用于计算机断层成像设备的机架的转子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于计算机断层成像设备的机架的转子。
【背景技术】
[0002]计算机断层成像设备能够实现为了诊断目的而重建检查区域的三维的层或体积图像。图像的重建在此基于通过拍摄装置的旋转而从不同投影方向从检查区域获得的投影来进行，使得对于图像的重建存在用于从至少为180度加上扇面角的角度范围获得的平行投影的测量数据。为了实现拍摄装置的旋转，计算机断层成像设备具有机架，其包括静止的旋转框架和借助旋转轴承装置可旋转地布置的转子，在该转子上保持有该拍摄装置。
[0003]计算机断层成像设备的机架的任务尤其是在围绕患者的轨道上引导拍摄装置的部件。该轨道适宜地为圆形轨道并且优选地总是以高进动再次出发。例如可以构建为滚筒或环形盘的转子构成支承结构，其适于保持拍摄装置的部件并且尤其保证了拍摄装置的部件在几何上固定的配合。例如，转子可以具有环形盘形式的转子壁和在转子壁的外圆周上环绕的、用于保持拍摄装置的部件的保持环。转子至今作为铸件由铸铝或者例如为AlZnlOSiMg的铝合金制成。这种转子的壁厚在15到20mm之间变化。
[0004]转子的另一任务尤其是支持旋转的部件、尤其是辐射源的冷却。该冷却例如通过冷却面、冷却剂或者例如为实心铝铸件的储热器来进行。
[0005]为了避免在所重建的图像中的会由于患者或器官运动而形成的运动伪影，力求通过选择高旋转速度而将用于采集对于重建所需的投影的时间窗选择得尽可能小。在目前的计算机断层成像设备中，转数达到了 210U/min。
[0006]通过高转数、大旋转半径和高旋转质量的组合，转子成为了机械上高负荷的构件，其除了吸收出现的应力之外还必须保证维持X射线管和探测器的位置，因为这些部件的超过0.15mm的位置偏移就会造成对图像质量的严重损害。
[0007]因此，对机架的转子提出的主要要求不仅是用于传输力的高强度，而且还有高刚度，以便在重量小的同时将转子的变形和拍摄装置的部件的位置偏移保持在所允许的边界以下。
[0008]从DE 10 2008 036 015 B4中已知一种用于计算机断层成像设备的转子，其至少部分地以差动结构由梁状基本元件制成。
【发明内容】
[0009]本发明的任务是，将计算机断层成像设备的机架的转子在该转子重量轻的同时以高刚度和高强度构建，使得在不损害所产生的图像的图像质量的条件下实现高转子转数。本发明的任务还有，提供具有这种转子的机架和计算机断层成像设备。
[0010]该任务通过根据独立权利要求1的特征的转子解决。该任务还通过根据权利要求19的计算机断层成像设备解决。转子的有利构型是从属权利要求的主题。
[0011]根据本发明的、用于计算机断层成像设备的机架的转子至少在一个区段中构建为空心体，其中，空心体在至少一个通过转子的旋转轴线确定的半平面中具有空心型材横截面。适宜地，空心体形成支承结构，其适于保持计算机断层成像设备的部件、尤其是拍摄装置的部件。
[0012]实心材料主要在直接位于该实心材料的表面下方的面状区域中吸收机械应力、尤其是扭曲矩，该面状区域具有与该实心材料的延伸成正比例的小的壁厚。中间的“中性纤维(neutrale Faser) ”与该面状区域成正比例地在很小程度上贡献于刚度和强度。通过将材料布置成空心体，可以相比于实心材料在相同材料投入的情况下实现更高的刚度和强度。同样，以该方式可以在刚度不变的情况下减少材料投入。空心体优选这样构建，使得恰好在对于吸收在转子旋转期间形成的应力所需的地方使用材料。由此，构建为空心体的转子相对于实心地构建的转子的特征在于材料投入少和转子的总重量少。
[0013]由于所实现的重量和与该重量关联的、需要在转子旋转期间被加速的旋转质量的减少，可以在驱动器的尺寸相对小的情况下实现转子的更高转数。通过减少重量还显著降低了转子的运输成本。
