-
Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung umfassend einen Strahlungsdetektor und aufweisend eine Fluidzuleitung zum Leiten eines einströmenden Kühlfluidstroms zu dem Strahlungsdetektor, eine Fluidableitung zum Leiten des einströmenden Kühlfluidstroms von dem Strahlungsdetektor nach Kühlung des Strahlungsdetektors durch das Kühlfluid, und einen in der Fluidzuleitung oder Fluidableitung angeordneten, ansteuerbaren Lüfter, sowie ein Computertomographie-Gerät umfassend eine solche Detektorvorrichtung.
-
In der Röntgenbildgebung, beispielsweise in der Computertomographie, der Angiographie oder der Radiographie, können zählende direkt-konvertierende Röntgendetektoren oder integrierende indirekt-konvertierende Röntgendetektoren verwendet werden.
-
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in indirektkonvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in Licht und mittels Photodioden in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial werden häufig Szintillatoren, beispielsweise GOS (Gd2O2S), CsJ, YGO oder LuTAG, eingesetzt. Szintillatoren werden insbesondere in der medizinischen Röntgenbildgebung im Energiebereich bis 1MeV eingesetzt. Üblicherweise werden sogenannte indirekt-konvertierende Röntgendetektoren, sogenannte Szintillatordetektoren, verwendet, bei denen die Konvertierung der Röntgen- oder Gammastrahlen in elektrische Signale in zwei Stufen erfolgt. In einer ersten Stufe werden die Röntgen- oder Gammaquanten in einem Szintillatorelement absorbiert und in optisch sichtbares Licht umgewandelt, dieser Effekt wird Lumineszenz genannt. Das durch Lumineszenz angeregte Licht wird anschließend in einer zweiten Stufe durch eine mit dem Szintillatorelement optisch gekoppelten ersten Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt, über eine Auswerte- oder Ausleseelektronik ausgelesen und anschließend an eine Recheneinheit weitergeleitet.
-
Die Röntgenstrahlung oder die Photonen können in direkt-konvertierenden Röntgendetektoren durch ein geeignetes Konvertermaterial in elektrische Pulse umgewandelt werden. Als Konvertermaterial können beispielsweise CdTe, CZT, CdZnTeSe, CdTeSe, CdMnTe, InP, TlBr2, HgI2, GaAs oder andere verwendet werden, insbesondere für die Anwendung in einem Computertomographiesystem. Die elektrischen Pulse werden von einer Auswerteelektronik, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bewertet. In zählenden Röntgendetektoren wird einfallende Röntgenstrahlung durch Zählen der elektrischen Pulse, welche durch die Absorption von Röntgenphotonen im Konvertermaterial ausgelöst werden, gemessen. Die Höhe des elektrischen Pulses ist in der Regel proportional zur Energie des absorbierten Röntgenphotons. Dadurch kann eine spektrale Information durch den Vergleich der Höhe des elektrischen Pulses mit einem Schwellwert extrahiert werden.
-
Im Betrieb eines medizinischen Geräts wie oben benannt, aber in besonderem Maße bei der Computertomographie, kann sich die Strahlungsquelle, beispielsweise eine Röntgenquelle bei hoher oder voller Röhrenleistung stark erwärmen und muss vor zu hohen, zu Schäden führenden Temperaturen geschützt werden oder im Patientenbetrieb möglichst rasch wieder abgekühlt werden, um nachfolgende Aufnahmen zu ermöglichen. Da eine Röntgenröhre in medizinischen Geräten häufig die meiste Verlustleistung umsetzt, bestimmt diese daher in der Regel die Steuerung einer Systemkühlung des medizinischen Geräts insbesondere die Menge und Temperatur eines Kühlfluids, beispielsweise Luft, welches zur Kühlung des medizinischen Geräts durch das medizinische Gerät geleitet wird. Andere Verbraucher, welche zur Röntgenquelle hinsichtlich der Kühlung parallel geschaltet sind, können dadurch Schwankungen in der Kühlung unterliegen, welche für diese Verbraucher unnötig sind oder sich sogar negativ auswirken. Der Arbeitsbereich eines Großteils der in einem medizinischen Gerät vorliegenden Verbraucher ist in der Regel auf einen sehr großzügigen Temperaturbereich und nicht auf einen Temperaturpunkt ausgelegt. Für einen Strahlungsdetektor, und dabei insbesondere für ein direkt-konvertierenden Röntgendetektor, ist es jedoch vorteilhaft, wenn eine möglichst konstante Betriebstemperatur gewährleistet werden kann. Insbesondere eine Temperaturänderung des Konvertermaterials, welches ausgebildet ist, eintreffende Strahlung in ein elektrisches Signal zu konvertieren, kann zu einer temperaturabhängigen Zählratendrift führen oder die Energieauflösung beeinflussen. Dies kann beispielsweise bei einer Bildgebung mit einem solchen Strahlungsdetektor zu Artefakten führen. Es ist daher vorteilhaft, wenn eine Kühlung für einen Strahlungsdetektors regulierbar ist, so dass Schwankungen, welche nicht aus einem Kühlungsbedarf des Strahlungsdetektors selbst resultieren, vermieden werden können, und eine Temperaturstabilisierung des Strahlungsdetektors beispielsweise möglichst unabhängig von einem Kühlungsbedarfs andere Komponenten eines medizinischen Geräts ermöglicht ist.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Detektorvorrichtung umfassend einen Strahlungsdetektor bereitzustellen, welche eine Anpassung der Kühlung des Strahlungsdetektors verbessert ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtungen, die in den unabhängigen Schutzansprüchen beschrieben sind. Vorteilhafte und für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
-
Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung, umfassend einen Strahlungsdetektor und aufweisend eine Fluidzuleitung zum Leiten eines einströmenden Kühlfluidstroms zu dem Strahlungsdetektor, so dass zumindest ein Teilbereich des Strahlungsdetektors von dem Kühlfluid zur Kühlung des Strahlungsdetektors umströmt ist, eine Fluidableitung zum Leiten des einströmenden Kühlfluidstroms von dem Strahlungsdetektor nach Kühlung des Strahlungsdetektors durch das Kühlfluid, und einen in der Fluidzuleitung oder Fluidableitung angeordneten, ansteuerbaren Lüfter, welcher in Betrieb eine Förderrichtung aufweist und in einem ersten Betriebsmodus ansteuerbar ist, in welchem die Förderrichtung des Lüfters der Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms entspricht, und in einem zweiten Betriebsmodus ansteuerbar ist, in welchem die Förderrichtung des Lüfters entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms ist.
-
Der Strahlungsdetektor kann ein indirekt-konvertierender oder ein direkt-konvertierenden Röntgendetektor sein. Ein indirekt-konvertierender Röntgendetektor kann als Konverterelement, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in ein elektrisches Signal umzuwandeln, ein geeignetes Konvertermaterial, insbesondere einen Szintillator in Kombination mit Photodioden aufweisen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Strahlungsdetektor ein direkt-konvertierendes Konverterelement auf. Das direkt-konvertierende Konvertermaterial kann bevorzugt CdTe oder CZT aufweisen. Insbesondere für direkt-konvertierende Röntgendetektoren kann eine robuste und präzise Temperaturstabilisierung vorteilhaft sein, um Artefakte in den mit ihnen erzeugten Messdaten zu vermeiden.
