programm zur Durchführung eines Verfahrens zur Simulation einer thermischen Belastung einer Röntgeneinrichtung.
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DE 20 2018 002 830 U1 offenbart einen Röntgengenerator zum Betreiben einer Röntgenquelle eines Röntgengeräts, wobei der Röntgengenerator modular nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist.
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Durch Verlustleistung kommt es zu Wärmeentwicklung im Hochspannungsgenerator des eine Röntgenröhre aufweisenden medizinischen Bildgebungsgeräts. Diese ist abhängig von den Scanparametern, beispielsweise von der Röhrenspannung, dem Röhrenstrom und der Scandauer, und der Anbindung an das Kühlsystem der Gantry des medizinischen Bildgebungsgeräts. Bei Überhitzung ist in der Regel eine Abschaltung aus Sicherheitsgründen vorgesehen. Dies kann einen Schaden am Hochspannungsgenerator zwar verhindern, aber auch zu einem möglicherweise problematischen Scanabbruch führen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Alternative zu einem herkömmlichen Überhitzungsschutz für einen Hochspannungsgenerator eines medizinischen Bildgebungsgeräts bereitzustellen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Temperatur-Information, welche eine Inverter-Baugruppe eines Hochspannungsgenerators für eine Röntgenröhre eines medizinischen Bildgebungsgeräts betrifft, wobei die Inverter-Baugruppe einen Inverter und einen Kühlkörper aufweist, das Verfahren umfassend:
- - ein Empfangen von Verlustleistungsdaten, welche den Inverter betreffen,
- - ein Empfangen eines Satzes von thermodynamischen Koeffizienten, welcher eine verlustleistungsbedingte Erwärmung des Inverters, eine Wärmeleitung von dem Inverter auf den Kühlkörper und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper auf ein Kühlfluid betrifft,
- - ein Empfangen von Kühlfluid-Temperaturdaten, welche das Kühlfluid betreffen,
- - ein Berechnen der Temperatur-Information basierend auf den Verlustleistungsdaten, dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten und den Kühlfluid-Temperaturdaten,
- - ein Bereitstellen der Temperatur-Information.
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Die Temperatur-Information kann beispielsweise einen zeitlichen Temperaturverlauf, insbesondere in Form einer Kurve, ein Temperaturmaximum, insbesondere in Form eines Werts, oder ein Vergleichsergebnis in Bezug auf einen Temperatur-Schwellwert, insbesondere in Form einer binären Information, umfassen. Die Temperatur-Information kann insbesondere eine oder mehrere Komponenten der Inverter-Baugruppe betreffen.
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Die Temperatur-Information kann insbesondere ausreichend genau berechnet werden um einen Schutz vor einer Überhitzung des Hochspannungsgenerators zu ermöglichen. Damit kann auf kostengünstige Weise die Lebensdauer der Komponenten des Hochspannungsgenerators verlängert werden.
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Die thermodynamischen Koeffizienten des Satzes von thermodynamischen Koeffizienten können insbesondere temperaturunabhängig sein, insbesondere konstant sein.
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Die Kühlfluid-Temperaturdaten können beispielsweise einen Temperaturwert für die Temperatur des Kühlfluids aufweisen. Insbesondere können die Kühlfluid-Temperaturdaten aus einem konstanten Temperaturwert für die Temperatur des Kühlfluids bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner:
- - ein Empfangen von Röhrenstromdaten, welche einen Röhrenstrom für die Röntgenröhre betreffen,
- - ein Empfangen von Röhrenspannungsdaten, welche eine Röhrenspannung für die Röntgenröhre betreffen,
- - ein Empfangen von Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten, welche eine Zwischenkreis-Gleichspannung des Inverters betreffen,
- - wobei die Verlustleistungsdaten basierend auf den Röhrenstromdaten, den Röhrenspannungsdaten und den Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten berechnet werden.
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In dem Inverter, insbesondere in den Halbleiterübergängen des Inverters, wird Wärme aufgrund von Verlustleistung produziert. Es kann angenommen werden, dass die Verlustleistung direkt, insbesondere ohne zeitliche Verzögerung, auf ein Gehäuse des Inverters übertragen wird.
