旋转框架以及有关机架和计算机断层造影仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于计算机断层造影仪的机架的旋转框架，一种用于计算机断层 造影仪的机架以及一种计算机断层造影仪。计算机断层造影仪设计为用于产生X射线图 像，尤其是剖面图。计算机断层造影仪主要应用在医学成像中，但也可以应用在材料无损检 测和其他技术区域中。图像从测量数据中重建，其中，测量数据包括从多个不同投影方向的 投影。为了拍摄从不同投影方向的投影，X射线源以及与X射线源共同作用的X射线探测 器围绕拍摄区域转动。在计算机断层造影仪的结构中，所有应当可转动的部件尤其是X射 线源以及X射线探测器安装在所谓的旋转框架中。这种旋转框架也称作算机断层造影仪的 机架的"圆筒"或可转动的部分。该旋转框架以可转动的方式支承在机架壳体中。机架壳 体还具有固定的支撑架，在该支撑架上固定面板元件或导流板件。旋转框架例如借助滚动 轴承或借助磁轴承又以可转动的方式支承在该支撑架中。
【背景技术】
[0002] 为避免由于拍摄区域内的运动而可能在重建图像中形成的运动伪影，致力于通过 较高的转动速度将用于检测为重建所需的投影的时间范围选择得尽可能小。在当前的计算 机断层造影仪装置中，实现240转/分钟的转速。但将来，转速应当提升到至少300转/分 钟。通过组合较高的转速、较大的转动半径和较高的转动质量，旋转框架是机械载荷较高的 部件，该部件除了吸收出现的压力外还保证X射线源和X射线探测器的位置的保持，因为部 件在亚毫米范围内的位置移动已可能导致图像质量的显著损坏。因此，对旋转框架的根本 要求是较高的稳定性，尤其是较高的强度和刚性，以便保持旋转框架的变形尽可能小并因 此保持用于拍摄投影的部件的位置移动尽可能小。
[0003] 因此，旋转框架一般制造为金属铸件，尤其是铝铸件。当然，旋转框架的稳定性通 过旋转框架的实心的结构提高也导致更高的材料耗费以及更大的重量。因此，用于驱动转 子的部件以及机架壳体还必须与更大的重力和由此造成的更大的离心力适配。因此，在DE 102008036019A1中建议，由颗粒加强的带有金属基质的复合材料制造旋转框架。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明所要解决的技术问题是，可以以技术上尽可能简单的方式和方法构 造计算机断层造影仪的机架的旋转框架。该技术问题通过一种用于计算机断层造影仪的机 架的旋转框架解决，该旋转框架包括具有中心旋转轴线的圆柱形的基体，以及包括具有至 少两个环形加强元件的加强框架，其中，加强元件布置在基体的外部以及与中心旋转轴线 同轴布置，其中，加强元件与基体连接成，使得加强元件设计用于吸收作用到基体上的离心 力。
[0005] 本发明基于此认识，旋转框架必须主要在转动时作用的离心力的方向上构造为稳 定的。此外，本发明人认识到，在强度和刚度足够大的环形或圆柱形的加强框架中，离心力 可以导致安设在加强框架的内侧上的部件的稳定。因此，本发明人按第一变型建议，在具有 中心旋转轴线的圆柱形基体上构造用于计算机断层造影仪的机架的旋转框架。该基体的稳 定性通过具有至少两个环形加强元件的加强框架提高，其中，加强元件布置在基体的外部 以及与中心旋转轴线同轴布置。在此，加强元件这样地与基体连接，使得加强元件设计为用 于吸收作用到基体上的离心力。按本发明的解决方案的第一变型在技术上特别简单地转 换。
[0006] 此外，环形加强元件不在圆柱形基体沿转动轴线的整个尺寸上延伸。因此，材料相 对传统的实心结构而被节省，从而按本发明的旋转框架具有特别小的重量。按本发明的旋 转框架也就是说可以设计为，使得它在相比更小的重量下通过特别高的稳定性实现特别高 的转速。