-
Die Detektorvorrichtung wird im Betrieb von einem Kühlfluidstrom durchströmt, wobei der Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung zu dem Strahlungsdetektor geleitet wird, so dass zumindest ein Teilbereich des Strahlungsdetektors zur Kühlung des Strahlungsdetektors durch das Kühlfluid umströmt ist, und durch die Fluidableitung von dem Strahlungsdetektor weggeleitet wird. Der einströmende Kühlfluidstrom weist folglich eine Strömungsrichtung von der Fluidzuleitung über den Bereich des Strahlungsdetektors zu der Fluidableitung auf. Durch das Umströmen zumindest eines Teilbereichs des Strahlungsdetektors kann am bzw. durch den Strahlungsdetektor erzeugte Wärme auf das Kühlfluid übertragen und von dem Kühlfluid abgeführt werden, wodurch eine Kühlung und Temperaturstabilisierung möglich ist. Die Fluidzuleitung und/oder -ableitung kann mit einem Kühlfluidleitungssystem verbunden sein, in welchem im Betrieb ein Kühlfluid beispielsweise durch einen Systemlüfter oder eine Pumpe transportiert wird. Zumindest ein Teilvolumenstrom eines in einem solchen Kühlfluidleitungssystem transportierten Kühlfluids kann dann als einströmender Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung der Detektorvorrichtung zum Strahlungsdetektor leitbar sein. Die Fluidzuleitung bzw. Fluidableitung kann in Form von geschlossenen Fluidkanälen vorliegen. Der Strahlungsdetektor kann von einem Gehäuse umfasst sein, welches zumindest eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, durch welche der Kühlfluidstrom leitbar ist.
-
Als Kühlfluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas in Frage kommen. Bevorzugt wird jedoch ein gasförmiges Kühlfluid aufgrund der einfacheren Umsetzung eingesetzt. In der einfachsten Ausführung umfasst das Kühlfluid Luft. In diesem Fall kann ein offener Kühlkreislauf umgesetzt sein, wobei Luft aus einer Umgebung angesaugt und auch wieder abgegeben werden kann. Es sind jedoch auch geschlossene Kühlkreisläufe und andere Kühlfluide möglich.
-
Das einströmende Kühlfluid umströmt zumindest einen Teilbereich des Strahlungsdetektors. Ein Umströmen umfasst dabei, dass das Kühlfluid zumindest an einem Teilbereich des Strahlungsdetektors entlanggeführt wird. Dies kann umfassen, dass das Kühlfluid an einer Seite des Strahlungsdetektors bzw. dessen Teilbereich oder aber auch an zwei oder mehr Seiten entlanggeführt wird. Beispielsweise weist der Strahlungsdetektor einen Kühlkörper auf, welcher im Betrieb in der Detektorvorrichtung von dem Kühlfluid umströmt wird. Das Kühlfluid kann in Ausbildungsvarianten beispielsweise auch am Konvertermaterial eines Strahlungsdetektors entlanggeführt werden, um eine direkte Wärmeabgabe von dem Konvertermaterial an das Kühlfluid zu ermöglichen.
-
Der in der Fluidzuleitung oder Fluidableitung angeordnete, ansteuerbare Lüfter ist ausgebildet, ein Fluid sowohl entlang der Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms zu fördern als auch entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms. Der Lüfter kann dazu mittels einer Ansteuereinheit ansteuerbar sein. Bei Ansteuerung des ansteuerbaren Lüfters im ersten Betriebsmodus, in welchem die Förderrichtung des Lüfters der Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms entspricht, ist ein Volumenstrom des Kühlfluids, welcher zumindest an einem Teilbereich des Strahlungsdetektor entlanggeführt wird, d.h. diesen umströmt, erhöhbar. In diesem Fall wirkt der ansteuerbare Lüfter der Detektorvorrichtung mit dem einströmenden Kühlfluidstrom zusammen. Bei Ansteuerung des ansteuerbaren Lüfters im zweiten Betriebsmodus, in welchem die Förderrichtung des Lüfters entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms ist, ist ein Volumenstrom des Kühlfluids, welcher zumindest an einem Teilbereich des Strahlungsdetektor entlanggeführt wird verminderbar. In diesem Fall wirkt der ansteuerbare Lüfter dem einströmenden Kühlfluidstrom entgegen. Durch Ansteuerung des Lüfters kann ein Volumenstrom des Kühlfluids, welcher zumindest an einem Teilbereich des Strahlungsdetektor entlanggeführt wird, d.h. diesen umströmt, folglich angepasst werden. Durch das Anpassen der zugeführten Menge an Kühlfluid, welche den Strahlungsdetektor pro Zeiteinheit passiert, kann die Kühlung des Strahlungsdetektors durch das Kühlfluid reguliert werden. Insbesondere kann eine unabhängigere Kühlung des Strahlungsdetektors von einem initial in die Detektorvorrichtung einströmenden Volumenstroms erreicht werden. Insbesondere kann, je nach Notwendigkeit und Kühlungsbedarf, der am Strahlungsdetektor entlang geführte Volumenstrom an Kühlfluid lokal und zeitweise erhöht oder vermindert werden. Ein initial in die Detektorvorrichtung einströmender Volumenstrom kann von einer Ansteuerung einer Systemkühlung mit einem Kühlfluidleitungssystem mit welchem die Detektorvorrichtung verbunden ist beeinflusst sein, welcher nicht auf den Kühlungsbedarf des Strahlungsdetektors abgestimmt ist. Vorteilhaft kann beispielsweise eine zu übermäßige Kühlung des Strahlungsdetektors vermieden werden, wenn eine Systemkühlung eines Systems von welchem die Detektorvorrichtung umfasst ist, beispielsweise eines Computertomographie-Geräts, für die Erbringung einer maximalen Kühlleistung angesteuert wird, um beispielsweise im Falle des Computertomographie-Geräts eine Röntgenquelle möglichst schnell abzukühlen. Die Umsetzung mittels eines ansteuerbaren Lüfters, welcher sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus ansteuerbar ist, stellt dabei eine mechanisch wenig anfällige, kostengünstige und flexibel ansteuerbare Lösung für die anpassbare Kühlung des Strahlungsdetektors dar.
-
Der ansteuerbare Lüfter kann dabei in der Fluidzuleitung oder in der Fluidableitung angeordnet sein. Es kann auch sowohl einen ansteuerbaren Lüfter in der Fluidzuleitung als auch in der Fluidableitung angeordnet sein. Insbesondere kann der Strahlungsdetektor auch eine Ausdehnung entlang einer Ausdehnungsrichtung und eine Mehrzahl an ansteuerbaren Lüftern aufweisen, welche entlang der Ausdehnungsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dies kann eine gleichmäßiges Umströmen des Strahlungsdetektors ermöglichen. Die Lüfter der Mehrzahl an Lüftern können jeweils separat, gruppenweise oder alle gemeinsam ansteuerbar sind. Es können auch eine Mehrzahl an Fluidzuleitungen und/oder Fluidableitungen vorgesehen sein, welchen jeweils ein ansteuerbarer Lüfter zuordenbar ist. Dies kann ebenso insbesondere vorteilhaft der Fall sein, wenn der Strahlungsdetektor ausgedehnt ist und durch die Mehrzahl eine gleichmäßigere Kühlung des Strahlungsdetektors erreichbar ist.