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Die Verlustleistung hängt von Betriebsparametern des Hochspannungsgenerators ab. Die Betriebsparameter können insbesondere den Röhrenstrom, die Röhrenspannung und die Zwischenkreis-Gleichspannung umfassen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verlustleistungsdaten durch Anwenden von linearer Interpolation auf tabellierte Werte der Betriebsparameter und entsprechender Verlustleistungswerte berechnet werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verlustleistungsdaten direkt durch Anwenden einer gegebenen Verlustleistungs-Formel auf die Werte der Betriebsparameter berechnet werden.
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In den Röhrenstromdaten kann insbesondere eine Zeitabhängigkeit des Röhrenstroms, beispielsweise in Form eines zeitlichen Röhrenstromverlaufs, berücksichtigt sein. In den Röhrenspannungsdaten kann insbesondere eine Zeitabhängigkeit der Röhrenspannung, beispielsweise in Form eines zeitlichen Röhrenspannungsverlaufs, berücksichtigt sein. In den Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten kann insbesondere eine Zeitabhängigkeit der Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten, beispielsweise in Form eines zeitlichen Zwischenkreis-Gleichspannungsverlaufs, berücksichtigt sein.
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Insbesondere kann ein Empfangen eines konstanten Werts für den Röhrenstrom in Verbindung mit einem Empfangen eines konstanten Werts für eine Scandauer als ein Empfangen eines zeitlichen Röhrenstromverlaufs verstanden werden, weil sich am Ende der Scandauer der Röhrenstrom ändert. Analoges gilt für die Röhrenspannung und die Zwischenkreis-Gleichspannung.
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Der zeitliche Röhrenstromverlauf kann beispielsweise basierend auf einem Röhrenleistungsprofil und/oder einem Untersuchungsprotokoll berechnet werden. Der zeitliche Röhrenspannungsverlauf kann beispielsweise basierend auf einem Röhrenleistungsprofil und/oder einem Untersuchungsprotokoll berechnet werden. Der zeitliche Zwischenkreis-Gleichspannungsverlauf kann beispielsweise basierend auf einem Röhrenleistungsprofil und/oder einem Untersuchungsprotokoll berechnet werden.
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In den Verlustleistungsdaten kann insbesondere eine Temperaturabhängigkeit der Verlustleistung berücksichtigt oder vernachlässigt sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Satz von thermodynamischen Koeffizienten auf Simulationen und/oder Messungen basiert.
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Beispielsweise kann der Satz von thermodynamischen Koeffizienten basierend auf einer Anpassung, insbesondere in Form von Fits, eines thermodynamischen Modells, welches die verlustleistungsbedingte Erwärmung des Inverters, die Wärmeleitung von dem Inverter auf den Kühlkörper und den Wärmeübergang von dem Kühlkörper auf das Kühlfluid betrifft, an die Simulationen und/oder die Messungen berechnet werden. Die Simulationen und/oder die Messungen können beispielsweise von einem Hersteller des Hochspannungsgenerators bereitgestellt und/oder während einer System-Integration durchgeführt worden sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Inverter eine erste Halbbrücke und eine zweite Halbbrücke aufweist, die sich insbesondere in Bezug auf die Verlustleistung unterscheiden können,
- - wobei die Verlustleistungsdaten erste Verlustleistungsdaten, welche die erste Halbbrücke betreffen, und zweite Verlustleistungsdaten, welche die zweite Halbbrücke betreffen, umfassen,
- - wobei der Satz von thermodynamischen Koeffizienten einen Koeffizienten umfasst, welcher eine verlustleistungsbasierte Erwärmung der ersten Halbbrücke betrifft,
- - wobei der Satz von thermodynamischen Koeffizienten einen Koeffizienten umfasst, welcher eine verlustleistungsbasierte Erwärmung der zweiten Halbbrücke betrifft.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Berechnen der Temperatur-Information auf einem thermodynamischen Modell des Kühlkörpers basiert, demzufolge der Kühlkörper einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der Satzes von thermodynamischen Koeffizienten eine Wärmeleitung von dem Inverter auf den Kühlkörper und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper auf ein Kühlfluid betrifft, indem der Satz von thermodynamischen Koeffizienten eine Wärmeleitung von dem Inverter auf den ersten Bereich des Kühlkörpers, eine Wärmeleitung von dem ersten Bereich des Kühlkörpers auf den zweiten Bereich des Kühlkörpers und einen Wärmeübergang von dem zweiten Bereich des Kühlkörpers auf ein Kühlfluid betrifft.
