可旋转支承环、高强度框架以及计算机断层成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于计算机断层成像装置的可旋转支承环的高强度框架以及一种带有此高强度框架的支承环和计算机断层成像装置。
【背景技术】
[0002]已使用在医疗技术中的诊断方法是计算机断层成像。在此方法中，患者或对象的待检查区域成片状地以辐射照射，且从不同的方向拍摄患者或对象的待检查区域。然后，从所获得的照片的图像重构实现了待检查区域的二维或三维的图示，且有助于形成诊断。
[0003]为此使用的计算机断层成像装置通常具有机架，所述机架由静止的部分和如需要由可倾斜的部分组成。机架设计为也称为鼓的计算机断层成像装置的旋转部分的支承结构。在此，旋转部分具有至少一个包括检测器和辐射源的拍摄系统。计算机断层成像装置的旋转部分在此具有柱形的形状，带有贯通的开口，且在下文中也称为支承环。支承环具有贯通的中心开口或隧道，且围绕此开口或此隧道的中心轴线可旋转地支承。辐射源和检测器在此限定了测量区域，在所述测量区域内可移动地定位对象或患者。通常，检测器和辐射源直径相对地布置在支承环的对置侧上。以此，检测器与辐射源一起围绕支承环的旋转轴线旋转。
[0004]计算机断层成像方法要求了整个医疗装置的很精确的布置，尤其是拍摄系统的照射几何形状。目前的计算机断层成像装置现在具有支承环的高达240rpm(转/每分钟)的转速。在此，未来将考虑更高的转速，例如高达400rpm的范围内的转速。在此，此拍摄系统的主部件典型地具有400至100kg的重量。拍摄系统的主部件基本上是辐射源、检测器以及如需要的光圈和/或准直器系统。在此，主部件辐射源除了实际的辐射源之外还可具有另外的与辐射源相关的部件，例如壳体部分、支撑端部分、控制电子器件等。主部件除了检测器、光圈和/或准直器外也可具有与各实际的检测器、光圈和/或准直器相关的部件，例如壳体部分、支撑部分、控制电子器件等。这些质量加速到以上所述的转速导致可高于40g的力，且这些力对于计算机断层成像装置的整个机械布置提出了特殊的要求。
[0005]这尤其涉及支承拍摄系统的结构，即支承环，所述支承环在旋转时由于离心力而尤其受到机械载荷。尤其，也因此在载荷下导致支承环的变形。此变形引起拍摄系统的辐射几何形状的不希望的改变，这导致照片失真和使图像重构质量变差。
[0006]此问题通常导致支承环的构造通过机械稳定的但重的支承结构实现。尤其，支承环构造为尽可能刚性的部件，带有大的壁厚和多的材料消耗。以此，实现运行中支承环的尽可能小的变形，使得辐射几何形状基本上保持不变且保证了良好的图像拍摄质量。但此解决方法的缺点是此重的构造与支承环的高的总重相关，其中力作用随着重量且随着转速的升高比例过大地升高。此外，必须加速支承环，为此在重量升高时需要更大的功率。最后，必须支承支承环，其中在重量升高时导致旋转轴承的更大的载荷和更大的磨损。
【发明内容】
[0007]因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种解决方法，以所述解决方法实现了支承环的更轻的结构计算机断层成像装置解决。该技术问题通过一种用于医疗装置的框架、一种具有此框架的支承环和一种具有此支承环的计算机断层成像装置解决。
[0008]本发明人已认识到支承环除用于定位保证正确的辐射几何形状的主部件外也用于固定辅助部件和另外的改装部件，其中辅助部件和另外的改装部件由于其更低的重量可由更轻的结构支承。此外，本发明人已认识到支承环也具有受到比在拍摄系统的辐射几何形状的区域内更少的机械载荷且负载更低的且也允许更强变形的位置。