-
Gemäß einer Ausbildungsvariante der Detektorvorrichtung kann der Strahlungsdetektor von einem Detektorgehäuse umgeben sein, welches zumindest eine Einlassöffnung für die Fluidzuleitung und zumindest eine Auslassöffnung für die Fluidableitung aufweist. Der Lüfter kann innerhalb der Einlassöffnung bzw. der Auslassöffnung oder an diese direkt anschließend angeordnet sein. Direkt anschließend umfasst dabei, dass ein etwaiges Lüftergehäuse oder ein mechanische Anordnung, welche ein Laufrad des Lüfters hält, in direktem Kontakt mit dem Detektorgehäuse steht oder an diesem befestigt ist. Der Lüfter kann dabei innenliegend innerhalb des Detektorgehäuses angeordnet sein oder außerhalb des Detektorgehäuses. Der ansteuerbare Lüfter kann jedoch auch beabstandet vom Detektorgehäuse in der Kühlfluidzu- oder ableitung angeordnet sein. Das Detektorgehäuse kann auch eine Mehrzahl an Einlassöffnungen und/oder Auslassöffnungen aufweisen. Die Detektorvorrichtung kann auch eine Mehrzahl an zu der Mehrzahl an Einlassöffnungen und/oder Auslassöffnungen korrespondierend angeordneten, ansteuerbaren Lüftern aufweisen. Dies kann eine gleichmäßiges Umströmen des Strahlungsdetektors, insbesondere wenn dieser ausgedehnt ist, durch das zugeführte Kühlfluid unterstützen. In diesem Fall kann eine gemeinsame Fluidzuleitung oder Fluidableitung oder auch eine Mehrzahl an Fluidzuleitungen und/oder Fluidableitungen vorgesehen sein.
-
Weiterhin kann der Strahlungsdetektor der Detektorvorrichtung einen Kühlkörper aufweisen, wobei zumindest der Kühlkörper von dem Kühlfluid umströmt wird. Der Kühlkörper steht bevorzugt in thermischer Verbindung zu einem Konverterelement des Strahlungsdetektors, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in elektrische Signale umzuwandeln. Der Kühlkörper kann für eine effiziente Wärmeabgabe an das Kühlfluid ausgebildet sein. Beispielsweise umfasst der Kühlkörper ein Metall. Weiterhin kann der Kühlkörper Lamellen oder Rippen für eine Vergrößerung der von dem Kühlfluid umströmbaren Oberfläche aufweisen. Der Strahlungsdetektor kann mittels des Kühlkörpers effizient gekühlt werden. Vorteilhaft kann der Kühlkörper eine gleichmäßige Betriebstemperatur des Strahlungsdetektors bzw. des Konverterelements gewährleisten. Der Kühlkörper kann vorteilhaft kurzzeitige Temperaturschwankungen des Strahlungsdetektors reduzieren.
-
Der ansteuerbare Lüfter kann als bidirektionaler Lüfter ausgebildet sein, welcher ausgelegt ist in beide Förderrichtungen gleich effizient ein Fluid zu fördern. Ein bidirektionaler Lüfter, insbesondere die Form des Laufrades des Lüfters, kann in der Regel symmetrisch ausgebildet sein. Vorteilhaft kann in beide Förderrichtungen auf eine möglichst effiziente Förderung zurückgegriffen werden. Der ansteuerbare Lüfter kann jedoch auch als unidirektionaler Lüfter ausgebildet sein, welcher in einer Förderrichtung eine höhere Effizienz aufweist, im Folgenden Vorzugsrichtung genannt, als in der entgegengesetzten Richtung. Die Effizienz eines unidirektionaler Lüfters ist in der Regel für eine Förderung in seiner Vorzugsrichtung insgesamt effizienter als ein vergleichbarer bidirektionaler Lüfter. Ein unidirektionaler Lüfter kann außerdem kostengünstiger sein. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass auch in der Förderrichtung, welche nicht der Vorzugsrichtung entspricht, die Förderleistung ausreichend ausgelegt ist, um den auftretenden Kühlfluidstrom in geeigneter Weise zu regulieren. Die Auslegung des Lüfters und seiner Fördereffizienz entlang der Strömungsrichtung und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung ist dabei auf den Strahlungsdetektor, d.h. die zu erwartende abzuführende Wärmemenge oder die Art der Wärmeabführung, beispielsweise mittels eines Kühlkörpers oder über das Konverterelement, den zu erwartenden initial in die Detektorvorrichtung einströmenden Volumenstrom des Kühlfluids, dessen Schwankungsbereich und Temperatur und an das Kühlfluid anzupassen. Die Auslegung des ansteuerbaren Lüfters kann über Berechnungen und Testmessung in Abhängigkeit der vorliegenden Bedingungen der Detektorvorrichtung und deren Anwendung ermittelt werden.
-
Der Lüfter kann über eine Steuereinheit im ersten oder zweiten Betriebsmodus ansteuerbar sein. Dabei kann eine Umkehr der Förderrichtung zum Beispiel durch Umpolung der Betriebsspannung eines als Gleichstromlüfter ausgelegten ansteuerbaren Lüfters mittels der Steuereinheit erfolgen, wobei der Lüfter auf einen Betrieb im ersten und zweiten Betriebsmodus ausgelegt ist. So darf er etwa in diesem Fall keine Schutzschaltung gegen Verpolung enthalten. Bei bürstenlosen Lüftermotoren zum Betreiben des Lüfters kann die Umkehrung der Drehrichtung und damit der Förderrichtung des Lüfters beispielsweise durch geeignete Einstellung der Ansteuerschaltung erfolgen.
-
Vorzugsweise kann eine Fördermenge des Lüfters, d.h. insbesondere eine Drehgeschwindigkeit des Laufrades, sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus stufenlos einstellbar sein. Derart kann der Volumenstrom stufenlos erhöhbar bzw. verminderbar sein und eine genaue Abstimmung der zugeführten Kühlfluidmenge durch den Lüfter sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus ermöglicht werden.
-
Gemäß einer Ausführungsvariante der Detektorvorrichtung kann die Ansteuerung des Lüfters auf zumindest einem Parameter der folgenden Liste basieren:
- - ein Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors, insbesondere eines Konverterelements des Strahlungsdetektors, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in elektrische Signale umzuwandeln ,
- - ein Umgebungstemperaturmesswert des Strahlungsdetektors,
- - ein Kühlfluidstrommesswert in der Fluidzuleitung und/oder in der Fluidableitung,
- - ein Temperaturmesswert des Kühlfluids in der Fluidzuleitung und/oder in der Fluidableitung,
- - ein Ansteuerungsparameter des Strahlungsdetektors,
- - ein Detektormesswert des Strahlungsdetektors in Abhängigkeit einer auf den Strahlungsdetektor eintreffenden Strahlung, oder
- - ein Ansteuerungsparameter eines medizinischen Geräts, von welchem die Detektorvorrichtung umfasst ist.