[0007] 旋转框架的稳定性，尤其是相对能引起旋转框架扭转的力的稳定性进一步被提高 的方式是横梁至少部分地布置在基体和加强元件之间，其中，横梁沿中心旋转轴线定向。横 梁一方面用于将作用到基体上的离心力分散到加强元件上，但另一方面也用于吸收在无横 梁的情况下能导致旋转框架扭转的力。
[0008] 在本发明的第二变型中，可以省掉旋转框架的圆柱形基体。在此，加强框架包括至 少两个与中心旋转轴线同轴布置的环形加强元件以及沿中心旋转轴线定向的横梁。加强元 件这样地与横梁连接，使得加强元件设计为用于吸收作用到横梁上的离心力。通过由加强 元件和横梁构成的栅格状结构，加强框架在无圆柱形基体的情况下也具有足够的稳定性。 按本发明的解决方案的第二变型也在技术上简单地转换并且使旋转框架能够以特别小的 重量制造。
[0009] 加强框架可以尤其构造为，使得加强元件与横梁形状配合式连接。由此，加强框架 且因此旋转框架具有特别高的稳定性。
[0010] 按本发明的另一个方面，横梁分布在面朝加强元件的一侧可以具有第一凹口，其 中，加强元件在与横梁的连接点处具有第二凹口，从而形成在加强元件和横梁之间的插接 连接。这种插接连接可以技术上简单地实现并且优点在于尤其在较高稳定性的同时实现了 旋转框架的简单安装。
[0011] 此外建议，旋转框架在加强框架的内部具有至少一个适配器用于集成电子部件。 这种适配器允许以简单的方式和方法将对于断层成像拍摄所需的电子部件如X射线源或X 射线探测器集成到旋转框架中。
[0012] 按本发明的另一个方面，至少一个加强元件设计成电动机的转子。由此，实现了 另一个重量优点，因为驱动部件，即，转子作为加强框架的部分同时具有稳定旋转框架的功 能。
[0013] 此外，本发明包括用于计算机断层造影仪的机架，其具有按本发明的旋转框架以 及支撑架，其中，旋转框架通过外轴承以可转动的方式支承在支撑架上。备选地，旋转框架 可以通过内轴承以可转动的方式支承在支撑架上。对于两种类型的支承，按本发明的旋转 框架的小重量对机架和尤其是支撑架的结构形状产生有利的影响。因为通过旋转框架的小 的重量，作用到支撑架上的力更少，从而按本发明的机架的支撑架制造起来比传统支撑架 的材料耗费更少。
[0014] 本发明的一方面涉及一种具有驱动元件的机架，其中，驱动元件设计用于使旋转 框架通过皮带传动围绕中心旋转轴线旋动运动。这种皮带传动可在技术上特别简单地实 现。因此，机架的这种实施形式是技术上特别简单且同时稳定和可靠的以及成本低廉的解 决方案。
[0015] 若旋转框架设计成，使得它通过其特别高的稳定性在比较小的重量情况下实现特 别高的转速，则这使计算机断层造影仪能够拍摄具有更高时间分辨率的图像。
【附图说明】
[0016] 下面根据附图中所示的实施例进一步描述并且阐述本发明。附图中：
[0017] 图1是按本发明的计算机断层造影仪，
[0018] 图2是按本发明第一变型方案的旋转框架，
[0019] 图3是按本发明第二变型方案的旋转框架，
[0020]图4是加强元件的横截面，
[0021] 图5是带横梁的旋转框架的纵剖面，
[0022] 图6是不带横梁的旋转框架的纵剖面，
[0023]图7是带横梁和中间设有外轴承的旋转框架的纵剖面，
[0024]图8是带横梁和旁侧设有外轴承的旋转框架的纵剖面，
[0025]图9是带横梁和内轴承的旋转框架的纵剖面，
[0026]图10是带横梁和用于集成电子部件的适配器的旋转框架的纵剖面，
[0027]图11是缠绕有铜线的加强元件的横截面，和
[0028] 图12是带横梁以及电磁驱动器的旋转框架的纵剖面。
【具体实施方式】
[0029] 图1示出按本发明的计算机断层造影仪。该计算机断层造影仪包括带有旋转框架