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Auf diese Weise können die verschiedenen Zeitkonstanten des Temperaturverlaufs besser dargestellt werden. Die Temperatur des ersten Bereichs des Kühlkörpers kann beispielsweise als intermediäre Kühlkörper-Temperatur verstanden werden. Die Temperatur des zweiten Bereichs des Kühlkörpers kann beispielsweise als tatsächlich messbare Temperatur des Kühlkörpers verstanden werden. Auf diese Weise können Temperatur-Inhomogenitäten berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, den Kühlkörper in dem thermodynamischen Modell in mehr als zwei Bereiche zu unterteilen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Berechnen der Temperatur-Information ein Lösen eines Differentialgleichungssystems umfasst, wobei das Differentialgleichungssystem mehrere gekoppelte inhomogene lineare gewöhnliche Differentialgleichungen erster Ordnung mit konstanten Koeffizienten umfasst.
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Ein Beispiel für ein solches Differentialgleichungssystem lautet:
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Ploss,1 ist die Verlustleistung der ersten Halbbrücke, deren Temperatur TN1 ist. Ploss,2 ist die Verlustleistung der zweiten Halbbrücke, deren Temperatur TN2 ist. THSi ist die Temperatur des ersten Bereichs des Kühlkörpers. THS ist die Temperatur des zweiten Bereichs des Kühlkörpers. TK ist die Temperatur des Kühlfluids. ki1...ki9 bilden den Satz von thermodynamischen Koeffizienten.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Koeffizientenmatrix für eine Matrix-Darstellung des Differentialgleichungssystems basierend auf dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten ermittelt wird, wobei ein Inhomogenitäten-Vektor für eine Matrix-Darstellung des Differentialgleichungssystems basierend auf dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten, den Verlustleistungsdaten und der Kühlfluid-Temperatur ermittelt wird, wobei das Differentialgleichungssystems basierend auf einer Matrix-Operation gelöst wird.
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Ein Beispiel für eine solche Matrix-Darstellung lautet:
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Zusammengefasst, kann diese Matrix-Darstellung auch wie folgt formuliert werden:
ist der Vektor der Temperaturen.
ist der Vektor der Inhomogenitäten, also der Wärmequellen und Wärmesenken. M
Gen ist die Koeffizientenmatrix.
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Das Differentialgleichungssystem kann beispielsweise basierend auf Matrix-Multiplikationen gelöst werden. Die Matrix-Operation kann insbesondere ein Matrixexponential in Bezug auf die Koeffizientenmatrix umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Matrix-basierten Lösung des Differentialgleichungssystems können Verfahren zur Temperatursimulation, beispielsweise als FEM-Simulation, und/oder zur iterativen Integration verwendet werden, insbesondere wenn eine ausreichend hohe Rechenleistung vorhanden ist, um die Rechenzeit möglichst kurz zu halten.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Satz von thermodynamischen Koeffizienten einen Koeffizienten umfasst, welcher eine Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz, die zwischen einem Halbleiterübergang des Inverters und einem den Halbleiterübergang umgebenden Gehäuse des Inverters auftritt, von einer Verlustleistung des Halbleiterübergangs des Inverters betrifft, wobei die Temperatur-Information eine Temperatur an dem Halbleiterübergang des Inverters betrifft.