-
Ein Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors, insbesondere eines Konverterelements des Strahlungsdetektors, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in elektrische Signale umzuwandeln, kann auf einem Temperatursensor basierend, welcher am Strahlungsdetektor angeordnet ist oder in diesen integriert ist. Ein Umgebungstemperaturmesswert des Strahlungsdetektors kann auf einem Temperatursensor basieren, welcher in der räumlichen Umgebung des Strahlungsdetektors angeordnet ist, beispielsweise innerhalb eines Detektorgehäuses oder an weiteren Elektronikkomponenten des Strahlungsdetektors. Ein Kühlfluidstrommesswert in der Fluidzuleitung und/oder in der Fluidableitung kann einen Volumenstromwert des Kühlfluids betreffen, welcher in der Fluidzuleitung und/oder in der Fluidableitung mittels eines geeigneten Messgerätes, beispielweise einer Durchflussmessers, gemessen wird. Vorteilhaft kann ein Level des Volumenstroms bzw. dessen Schwankungen für die Ansteuerung berücksichtigt werden. Ebenso kann über einen Temperatursensor, welcher in der Fluidzuleitung und/oder in der Fluidableitung angeordnet ist, ein Temperaturmesswert des Kühlfluids vor der Kühlung des Strahlungsdetektors und/oder nach der Kühlung des Strahlungsdetektors bestimmt werden. Vorteilhaft kann eine Temperatur des einströmenden Kühlfluids berücksichtigt werden, insbesondere dann, wenn Schwankungen in der Temperatur des Kühlfluids und damit eine erhöhte oder verminderte Kühlung durch das Kühlfluid zu erwarten ist. Ein Ansteuerungsparameter des Strahlungsdetektors kann vorteilhaft auf eine zu erwartende Wärmeentwicklung durch den Strahlungsdetektor in Betrieb des Strahlungsdetektors schließen lassen. Ein Detektormesswert des Strahlungsdetektors in Abhängigkeit einer auf den Strahlungsdetektor eintreffenden Strahlung kann direkt auf der Vermessung der eintreffenden Strahlung basieren. Beispielsweise kann dies eine gemessene Intensität oder Zählrate betreffen. Da eine Wärmeentwicklung im Strahlungsdetektor direkt mit der absorbierten Strahlung, deren Verarbeitung im Strahlungsdetektor und damit auch dem daraus resultierenden Detektormesswert in Verbindung stehen kann, kann ein solcher vorteilhaft einen Rückschluss auf eine notwendige Anpassung der Kühlung geben. Ein Ansteuerungsparameter eines medizinischen Geräts, von welchem die Detektorvorrichtung umfasst ist, kann vorteilhaft einen Rückschluss auf eine zu erwartende Wärmeentwicklung durch den Strahlungsdetektor im Rahmen der Ansteuerung des medizinischen Geräts, aber ebenso auf die Parameter des zu der Detektorvorrichtung geleiteten Volumenstroms an Kühlfluid ermöglichen. So kann aus einem Ansteuerungsparameter beispielswese auf Zeitpunkt von zu erwartenden Schwankungen, Temperatur und Umfang des einströmenden Volumenstroms rückgeschlossen werden. Vorteilhaft können für die Ansteuerung des ansteuerbaren Lüfters jeweils die vorliegenden Gegebenheiten oder sogar zukünftige Gegebenheiten prognostiziert und berücksichtigt werden. Vorzugsweise basiert die Ansteuerung zumindest auf einem Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors. Dies erlaubt eine vorteilhaft direkte Regelung des ansteuerbaren Lüfters im Rahmen einer Kühlung des Strahlungsdetektors durch das Kühlfluid.
-
Basierend auf zumindest einem oder einer Kombination mehrere der Parameter kann eine Steuereinheit einen Steuerungsbefehl für den ansteuerbaren Lüfter ableiten und diesen ansteuern. Die Steuereinheit kann dazu mit einem oder mehreren Sensoren, welche geeignet sind, den einen oder die mehreren Parameter zu erfassen, signaltechnisch verbunden und zu einem Auslesen von Messwerten des einen oder der mehreren Sensoren ausgebildet sein. Es können auch mehrere gleichartige Sensoren vorgesehen sein. Weiterhin kann die Steuereinheit mit einer Detektorsteuerung oder einer Systemsteuerung verbunden sein, welche ein Ansteuerungsparameter des Strahlungsdetektors oder eines medizinischen Geräts, von welchem die Detektorvorrichtung umfasst ist, an die Steuereinheit ausgeben kann. Die Steuereinheit des ansteuerbaren Lüfters kann ausgebildet sein, basierend auf einem oder einer Kombination mehrere der Parameter den Lüfter automatisch anzusteuern. Die Steuereinheit für die Ansteuerung des Lüfters kann zumindest eine Regelung basierend auf einem oder einer Kombination mehrere der genannten Parameter umfassen, so dass die Temperaturschwankung des Strahlungsdetektors, insbesondere die Temperaturschwankung eines Konverterelements des Strahlungsdetektors, auf ±5K, bevorzugt ±1K auf begrenzt ist. Die Steuereinheit für die Ansteuerung des Lüfters kann zumindest eine Regelung basierend zumindest auf einem Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors umfassen. Vorteilhafterweise kann über eine Ansteuerung des Lüfters eine möglichst konstante Betriebstemperatur des Strahlungsdetektors erreicht werden.
-
Im Falle mehrerer Lüfter können die Lüfter mittels einer oder mehrerer Steuereinheiten jeweils separat, alle gemeinsam oder gruppenweise ansteuerbar sein. Im Falle einer Mehrzahl an Lüftern kann zumindest einer Teilzahl der Mehrzahl an Lüftern ein gemeinsamer Sensor oder eine Mehrzahl an gemeinsamen Sensoren, zugeordnet sein, auf dessen oder deren Messwert eine Ansteuerung aller Lüfter der Teilzahl basiert. Es kann auch jedem Lüfter einzeln jeweils zumindest ein oder eine Mehrzahl an Sensoren, insbesondere ein Temperatursensor des Strahlungsdetektors oder ein Temperatursensor in einer Umgebung des Strahlungsdetektors, zugeordnet sein, auf dessen oder deren Messwert eine Ansteuerung des jeweiligen Lüfters basiert. Beispielsweise können bei einem ausgedehnten Strahlungsdetektor eine Mehrzahl an Lüftern und eine Mehrzahl an örtlich verteilten Temperatursensoren vorgesehen sein, wobei jeweils Messwerte örtlich korrespondierender Temperatursensoren für die Ansteuerung eines jeweiligen Lüfters genutzt werden können. Dies erlaubt vorteilhaft eine ortsabhängige Ansteuerung basierend auf den örtlichen Gegebenheiten. Dies kann ebenso anhand von Gruppen an gemeinsam angesteuerten Lüftern umgesetzt sein, so dass zumindest gruppenweise eine ortsabhängige Ansteuerung umgesetzt sein kann.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computertomographie-Gerät umfassend zumindest eine Röntgenquelle und zumindest eine Detektorvorrichtung mit einem Strahlungsdetektor gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten, außerdem umfassend ein Kühlfluidleitungssystem, an welches mindestens ein ansteuerbarer Systemlüfter oder eine ansteuerbare Systempumpe angeschlossen ist, wobei die Fluidzuleitung und/oder die Fluidableitung der Detektorvorrichtung mit dem Kühlfluidleitungssystem verbunden ist, so dass durch Ansteuerung des Systemlüfters oder der Systempumpe ein Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung der Detektorvorrichtung zu dem Strahlungsdetektor leitbar ist.