[0009]因此，建议了一种用于医疗装置尤其是用于计算机断层成像装置的框架，所述框架具有至少一个贯通的中心开口以及第一容纳部和第二容纳部。此外，框架具有封闭的边沿或周部。框架在此是高强度的，即形成为在运行条件下不变形或基本上不变形的尽可能刚性的部件。优选地，框架为一体的，即框架构造为包括一件或者说一个部件。框架的强度根据拍摄系统的特征尤其是根据质量和待实现的最大转速定尺寸，使得尤其在旋转状态中不导致拍摄系统的辐射几何形状的变形或基本上不导致其变形。在此，第一和第二容纳部围绕框架的中心开口直径上相对地布置且形成为用于容纳拍摄系统的主部件。第一容纳部形成为用于容纳辐射源。第一容纳部形成为使其与辐射源至少部分地形面配合地形成。第二容纳部形成为用于容纳检测器。第二容纳部形成为使其与检测器至少部分地形面配合地形成。部分地形面配合地容纳部件理解为各部件的几何形状或包含各部件的结构的几何形状至少在一个方向上与高强度框架的各容纳部的连接几何形状一致，使得通过各部件或包含各部件的结构在此方向上在各容纳部内的布置可实现各部件或包含各部件的结构与各容纳部的形面配合。此方向优选地为相对于高强度框架的旋转轴线的径向和/或切向。辐射源和检测器可布置或容纳在第一或第二容纳部内，且通过框架包围。以此实现了使得辐射源和检测器围绕高强度框架的中心开口直径上相对地设置在相互精确匹配的布置中。因此通过主部件在高强度框架的各容纳部内的精确匹配的布置，一方面保证辐射几何形状的精确的确定；此外实现了使得可实现拍摄系统的合适的且精确的辐射几何形状。此外以此实现检测器相对于辐射源或辐射源相对于检测器的定向也在运行中即在装置的旋转状态中保持不变。由于框架的高强度，因此实现的拍摄系统的辐射几何形状也在系统旋转时即在离心力影响各主部件尤其是影响检测器和辐射源时被固定。
[0010]此高强度框架包括至少一个中心开口以及由合适的材料制造的外部封闭边沿或外部封闭轮廓，且具有用于至少部分地形面配合地容纳计算机断层成像装置的拍摄系统的多个主部件尤其是用于容纳辐射源和检测器的容纳部。在此，优选的是框架具有限定了容纳部的或在其内提供或限定容纳部的内部封闭边沿或内部封闭轮廓。高强度框架在此具有在相对于中心开口的径向方向上的封闭周部，且形成且制造为该高强度框架在载荷下尤其是在围绕其旋转轴线与装入的主部件一起旋转时不变形或基本上不变形。封闭的周部或边沿保证了拍摄系统的主部件之间直接的结构连接，从而由辐射源、检测器以及如需要光圈和/或准直器系统形成的辐射几何形状即使在高离心力载荷下也被固定且保持不变。
[0011]此高强度框架尤其构造为带有大壁厚和合适的材料的尽可能刚性的部件。作为材料，尤其考虑辐射合金、铝合金、纤维和/或微粒强化的塑料或塑料混合物、碳纤维强化塑料(CFK)结构以及金属和/或非金属材料。高强度框架有利地形成为由钢和/或铝合金制造的管框架。
[0012]根据本发明的框架的有利的扩展建议，高强度框架具有用于容纳光圈系统和/或准直器系统的第三容纳部。此第三容纳部尤其用于至少部分地形面配合地容纳光圈系统和/或准直器系统。在此，光圈系统和/或准直器系统可容纳在第三容纳部内，使得光圈系统和/或准直器系统相对于框架的定向且因此拍摄系统的另外的主部件相对于框架的定向精确地可限定或不可改变地可确定且不可运动。尤其，光圈系统和/或准直器系统的定向因此相对于由检测器和辐射源限定的辐射几何形状固定。由于框架的高强度，因此而实现的拍摄系统的主部件的相互定向因此即使在系统旋转时即在离心力作用于各主部件时尤其是作用于检测器、辐射源和光圈系统和/或准直器系统时也被固定。
[0013]根据本发明的框架的另外的有利的扩展建议，主部件的至少一个集成在箱型或其他形状的结构中，所述结构与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。主部件在结构内的集成意味着各主部件尤其是检测器、辐射源或光圈系统和/或准直器系统与此结构一起形成单元。有利地，多个主部件分部集成在结构内，所述结构分别与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。拍摄系统的所有主部件分别有利地集成在结构内，所述结构分别与高强度框架施力接合、摩擦接合、形面配合和/或材料结合地连接或集成。因此，保证了各主部件在高强度框架内的很简单且精确的定位。此外，由此实现了各主部件相互间的精确定位，从而实现了精确的辐射几何形状。此外，以此实现使得各