X线体层照相机的自动平衡系统的制作方法

专利名称：X线体层照相机的自动平衡系统的制作方法
技术领域：
本发明属于成像的X线体层照相机领域，尤其属于医疗技术领域。
本发明涉及成像的X线体层照相机，尤其是计算机X线体层照相机或超声波体层照相机，包括一个可绕一旋转轴线旋转的测量系统和一个用于减小所测算出的在测量系统中不平衡度的平衡装置。
此外，本发明还涉及一种用于减小在X线体层照相机的一个可绕一旋转轴线旋转的测量系统上不平衡度的方法，其中，该X线体层照相机有一个可充填液体并定心在旋转轴线上的环形通道。
在具有高速旋转的测量系统的X线体层照相机中，存在的或在运行过程中产生的不平衡度，导致一系列不希望的现象。这些现象从不希望的产生噪声到过量的轴承磨损，以及尤其造成干扰成像。
由DE 10108065A1已知一种计算机X线体层照相机，它有用于确定台架测量系统不平衡度的装置和用于计算在台架的测量系统上为了平衡不平衡度应在哪里布置一个/多个配重的一个/多个位置的装置。在具有这种组合在内用于确定不平衡度的装置的计算机X线体层照相机中，可以例如在每一次X线体层照相机投入运行时自动检验不平衡度。
US 5109397中公开了X线体层照相机部件的自动位置校正。
由机械制造尤其是机床制造领域也已知一些装置，它们自动实施消除所测算出的或所确定的不平衡度，亦即所谓的自动平衡，为此不需要人工安置配重。例如已知一些平衡装置，它们有围绕旋转轴线定心的环形通道，许多滚珠在环形通道内自由运动。在US 3282127、WO 98/01733、US5460017、DE 3509089A1、US 4075909、EP 0409050A2或DE 4444992C2中介绍了相应的或类似的平衡装置。
在DE 19711726A1中介绍了一种用一个可直线移动的配重平衡不平衡度的装置。配重有一个可磁力操纵的调整器，它尤其有一种磁流变液体作为调整剂。DE 19717692A1公开了采用电或磁流变液体作为耦合元件。
例如在EP 1219849A2或EP 0644253A2中介绍了这种磁流变和电流变液体。在这里它涉及在油或其他基本液体内带有小粒子的悬浮剂或乳剂，其中，这些粒子有规定的电或磁特性。当施加电场和/或磁场时可逆地改变了流变液体的形态。在场的施加状态下液体固定直至变为刚性的，也就是说提高了液体的粘度。在DE 4131142A1和DE 4026881A1中也公开了一些电粘滞的液体。
也称为铁磁流体的纯磁性液体应与电或磁流变液体分开。磁性液体通常涉及一种在基本液体内铁磁性小粒子的胶态溶液。当磁性液体被置于磁铁附近时，全部液体被磁铁吸引以及所有的液体处于铁磁性的状态。例如在EP 0644253A2中或在Stefan Odenbach的专业论文“Ferrofluide-ihreGrundlagen und Anwendungen”(in Physik in unserer Zeit出版，2001，122-127页)中介绍了这种磁性液体。铁磁流体经常用作密封剂。
还提出了一些建议，液体不仅用作自动平衡不平衡度的调整剂，而且使用液体本身作为平衡物质。DE 3509089A1论及了一种按Le Blanc的相应的平衡设备。在此文件中也公开了一些在粘滞液体内滚珠的配置。此外，在DE 3309387A1、DE 3102726A1和DE 19508792A1中公开了一些作为平衡物质的传统的液体。
在WO 01/98745A1中介绍了使用通过电场运动的重金属盐离子、例如汞盐离子来进行平衡。DE-PS 695245教导了使用可通过供热重新液化的物质以平衡不平衡度。
在日本专利申请JP 03261500A的摘要中公开了一种自动平衡的洗衣机。它的平衡装置有一个充填磁性液体的封闭的环形通道。在环形通道内存在多块沿其圆周分布的电磁铁，它们可以分别独立控制。由一个单独的不平衡度确定装置确定不平衡度的大小和位置。在洗衣机停机后，按选择激活一种或多块电磁铁。由此，磁性液体朝激活的磁铁的方向运动并聚集在那里，从而使随后重新投入运行的洗衣机减小了不平衡度。由于每块电磁铁有限的影响范围，所以这种平衡装置的缺点是它只能应用于垂直的旋转轴线，亦即只能在水平放置的环形通道的情况下使用。此外，由于磁铁有限的吸力及其有限的在随后的运行状态中固定被吸引的液体的能力，所以要平衡的不平衡度的大小或质量向上受到限制。此外，在随后的旋转运行状态下由于被吸引的液堆的流散离心力造成一种对抗磁固定力的力量。还有，加入一种在旋转的运行状态仍保持处于液态聚集体状态的液体，对于许多应用不能满足它们对运行可靠性的要求，例如有关抵御余振或摇动或甚至在故障时抵御冲击的要求。
由SU 1771893A1已知一种用于高速铣刀的平衡装置。这种铣刀在其铣盘内有一个通过槽构成的环形通道，它用一种铁磁性液体充填。在铣盘内如此构成的封闭空腔中沿周缘分布地安装多块沿径向定向的电磁铁作为一个均匀磁场的源。铣刀的工作如下在起始状态由磁铁的线圈上没有施加电压，所以铁磁铁液体处于液体状态以及均匀地沿水平放置的环形通道下表面流散。在开始旋转后，铁磁性液体在离心力作用下从铣刀的旋转轴线出发向环形通道的端侧的壁运动。由于不平衡度的影响平衡质量不均匀地分布以及力图平衡振动和不平衡度。在达到稳定运行后在线圈上施加电压。由此产生一个磁场，在磁场的作用下应固定铁磁性液体。于是铣刀工作准备就绪。