-
Die Vorteile des vorgeschlagenen Computertomographie-Geräts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der vorgeschlagenen Detektorvorrichtung. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf das Computertomographie-Gerät übertragen werden und umgekehrt.
-
Der Systemlüfter oder die Systempumpe ist ausgelegt, Kühlfluid innerhalb des Kühlfluidleitungssystem zu befördern. Das Kühlfluidleitungssystem kann dazu ausgelegt sein Kühlfluid zu wärmeerzeugenden Komponenten des Computertomographie-Gerätes, beispielsweise der Röntgenquelle, zu leiten. Es kann ein geschlossener Kühlkreislauf für das Kühlfluid im Kühlfluidleitungssystem vorgesehen sein, wobei der Kühlkreislauf dann ein Kühlaggregat zur Kühlung des Kühlfluids aufweist. Durch das Kühlaggregat kann das durch einen Systemlüfter oder Systempumpe angesaugte Kühlfluid abgekühlt werden. Das abgekühlte Kühlfluid kann in einen Innenraum der Gantry des Computertomographie-Gerätes bzw. das Kühlfluidleitungssystem transportiert werden und mittels des Kühlfluidleitungssystem zu wärmeerzeugenden Komponenten geleitet werden. Anschließend kann die erwärmte Luft durch das Kühlfluidleitungssystem zurück zum Kühlaggregat geführt, dort abgekühlt und erneut zu den wärmetransportierenden Komponenten geleitet werden. Alternativ kann gekühlte Luft als Kühlfluid aus der Umgebung des Betriebsraumes des Krankenhauses oder der Praxis angesagt werden, in welchem das Computertomographie-Gerät eingesetzt wird. In dem Fall ist Kühlfluidleitungssystem als offener Kühlkreislauf ausgelegt.
-
Dadurch dass die Detektorvorrichtung mit dem Kühlleitungssystem verbunden ist, ist durch Ansteuerung des Systemlüfters oder der Systempumpe und den damit verbundenen Transport des Kühlfluids ein Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung der Detektorvorrichtung zu dem Strahlungsdetektor leitbar. Durch den ansteuerbaren Lüfter der Detektorvorrichtung ist dann eine lokale, zeitlich variable und robuste Regulierung des am Strahlungsdetektor entlang geführten Volumenstroms an Kühlfluid basierend auf dem einströmenden Kühlluftstrom ermöglicht, welche von der Ansteuerung des Systemlüfters oder der Systempumpe zumindest teilweise entkoppelbar ist.
-
Die Gantry des Computertomographie-Geräts kann die Detektorvorrichtung sowie das Kühlfluidleitungssystem umfassen. Vorteilhaft kann die Kühlung komplett innerhalb des Rotors des Computertomographie-Geräts realisiert sein.
-
Insbesondere kann in einer Ausbildungsvariante die Ansteuerung des ansteuerbaren Systemlüfters oder der ansteuerbaren Systempumpe auf einem Temperaturmesswert der Röntgenquelle, einer Leistungsaufnahme der Röntgenquelle, oder einem Einstellungsparameter der Röntgenquelle basieren. Da die Röntgenquelle in der Regel die meiste Verlustleistung im Computertomographie-Gerät umsetzt und vor zu hoher Temperatur geschützt werden muss, ist eine Steuerung des Systemlüfters oder der Systempumpe basierend auf einem Parameter der Röntgenquelle vorteilhaft um eine optimale Kühlung der Röntgenquelle zu erreichen. Vorteilhaft kann jedoch durch die vorgeschlagene Detektorvorrichtung eine davon zumindest teilweise entkoppelte Kühlung für den Strahlungsdetektor erreicht werden, welche verbessert auf den aktuellen Kühlungsbedarf des Strahlungsdetektors abgestimmt ist. Weiterhin wirken in einem Computertomographie-Gerät bei Betrieb hohe Rotationskräfte. Die Regulierung mittels einer Detektorvorrichtung mit einem ansteuerbaren Lüfter, wie hier beschrieben, stellt eine besonders robuste Umsetzung dar, welche auch unter den extremen Bedingungen in einem Computertomographie-Gerät (z.B. etwa 90g bei 0,2s Rotationszeit)verlässlich einsetzbar und langlebig ist.
-
Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist das Computertomographie-Gerät das Computertomographie-Gerät auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.
-
Der Ausdruck „basierend auf“ kann im Kontext der vorliegenden Anmeldung insbesondere im Sinne des Ausdrucks „unter Verwendung von“ verstanden werden. Insbesondere schließt eine Formulierung, der zufolge ein erstes Merkmal basierend auf einem zweiten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) wird, nicht aus, dass das erste Merkmal basierend auf einem dritten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) werden kann.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Komponenten einer Detektorvorrichtung mit einem Strahlungsdetektor gemäß einer Ausführungsvariante,
- 2 eine schematische Darstellung einer Detektorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsvariante,
- 3 eine schematische Darstellung eines Computertomographie-Geräts,
- 4 eine schematische Darstellung eines Kühlfluidleitungssystems eines Computertomographie-Geräts.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten einer Detektorvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsvariante.
-
Die Detektorvorrichtung 100 umfassend einen Strahlungsdetektor 36 weist eine Fluidzuleitung 2 zum Leiten eines einströmenden Kühlfluidstroms zu dem Strahlungsdetektor 36, so dass zumindest ein Teilbereich des Strahlungsdetektors 36 von dem Kühlfluid für eine Kühlung des Strahlungsdetektors 36 umströmt wird, auf. Die Detektorvorrichtung 100 weist weiterhin eine Fluidableitung 4 zum Leiten des einströmenden Kühlfluidstroms von dem Strahlungsdetektor 36 weg nach Kühlung des Strahlungsdetektors 36 durch das Kühlfluid auf. In der Fluidzuleitung 2 ist ein ansteuerbarer Lüfter 1 angeordnet, welcher im Betrieb eine Förderrichtung aufweist und welcher in einem ersten Betriebsmodus ansteuerbar ist, in welchem die Förderrichtung des Lüfters 1 der Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms entspricht, und in einem zweiten Betriebsmodus ansteuerbar ist, in welchem die Förderrichtung des Lüfters 1 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des einströmenden Kühlfluidstroms ist. In alternativen Ausführungen kann der ansteuerbare Lüfter 1 auch in der Fluidableitung 4 angeordnet sein. Es ist auch die Anordnung von sowohl einem ansteuerbaren Lüfter 1 in der Fluidableitung 4 als auch in der Fluidzuleitung 2 möglich. Die Strömungsrichtung des Kühlfluidstroms ist in der schematischen Darstellung durch die Pfeilrichtung angedeutet.
