专利名称：用于计算机断层摄影扫描仪中的声学噪声减轻的系统和方法
技术领域：
本发明的实施例大体上涉及计算机断层摄影(CT)扫描仪，并且更具体地，涉及用于减轻CT扫描仪中的声学噪声的系统和方法。
背景技术：
典型地，在CT成像系统中，X射线源朝受检者或物体(例如患者或一件行李)发射扇形束。在下文中，术语“受检者”和“物体”将包括能够成像的任何东西。束在由受检者衰减后撞击辐射检测器的阵列。在该检测器阵列处接收的衰减束辐射的强度典型地取决于由受检者对X射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元件产生指示由每个检测器元件接收的衰减束的独立电信号。这些电信号传送到数据处理系统用于分析，其最终产生图像。一般，X射线源和检测器阵列在成像平面内并且围绕受检者绕着机架旋转。X射线源典型地包括X射线管，其在焦点处发射X射线束。X射线检测器典型地包括用于准直在检测器处接收的X射线束的准直器、邻近该准直器用于将X射线转换成光能的闪烁体和用于从该邻近的闪烁体接收光能并且由此产生电信号的光电二极管。典型地，闪烁体阵列中的每个闪烁体将X射线转换成光能。每个闪烁体向邻近其的光电二极管释放光能。每个光电二极管检测该光能并且生成对应的电信号。光电二极管的输出然后传送到数据处理系统用于图像重建。在操作中，CT扫描仪从多种源产生声学噪声。例如,用于各种子系统的冷却风扇、冷却泵、X射线管转子、机架轴承、机架风扇等，全部可产生声学噪声。另外，机架的旋转也产生声学噪声，并且认识到来自机架旋转的这样的噪声将基于加速的机架旋转而只会在下一代CT系统中增加，并且伴随的由此产生的增加的气动声学噪声增加在其中存在。尽管从这些源产生的噪声不直接影响医学成像过程，噪声对成像受检者可是令人不舒服或不安的。这对于具有空气冷却机架的CT系统尤其是这样，其中声学噪声基于用于使用扫描室空气来冷却机架的风扇的使用而增加。在一些现有技术的CT系统中，噪声问题已经忽略，且没有采用噪声降低方法或系统来降低CT系统产生的噪声。在其他现有技术的CT系统中，已经开发试图降低成像受检者的噪声感知并且由此在成像过程期间为受检者呈现更舒适环境的“噪声消除”装置。然而，之前的噪声消除装置和方法由于许多原因而未被普遍接收。例如，对于某些现有技术的具有空气冷却机架的CT系统，已经通过在系统中减免冷却风扇而实现噪声减轻。然而，这样的冷却风扇的减免大体上仍不足以完全解决噪声问题。为了解决噪声问题，其他现有技术的CT系统已经采用对外部环境封闭/密封的冷冻机架。尽管这样的冷冻机架冷却系统构造在冷却CT系统以及使声学噪声水平降低到环境水平方面是有效的，建造和操作冷冻机架是极其昂贵的，因为需要巨大且昂贵的热交换器来向CT系统提供足够的冷却。
因此，设计用于减轻CT扫描仪中的噪声的设备和方法将是可取的。
发明内容
本发明的实施例包括用于减轻CT扫描仪中的声学噪声的针对性方法和系统。根据本发明的一个方面，CT系统包括外壳、安置在该外壳内并且具有机架开口来收容要扫描的对象的可旋转机架、安装在该可旋转机架上并且配置成朝该对象投射X射线束的X射线源、安装在该可旋转机架上并且配置成检测通过该对象的X射线能量而且响应于该X射线能量而生成检测器输出(其可以重建成该对象的图像)的检测器阵列，以及配置成减轻由该CT系统在操作期间产生的噪声的混合噪声减轻系统，该混合噪声减轻系统包括配置成采用被动方式控制噪声的被动噪声减轻装置和配置成采用主动方式控制噪声的主动噪声减轻装置。根据本发明的另一个方面，CT系统包括具有机架开口来收容要扫描的对象的可旋转机架和安置在该可旋转机架周围的外壳，其中该外壳具有在其中形成的机架进气道和机架排气道，其每个分别包括用于将空气传入和传出该外壳的内部的风扇。该CT系统还包括安装在该可旋转机架上并且配置成朝该对象投射X射线束的X射线源、安装在该可旋转机架上并且配置成检测通过该对象的X射线能量而且响应于该X射线能量而生成检测器输出(其可以重建成该对象的图像)的检测器阵列，以及对应于该X射线源和检测器阵列中的每个并且安装在该可旋转机架上的热交换器，这些热交换器配置成向该X射线源和检测器阵列提供冷却。该CT 系统进一步包括配置成减轻由该CT系统在其操作期间产生的噪声的多个噪声减轻系统，其中向机架进气道、机架排气道和热交换器中的每个提供噪声减轻装置用于采用被动方式和主动方式中的至少一个减轻其产生的噪声。根据本发明的再另一个方面，用于减轻CT系统中的噪声的方法包括将多个噪声减轻装置集成到该CT系统的现有部件和特征中，通过该多个噪声减轻装置被动降低该CT系统产生的可闻声学噪声水平，并且通过该多个噪声减轻装置主动降低该CT系统产生的可闻声学噪声水平。该多个噪声减轻装置配置成降低CT机架旋转、机架风扇、X射线管操作、X射线管热交换器风扇和X射线检测器热交换器风扇中的至少一个产生的可闻声学噪声水平。各种其他特征和优 势将从下列详细说明和附图变得明显。