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Die maximale Temperatur T
J an einem Gehäuse des Inverters kann beispielsweise wie folgt berechnet werden:
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Dabei ist kJN der Koeffizient, welcher eine Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz, die zwischen einem Halbleiterübergang des Inverters und einem den Halbleiterübergang umgebenden Gehäuse des Inverters auftritt, von einer Verlustleistung des Halbleiterübergangs des Inverters betrifft.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Berechnen der Temperatur-Information ein zeitliches Lokalisieren eines Temperatur-Maximums umfasst, wobei ein Berechnen eines zeitlichen Temperaturverlaufs in Abhängigkeit von einer zeitlichen Lokalisation des Temperaturmaximums angepasst wird, wobei die Temperatur-Information basierend auf dem zeitlichen Temperaturverlauf berechnet wird.
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Auf diese Weise kann ein gegenüber dem Endzeitpunkt des Scans verzögertes Aufheizen von Komponenten des Inverters berücksichtigt werden. Das kann insbesondere in Abhängigkeit davon erfolgen, ob am Endzeitpunkt des Scan ein Temperatur-Schwellwert überschritten wird. Das Temperatur-Maximum kann beispielsweise basierend auf parabolischer Interpolation lokalisiert werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass Schwellwertdaten empfangen werden, wobei die Temperatur-Information ferner basierend auf den Schwellwertdaten und wenigstens einem Schwellwertvergleich berechnet wird.
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Zusätzlich kann eine Überwachung der mittleren Scanleistung in verschiedenen Zeitfenstern zu Einsatz kommen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Zeit-Information, welche eine Kühlpause für den Hochspannungsgenerator betrifft, basierend auf der Temperatur-Information berechnet wird, wobei die Zeit-Information bereitgestellt wird. Die Kühlpause für den Hochspannungsgenerator kann insbesondere zur Vermeidung einer Überhitzung des Hochspannungsgenerators während der medizinischen Bildgebungsuntersuchung ausgelegt sein. Die Zeit-Information kann beispielsweise ein Zeitintervall, insbesondere in Form eines Countdowns bis zum frühestmöglichen Startzeitpunkt des Scans, und/oder eine Uhrzeit, welche den frühestmöglichen Startzeitpunkt des Scans angibt, umfassen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Parameteränderungsinformation, welche eine Parameteränderung für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung mittels des medizinischen Bildgebungsgeräts betrifft, basierend auf der Temperatut-Information berechnet wird, wobei die Parameteränderungsinformation bereitgestellt wird.
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Die Parameteränderung für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung kann insbesondere zur Vermeidung einer Überhitzung des Hochspannungsgenerators während der medizinischen Bildgebungsuntersuchung ausgelegt sein. Parameteränderungsinformation kann beispielsweise eine Parameterwertänderung relativ zu einem ursprünglichen Parameterwert und/oder einen geänderten Parameterwert umfassen. Die Parameteränderung kann insbesondere den Röhrenstrom, die Röhrenspannung, die Zwischenkreis-Gleichspannung und/oder die Scandauer betreffen. Die Parameteränderungsinformation kann insbesondere eine Empfehlung in Bezug auf eine Auswahl und/oder eine Änderung eines Untersuchungsprotokolls für die medizinische Bildgebungsuntersuchung umfassen.
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Die Parameteränderung kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn eine Überhitzung nur mit Hilfe einer Kühlpause nicht verhindert werden kann.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Lastrechner zum Bereitstellen einer Temperatur-Information, welche eine Inverter-Baugruppe eines Hochspannungsgenerators für eine Röntgenröhre eines medizinischen Bildgebungsgeräts betrifft, wobei die Inverter-Baugruppe einen Inverter und einen Kühlkörper aufweist, der Lastrechner aufweisend:
- - eine Verlustleistungsdaten-Empfangseinheit zum Empfangen von Verlustleistungsdaten, welche den Inverter betreffen,
- - eine Koeffizienten-Empfangseinheit zum Empfangen eines Satzes von thermodynamischen Koeffizienten, welcher eine verlustleistungsbedingte Erwärmung des Inverters, eine Wärmeleitung von dem Inverter auf den Kühlkörper und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper auf ein Kühlfluid betrifft,
- - eine Kühlfluid-Temperaturdaten-Empfangseinheit zum Empfangen von Kühlfluid-Temperaturdaten, welche das Kühlfluid betreffen,
- - eine Recheneinheit zum Berechnen der Temperatur-Information basierend auf den Verlustleistungsdaten, dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten und den Kühlfluid-Temperaturdaten,
- - eine Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen der Temperatur-Information.