-
Bei dem ansteuerbaren Lüfter 1 kann es sich in vorteilhaften Ausführungsvarianten um ein bidirektionaler Lüfter handeln. In alternativen Varianten kann der Lüfter jedoch auch ein unidirektionaler Lüfter sein, welcher sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus betreibbar ist. Vorzugsweise ist eine Fördermenge des Lüfters 1 sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus stufenlos einstellbar ist, um eine präzise Ansteuerung und damit Anpassung eines am Strahlungsdetektor 36 entlang geführten Volumenstroms an Kühlfluid zu ermöglichen.
-
Der Strahlungsdetektor 36 kann insbesondere von einem hier nicht dargestellten Detektorgehäuse umgeben sein, welches zumindest eine Einlass- und zumindest eine Auslassöffnung für das Zu- bzw. Ableiten des Kühlfluids zu bzw. von dem Strahlungsdetektor 36 aufweist. Die Fluidzuleitung 2 und die Fluidableitung 4 können in Form von für das Kühlfluid abgeschlossenen Kanälen vorliegen, welche an eine entsprechende Einlass- bzw. Auslassöffnung eines Detektorgehäuse anschließen oder durch diese hindurchgeführt werden.
-
Die Detektorvorrichtung 100 in dem gezeigten Beispiel ist Teil eines medizinischen Geräts umfassend eine Röntgenquelle 37, welche ausgebildet ist, den Strahlungsdetektor 36 mit Röntgenstrahlung zu belichten. Für die Kühlung der Röntgenquelle ist ein Systemlüfter 13 vorgesehen, welcher ein Kühlfluid über geeignete Leitungen zu der Röntgenquelle 37 transportiert. Der Systemlüfter 13 wird über eine Steuereinheit 15 gesteuert, welche den Systemlüfter 13 nach dem Kühlungsbedarf der Röntgenquelle 37 ansteuert, so dass stets eine ausreichende Kühlung der Röntgenquelle 37 gewährleistet ist. Insbesondere kann die Ansteuerung des ansteuerbaren Systemlüfters 13 auf einem Temperaturmesswert der Röntgenquelle 37, einer Leistungsaufnahme der Röntgenquelle 37, oder einem Einstellungsparameter der Röntgenquelle 37 basieren. Die Fluidzuleitung 2 ist mit dem Leitungssystem, mittels welchem das Kühlfluid durch den Systemlüfter 13 zu der Röntgenquelle 37 transportiert wird, verbunden. Zumindest ein Teilvolumenstrom des durch den Systemlüfter 13 transportierten Kühlfluids kann dann als einströmender Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung 2 der Detektorvorrichtung 100 zum Strahlungsdetektor 36 geleitet werden. Je nach Kühlungsbedarf der Röntgenquelle 37 und damit Ansteuerung des Systemlüfters 13 kann der in die Detektorvorrichtung 100 initial einströmende Volumenstrom an Kühlfluid schwanken. Mittels der Detektorvorrichtung 100 umfassend den ansteuerbaren Lüfter 1 kann die Kühlung des Strahlungsdetektors 36 davon zumindest teilweise entkoppelt werden. Mittels des ansteuerbaren Lüfters 1 und der Ansteuerung des Lüfters 1 im ersten oder zweiten Betriebsmodus kann je nach Notwendigkeit und Kühlungsbedarf des Strahlungsdetektors der am Strahlungsdetektor 36 entlang geführte Volumenstrom an Kühlfluid lokal und zeitweise erhöht oder vermindert werden und damit die Kühlung des Strahlungsdetektors 37 durch das Kühlfluid reguliert werden. Die Umsetzung mittels eines ansteuerbaren Lüfters 1 entspricht einer mechanisch robusten und vorteilhaft einfach ansteuerbaren Lösung, um die zumindest an dem Teilbereich es Strahlungsdetektors 36 entlang geführte Menge an Kühlfluid zu regulieren.
-
Die Detektorvorrichtung weist eine Steuereinheit 3 zur Ansteuerung des ansteuerbaren Lüfters 1 auf. Die Steuereinheit 3 ist ausgebildet den Lüfter 1 im ersten Betriebsmodus oder im zweiten Betriebsmodus anzusteuern.
-
Gemäß einer Ausbildungsvariante basiert die Ansteuerung des Lüfters 1 auf zumindest einem Parameter der folgenden Liste:
- - Ein Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors 36, insbesondere eines Konverterelements des Strahlungsdetektors 36, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in elektrische Signale umzuwandeln ,
- - ein Umgebungstemperaturmesswert des Strahlungsdetektors 36,
- - ein Kühlfluidstrommesswert in der Fluidzuleitung 2 und/oder in der Fluidableitung 4,
- - ein Temperaturmesswert des Kühlfluids in der Fluidzuleitung 2 und/oder in der Fluidableitung 4,
- - ein Ansteuerungsparameter des Strahlungsdetektors 36,
- - ein Detektormesswert des Strahlungsdetektors 36 in Abhängigkeit einer auf den Strahlungsdetektor 36 eintreffenden Strahlung, oder
- - ein Ansteuerungsparameter eines medizinischen Geräts 32, von welchem der Strahlungsdetektor 36 umfasst ist.
-
Basierend auf zumindest einem der Parameter kann eine Steuereinheit 3 einen Steuerungsbefehl für den ansteuerbaren Lüfter 1 ableiten und diesen ansteuern. In der gezeigten beispielhaften Variante basiert die Ansteuerung zumindest auf einem Temperaturmesswert des Strahlungsdetektors 36, insbesondere eines Konverterelements des Strahlungsdetektors 36, welches ausgebildet ist eintreffende Strahlung in elektrische Signale umzuwandeln. Dazu ist ein Temperatursensor 5 am Strahlungsdetektor vorgesehen. Der Temperatursensor kann Teil einer integrierten Schaltung des Strahlungsdetektors 36 sein. Der Temperatursensor 5 kann in vorteilhaften Ausbildungen einen Rückschluss auf eine Temperatur des Konverterelements des Strahlungsdetektors 36 ermöglichen. In der gezeigten Ausführung kann dann die Steuereinheit 3 für die Ansteuerung des Lüfters 1 eine Regelung basierend zumindest auf dem Temperaturmesswerts des Strahlungsdetektors 36 umfassen. Bevorzugt kann die Temperaturschwankung des Strahlungsdetektors 36, insbesondere eines Konverterelements des Strahlungsdetektors 36, ausgebildet eintreffende Strahlung in ein elektrisches Signal zu konvertieren, mittels der Regelung auf ±5K, bevorzugt ±1K begrenzt werden.