附示目前设想用于实施本发明的优选实施例。在附图中:
图1是CT成像系统的不图。图2是在图1中图示的系统的方框示意图。图3是在图1中图示的系统的方框示意图，其图示在CT成像系统的操作期间产生噪声的噪声源。图4是根据本发明的实施例并入图1的CT系统的热交换器内的噪声减轻装置的示意图。图5是根据本发明的另一个实施例并入图1的CT系统的热交换器内的噪声减轻装置的示意图。图6是根据本发明的实施例并入图1的CT系统的机架排气道内的噪声减轻装置的示意图。图7是根据本发明的实施例并入图1的CT系统的机架进气道内的噪声减轻装置的示意图。图8是根据本发明的实施例的CT成像系统的方框示意图，该CT成像系统具有用于控制在CT成像系统操作期间产生噪声的噪声源的系统级噪声控制器。图9是根据本发明的实施例用于与非侵入式包裹检查系统一起使用的CT系统的示图。
具体实施例方式参照图1，计算机断层摄影(CT)成像系统10示出为包括可旋转机架12，其代表“第三代” CT扫描仪。外壳13绕着该机架12安置以便大致上包围该机架。机架12具有X射线源14，其朝该机架12的对边上的检测器组件或准直器18投射X射线束。现在参照图2，检测器组件18由多个检测器20和数据采集系统(DAS) 32形成。该多个检测器20感测穿过医疗患者22的投射X射线16，并且DAS 32将数据转换成数字信号用于后续处理。每个检测器20产生代表碰撞的X射线束的强度以及因此代表当它穿过患者22时的衰减束的强度的模拟电信号。在扫描来采集X射线投影数据期间，机架12和安装在其上的部件绕着旋转中心24旋转。机架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26管理。控制机构26包括提供功率和定时信号给X射线源14的X射线控制器28和控制机架12的转速和位置的机架马达控制器30。图像重建器34从DAS 32接收采样和数字化的X射线数据并且进行高速重建。重建的图像作为输入应用于计算机36，其将图像存储在大容量存储装置38中。计算机36还经由控制台40从操作者接收命令和扫描参数，该控制台40具有例如键盘、鼠标、语音激活控制器或任何其他适`合的输入设备等操作者界面的某种形式。关联的显示器42允许操作者观察来自计算机36的重建图像和其他数据。操作者供应的命令和参数由计算机36使用以提供控制信号和信息给DAS 32、X射线控制器28和机架马达控制器30。另外，计算机36操作台架马达控制器44，其控制电动台架46以安置患者22和机架12。特别地，台架46使患者22全部或部分移动通过图1的机架开口 48。如在图1&2中进一步示出的，CT系统10还包括多个冷却系统或部件，其起到为CT系统10提供能接受的温度和操作环境并且防止CT系统10及其特定部件在操作期间过热的作用。如在图1中示出的，CT系统10配置成使得CT系统10的机架12被空气冷却。在CT系统10的外壳13上提供机架进气道50，其中风扇52包括在机架进气道50中用于将空气从周围环境取入CT系统10的壳13中并且与旋转机架12接触以便提供对其的冷却。还在壳13上提供机架排气道54，其中风扇52包括在机架排气道54中用于将与机架12接触而变热的空气从壳13内驱使出并且进入周围环境。如在图2中示出的，热交换器58、60也包括在CT系统10中用于分别冷却X射线源14和X射线检测器阵列18，其中热交换器58、60安装在机架12上以便在其上旋转。根据本发明的实施例，热交换器58、60具有相似的构造并且配置为液-空气热交换器，其将冷却流体泵送到X射线源14和检测器阵列18以便从X射线源14和检测器阵列18取热并且降低其操作温度。
在操作中，CT系统10从多种源产生声学噪声。例如，用于各种子系统的冷却风扇、冷却泵、X射线管转子、机架轴承、机架风扇等，全部可产生声学噪声。这样的噪声源大体上在图3中指示，其中来自X射线源14 (S卩，X射线管转子)的噪声指示为62，来自X射线源热交换器58的噪声指示为64、来自X射线检测器热交换器的噪声指示为66、来自机架排气道风扇56的噪声指示为68、来自机架进气道风扇52的噪声指示为70并且来自机架12的旋转的噪声指示为72。现在参照图4-7，根据本发明的各种实施例，示出并入CT系统10用于降低可闻声学噪声水平的噪声减轻部件/装置。根据本发明的实施例，可在装置级和CT系统级采用被动噪声减轻装置/方法、主动噪声减轻装置和/或方法以及/或混合被动-主动噪声减轻方法来控制发射到CT系统10的机架开口 48 (图1)和周围外部环境的噪声水平。现在参照图4，根据本发明的一个实施例提供X射线检测器和X射线源热交换器58、60的详细视图，其中噪声减轻特征包含在其中。如上文提到的，根据一个实施例，管热交换器58和检测器热交换器60的结构相似/相同，并且从而图4图示这两个热交换器。热交换器58、60包括冷却单元74和管道76设置，其使冷却流体在其中循环通过。