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Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches Bildgebungsgerät, aufweisend eine Röntgenröhre und einen erfindungsgemäßen Lastrechner.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das medizinische Bildgebungsgerät ein Röntgengerät, ein C-Bogen-Röntgengerät oder ein Computertomographiegerät ist.
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Das beschriebene Verfahren ermöglicht, die Temperatur-Information schnell genug zu berechnen und bereitzustellen, beispielsweise um Scanfreigaben bzw. erforderliche Wartezeiten an einer Benutzerschnittstelle ohne signifikante Zeitverzögerung anzeigen zu können.
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Der Hochspannungsgenerator kann beispielsweise für relativ geringe Leistungen, insbesondere für Leistungen bis zu 90 kW, ausgelegt, insbesondere spezifiziert sein. Es können günstigere, weniger hitzerobuste Komponenten verwendet werden, da durch die genaue Vorausberechnung (Simulation) der Temperaturverläufe die vorhandene Hitzebeständigkeit voll ausgeschöpft werden kann.
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Das Verfahren zum Bereitstellen einer Temperatur-Information kann insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit eines Datenverarbeitungssystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem Datenverarbeitungssystem ausgeführt werden.
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Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise das Computerprogramm sein oder neben dem Computerprogramm mindestens einen zusätzlichen Bestandteil umfassen. Der mindestens eine zusätzliche Bestandteil des Computerprogrammprodukts kann als Hardware und/oder als Software ausgebildet sein.
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Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise ein Speichermedium, auf dem zumindest ein Teil des Computerprogrammprodukts gespeichert ist, und/oder ein Schlüssel zur Authentifizierung eines Benutzers des Computerprogrammprodukts, insbesondere in Form eines Dongles, aufweisen. Das Computerprogrammprodukt und/oder das Computerprogramm kann beispielsweise ein Cloud-Anwendungs-Programm aufweisen, welches zum Verteilen von Programmabschnitten des Computerprogramms auf verschiedene Verarbeitungseinheiten, insbesondere verschiedene Computer, eines Cloud-Computing-Systems ausgebildet ist, wobei jede der Verarbeitungseinheiten zum Ausführen eines oder mehrerer Programmabschnitte des Computerprogramms ausgebildet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem von einem Datenverarbeitungssystem lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem Datenverarbeitungssystem ausgeführt werden.
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Auf dem computerlesbaren Speichermedium kann beispielsweise das Computerprogrammprodukt nach einer der Ausführungsformen, die in dieser Anmeldung offenbart sind, und/oder das Computerprogramm nach einer der Ausführungsformen, die in dieser Anmeldung offenbart sind, gespeichert sein. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger Datenträger sein, der insbesondere lösbar mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden oder fest in das Datenverarbeitungssystem integriert sein kann. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise einen Bereich des Speichersystems des Datenverarbeitungssystems bilden.
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Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise eine oder mehrere Komponenten in Form von Hardware und/oder eine oder mehrere Komponenten in Form von Software aufweisen. Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise zumindest teilweise von einem Cloud-Computing-System gebildet sein. Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise ein Cloud-Computing-System, ein Computernetzwerk, ein Computer, ein Tabletcomputer, ein Smartphone oder ähnliches oder eine Kombination davon sein und/oder aufweisen.
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Die Hardware kann beispielsweise mit einer Software zusammenwirken und/oder mittels einer Software konfigurierbar sein. Die Software kann beispielsweise mittels der Hardware ausgeführt werden. Bei der Hardware kann es sich beispielsweise um ein Speichersystem, ein FPGA-System (Field-programmable gate array), ein ASIC-System (Application-specific integrated circuit), ein Mikrocontroller-System, ein Prozessorsystem und Kombinationen davon handeln. Das Prozessorsystem kann beispielsweise einen Mikroprozessor und/oder mehrere zusammenwirkende Mikroprozessoren aufweisen.
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Die Schritte des Verfahrens können beispielsweise in einem Prozessor, insbesondere in Form von Berechnungen, ausgeführt werden.