在SU 1771893A1中介绍的装置也有缺点，它只能排除例如由于铣刀缺少一个齿引起的微小不平衡度。换句话说，这种平衡装置的动力学范围很小。按此SU文件设计的被动的平衡机构(其中平衡质量应试图准自动地平衡不平衡度)只允许平衡小的不平衡度，条件是它总体上处于可靠工作状态。
本发明的目的是提供一种成像的X线体层照相机以及一种用于“平衡”X线体层照相机的方法，借助它可改善成像的质量。
涉及设备方面的目的基于前言所述的X线体层照相机按本发明采取下列措施达到，即，平衡装置包括装在测量系统上用于可变地定位一个平衡质量的定位机构和一个作用在定位机构上的控制器，它们设计为使平衡质量可由控制器控制地定位在一个适合于减小不平衡度的位置上。
这种X线体层照相机以有利的方式可以自动平衡或/和在不对设备采取与运行无关的措施的情况下，例如不打开外壳，便可以实施平衡或/和不由服务人员操作便可以实施平衡。
按一项优选的进一步发展，X线体层照相机有确定不平衡度的装置和计算平衡此不平衡度的质量和/或此质量的位置的装置。因此有关不平衡度处理的全部过程可以自动化。甚至有可能使设备自动地，例如通过一个接通事件或通过一个钟触发地自动识别并平衡在运行期间可能添加的不平衡度。上述装置可以作为功能组件在一台控制自动平衡不平衡度的计算机内实现。
控制器优选地设计为操纵装置或计算机，它优选地装在测量系统外部或固定安装。
平衡质量既可以至少部分以刚性的平衡体的形式实现，也可以至少部分以液体的形式实现。采用液体的优点是，可以在大的动力学范围内实施不平衡度的平衡，换句话说可以平衡一个被认为在大范围内变化的不平衡度。
定位机构优选地包括一个可电驱动的调整机构用于平衡体的位置改变。
为了容纳液体和导引液体的运动，定位机构尤其包括一个第一液体密封的通道。此通道尤其设计为环形通道，此外它定心在旋转轴线上。环形通道尤其可以例如通过注入口充填。
按一项特别优选的进一步发展，平衡装置包括一个储存容器，它可与通道或环形通道液体密封地连接，使液体在通道或环形通道与储存容器之间交流。储存容器也可以起平衡容器的作用。
优选地储存容器相对于环形通道设在沿径向更靠里的地方，以便将在储存容器内可能的不平衡度的作用减小到最低程度。
按X线体层照相机的一项优选的设计，储存容器设计为环形，在这种情况下储存容器优选地定心在旋转轴线上。这种环形储存容器的优点是，在与环形通道交流液体时不会由于改变储存容器内的内容物而产生不平衡。在储存容器内留下的液体可通过离心力因而均匀地沿储存容器的圆周分布。
按另一项优选的设计，平衡装置还有另一个储存容器，它同样可以与环形通道液体密封地连接，以及优选地沿直径设在另一个储存容器对面和尤其按相同的径向距离。这种实施形式带来的优点是，为了平衡已确定的不平衡度所需要的可以在环形通道内传输的液体量，可以从两个储存容器提取相同的部分，所以在这里由于在两个储存容器中内容物的改变同样不会通过优选地原本沿径向就更靠里放置的储存容器内发生的事件而造成明显的不平衡。
当储存容器不是准确地沿直径和按径向相同距离对置时会由于这些储存容器形成小量的不平衡，但这一不平衡在两个储存容器的位置已知的条件下可由一台控制自动平衡不平衡度的计算机从一开始便计入需要的平衡质量之中，因此最终可以完全排除所确定的不平衡度。
按一项特别优选的设计，平衡装置有至少另一个环形通道，它设置为与第一环形通道同心以及沿旋转轴线的方向离第一环形通道有间距。由此，不仅可以消除X线体层照相机方位角的不平衡，而且可以排除沿轴向出现的不平衡。
所述一个环形通道和/或其他任何环形通道均可设计为环管、环形导管或设计为刚性或部分柔性的环形软管。
在环形通道与储存容器之间优选地装一个锁闭件，用于阻断在环形通道与储存容器之间的液体交流。此锁闭件尤其可由一台控制自动平衡不平衡度的计算机激活。
如果在重新自动平衡时必须再次从环形通道提取液体，则存在多种可能性，下面说明其中优选的可能性平衡装置可以有一个从环形通道沿径向向外导引的导管段用于从环形通道排出液体。由于通常(想象的)旋转轴线是水平的，亦即由于环形通道是竖放的，所以这是有可能的，因为当向外导引的导管段定位在按其地理高度的最低位置时，液体从环形通道自动排出。液体从向外导引的导管段可例如经由另一个导管段重新流回这些平衡容器或平衡容器之一，尤其是当向外导引的现在充填有液体的导管段被置于地理高度上更靠上方的位置后，液体可从那里出发自动流回平衡容器内。
作为替换或附加地，可为平衡装置配设一台可以作用在环形通道上的抽吸泵，用于从环形通道排出液体。
一项特别有利的进一步发展规定，平衡装置有场装置，借助它可以在环形通道内产生一个电场和/或磁场。