冷冻的冷却流体从冷却单元74泵送并且通过液-空气热交换器58、60的管道76到x射线源14或检测器阵列18以便将热从其处移走，其中加热的流体然后返回到热交换器58、60。多个风扇78包括在热交换器58、60中并且邻近风扇风室80中的冷却单元74安置来帮助将热从冷却流体移走。根据图4的实施例，风扇78采用“吸引”模式操作来将靠近冷却单元74的加热空气从冷却单元74取走。更具体地，空气通过空气过滤器83被取入风扇风室80中、在冷却单元74上传送以便由此被加热，并且然后经由由风扇78引发的空气“吸引”而取走。由风扇78吸走的该加热空气然后通过热交换器58、60的出气道84吹出，其中该空气则随后通过机架排气风扇56 (图1-3)从CT系统10排出。如在图4中示出的，热交换器58、60配置成“被动地”减轻由包括在其中的风扇78产生的噪声。为了提供这样的被动噪声减轻，泡沫层86安置在道84内来降低热交换器58、60的风扇78产生的可闻声学噪声水平。该泡沫层86配置成通过降低噪声的高频分量减轻由风扇78产生的噪声。根据本发明的实施例，该泡沫层86可由适合的声学泡沫材料形成，例如聚氨酯或另一个适合的聚合物复合物等，其中该层进一步具有期望的轮廓，例如卷曲样式(即，蛋箱样式)、楔形样式、金字塔样式或其他适合的样式。另外，认识到，从例如泵(未示出)和X射线管14 (图1)的转子等其他噪声源产生的噪声可使用被动震动隔离和/或通过将这样的部件适当地安装到CT系统10的上层结构而被减震。根据本发明的另一个实施例，热交换器58、60配置成使用“混合”型噪声减轻配置。即，除了由泡沫层86提供的被动噪声减轻外，热交换器58、60进一步配置成对由风扇78产生的噪声应用“主动”噪声减轻。在一个实施例中，当由CT系统产生的噪声水平上升到最小噪声阈值以上时使用这样的主动噪声消除。当CT系统在高功率上并且在热扫描室环境中操作时可能越过这样的噪声阈值，而当CT系统在低功率上并且在冷扫描室环境中操作时可能没有越过噪声阈值。如在图4中不出的,扬声器(或多个扬声器的设置)88安置在出气道84内，其提供主动噪声减轻。该扬声器88配置成产生与风扇78产生的噪声相同 频率但与风扇78产生的噪声异相的声音。由扬声器88产生的异相声音(与风扇噪声处于相同的频率)从而起到抵消风扇78产生的噪声的作用，由此降低热交换器58、60的风扇78产生的可闻声学噪声的水平。为了确定由风扇78产生的声学噪声的频率，提供一个或多个传声器90、91来测量/记录风扇噪声。在本发明的一个实施例中，根据前馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的，仅采用参考传声器91。参考传声器91安置在出气道84内来测量/记录风扇噪声，其中由参考传声器91测量/记录的风扇噪声输出/提供给控制器92，其具有存储在其上的数字信号处理(DSP)算法。根据前馈技术，控制器92接收来自参考传声器91的输出并且将其输入DSP算法以便确定扬声器88应该产生的噪声的正确频率和相位。在另一个实施例中，根据反馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率目的，米用参考传声器91和误差传声器90两者。参考传声器91安置在出气道84内来测量/记录风扇噪声，其中误差传声器90邻近出气道84安置来进一步最小化声学噪声。即，由参考传声器91测量/记录的风扇噪声输出/提供给控制器92，其具有存储在其上的数字信号处理(DSP)算法，其中控制器92接收来自参考传声器91的输出并且将其输入DSP算法以便确定应该由扬声器88产生的噪声的正确频率和相位。扬声器然后产生与风扇78产生的噪声相同频率但与之异相的噪声，以便减轻/消除风扇噪声。误差传声器90测量/记录在风扇噪声和扬声器声音之间的噪声消除后可仍存在的任何声学噪声，来确定是否需要进一步调整由扬声器88产生的声音。输出从而可由误差传声器90产生并且提供给控制器92用于输入DSP算法以便确定对应该由扬声器88产生的噪声的频率和相位的调整。从而，通过采用控制器92的DSP算法控制扬声器88的操作，扬声器88能够主动地控制在多个不同风扇速度时的噪声。现在参照图5，根据本发明的另一个实施例提供热交换器58、60 (S卩，检测器和管热交换器两者)的详细视图。热交换器58、60的配置与在图4在中示出的相似，所不同的是包括在热交换器58、60中的风扇78采用“推动”模式操作以使空气吹过冷却单元74。在热交换器58、60的操作中，空气通过空气过滤器82被取入风扇风室80中，并且空气由风扇78 “推动”以便在冷却 单元74上流动/传送以便将热从冷却流体移走。空气流被推动经过冷却单元74并且通过热交换器58、60的出气道84吹出，其中空气则随后通过排气风扇56(图1-3)从CT系统10排出。