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Ein Datentransfer zwischen Komponenten des Datenverarbeitungssystems kann beispielsweise jeweils mittels einer geeigneten Datentransfer-Schnittstelle erfolgen. Die Datentransfer-Schnittstelle zum Datentransfer an und/oder von einer Komponente des Datenverarbeitungssystems kann zumindest teilweise in Form von Software und/oder zumindest teilweise in Form von Hardware realisiert sein. Die Datentransfer-Schnittstelle kann beispielsweise zum Abspeichern von Daten in und/oder zum Einlesen von Daten aus einem Bereich des Speichersystems ausgebildet sein, wobei auf diesen Bereich des Speichersystems eine oder mehrere Komponenten des Datenverarbeitungssystems zugreifen können.
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Daten, insbesondere die Verlustleistungsdaten, der Satz von thermodynamischen Koeffizienten und/oder die Kühlfluid-Temperaturdaten, können beispielsweise empfangen werden, indem ein Signal, welches die Daten trägt, empfangen wird und/oder indem die Daten eingelesen werden, insbesondere aus einem computerlesbaren Speichermedium eingelesen werden. Daten, insbesondere die Temperatur-Information und/oder die Zeit-Information, können beispielsweise bereitgestellt werden, indem ein Signal, welches die Daten trägt, übertragen wird und/oder indem die Daten in ein computerlesbares Speichermedium geschrieben werden und/oder indem die Daten auf einem Bildschirm angezeigt werden.
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Insbesondere können die Verlustleistungsdaten basierend auf den Röhrenstromdaten, den Röhrenspannungsdaten und den Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten berechnet werden und anschließend in einem Zwischenspeicher des Datenverarbeitungssystems, insbesondere des Lastrechners, zwischengespeichert werden, von wo aus sie von der Verlustleistungsdaten-Empfangseinheit empfangen werden können.
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Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden und umgekehrt. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche vorgegeben ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hochspannungsgenerators und einer Röntgenröhre.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Inverter-Baugruppe.
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Die 3 zeigt ein Diagramm mit von dem Lastrechner berechneten Temperaturverläufen.
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Die 4 zeigt ein medizinisches Bildgebungsgerät, aufweisend eine Röntgenröhre und einen Lastrechner.
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Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Temperatur-Information.
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Die 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Temperatur-Information.
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Die 7 zeigt einen Lastrechner zum Bereitstellen einer Temperatur-Information.
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Die 8 zeigt einen Lastrechner zum Bereitstellen einer Temperatur-Information.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hochspannungsgenerators G und einer Röntgenröhre 46.
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Der Hochspannungsgenerator G weist einen Netzanschluss G0, eine Netzeingangsschaltung G1, eine Inverter-Baugruppe NG, den Transformator G2, den Gleichrichter G3 und den Hochspannungsanschluss G4 für die Röntgenröhr 46 auf.
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Der Hochspannungsgenerator G weist ferner Datenübertragungsschnittstellen G8 und G9, beispielsweise zum Empfangen von Steuerungsdaten und/oder zum Senden von Betriebsdaten und/oder Messdaten, auf.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Inverter-Baugruppe NG. Die Inverter-Baugruppe NG weist einen Inverter N und einen Kühlkörper K auf. Der Inverter N weist eine erste Halbbrücke N1 und eine zweite Halbbrücke N2 auf. Die erste Halbbrücke N1 weist einen ersten Halbleiterübergang N11 und einen zweiten Halbleiterübergang N12 auf. Die zweite Halbbrücke N2 weist einen ersten Halbleiterübergang N21 und einen zweiten Halbleiterübergang N22 auf. Durch die Pfeile wird der Wärmefluss zwischen den Komponenten der Inverter-Baugruppe NG dargestellt. Der Kühlkörper K weist einen ersten Bereich HSi und einen zweiten Bereich HS auf, wobei Wärme von dem ersten Bereich HSi auf den zweiten Bereich HS übertragen wird und von dem zweiten Bereich HS auf das Kühlfluid F übergeht. Das Kühlfluid F kann beispielsweise Kühlluft sein.