下面说明有关场装置的一些特别优选的设计在环形通道内产生的场优选地可以沿环形通道具有不同的强度。
同样优选的是，场装置包括多个沿环形通道串排的可独立施加电压的电极，它们优选面接触地贴靠在环形通道上。如此设计的X线体层照相机特别适合采用电流变液体运行。
场装置也可以包括多个沿环形通道串排的可以独立施加电流的线圈。这一方案尤其适合采用磁流变液体运行。
总之，场装置包括一些沿环形通道串排的可独立激活的场元件。
各线圈优选地分别绕环形通道卷绕。
鉴于对运行可靠性高的要求，在给场装置供电的电源或附属的电网发生故障的情况下特别有利的是，场装置包括多个沿环形通道串排的永久磁铁。环形通道地点可变地施加变化的磁场可以例如这样实现，即，令永久磁铁可以被已提及的线圈磁化和/或退磁。
此外，上面提出的有关前言所述方法方面的目的按本发明采取下列措施达到a)测算出一个平衡所述不平衡度的液体量的质量；b)向环形通道内加入一定量的磁流变和/或电流变液体，使X线体层照相机随后的运行中在环形通道内存在一个取决于所测算出的质量的液体量；以及c)为了X线体层照相机随后的运行通过电场和/或磁场的作用提高被充填的液体的粘性。
因此与已知的方法相反，在按本发明的方法中不是以环形通道内恒定的液体量为出发点。确切地说，在环形通道内的液体量根据所测算出的不平衡度通过液体交流加以调整。由此不仅可以平衡几克的不平衡度，而且可以平衡高达数公斤的不平衡度。
结合本发明，液体交流既指将液体供入环形通道内，也可理解为将液体从环形通道排出。
具有平衡装置的X线体层照相机特别适用于实施按本发明的方法。已提及的有关X线体层照相机的优点和设计均类似地适用于本方法。
结合本发明，环形通道指的是任何封闭的或可关闭的液体容积，它基本上绕旋转轴线沿周向延伸并因而至少沿一个平行于旋转轴线的观察方向基本上成环形。环形通道可以设计为环槽或单独置入的环形导管，例如设计为环形软管或圆形或多边形横截面的环管。
按一种优选的实施方式，磁流变或电流变液体含有可以在电场和/或磁场中被极化的颗粒，这样一种流变液体对于X线体层照相机的旋转运行具有非常好的稳定作用，而且除此之外能特别明确和目标准确地固定在规定的周向位置上。
按本方法一项优选的进一步发展，所述的步骤a)至c)在X线体层照相机的工作时间内、寿命期间、服务期限或使用时间内重复，以便平衡中途发生改变的不平衡度。
按本发明的方法既适用于一种运行方式，即，按此运行方式液体自动运动到为平衡不平衡度所要求的方位角位置，也适用于一种运行方式，即，按此运行方式液体主动定位在一个为平衡不平衡度所要求的事先所确定出的位置上。
鉴于首先提到的那种运行方式，X线体层照相机优选地被置于尤其以一个高于共振频率的旋转频率快速旋转，使得加入环形通道内的液体自动运动到一个为平衡不平衡度所需要的方位角位置上。按此运行方式，电场和/或磁场可以通过相应的场装置均匀地沿环形通道的整个圆周接通。不需要选择局部地位地在一个规定的方位角位置进行场的接通。
涉及上面第二个提到的运行方式，按一种特别优选的实施形式，在按本发明的方法中除了质量外还测算出平衡不平衡度的液体量的位置，以及加入环形通道内的液体通过采用所测算出的位置在环形通道内按方位角的方向定位，也就是说尤其是固定。
下面介绍三种方案，按这些方案将加入的液体优选地置于期望的方位角位置上i)由于X线体层照相机的测量系统通常有水平的旋转轴线，所以加入的液体可由此被置于所测算出或所确定的位置上，即，将测量系统定位为它按所确定的位置安置在地理高度上最低的位置，从而使加入的液体在那里聚集。也就是说，环形通道在这里只是部分充填液体，以及优选地只根据事先确定的为平衡所需的量(上述方法的步骤a))注入液体量。
然后，在此方案中局部地在所确定的位置或均匀地沿整个圆周分布地实现场的接通，以便于随后的X线体层照相机的旋转运行。
局部接通场的优点是，通过一个附加的参数为加入的液体在环形通道内的准确定位和固定提供了另一个自由度。因此，用小的计算工作量便已经可以得到精确的结果。另一方面，尤其在沿圆周均匀分布地场激活的情况下，人们可以将聚集在地理上最低位置的液体堆的形状在计算液体质量时一起考虑，从而可以免去针对多种应用范围的局部场激活。
ii)X线体层照相机也可以按这样的方式被置于旋转之中，即，使加入的液体在离心力作用下沿环形通道分布。然后，加入的液体在确定的位置通过电场或磁场局部固定，在这里场按一个与所确定的质量等效的强度和/或具有一个与所确定的质量等效的工作容积作用在液体上。
为了局部固定，可以存在多个沿环形通道圆周串排的场装置。例如可以通过被激活的场元件的数量来影响工作容积。
iii)沿环形通道的分布也可以这样进行，即，首先用液体尤其压力推动地基本上充填环形通道的整个容积。然后与ii)一样实施局部固定。
按另一项优选的进一步发展，在液体位置固定后以及在X线体层照相机接着运行前，将液体余留的未固定的部分从环形通道取出。也就是说首先可以在环形通道内充填超量的液体。除去多余的液体量也可以逐渐实现，在这种情况下，在每一步改变场强或工作容积，直至达到最佳的平衡结果。