如在图5中示出的，热交换器58、60配置成经由安置在出气道84内的泡沫层86 “被动地”减轻由风扇78产生的噪声。该泡沫层86配置成通过降低噪声的高频分量而减轻由风扇78产生的噪声，由热交换器58、60的风扇78产生的这样的可闻声学噪声的水平被降低。该泡沫层86可由任何适合的声学泡沫材料形成，例如聚氨酯或另一个适合的聚合物复合物，并且可具有任何适合的轮廓或样式，例如卷曲样式(即，蛋箱样式)、楔形样式或金字塔样式。根据本发明的另一个实施例，并且如在图5中虚拟示出的，热交换器58、60包括安置在出气道84内的扬声器(或扬声器设置)88，其提供“主动”噪声减轻。扬声器88配置成产生与风扇78产生的噪声相同频率但与风扇78产生的噪声异相的声音。由扬声器88产生的异相声音(与风扇噪声处于相同的频率)从而起到抵消风扇78产生的噪声的作用，由此主动地降低热交换器58、60的风扇78产生的可闻声学噪声的水平。为了确定由风扇78产生的噪声的频率，一个或多个传声器90、91邻近出气道84安置来测量/记录风扇噪声。由传声器90测量/记录的风扇噪声提供给数字信号处理(DSP)算法(其存储在控制器92中)以便确定应该由扬声器88产生的噪声的正确频率和相位。根据本发明的一个实施例，根据前馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的，仅采用参考传声器91来提供输入给控制器92。根据本发明的另一个实施例，根据反馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的,米用参考传声器91和误差传声器90两者来提供输入给控制器92。通过采用控制器92中的DSP算法控制扬声器88的操作，扬声器88能够主动地控制在多个不同风扇速度时的噪声。从而，热交换器58、60采用“混合”方法/结构用于噪声减轻。即，除了由泡沫层86提供的被动噪声减轻外，扬声器88还提供对由风扇78产生的噪声的“主动”噪声减轻。现在参照图6，示出CT系统10的机架进气道50的详细视图，其中噪声减轻特征包含在其中。该机架进气道50在CT系统10的壳13中形成并且包括安置在其中的风扇52，用于将空气从外围环境取/吸入CT系统10的壳13的内部，并且与旋转机架12接触以便提供对其的冷却。空气通过空气过滤器94提取并且通过风扇52进入机架进气道50，其中空气被引导进入壳13以便冷却CT系统10的旋转机架12。泡沫层86被包括在机架进气道50中，泡沫层86配置成降低风扇52产生的可闻声学噪声的水平。该泡沫层86由声学泡沫材料(例如，聚氨酯或另一个适合的聚合物复合物)形成，以便通过降低噪声的高频含量而减轻由风扇52产生的噪声。泡沫层86从而起到用于机架进气道50中的风扇52的噪声减轻的被动方法/装置的作用。根据本发明的一个实施例，扬声器(或扬声器设置)88安置在机架进气道50内，其提供主动噪声减轻。扬声器88配置成产生与风扇52的噪声相同频率但与该噪声异相的声音。由扬声器88产生的异相声音(与风扇噪声处于相同的频率)从而起到抵消风扇52产生的噪声的作用，由此主动地降低机架进气道50中的风扇52产生的可闻声学噪声的水平。为了确定由风扇52产生的噪声的频率，安置一个或多个传声器90、91来测量/记录风扇噪声。由传声器90测量/记录的风扇噪声提供给控制器92中的数字信号处理(DSP)算法以便确定应该由扬声器88产生的噪声的正确频率和相位。根据本发明的一个实施例，根据前馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的，仅米用参考传声器91来提供输入给控制器92。根据本发明的另一个实施例，根据反馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的，采用参考传声器91和误差传声器90两者来提供输入给控制器92。通过采用DSP算法控制扬声器88的操作，扬声器88能够主动地控制在多个不同风扇速度时的噪声。从而，根据一个实施例，机架进气道50包括并且采用“混合”方法/结构用于噪声减轻。即，除了由泡沫层86提供的被动噪声减轻外，扬声器88还提供对由机架进气道50中的风扇52产生的噪声的“主动”噪声减轻。现在参照图7，示出CT系统10的机架排气道54的详细视图，其中噪声减轻特征包含在其中。机架排气道54在CT系统10的壳13中形成并且包括安置在其中的风扇56，用于将空气从CT系统10的壳13的内部推出到外围环境，以便将与机架12接触而变热的空气从CT系统10移出。来自CT系 统10的内部的空气借助风扇56被取入机架排气道54并且随后被推出进入周围环境。泡沫层86被包括在机架排气道54中，泡沫层86配置成降低风扇56产生的可闻声学噪声的水平。该泡沫层86由声学泡沫材料(例如，聚氨酯或另一个适合的聚合物复合物)形成，以便通过降低噪声的高频含量而减轻由风扇56产生的噪声。