-
In weiteren Ausführungsvarianten kann die Ansteuerung auch auf einem anderen Parameter der obigen Liste oder auf einer Kombination von Parametern basieren. Dazu kann die Steuereinheit beispielsweise alternativ oder zusätzlich zu dem Temperatursensor 5 mit einem oder mehreren, weiteren Temperatursensoren 11,9 signaltechnisch verbunden sein, welcher einen Temperaturmesswert der Umgebung des Strahlungsdetektors oder einen Temperaturmesswert des einströmenden Kühlfluids auslesbar bereitstellt, und/oder mit einem in der Fluidzuleitung 2 oder in der Fluidableitung 4 angeordneten Durchflussmesser 7, welcher einen Volumenstrom des einströmenden Kühlfluids misst. Weiterhin kann auch eine Detektorsteuereinheit 42, welche für die Ansteuerung des Strahlungsdetektors 36 ausgebildet ist, einen Ansteuerungsparameter des Strahlungsdetektors 36 für eine Ansteuerung des Lüfters 1 bereitstellen. Weiterhin kann die Steuereinheit 3 mit einer Systemsteuerung verbunden sein, welche ein Ansteuerungsparameter des medizinischen Geräts, von welchem die Detektorvorrichtung 100 umfasst ist, an die Steuereinheit 3 ausgeben kann. In dem gezeigten Fall, kann ein Ansteuerungsparameter des medizinischen Geräts beispielsweise einen Ansteuerungsparameter der Röntgenquelle 37, etwa die momentane oder geplante Röhrenleistung und deren zeitlicher Verlauf, oder des Systemlüfters 15 umfassen. Die Steuereinheit 3 für die Ansteuerung des Lüfters 1 kann zumindest eine Regelung basierend auf einem oder einer Kombination mehrere der genannten Parameter umfassen, so dass die Temperaturschwankung des Strahlungsdetektors 36, insbesondere die Temperaturschwankung eines Konverterelements des Strahlungsdetektors 36, auf ±5K, bevorzugt ±1K, begrenzt ist.
-
In 2 ist eine schematische Darstellung einer Detektorvorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsvariante gezeigt. Der Strahlungsdetektor 36 ist von einem Gehäuse 17 umgeben, welches eine Einlassöffnung für die Fluidzuleitung 2 und eine Auslassöffnung für die Fluidableitung 4 aufweist. Der ansteuerbare Lüfter 1 ist in diesem Fall in der Fluidableitung 4 angeordnet. Konkret ist der Lüfter 1 in diesem Beispiel innerhalb der Auslassöffnung angeordnet. In anderen Varianten kann sich der ansteuerbare Lüfter , vom Strahlungsdetektor aus gesehen innenliegend oder außenliegend, an das Gehäuse 17 anschließen. Er kann auch beabstandet von dem Detektorgehäuse in der Fluidableitung 4 angeordnet sein. Gleiche Möglichkeiten der Anordnung des ansteuerbaren Lüfters 1 gelten in analoger Weise ebenso für eine Anordnung des ansteuerbaren Lüfters 1 in der Fluidzuleitung 2.
-
Der Strahlungsdetektor 36 weist in einer Stapelanordnung entlang der Strahleneinfallsrichtung im Betrieb ein Streustrahlengitter 80, mehrere nebeneinander in einer Ebene angeordnete, beispielsweise direkt-konvertierende, Konverterelemente 82, einen Kühlkörper 78 mit Kühlrippen 79 und eine Modulelektronik 84 auf. Der Kühlkörper 78 ist mit dem Strahlungsdetektor 36 thermisch leitend verbundenen und vom durch die Fluidzuleitung zugeleiteten Kühlfluid umströmbar. Das Kühlfluid wird entlang des Kühlkörpers 79 geführt. Es kann ein oder mehrere Luftleitelemente im Detektorgehäuse 17 angeordnet sein, um eine gezielte Führung des Kühlfluids innerhalb des Gehäuses zu erreichen. Das Streustrahlengitter 80 dient der Streustrahlenunterdrückung im Betrieb des Strahlungsdetektors 36. Der Kühlkörper 78 kann insbesondere mit den Konverterelementen 82 in thermischer Verbindung stehen, um eine verbesserte Wärmeableitung und Temperaturstabilisierung der Konverterelemente 82 zu erreichen. Etwaige Sensoren oder Signalleitungen zu andern Komponenten eines medizinischen Geräts, von welchem die gezeigte Detektorvorrichtung 100 umfasst sein kann, ebenso wie die Steuereinheit 3 für den ansteuerbaren Lüfter 1 sind hier nicht explizit dargestellt, können jedoch in gleicher Weise wie in Verbindung mit 1 beschrieben von der Detektorvorrichtung 100 umfasst oder mit ihr kombiniert sein.
-
Der Strahlungsdetektor 36 kann entlang der x-Richtung ausgedehnt sein. Die in 2 schematisch gezeigten Komponenten können einen sogenannten Detektorriegel des Strahlungsdetektors 36 darstellen. Entlang der x-Achse können beispielsweise eine Mehrzahl von solchen Detektorriegeln nebeneinander angeordnet sein, um einen in x-Richtung ausgedehnten Strahlungsdetektor 36 bereitzustellen. Insbesondere im Falle eines ausgedehnten Strahlungsdetektors 36 können auch eine Mehrzahl an Ein- bzw. Auslassöffnungen entlang der x-Achse und/oder eine Mehrzahl an, gegebenenfalls diesen zugeordneten, ansteuerbaren Lüftern 1 vorgesehen sein, welche durch eine gemeinsame oder auch durch eine Mehrzahl an Fluidzuleitungen 2 bzw. Fluidableitungen 4 mit Kühlfluid bedient werden. Genauso ist eine Mehrzahl an Ein- bzw. Auslassöffnungen möglich, wobei jedoch nur ein ansteuerbarer Lüfter 1 in einer gemeinsamen Fluidzuleitung 2 oder Fluidableitungen 4 angeordnet ist.
-
Im Falle mehrerer Lüfter 1 können die Lüfter 1 mittels einer oder mehrerer Steuereinheiten 3 jeweils separat, alle gemeinsam oder gruppenweise ansteuerbar sein. Im Falle einer Mehrzahl an Lüftern 1 kann zumindest einer Teilzahl der Mehrzahl an Lüftern 1 ein gemeinsamer Sensor 5, 9, 7, 11 oder eine Mehrzahl an gemeinsamen Sensoren 5, 9, 7, 11 zugeordnet sein, auf dessen oder deren Messwert eine Ansteuerung der Lüfter 1 der Teilzahl basiert. Es kann auch jedem Lüfter 1 einzeln jeweils zumindest ein oder eine Mehrzahl an Sensoren 5, 9, 7, 11 auf dessen oder deren Messwert eine Ansteuerung des jeweiligen Lüfters 1 basiert. Eine Anordnung gleichartiger Sensoren 5, 9, 7, 11 kann sich für die Bereitstellung von Messwerten für die Ansteuerung entlang der Ausdehnungsrichtung des Strahlungsdetektors 36 wiederholen. So können beispielsweise entlang der x-Richtung wiederholt Temperatursensoren 5,11 am Strahlungsdetektor 36 oder in der Umgebung angeordnet sein. Insbesondere kann beispielsweise jeder Detektorriegel oder jeweils Gruppen von Detektorriegeln zumindest einen Temperatursensor 5 aufweisen bzw. ein Temperatursensor 11 diesem oder diesen zugeordnet sein. Dies kann eine ortsabhängige Ansteuerung einer Mehrzahl entlang der x-Achse angeordneten Lüftern 1 anhand der Temperaturmesswerte ermöglichen.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Computertomographie-Geräts (CT-Gerät).