有鉴于将用于环形通道的液体从其中取出的一个可能的储存容器所需要的结构空间，有利的是环形通道在平衡过程开始时按照或取决于一个事先所测算出的或所确定的为平衡所需的质量(上述方法的步骤a))只部分充填液体量。
下面借助

图1至10详细说明按本发明的方法和X线体层照相机的多种实施方式。其中图1表示本发明的X线体层照相机第一种实施方式；图2表示按本发明的X线体层照相机第二种实施方式；图3表示按本发明的X线体层照相机第三种实施方式处于第一个运行状态；图4表示按图2的X线体层照相机处于另一个运行状态；图5表示按图2和3的X线体层照相机处于另一个运行状态；图6表示按本发明的X线体层照相机第四种实施方式；图7表示按本发明的X线体层照相机第五种实施方式；图8表示按本发明的X线体层照相机第六种实施方式；图9表示涉及上述这些实施方式的用于产生电场的装置的详情；以及图10表示涉及上述这些实施方式的产生磁场的装置的详情。
图1表示一台总体上用符号1表示设计为可旋转的设备的计算机X线体层照相机1。此X线体层照相机1包括作为台架可旋转部分的一个测量系统，此测量系统2在一个固定的外壳3内可绕一条想象的垂直于图纸平面的水平旋转轴线4旋转。在旋转系统2上设多个部件，亦即X射线源5、与X射线源5对置的X射线探测器6以及一个仅示意表示的用于散热的冷却器7，热量是在计算机X线体层照相机1运行时由X射线源5的X线管产生的。在计算机X线体层照相机1运行时，测量系统2绕旋转轴线4旋转，此时，从X射线源5出发的扇形X射线束8以不同的投射角穿透测量场9以及命中射线探测器6。数据处理仪10根据射线探测器6产生的输出信号形成测量值，它们被输入计算机X线体层照相机1的控制及图像处理计算机11中。控制和图像处理计算机11据此计算一位处于测量场9内未表示的患者的图像。数据处理仪10通过数据线段12与控制和图像处理计算机11连接，所述的数据线段按未表示的方式例如含有滑环系统或无线的光学传输段。X射线源5和射线探测器6的电连接也可以按已知的方式借助滑环实现。
为了能根据测量值重建图像，在计算机X线体层照相机1的外壳3上设有一个位置检测元件13，在测量系统2运行时它持续检测旋转部分2相对于外壳3的位置，以及借助导线14将此信息传输给控制和图像处理计算机11。
在制造计算机X线体层照相机1时，通常在测量系统2内产生相对于旋转轴线4的径向和轴向的不平衡度，所以测量系统2不能精确地相对于其旋转轴线4旋转。这种不平衡度还在计算机X线体层照相机1的运行过程中例如由于冷却器7内的冷却剂变化或由于在可旋转的测量系统2上添加或更换电子部件或其他部件形成。这种不平衡度是不希望的，因为它们导致用计算机X线体层照相机1生成模糊的图像，或也会导致损坏机械挂架。
X线体层照相机1有测算确定不平衡度的装置和计算平衡此不平衡度的质量以及按选择计算此质量的位置的装置，以及有多个设计为振动加速度检测元件的测量元件16，它们通过导线17与控制和图像处理计算机11连接。测量元件16之一检测在测量系统2旋转期间造成的沿径向的振动，反之，另一个测量元件16检测在测量系统2旋转期间产生的轴向振动。
通过导线19的连接为安装有一个平衡软件的所述控制和图像处理计算机11配设一监视器18，在监视器上可以显示不平衡度的检测结果。为了储存这种结果设有一存储器22。
控制和图像处理计算机11每次当计算机X线体层照相机1投入运行时自动确定测量系统2的不平衡度。
有关确定不平衡度的装置以及计算平衡该不平衡度的质量的装置的详细情况可参阅DE 10108065A1，它所公开的内容明确地吸收在本申请中，尤其有关于在那里提出的权利要求1至8。
在图1所示的第一种实施方式中，为了动力平衡或为了可变地排除图1中未明示的不平衡度，存在一个平衡装置23，它在多个(在这里是三个)方位角不同、不是沿直径互补的位置，有一些可以电操纵的马达或调整机构24。借助于通过数据连线与控制器25触点接通的调整机构24，可以分别沿切向运动一个刚性的重的金属平衡体28。在控制计算机11内构成功能组的控制器25，将平衡体28(如果需要)定位在另一个为平衡不平衡度所需要的以及事先借助已知的平衡软件算得的位置上。平衡体28可分别沿着并且借助一根可由所涉及的调整机构24驱动以及在一个按方位角隔开距离的对向轴承30内可旋转地支承的螺杆29运动。
按图2中表示的第二种实施方式，为了动态平衡或为了可变地排除在图2中没有明示的不平衡度，沿测量系统2的圆周安置一个设计为柔性软管的环形通道31。由于环形软管的可弯性，可以将它绕过一个举例表示的部件32。这对于图示的X线计算机体层照相机1是特别有利的，因为在这里必须在测量系统(台架)2上安装多个电和机械的部件。
此外，在可旋转的测量系统2上安置两个充填有一种电或磁流变液体F的储存容器33、35。它们彼此相对于旋转轴线4对称和按相同的间距对置。储存容器33、35相对于环形通道31处于沿径向更靠里的地方，从而以有利的方式使得有可能因储存容器33、35引起的不平衡度从一开始就保持得很小。不过在两个储存容器33、35准确地对称设计以及在它们对称工作的情况下，安装位置也可以沿径向相对于环形通道31处于更靠外的地方。