泡沫层86从而起到用于机架排气道54中的风扇56的噪声减轻的被动方法/装置的作用。根据本发明的一个实施例，并且如在图7中虚拟示出的，扬声器(或扬声器设置)88安置在机架排气道54内，其提供主动噪声减轻。扬声器88配置成产生与风扇56的噪声相同频率但与该噪声异相的声音。由扬声器88产生的异相声音(与风扇噪声处于相同的频率)从而起到抵消风扇56产生的噪声的作用，由此主动地降低机架排气道54中的风扇56产生的可闻声学噪声的水平。为了确定由风扇56产生的噪声的频率,安置一个或多个传声器90、91来测量/记录风扇噪声。由传声器90测量/记录的风扇噪声提供给控制器92中的数字信号处理(DSP)算法以便确定应该由扬声器88产生的噪声的正确频率和相位。根据本发明的实施例，分别根据反馈和前馈主动噪声减轻技术，为了确定要由扬声器88产生的声音的频率的目的，可米用参考传声器91和误差传声器90两者来提供输入给控制器92或可以仅采用参考传声器90来提供输入给控制器92。通过采用DSP算法控制扬声器88的操作，扬声器88能够主动地控制在多个不同风扇速度时的噪声。从而，机架排气道54包括并且采用“混合”方法/结构用于噪声减轻。即，除了由泡沫层86提供的被动噪声减轻外，扬声器88还提供对由机架排气道54中的风扇56产生的噪声的“主动”噪声减轻。现在参照图8，根据本发明的另一个实施例，示出CT系统10的方框示意图。在图8的实施例中，CT系统10包括系统级噪声控制器96，其从CT系统10中的多个子系统或部件接收噪声输入，以便确定主动噪声减轻方案用于最小化由CT系统10产生的声学噪声。这样的噪声源以及它们关联的噪声输入，可以包括X射线源热交换器风扇78及其噪声输入64、X射线检测器热交换器风扇78及其噪声输入66、机架排气道风扇56及其噪声输入68、机架进气道风扇52及其噪声输入70、包括在CT系统中的任何其他冷却风扇97和它们的噪声输入98。指示由机架旋转产生的噪声的噪声输入72还可以被输入系统级噪声控制器96内。该系统级噪声控制器96运行成，基于从每个相应的部件/子系统(S卩，X射线管转子14、X射线源热交换器58、X射线检测器热交换器、机架排气道风扇56、机架进气道风扇52，和旋转机架12)处接收的关联的噪声输入，例如通过将噪声信号输入数字信号处理(DSP)算法来产生被传送到扬声器88 `(其包括在每个相应的部件/子系统中)的控制信号(其中该控制信号使扬声器产生处于促进噪声消除的正确频率和相位的声音)，而确定对于该每个相应的部件/子系统(即，X射线管转子14、x射线源热交换器58、x射线检测器热交换器、机架排气道风扇56、机架进气道风扇52，和旋转机架12)的理想的主动噪声减轻控制方案。根据本发明的实施例，认识到系统级噪声控制器96可代替或结合与每个独立噪声产生部件/子系统关联的控制器92使用。如在图8中进一步图示的，也采用被动噪声减轻来减轻从例如泵和X射线管的转子等其他噪声源产生的噪声，这些噪声源在这里大体上图示为99。来自这样的部件/子系统的噪声可使用被动震动隔离和/或通过将这样的部件适当地安装到CT系统10的上层结构而被减震。从而，通过由系统级噪声控制器96提供和控制的主动噪声减轻，与其他部件/子系统99的被动噪声减轻结合，向CT系统10提供混合噪声减轻方案，其降低既在CT系统10的机架开口 48 (图1)内又在CT系统10周围的区域中(S卩，壳13的外面)的可闻声学噪声水平。从而提供“无声”系统，其更适合患者和系统操作者。
现在参照图9，包裹/行李检查系统100包括在其中具有开口 104的可旋转机架102，包裹或多件行李可通过该开口 104。该可旋转机架102容置高频电磁能源106以及检测器组件108。还提供输送系统110并且其包括由结构114支撑的输送带112以使包裹或行李件116自动并且连续地传递通过开口 104来被扫描。对象116由输送带112馈送通过开口 104，然后采集成像数据，并且输送带112采用受控并且连续的方式将包裹116从开口104移走。因此，邮政检查员、行李搬运人员和其他安全人员可非侵入式地检查包裹116的内含物是否有爆炸物、刀、枪、违禁品等。如在图9中示出的，系统100配置以便成为空气冷却的系统。在系统100的外壳13上提供机架进气道50，其中风扇52包括在机架进气道50中用于将空气从周围环境取入系统100的壳13中并且与旋转机架102接触以便提供对其的冷却。还在壳13上提供机架排气道54，其中风扇56包括在机架排气道54中用于将与机架12接触而变热的空气从壳13内驱使出并且进入周围环境。如上文详细描述的，被动噪声减轻装置和主动噪声减轻装置可以以装置级和CT系统级在系统100中提供来控制投射到系统100的机架开口 104和周围外部环境的噪声水平。根据实施例，可以实现泡沫层86和扬声器88(例如在图4-7中示出的)以便来分别被动和主动地减轻噪声，以便降低系统100中和周围的可闻声学噪声水平。