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Die 3 zeigt ein Diagramm mit von dem Lastrechner berechneten Temperaturverläufen für verschiedene Komponenten bzw.
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Bereiche der Inverter-Baugruppe NG. Der Berechnung wurden eine Röhrenspannung von 130 kV, ein Röhrenstrom von 150 mA, eine Scandauer von 100 Sekunden und eine Zwischenkreis-Gleichspannung von 712 V zu Grunde gelegt. Auf der X-Achse ist die Zeit in Sekunden eingetragen. Auf der Y-Achse ist die Temperatur in °C eingetragen.
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Das Berechnen M4 der Temperatur-Information TI basiert auf einem thermodynamischen Modell des Kühlkörpers K, demzufolge der Kühlkörper K einen ersten Bereich HSi und einen zweiten Bereich HS aufweist, wobei der Satzes von thermodynamischen Koeffizienten eine Wärmeleitung von dem Inverter N auf den Kühlkörper K und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper K auf ein Kühlfluid F betrifft, indem der Satz von thermodynamischen Koeffizienten eine Wärmeleitung von dem Inverter N auf den ersten Bereich HSi des Kühlkörpers K, eine Wärmeleitung von dem ersten Bereich HSi des Kühlkörpers K auf den zweiten Bereich HS des Kühlkörpers K und einen Wärmeübergang von dem zweiten Bereich HS des Kühlkörpers K auf ein Kühlfluid F betrifft.
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THSi ist der Temperaturverlauf des ersten Bereichs HSi des Kühlkörpers K. THS ist der Temperaturverlauf des zweiten Bereichs HS des Kühlkörpers K. TN1 ist der Temperaturverlauf der ersten Halbbrücke N1. TN2 ist der Temperaturverlauf der zweiten Halbbrücke N2. TJ ist der Verlauf der jeweils höchsten Temperatur des Satzes von Temperaturen, der aus den Temperaturen der Halbleiterübergänge N11, N12, N21 und N22 besteht.
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Die 4 zeigt ein medizinisches Bildgebungsgerät 1, aufweisend eine Röntgenröhre 46 und einen Lastrechner 3, am Beispiel eines Computertomographiegeräts. Das medizinische Bildgebungsgerät 1 weist eine Gantry 20, eine Patientenliege 10 und ein Datenverarbeitungssystem 30 auf. Die Gantry 20 weist einen Tragrahmen 21, einen Kipprahmen 22, einen Drehrahmen 24 und die tunnelförmige Öffnung 9 auf. Der Drehrahmen 24 weist die Röntgenröhre 46 zum Erzeugen der Röntgenstrahlung 47 und den Röntgendetektor 48 zum Erfassen der Röntgenstrahlung 47 auf.
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Die Patientenliege 10 weist einen Liegensockel 11 und ein Liegenbrett 12, das relativ zu dem Liegensockel 11 in einer Längsrichtung des Liegenbretts 12 verschiebbar gelagert ist, sodass der Patient 13, der auf dem Liegenbrett 12 liegt, in die tunnelförmige Öffnung 9 eingeführt werden kann, damit in dem Bilddatenaquisitionsbereich 4, der sich in der tunnelförmigen Öffnung 9 befindet, eine Wechselwirkung eines zu untersuchenden Bereichs des Patienten mit der Röntgenstrahlung 47 stattfinden kann.
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Das Datenverarbeitungssystem 30 weist einen Prozessor 31, eine Speichereinheit 33 und eine Datenübertragungsschnittstelle 32 auf, welche zusammen den Lastrechner 3 bilden. Das Datenverarbeitungssystem 30 kann beispielsweise in Form eines Computers ausgebildet sein. Das medizinische Bildgebungsgerät 1 weist ferner eine Eingabeeinheit 38 und eine Ausgabeeinheit 39 in Form eines Bildschirms auf. Die Eingabeeinheit 38 und die Ausgabeeinheit 39 bilden eine graphische Benutzerschnittstelle GUI, in der beispielsweise die Temperatur-Information TI angezeigt werden kann und/oder in die beispielsweise eine Benutzereingabe zur Steuerung des medizinischen Geräts, insbesondere des Lastrechners 3, eingegeben werden kann.