储存容器33、35通过可由控制和图像处理计算机11操纵开和关的锁闭件37、39与环形通道31连接，从而可以在储存容器33、35与环形通道31之间例如由重力或由离心力推动地发生液体交流。环形通道31可借助一个设计为环形线圈的场装置41在内部施加一个磁场，从而可以固定注入环形通道31内的磁流变液体F。环形线圈沿环形通道31的全部圆周连续地圈绕它卷绕，以及通过导线43与控制和图像处理计算机11连接。以此方式可以在环形通道31中产生一个沿其圆周基本上均匀的磁场。
环形通道31、储存容器33、35及其锁闭件37、39以及场装置41共同构成一个用于减小所述的不平衡度的平衡装置45。为了减小不平衡度，首先借助测量元件16确定平衡不平衡度的液体量的质量m，以及在环形通道31内加入相应数量的磁流变液体F，这一数量与从储存容器33、35取出并进入环形通道31中的部分相同。然后使X线体层照相机1的测量系统2高速旋转。旋转频率至少提高到共振频率，共振频率事先在加速过程中例如借助测量元件16确定。从共振频率起，作为液体F加入的平衡质量相对于不平衡度的相位角改变180°，以及平衡质量自动移动到一个为平衡不平衡度所需的方位角位置上，它在理想情况下正好沿直径处于所确定的(点状)不平衡质量的对面。在此过程结束后，通过场装置41施加电流使液体F遭遇一个磁场。在这种情况下液体变换成一种凝胶状的固定的介质(“硬化”)，以及持续地停留在此要求的位置上。
现在X线体层照相机1已处于平衡状态并作好运行准备。
为减小不平衡度所采用的电流变或磁流变液体有一种基本液体，在基本液体中分布了一些可在电场和/或磁场内极化的粒子。这种液体尤其构成(优选地非胶态的)悬浮液。这类可极化的流变液体的优点是，当存在磁铁时它们不受或很少受磁铁吸引。由此有利地提供可能性以高动力精确地平衡不平衡度。优选地，液体没有铁磁特性。例如在场的影响下才形成其偶极矩的粒子优选地其粒度在大于0.5μm的范围内，尤其在0.1μm至10μm的范围内。它们尤其主要由铁，例如熟铁、钢、钴或羰基铁组成。基本液体优选地主要由水和/或一种尤其合成的或以硅酮为基的油组成。
对于实际工作特别有利的是，由于能够使用与电流变液体相比防干扰的永久磁铁，从而可以采用磁流变的液体。还有利的是采用密度更大的磁流变液体，它改善平衡装置的动力学范围和所需要的结构空间。
图3表示按本发明的X线体层照相机第三种实施方式，其中为了表示得更加清楚主要只表示了平衡装置45。按此实施方式，取代两个储存容器存在一个环形储存容器47，它沿径向安置在相对于设计为环管的环形通道31更靠里的地方并定心于旋转轴线4上，以及有一个比环形通道31小的直径。储存容器47通过一个与按图1的锁闭件以相同方式工作的控制阀或锁闭件49与径向对称的环形通道31连接。
作为用于在环形通道31内部施加电场和/或磁场的场装置41，沿环形通道31的圆周串排许多可独立控制的场元件51。由此，可以在环形通道31内产生沿其径迹有不同强度的场。此场元件51例如可以设计为电磁铁或电容器以及可以逐个或按段接通。
为了平衡图中示意表示的假想化的不平衡度61，首先借助测量元件16和评估其数据的计算机11确定平衡此不平衡度61的液体量的质量以及也确定此液体量的位置63。接着，将储存容器47及其锁闭件49定位在按地理高度处于最低的地方，以便在打开锁闭元件49后液体F便自动从储存容器47流入环形通道31内。在这里通过锁闭件49的时间控制保证注入的液体量对应于事先已确定的质量m。环形通道31仅部分充填。为了支持液体注入可以存在一台图中未表示的泵，它由计算机11控制。
作为下一个步骤，如图4所示，将X线体层照相机1的测量系统2定位为，使加入环形通道31中的液体F自动流到确定的位置63。这一点是这样实现的，即，将所确定的位置63置于最低的地方(6点钟位置)。在此状态下，现在借助场装置41给处于环形通道31内的液体F施加一个电场或磁场。在这里激活那些能作用在处于环形通道31内的液体F上的场元件51a、51b、51c、51d、51e便足够了。通过场的作用使液体F固定在期望的位置上。借助激活的场元件准确的数量作为附加的自由度可以实现更准确地协调平衡液体的量。例如在测试工作结束后控制软件可以决定切断在边侧的元件51a、51e，从而在X线体层照相机1随后的运行前可将液体F未固定的余留部分从环形通道31除去。为此例如可考虑采用结合图8所说明的方式。
在图4所示的状态下激活了场元件51a到51e之后，X线体层照相机1运行准备就绪。
在X线体层照相机1随后如图5中所示那样运行时，场元件51a至51e保持激活以及测量系统2进行高速旋转。在这种情况下，加入的液体F始终保持处于事先确定的位置63，亦即沿直径在不平衡度61的对面。X线体层照相机1已被平衡。