有益地，本发明的实施例从而提供用于CT系统10、100的噪声减轻的系统和方法。提供混合噪声减轻方案，其在装置部件级和系统级两者采用被动和主动噪声控制方法两者。该混合噪声减轻方案降低CT系统10、100 (图1、9)的机架开口 48、104内以及环绕CT系统10、100的区域中的可闻声学噪声的水平。因此，根据本发明的一个实施例，CT系统包括外壳、安置在该外壳内并且具有机架开口来收容要扫描的对象的可旋转机架、安装在该可旋转机架上并且配置成朝该对象投射X射线束的X射线源、安装在该可旋转机架上并且配置成检测通过该对象的X射线能量而且响应于该X射线能量而生成检测器输出(其可以重建成该对象的图像)的检测器阵列，以及配置成减轻由该CT系统在操作期 间产生的噪声的混合噪声减轻系统，该混合噪声减轻系统包括配置成采用被动方式控制噪声的被动噪声减轻装置和配置成采用主动方式控制噪声的主动噪声减轻装置。根据本发明的另一个实施例，CT系统包括具有机架开口来收容要扫描的对象的可旋转机架和安置在该可旋转机架周围的外壳，其中该外壳具有在其中形成的机架进气道和机架排气道，其每个分别包括用于将空气传入和传出该外壳的内部的风扇。该CT系统还包括安装在该可旋转机架上并且配置成朝该对象投射X射线束的X射线源、安装在该可旋转机架上并且配置成检测通过该对象的X射线能量而且响应于该X射线能量而生成检测器输出(其可以重建成该对象的图像)的检测器阵列，以及对应于该X射线源和检测器阵列中的每个并且安装在该可旋转机架上的热交换器，这些热交换器配置成向该X射线源和检测器阵列提供冷却。该CT系统进一步包括配置成减轻由该CT系统在其操作期间产生的噪声的多个噪声减轻装置，其中向机架进气道、机架排气道和热交换器中的每个提供噪声减轻装置来采用被动方式和主动方式中的至少一个减轻其产生的噪声。根据本发明的再另一个实施例，用于减轻CT系统中的噪声的方法包括将多个噪声减轻装置集成到该CT系统的现有部件和特征中，通过该多个噪声减轻装置被动降低该CT系统产生的可闻声学噪声水平，以及通过该多个噪声减轻装置主动降低该CT系统产生的可闻声学噪声水平。该多个噪声减轻装置配置成降低CT机架旋转、机架风扇、X射线管操作、X射线管热交换器风扇和X射线检测器热交换器风扇中的至少一个产生的可闻声学噪声水平。该书面说明使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等 同结构元件则规定在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种计算机断层摄影CT系统，包括: 夕卜壳; 可旋转机架，其安置在所述外壳内并且具有机架开口来收容要扫描的对象； X射线源，其安装在所述可旋转机架上并且配置成朝所述对象投射X射线束； 检测器阵列，其安装在所述可旋转机架上并且配置成检测通过所述对象的X射线能量以及响应于该X射线能量而生成检测器输出，所述检测器输出能够重建成所述对象的图像；以及 混合噪声减轻系统，其配置成减轻由所述CT系统在操作期间产生的噪声，所述混合噪声减轻系统包括配置成采用被动方式控制噪声的被动噪声减轻装置和配置成采用主动方式控制噪声的主动噪声减轻装置。
2.如权利要求1所述的CT系统，其中所述外壳包括: 机架进气道，用于将来自周围环境的环境空气接收进入所述外壳的内部体积中来冷却所述CT系统，所述机架进气道包括安置在其中的风扇，用于将所述环境空气从周围环境吸入所述外壳的内部；以及 机架排气道，用于将来自所述外壳的内部体积的空气释放到周围环境来冷却所述CT系统，所述机架排气道包括安置在其中的风扇，用于将空气从所述外壳的内部体积推出到周围环境。
3.如权利要求2所述的CT系统，其中所述被动噪声减轻装置包括安置在所述机架进气道和所述机架排气道中的至少一个内的声学泡沫层，所述声学泡沫层配置成降低所述风扇产生的噪声的高频含量以 便降低其产生的可闻声学噪声的水平。
4.如权利要求2所述的CT系统，其中所述主动噪声减轻装置包括: 扬声器，其安置在所述机架进气道和所述机架排气道中的至少一个内； 参考传声器，其靠近所述机架进气道和所述机架排气道中的该至少一个来安置以测量所述风扇产生的噪声； 控制器，其配置成: 从所述参考传声器接收指示所述风扇产生的测量噪声的输出； 应用数字信号处理DSP算法以便基于所述测量噪声确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和相位； 采用所述DSP算法控制所述扬声器来产生与所述风扇产生的噪声相同频率但与所述风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消所述风扇产生的噪声并且降低其产生的可闻声学噪声的水平。