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Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Temperatur-Information TI, welche eine Inverter-Baugruppe NG eines Hochspannungsgenerators G für eine Röntgenröhre 46 eines medizinischen Bildgebungsgeräts 1 betrifft, wobei die Inverter-Baugruppe NG einen Inverter N und einen Kühlkörper K aufweist, das Verfahren umfassend:
- - ein Empfangen M1 von Verlustleistungsdaten, welche den Inverter N betreffen,
- - ein Empfangen M2 eines Satzes von thermodynamischen Koeffizienten, welcher eine verlustleistungsbedingte Erwärmung des Inverters N, eine Wärmeleitung von dem Inverter N auf den Kühlkörper K und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper K auf ein Kühlfluid F betrifft,
- - ein Empfangen M3 von Kühlfluid-Temperaturdaten, welche das Kühlfluid F betreffen,
- - ein Berechnen M4 der Temperatur-Information TI basierend auf den Verlustleistungsdaten, dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten und den Kühlfluid-Temperaturdaten,
- - ein Bereitstellen M5 der Temperatur-Information TI.
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Die 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Temperatur-Information TI, ferner umfassend:
- - ein Empfangen M11 von Röhrenstromdaten, welche einen Röhrenstrom für die Röntgenröhre 46 betreffen,
- - ein Empfangen M12 von Röhrenspannungsdaten, welche eine Röhrenspannung für die Röntgenröhre 46 betreffen,
- - ein Empfangen M13 von Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten, welche eine Zwischenkreis-Gleichspannung des Inverters N betreffen,
- - wobei die Verlustleistungsdaten basierend auf den Röhrenstromdaten, den Röhrenspannungsdaten und den Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten berechnet werden.
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Die 7 zeigt einen Lastrechner 3 zum Bereitstellen einer Temperatur-Information TI, welche eine Inverter-Baugruppe NG eines Hochspannungsgenerators G für eine Röntgenröhre 46 eines medizinischen Bildgebungsgeräts 1 betrifft, wobei die Inverter-Baugruppe NG einen Inverter N und einen Kühlkörper K aufweist, der Lastrechner 3 aufweisend:
- - eine Verlustleistungsdaten-Empfangseinheit E1 zum Empfangen M1 von Verlustleistungsdaten, welche den Inverter N betreffen,
- - eine Koeffizienten-Empfangseinheit E2 zum Empfangen M2 eines Satzes von thermodynamischen Koeffizienten, welcher eine verlustleistungsbedingte Erwärmung des Inverters N, eine Wärmeleitung von dem Inverter N auf den Kühlkörper K und einen Wärmeübergang von dem Kühlkörper K auf ein Kühlfluid F betrifft,
- - eine Kühlfluid-Temperaturdaten-Empfangseinheit E3 zum Empfangen M3 von Kühlfluid-Temperaturdaten, welche das Kühlfluid F betreffen,
- - eine Recheneinheit E4 zum Berechnen M4 der Temperatur-Information TI basierend auf den Verlustleistungsdaten, dem Satz von thermodynamischen Koeffizienten und den Kühlfluid-Temperaturdaten,
- - eine Bereitstellungseinheit E5 zum Bereitstellen M5 der Temperatur-Information TI.
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Die 8 zeigt den Lastrechner 3, ferner aufweisend:
- - eine Röhrenstromdaten-Empfangseinheit E11 zum Empfangen M11 von Röhrenstromdaten, welche einen Röhrenstrom für die Röntgenröhre 46 betreffen,
- - eine Röhrenspannungsdaten-Empfangseinheit E12 zum Empfangen M12 von Röhrenspannungsdaten, welche eine Röhrenspannung für die Röntgenröhre 46 betreffen,
- - eine Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten-Empfangseinheit E13 zum Empfangen M13 von Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten, welche eine Zwischenkreis-Gleichspannung des Inverters N betreffen,
- - wobei die Verlustleistungsdaten basierend auf den Röhrenstromdaten, den Röhrenspannungsdaten und den Zwischenkreis-Gleichspannungsdaten berechnet werden.