与上述液体F基本上通过6点钟位置的方位角定位的方式不同，也可以实施一种由离心力支持的方式。按此方式，在环形通道31中加入大量液体F以及环形通道被例如全部或几乎全部充满后，测量系统2以这样的方式旋转，即，使加入的液体F由于离心力均匀地沿环形通道31分布。因为如在第一种方式中已说明的那样为平衡所需的质量m以及还有此质量m的位置63(液体应在此处固定和在随后的持续运行中必须保持)已事先确定，所以现在可以按选择激活处于此位置63的场元件51a至51e。因此沿环形通道31圆周分布的液体F只是在一个规定的扇形段固定。在这里控制计算机11可以确定必须激活多少场元件51a至51e，以达到规定的场工作容积并由此固定液体F期望的事先确定的质量m。作为替换或附加地，各个场元件激活的强度也可以用来选择期望的液体量m。
在液体F以这种方式局部固定后，在X线体层照相机1随后运行前，从环形通道31中去除留在环形通道31未激活的圆周部位上的未固定的部分。之后，X线体层照相机1已经平衡并运行准备就绪。
在按本发明的X线体层照相机1如图6所示的第四种实施方式中(仅表示沿平行于旋转平面的剖切面)，除第一环形通道31外还存在另一个同样直径的环形通道71，它设置为与第一环形通道31同心以及沿旋转轴线4的方向与之相隔一定距离。在此例中储存容器47与图2至4所表示的例子中一样设计为空心圆柱形环。它通过单独的锁闭件49、73与各自的环形通道31或71连接。设置多个环形通道31、71的优点是，除了平衡一个方位角的不平衡度外，还可以平衡一个沿旋转轴线4的方向出现的轴向不平衡度。为此的前提条件是沿两个方向设计用于确定不平衡度的测量元件16(见图1)，例如通过两个独立的传感器。
为每个环形通道31、71配设一系列沿各自的环形通道31或71的圆周串排的场元件75或77(见图2至4)。
除此之外，按图6的实施方式基本上与按图3至5的实施方式一致。
用图7中的第五种实施方式表示图5所示实施方式的改型。在此实施方式中沿旋转轴线4的方向无空隙地并列总共五个环形通道31、71、81、83、85。每个环形通道31、71、81、83、85通过独立的可单独控制的锁闭件与环形的平衡容器47连接。此外为每个环形通道31、71、81、83、85配设单独的一排场元件75、77、87、89、91。借助按图6的平衡装置45可以实施非常精细的平衡。
在图6和7中分别基本上只表示了X线体层照相机1的平衡装置45。
在图8所示的其大部分与按图3至6的实施方式一致的第六种实施方式中，首先表示了用于除去环形通道31内多余液体F的两种可相互替代的或并用的可能性a)从环形通道31沿径向向外将一个导管段95导引到排流仓96内。因此，在图示的测量系统2的位置，处于环形通道31内的液体F在重力影响下流入导管段95和排流仓96内。在这一点实现后测量系统2旋转180°，使排流仓96处于12点位置。在此位置，处于排流仓96内的液体自动地在重力影响下通过导管连接装置97流回储存容器47中。为保证此运行模式，存在一些可由计算机11控制的阀98、99、100。
b)在环形通道31上连接或可连接一台为X线体层照相机1配设的真空泵或抽吸泵101，可以借助它将多余的液体F从环形通道31除去。
图9和10表示如图3至8中所示的场元件可能的设计。
按图9，每一个用作场装置41以及沿环形通道31或71、81、83、85串排的场元件51，由两个可分别独立施加电压的电极103、104组成。形状与环形软管或环管的外轮廓相配的电极103、104设计为尽可能大面积地以及尽可能包围并覆盖环管或环形软管的外表面。电极103、104电压的施加由计算机11控制地实现。
按图10，场元件51设计用于给液体F施加磁场。每个元件51包括一个绕环形软管或环管卷绕许多圈的线圈105。每个线圈105的电流加载由计算机11控制地实现。
为了在电网或电源发生故障时或在供电的导线中断时避免加入环形通道31、71、81、83、85中的液体F重新流动，有利的是每个场元件51设计为包括一个单独的永久磁铁106和作用在它上面的单独的线圈108。图8表示了这种方案。每一个线圈108设计为由它可以磁化附属的永久磁铁106或可使之退磁。
权利要求
1.一种成像的X线体层照相机(1)，尤其是计算机X线体层照相机或超声波体层照相机，其包括一个可绕一旋转轴线(4)旋转的测量系统(2)和一个用于减小所确定的在该测量系统(2)中不平衡度(61)的平衡装置(23；45)，其特征为该平衡装置(23；45)包括装在测量系统(2)上用于可变地定位一个平衡质量的定位机构和一个作用在定位机构上的控制器(25)，它们设计为使平衡质量可由控制器(25)控制地定位在一个适合于减小不平衡度(61)的位置上。
2.按照权利要求1所述的X线体层照相机(1)，其特征在于确定不平衡度(61)的装置和计算一个平衡此不平衡度(61)的质量和/或该质量的位置的装置。
3.按照权利要求1或2所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述控制器(25)设计为操纵装置或计算机，它优选地装在测量系统(2)外部或固定安装。