5.如权利要求1所述的CT系统，进一步包括: X射线源热交换器，其配置成向所述X射线源提供冷却； 检测器热交换器，其配置成向所述检测器阵列提供冷却； 其中所述X射线源热交换器和所述检测器热交换器中的每个包括: 冷却单元，其配置成使冷却流体冷却并且通过管道泵送所述冷却流体； 风扇风室； 风扇，其安置在所述风扇风室内，所述风扇配置成在所述冷却单元上推动空气或将空气吸离所述冷却单元以便将热能从所述冷却流体取走；以及出气道，其配置成使加热空气从所述热交换器释放出。
6.如权利要求5所述的CT系统，其中所述被动噪声减轻装置包括安置在所述出气道内的声学泡沫层，所述声学泡沫层配置成降低所述风扇产生的噪声的高频含量以便降低其产生的可闻声学噪声的水平。
7.如权利要求5所述的CT系统，其中所述主动噪声减轻装置包括: 扬声器，其安置在所述出气道内； 参考传声器，其靠近所述出气道安置来测量所述风扇产生的噪声； 控制器，其配置成: 从所述参考传声器接收指示所述风扇产生的测量噪声的输出； 应用数字信号处理DSP算法以便基于所述测量噪声确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和相位； 采用所述DSP算法控制所述扬声器来产生与所述风扇产生的噪声相同频率但与所述风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消所述风扇产生的噪声并且降低其产生的可闻声学噪声的水平。
8.如权利要求7所述的CT系统，其中所述控制器实施前馈或反馈控制技术中的一个来控制所述扬声器，其中所述控制器在实施所述前馈控制技术时只从所述参考传声器接收输入并且在实施所述反馈控制技术时所述控制器从所述参考传声器和单独的误差传声器接收输入。
9.如权利要求1所述的CT系统，其中所述混合噪声减轻系统配置成降低所述CT系统在所述机架开口内和环绕 所述CT系统的区域中产生的可闻声学噪声的水平。
10.如权利要求1所述的CT系统，其中所述外壳大致上包围所述可旋转机架以便采用被动方式控制所述CT系统产生的噪声。
11.一种计算机断层摄影CT系统，包括: 可旋转机架，其具有机架开口来收容要扫描的对象； 外壳，其绕着所述可旋转机架安置，所述外壳具有其中形成的机架进气道和机架排气道，其每个包括风扇，分别用于将空气传入和传出所述外壳的内部； X射线源，其安装在所述可旋转机架上并且配置成朝所述对象投射X射线束； 检测器阵列，其安装在所述可旋转机架上并且配置成检测通过所述对象的X射线能量以及响应于该X射线能量而生成检测器输出，所述检测器输出能够重建成所述对象的图像； 热交换器，其对应于所述X射线源和所述检测器阵列中的每个并且安装在所述可旋转机架上，这些热交换器配置成向所述X射线源和所述检测器阵列提供冷却；以及 多个噪声减轻装置，其配置成减轻所述CT系统在其操作期间产生的噪声，其中为所述机架进气道、机架排气道和热交换器中的每个提供噪声减轻装置以采用被动方式和主动方式中的至少一个减轻其产生的噪声。
12.如权利要求11所述的CT系统，其中所述多个噪声减轻装置包括安置在所述机架进气道和所述机架排气道内的声学泡沫层，所述声学泡沫层配置成降低其中所述风扇产生的噪声的高频含量以便被动地降低所述风扇产生的可闻声学噪声的水平。
13.如权利要求11所述的CT系统，其中所述多个噪声减轻装置包括主动噪声减轻装置，其对应于所述机架进气道和所述机架排气道中的每个，其中每个主动噪声减轻装置包括: 扬声器，其安置在所述机架进气道和所述机架排气道内； 传声器，其靠近所述机架进气道和所述机架排气道安置来测量相应风扇产生的噪声； 控制器，其配置成: 从所述传声器接收指示相应风扇产生的测量噪声的输出； 应用数字信号处理DSP算法以便基于所述测量噪声确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和相位； 采用所述DSP算法控制相应扬声器来产生与相应风扇产生的噪声相同频率但与风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消相应风扇产生的噪声并且主动地降低其产生的可闻声学噪声的水平。
14.如权利要求11所述的CT系统，其中对应于所述X射线源和所述检测器阵列中的每个的热交换器包括: 冷却单元，其配置成使冷却流体冷却并且通过管道泵送所述冷却流体； 风扇风室； 风扇，其安置在所述风扇风室内，所述风扇配置成在所述冷却单元上推动空气或将空气吸离所述冷却单元以便将热能从所述冷却流体取走；以及出气道，其配置成使加热空气从所述热交换器释放出。
15.如权利要求14所述的CT系统，其中所述多个噪声减轻装置包括安置在所述出气道内的声学泡沫层，所述声学泡沫层配置成降低所述风扇产生的噪声的高频含量以便被动地降低所述风扇产生的可闻声学噪声的水平。