[0014]优选地，空心体的形式为绕转子的旋转轴线环绕的环的至少一个区段。由此，可以以结构上简单的方式实现空心体，其中该空心体在至少一个通过转子的旋转轴线确定的半平面中具有空心型材横截面。在此，空心型材横截面可以是敞开的或闭合的。闭合的空心型材横截面例如可以基本上是圆形的、三角形的或四角形的。敞开的空心型材横截面可以例如基本上是U形的、V形的或者Ω形的。可以通过空心体的基本上为三角形的空心型材横截面实现转子的特别高的刚度和强度。在三角形空心型材横截面的情况下，空心体的壁基本上仅负荷拉力和压力，由此可以实现转子的特别小的壁厚。适宜地，空心体具有平的外表面。在平的外表面上可以以特别简单的方式布置计算机断层成像设备的部件。在本发明的一个有利构型中，转子具有以环形盘形状的转子壁。在环形盘上可以以特别简单的方式布置计算机断层成像设备的部件。适宜地，转子壁至少在一个区段中构成空心体的区段。适宜地，转子壁至少在一个区段中构成空心体的平的外表面。
[0015]优选地，转子具有加固结构，其中，加固结构的形式为绕转子的旋转轴线环绕的环的至少一个区段，其中，该环具有在转子壁的方向上敞开的空心型材横截面，其中，加固结构与转子壁在转子壁的内圆周和外圆周上连接，从而形成空心体。由此，可以在结构上简单地实现空心体，其中，该空心体在至少一个通过转子的旋转轴线确定的半平面中具有空心型材横截面。
[0016]根据本发明的转子的特征尤其在于支承结构和空间闭合结构的组合。由此，可以以小的材料和空间开销将计算机断层成像设备的部件、例如冷却部件集成在转子上。在本发明的一个有利的实施形式中，在空心体中构建了至少一个空腔。为了进一步的有效的材料节约而将冷却剂引导部件集成在空心体中。通过将通风装置集成在空心体中而避免了在旋转的和静止的部分之间的附加的冷却通道和高开销的气密部。由此降低了冷却装置的故障率。
[0017]在本发明的一个有利的构型中，转子具有至少一个面状部件，其中，该至少一个面状部件至少在一个区段中构成空心体的区段。优选地，该至少一个面状部件具有相比于延伸而言很小的壁厚。适宜地，该至少一个面状部件赋予了空心体刚度和强度。
[0018]在本发明的一个有利的构型中，该至少一个面状部件至少在它构成空心体的区段的区段中具有围绕与转子的旋转轴线至少近似平行的轴线的弯曲。通过围绕与转子的旋转轴线至少近似平行的轴线的弯曲，有利地提高了该至少一个面状部件的刚度和强度，由此提高了空心体的刚度和强度，并且由此提高了转子的刚度和强度。此外，可以以结构上简单的方式实现空心体，其中该空心体在至少一个通过转子的旋转轴线确定的半平面中具有空心型材横截面。也可能的是，该至少一个面状部件至少在它构成空心体的区段的区段中具有在两个空间方向上的弯曲，由此另外地提高了转子的刚度和强度。
[0019]适宜地，该至少一个面状部件的弯曲局部地匹配于在转子旋转期间形成的应力分布，从而减少了该至少一个面状部件由于折弯和扭曲应力造成的负荷，由此，该至少一个面状部件基本上负荷了拉力和压力。以该方式，在转子的高的刚度和强度保持不变的情况下可以实现具有相对小的壁厚的至少一个面状部件，这显著减少了材料投入和转子的总重量。
[0020]优选地，转子具有用于旋转轴承装置的内环。优选地，该至少一个面状部件至少在一个区段中构成该内环的区段。优选地，该至少一个面状部件至少在它构成内环的区段的区段中具有沿该内环的圆周方向环绕的波浪形结构。适宜地，该至少一个面状部件至少在一个区段中构成用于转子的驱动器的带轮的区段。优选地，该至少一个面状部件至少在一个区段中构成用于保持滑环的凸缘的区段。以该方式避免了附加的构件和连接部件。
[0021]适宜地，空心体至少在一个区段中由板材制成。优选地，空心体至少在一个区段中通过拉压变形来制造。少的材料投入能够实现相比于铝合金具有更高质量密度的材料的使用。优选地，空心体至少在一个区段中由钢板支承。由此明显降低了材料成本。在此，钢板优选是冷作硬化的。由此，可以用比较成本低廉的材料实现具有高刚度和强度的转子。
【附图说明】
[0022]下面借助在附图中示出的实施例详细描述和解释本发明。其中:
[0023]图1以立体图示出了具有根据本发明的转子和静止的旋转框架的计算机断层成像设备的机架的一部分，
[0024]图2