4.按照权利要求1至3之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡质量至少部分以刚性的平衡体(28)的形式实现。
5.按照权利要求4所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述定位机构包括一个可电驱动的调整机构(24)用于改变所述平衡体(28)的位置。
6.按照权利要求1至5之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡质量至少部分以液体(F)的形式实现。
7.按照权利要求6所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述定位机构包括一个第一液体密封的通道(31；71；81；83；85)。
8.按照权利要求7所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)包括一个储存容器(33、35；47)，它可与所述通道(31；71；81、83、85)液体密封地连接，以使液体(F)在通道(31；71；81、83、85)与储存容器(33、35；47)之间交流。
9.按照权利要求7或8所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述通道设计为环形通道(31；71；81、83、85)。
10.按照权利要求9所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述环形通道(31；71；81、83、85)定心在所述旋转轴线(4)上。
11.按照权利要求9或10所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述储存容器(33、35；47)相对于环形通道(31；71；81、83、85)设在沿径向更靠里的地方。
12.按照权利要求9至11之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述储存容器(47)设计为环形，在这种情况下，该储存容器(47)优选地定心在所述旋转轴线(，4)上。
13.按照权利要求9至12之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)还包括另一个储存容器(35)，它同样可以与环形通道(31；71；81、83、85)液体密封地连接，以及优选地沿直径方向设在所述第一储存容器(33)对面。
14.按照权利要求9至13之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)有至少另一个环形通道(71；81、83、85)，它设置为与第一环形通道(31)同心以及沿旋转轴线(4)的方向离第一环形通道(31)有间距。
15.按照权利要求9至14之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述环形通道(31；71；81、83、85)设计为环管、环形导管或环形软管。
16.按照权利要求9至15之一所述的X线体层照相机(1)，其特征在于一个装在所述环形通道(31；71；81、83、85)与储存容器(33、35；47)之间的锁闭件(37、39；49；73)，用于切断在环形通道(31；71；81、83、85)与储存容器(33、35；47)之间的液体交流。
17.按照权利要求9至16之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)有一个从所述环形通道(31)沿径向向外导引的导管段(95)，用于从环形通道(31)排出液体(F)。
18.按照权利要求9至17之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)有一台可以作用在所述环形通道(31)上的抽吸泵(101)，用于从所述环形通道(31)排出液体(F)。
19.按照权利要求9至18之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述平衡装置(45)有场装置(41)，借助它可以在所述环形通道(31；71；81、83、85)内产生一个电场和/或磁场。
20.按照权利要求19所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述可在环形通道(31；71；81、83、85)内产生的电场和/或磁场具有沿环形通道(31；71；81、83、85)变化的强度。
21.按照权利要求20所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述场装置(41)包括多个沿环形通道(31；71；81、83、85)串排、可独立施加电压的电极(103、104)，它们优选面接触地贴靠在环形通道(31；71；81、83、85)上。