16.如权利要求14所述的CT系统，其中所述多个噪声减轻装置包括对应于所述热交换器中的每个的主动噪声减轻装置，其中每个主动噪声减轻装置包括: 扬声器，其安置在所述出气道内； 传声器，其靠近所述出气道安置来测量所述风扇产生的噪声； 控制器，其配置成: 从所述传声器接收指示所述风扇产生的测量噪声的输出； 应用数字信号处理DSP算法以便基于所述测量噪声确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和相位； 采用所述DSP算法控制所述扬声器来产生与所述风扇产生的噪声相同频率但与所述风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消所述风扇产生的噪声并且主动地降低其产生的可闻声学噪声的水平。
17.一种用于减轻计算机断层摄影CT系统中的噪声的方法，包括: 将多个噪声减轻装置集成到所述CT系统的现有部件和特征中； 通过所述多个噪声减轻装置被动降低所述CT系统产生的可闻声学噪声的水平；以及 通过所述多个噪声减轻装置主动降低所述CT系统产生的可闻声学噪声的水平； 其中所述多个噪声减轻装置配置成降低CT机架旋转、机架风扇、X射线管操作、X射线管热交换器风扇和X射线检测器热交换器风扇中的至少一个产生的可闻声学噪声的水平。
18.如权利要求17所述的方法，其中被动降低可闻声学噪声的水平包括将声学泡沫层集成到机架壳进气道、机架壳排气道、X射线源热交换器和检测器热交换器中的每个中，以便减轻包括在其中的风扇产生的噪声，所述声学泡沫层配置成降低所述风扇产生的噪声的高频含量以便被动降低所述风扇产生的可闻声学噪声的水平。
19.如权利要求17所述的方法，其中主动降低可闻声学噪声的水平包括通过控制器控制靠近机架风扇、X射线管热交换器风扇和X射线检测器热交换器风扇中的每个安置的扬声器以便产生与相应风扇产生的噪声相同频率但与相应风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消相应风扇产生的噪声并且主动降低其产生的可闻声学噪声的水平。
20.如权利要求19所述的方法，其中控制相应的扬声器包括根据前馈技术控制相应的扬声器，所述前馈技术包括: 通过靠近相应风扇安置的参考传声器测量相应风扇产生的噪声； 向所述控制器提供来自所述参考传声器的输出，其指示所述风扇产生的测量噪声；使所述控制器对所述测量噪声应用数字信号处理DSP算法以便确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和相位；以及 采用所述DSP算法控制所述扬声器来产生与所述风扇产生的噪声相同频率但与所述风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消所述风扇产生的噪声并且主动降低其产生的可闻声学噪声的水平。
21.如权利要求19所述的方法，其中控制相应的扬声器包括根据反馈技术控制相应的扬声器，所述反馈技术包括: 通过靠近相应风扇安置的参考传声器测量相应风扇产生的噪声； 向所述控制器提供来自所述参考传声器的输出，其指示所述风扇产生的测量噪声；使所述控制器对所述测量噪声应用数字信号处理DSP算法以便确定应该由所述扬声器产生的噪声的正确频率和 相位；以及 采用所述DSP算法控制所述扬声器来产生与所述风扇产生的噪声相同频率但与所述风扇产生的噪声异相的声音，以便抵消所述风扇产生的噪声并且主动降低其产生的可闻声学噪声水平； 通过误差传声器测量产生扬声器声音后存在的任何声学噪声；以及向所述控制器提供来自所述误差传声器的输出来调整所述扬声器产生的声音，以便进一步最小化声学噪声水平。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述控制器包括部件级控制器和CT系统级控制器中的一个。
23.如权利要求17所述的方法，其中当检测到噪声水平上升到噪声水平阈值以上时使所述多个噪声减轻装置主动降低所述CT系统产生的可闻声学噪声的水平。
全文摘要
本公开涉及用于计算机断层摄影扫描仪中的声学噪声减轻的系统和方法。提供CT系统，其包括外壳、安置在该外壳内并且具有机架开口来收容要扫描的对象的可旋转机架、安装在该可旋转机架上并且配置成朝该对象投射x射线束的x射线源，以及安装在该可旋转机架上并且配置成检测通过该对象的x射线能量而且响应于该x射线能量而生成检测器输出(其能够重建成该对象的图像)的检测器阵列。混合噪声减轻系统包括在该CT系统中，该混合噪声减轻系统配置成减轻该CT系统在操作期间产生的噪声，该混合噪声减轻系统包括配置成采用被动方式控制噪声的被动噪声减轻装置和配置成采用主动方式控制噪声的主动噪声减轻装置。
文档编号A61B6/03GK103120591SQ20121046195
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月16日 优先权日2011年11月17日
发明者A.乔斯, J.J.莱塞 申请人:通用电气公司