-
Das CT-Gerät weist eine Gantry 33 mit einem Rotor 35 auf. Der Rotor 35 umfasst zumindest eine Röntgenquelle 37, insbesondere eine Röntgenröhre, und in Gegenüberstellung dazu zumindest einen Strahlungsdetektor 36. Der Strahlungsdetektor 36 und die Strahlungsquelle 37 sind um eine gemeinsame Achse 43 (auch Rotationsachse genannt) rotierbar. Der Patient 39 ist auf einer Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Im Allgemeinen kann der Patient 39 beispielsweise einen tierischen Patienten und/oder einen menschlichen Patienten umfassen.
-
Das CT-Gerät 32 umfasst ein Computersystem 20. Das Computersystem 20 kann eine Rekonstruktionseinheit 45 zur Rekonstruktion von Bilddatensätzen basierend auf den von dem Computertomographie-Gerät 32 ermittelten Daten umfassen. Das Computersystem 20 kann außerdem eine Systemsteuereinheit 48 aufweisen zur Ansteuerung des Bildgebungsgeräts. Von der Systemsteuereinheit 48 kann auch die Steuereinheit 15 zur Ansteuerung eines Systemlüfters 13, die Steuereinheit 42 zur Ansteuerung des Strahlungsdetektors oder die Steuereinheit 3 zur Ansteuerung des ansteuerbaren Lüfters 1 der Detektorvorrichtung 100, welche den Strahlungsdetektor 36 umfasst, umfasst sein. Diese können jedoch auch als separate Komponenten ausgebildet sein.
-
Des Weiteren ist eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabeeinrichtung 49 mit dem Computersystem 20 verbunden. Die Eingabeeinrichtung 47 und die Ausgabeeinrichtung 49 können beispielsweise eine Interaktion, beispielsweise eine manuelle Konfiguration, eine Bestätigung oder ein Auslösen eines Verfahrensschritts durch einen Anwender ermöglichen. Beispielsweise können dem Nutzer auf dem Ausgabevorrichtung 49 umfassend ein Monitor Computertomograph-Projektionsdatensätze und/oder ein zweidimensionaler Bilddatensatz oder ein dreidimensionaler Bilddatensatz angezeigt werden.
-
Üblicherweise werden aus einer Vielzahl an Projektionswinkeln während einer relativen Rotationsbewegung zwischen der Strahlungsquelle und dem Patienten Messdaten in Form von einer Mehrzahl an (Roh-) Projektionsdatensätze des Patienten 39 aufgenommen, während der Patient 39 kontinuierlich oder sequentiell durch die Gantry 33 mittels der Patientenliege 41 bewegt wird. Anschließend kann basierend auf den Projektionsdatensätzen mittels eines mathematischen Verfahrens, beispielsweise umfassend eine gefilterte Rückprojektion oder ein iteratives Rekonstruktionsverfahren, ein Schichtbilddatensatz für eine jeweilige z-Position entlang der Rotationsachse innerhalb eines Untersuchungsbereichs rekonstruiert werden.
-
Das CT-Gerät umfasst zumindest eine, in dieser Darstellung nicht explizit dargestellte, Detektorvorrichtung 100 gemäß einer zuvor beschriebenen Ausbildungsvarianten, umfassend den Strahlungsdetektor 36. Außerdem umfasst das CT-Gerät ein Kühlfluidleitungssystem 91, wie beispielhaft und schematisch in 4 dargestellt, an welches mindestens ein ansteuerbarer Systemlüfter 13 oder eine ansteuerbare Systempumpe angeschlossen ist, wobei die Fluidzuleitung 2 und/oder die Fluidableitung 4 der Detektorvorrichtung mit dem Kühlfluidleitungssystem 91 verbunden ist, so dass durch Ansteuerung des Systemlüfters 13 oder der Systempumpe ein Kühlfluidstrom durch die Fluidzuleitung 2 der Detektorvorrichtung zu dem Strahlungsdetektor 36 leitbar ist.
-
Das Kühlfluidleitungssystem 91, wie beispielhaft in 4 gezeigt, weist einen Zuführungskanal 95 von einem Fluidkanal 93 zu einem Kühlaggregat 90, mindestens einen Kühlfluidkanal 97 von dem Kühlaggregat 90 zu zu kühlenden Verbrauchern 92, 37, 36 des Computertomographie-Geräts 32, insbesondere zu der Röntgenquelle 37, und einen Abführungskanal 99 von den zu kühlenden Verbrauchern 92, 37, 36 des Computertomographie-Geräts 32, insbesondere von der Röntgenquelle 37, zum Fluidkanal 93 auf. Neben der Röntgenquelle 37 und dem Strahlungsdetektor können weitere Verbraucher 92 vorgesehen sein, welche im Hinblick auf die Kühlung beispielsweise parallel zur Röntgenquelle 37 geschaltet sind. Der Fluidkanal 93 ist vom Rotor des Computertomographie-Geräts 32 umfasst. Das Kühlaggregat 90 kann beispielsweise als Luft- oder Wasserkühler ausgestaltet sein. Das Kühlaggregat 90 kann Kühlfluid aus dem Fluidkanal 93, beispielsweise mittels eines oder mehrere Systemlüfter 13, ansaugen und anschließend kühlen. Der ein oder die mehreren Systemlüfter 13 transportieren das gekühlte Kühlfluid in den Kühlfluidkanal 97 zu den zu kühlenden Verbrauchern, insbesondere der Röntgenquelle 37. Ein Systemlüfter 13 kann mit bis zu 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, bevorzugt kann der Lüfter bzw. Ventilator mit 500 bis 800 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Das nach der Kühlung der Verbraucher erwärmte Fluid wird über den Abführungskanal 99 zum Fluidkanal 93 und zurück zur Kühleinheit 90 transportiert. Die Ansteuerung des ansteuerbaren Systemlüfters 13 oder der mehreren Systemlüfter 13 kann dabei insbesondere auf einem Temperaturmesswert der Röntgenquelle 37, einer Leistungsaufnahme der Röntgenquelle 37, oder einem Einstellungsparameter der Röntgenquelle 37 basieren. Die Detektorvorrichtung 100 kann wie beispielsweise in den 1 und 2 beschrieben ausgeführt sein und eine von der Ansteuerung des Systemlüfters 13 oder des Kühlaggregats 90 zumindest teilweise entkoppelte Kühlung für den Strahlungsdetektor 36 ermöglichen, welche verbessert auf den aktuellen Kühlungsbedarf des Strahlungsdetektors 36 abgestimmt ist und damit eine verbesserte Kühlung und Temperaturstabilisierung des Strahlungsdetektors 36 ermöglicht. Weiterhin wirken in einem Computertomographie-Gerät 32 bei Betrieb hohe Rotationskräfte. Die Regulierung mittels einer Detektorvorrichtung 100 mit einem ansteuerbaren Lüfter 1, wie hier beschrieben, stellt eine besonders robuste Umsetzung dar, welche auch unter den extremen Bedingungen in einem Computertomographie-Gerät 32 verlässlich einsetzbar und langlebig ist.
-
Das hier dargestellte Kühlfluidleitungssystem 91 ist als geschlossener Kühlkreislauf umgesetzt. Es kann jedoch auch Kühlfluidleitungssystem 91 in Form eines offenen Kühlkreislaufes vorgesehen sein, wobei Kühlluft aus einer Umgebung des Computertomographie-Geräts angesaugt und nach Kühlung der Verbraucher wieder in die Umgebung abgegeben wird.