22.按照权利要求19或20所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述场装置(41)包括多个沿环形通道(31；71；81、83、85)串排的可独立施加电流的线圈(105；108)。
23.按照权利要求22所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述多个线圈(105)分别绕环形通道(31；71；81、83、85)卷绕。
24.按照权利要求19至23之一所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述场装置(41)包括多个沿环形通道(31；71；81、83、85)串排的永久磁铁(106)。
25.按照权利要求22和24所述的X线体层照相机(1)，其特征为所述永久磁铁(106)可以被线圈(108)磁化和/或退磁。
26.一种用于减小在X线体层照相机(1)的一个可绕一旋转轴线(4)旋转的测量系统(2)上的不平衡度(61)的方法，其中，该X线体层照相机(1)有一个可充填液体并且定心在旋转轴线(4)上的环形通道(31；71；81、83、85)，其特征为a)确定一个平衡所述不平衡度(61)的液体量的质量(m)，b)在环形通道(31；71；81、83、85)内加入一定量的磁流变和/或电流变液体(F)，使该X线体层照相机(1)在随后的运行中在环形通道(31；71；81、83、85)内存在一个取决于所确定的质量(m)的液体(F)量，以及c)为了该X线体层照相机(1)随后的运行，通过电场和/或磁场的作用提高被充填的液体(F)的粘性。
27.按照权利要求26所述的方法，其特征为所述磁流变或电流变液体(F)含有可在电场和/或磁场内被极化的粒子。
28.按照权利要求26或27所述的方法，其特征为所述步骤a)至c)在X线体层照相机(1)工作时间内、寿命期间、服务期限或使用时间内重复，以便平衡一个在此期间改变的不平衡度(61)。
29.按照权利要求26至28之一所述的方法，其特征为所述X线体层照相机(1)的测量系统(2)尤其以一个高于共振频率的旋转频率这样快速旋转，即，使得加入所述环形通道(31；71；81、83、85)中的液体(F)自动运动到一个为平衡所述不平衡度(61)所需要的方位角的位置上。
30.按照权利要求26至29之一所述的方法，其特征为除所述质量(m)外还确定所述平衡不平衡度(61)的液体量的位置；以及，通过采用所确定的位置，使加入所述环形通道(31；71；81、83、85)内的液体(F)在环形通道(31；71；81、83、85)内按方位角的方向定位。
31.按照权利要求30所述的方法，其特征为所述加入的液体(F)由此被置于所确定的位置上，即，测量系统(2)以这样的方式定位，即，使其按所确定的位置处于按地理高度最低的位置，以使所加入的液体(F)在那里聚集。
32.按照权利要求30或31所述的方法，其特征为-所加入的液体(F)在X线体层照相机(1)被置于旋转之中时优选通过离心力推动地沿环形通道(31；71；81、83、85)分布和/或在环形通道(31；71；81、83、85)基本上完全被充满时尤其通过压力推动地沿环形通道(31；71；81、83、85)分布，以及-所加入的液体(F)通过电场或磁场的作用局部固定在所确定的位置上，其中，该电场或磁场按一个与所确定的质量(m)等效的强度和/或具有与所确定的质量(m)等效的工作容积作用在液体(F)上。
33.按照权利要求31或32所述的方法，其特征为在液体(F)局部固定后以及在X线体层照相机(1)随后运行前，将液体(2)余留的未固定的部分从环形通道(31；71；81、83、85)中除去。
全文摘要
本发明涉及一种X线体层照相机(1)，尤其是计算机X线体层照相机或超声波体层照相机，包括一个用于减小所确定的在绕旋转轴线(4)旋转的测量系统(2)中不平衡度(61)的平衡装置(23；45)。该平衡装置(23；45)包括装在测量系统(2)上用于可变地定位一个平衡质量的定位机构和一个作用在定位机构上的控制器(25)，它们设计为使平衡质量受控制器(25)控制地可以定位在一个适合于减小不平衡度(61)的位置上。平衡质量可以定位在一液体密封的通道内的液体(F)的形式实现。本发明还涉及一种平衡方法，按此方法，测算出平衡所述不平衡度(61)的液体量的质量(m)，以及在环形通道(31；71；81、83、85)内加入一定量的磁流变和/或电流变液体(F)，使得在随后的运行中在环形通道(31；71；81、83、85)中存在一个取决于所测算出的质量(m)的液体(F)量。
文档编号A61B6/00GK1784176SQ200480011876
公开日2006年6月7日 申请日期2004年4月13日 优先权日2003年5月9日
发明者马丁·霍艾塞尔, 汉斯-于尔根·米勒, 诺伯特·米勒 申请人:西门子公司