System and method for thermal management of CT detector circuits

专利摘要:
Ein Computertomographie(CT)-System (10) enthält eine Röntgenstrahlenquelle (12), um eine Vielzahl von Röntgenstrahlen (16) durch ein Objekt (18) hindurch zu projizieren, und ein Detektorarray (22), das eine Vielzahl von Detektoranordnungen (62) aufweist. Zu jeder der Detektoranordnungen (62) gehören ferner eine Detektoruntereinheit (64), die konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlen (16) zu detektieren, und ferner konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlen in eine Vielzahl von elektrischen Signalen umzuwandeln, und wenigstens ein Array von integrierten Schaltkreisen, beispielsweise ein Datenerfassungschipsarray (68), um Daten zu gewinnen, die den elektrischen Signalen entsprechen. Das Array von integrierten Schaltkreisen, beispielsweise der Datenerfassungschipsarray (68), enthält ferner eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (66), beispielsweise Datenerfassungschips, die auf wenigstens einer gedruckten Leiterplatte (72) sitzen, und ein Wärmemanagementsystem (74), das konfiguriert ist, um eine thermische Verbindung zwischen dem Datenerfassungschipsarray (68) und einer Wärmeabfuhranordnung zu ermöglichen, um die thermische Umgebung jeder Detektoranordnung (62) zu steuern. Die Wärmeabfuhranordnung weist ferner eine Ausgleichsplatte (76) auf, die sich über zwei oder mehr Datenerfassungschips erstreckt, um die Temperaturdifferenz innerhalb der Datenerfassungschips zu reduzieren.A computed tomography (CT) system (10) includes an x-ray source (12) for projecting a plurality of x-rays (16) through an object (18) and a detector array (22) including a plurality of detector arrays (62). having. Each of the detector assemblies (62) further includes a detector subunit (64) configured to detect the x-rays (16) and further configured to convert the x-rays into a plurality of electrical signals and at least one array of integrated ones Circuits, for example, a data acquisition chip array (68) to obtain data corresponding to the electrical signals. The array of integrated circuits, such as the data acquisition chip array (68), further includes a plurality of integrated circuits (66), such as data acquisition chips, residing on at least one printed circuit board (72) and a thermal management system (74) configured to to provide thermal communication between the data acquisition chip array (68) and a heat removal assembly to control the thermal environment of each detector array (62). The heat removal assembly further includes a balance plate (76) extending over two or more data acquisition chips to reduce the temperature differential within the data acquisition chips.
公开号:DE102004031205A1
申请号:DE200410031205
申请日:2004-06-28
公开日:2005-01-20
发明作者:William Edward Burdick Jun.；Ashutosh Joshi；Joseph Cambridge Lacey；Sandeep Shrikant Tonapi
申请人:General Electric Co；
IPC主号:A61B6-03

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet von Computertomographie-Scannersystemenund insbesondere ein Wärmemanagementvon Schaltkreisen, die in derartigen Computertomographiesystemenverwendet werden.TheThe present invention relates generally to the field of computed tomography scanner systemsand in particular thermal managementof circuits used in such computed tomography systemsbe used.
[0002] ImAllgemeinen gehörtzu einem Computertomographie-(CT)-Scannersystem zum Erfassen und Verarbeitenvon Bilddaten eines interessierenden Objekts, beispielsweise einesPatienten, eine Röntgenstrahlenquelle,gewöhnlicheine Röntgenröhre. ImBetrieb projiziert die Röntgenstrahlenquelleden Röntgenstrahlin Richtung des abzubildenden Objekts, und weiter auf ein Detektorarray,das aus einer Vielzahl von Detektoranordnungen aufgebaut ist. Die Detektoranordnungenerfassen die Röntgenstrahlung,nachdem diese das Objekt durchquert oder an diesem vorbeigelangtist, und wandeln die Röntgenstrahlunganschließendin elektrische Signale um, die die Intensität des einfallenden Röntgenstrahlskennzeichnen. Diese elektrischen Signale werden erfasst und weiterverarbeitet, um ein Bild der innerhalb des Objekts vorhandenen Merkmaleaufzubauen. Ein Rotationssystem, zu dem gewöhnlich ein starr an der Röntgenstrahlenquelleund dem Detektorarray befestigter Gantryrahmen gehört, gestattetes letzteren, wenigstens eine volle Umdrehung von 360° um das Objektauszuführen.in theGenerally heardto a computed tomography (CT) scanner system for acquisition and processingof image data of an object of interest, for example onePatient, an x-ray source,usuallyan x-ray tube. in theOperation projects the X-ray sourcethe x-ray beamin the direction of the object to be imaged, and further onto a detector array,which is composed of a plurality of detector arrays. The detector arrangementscapture the X-rays,after it crosses the object or passes itis, and convert the X-rayssubsequentlyinto electrical signals around the intensity of the incident x-ray beammark. These electrical signals are detected and transmittedprocesses an image of the features present within the objectbuild. A rotation system, usually one rigid with the X-ray sourceand gantry frames attached to the detector array are permittedthe latter, at least one complete revolution of 360 ° around the objectperform.
[0003] Während dieRöntgenstrahlenquelleund der Detektorarray starr an dem Gantryrahmen befestigt rotieren,sammelt im Betrieb ein Array von integrierten Schaltkreisen, beispielsweiseein Datenerfassungssystem-(DAS)-Schaltkreis- oder Chip-Array, das eine Vielzahlvon integrierten Schaltkreisen aufweist, beispielsweise Datenerfassungschips,die auf der gedruckten Leiterplatte der Detektoranordnung sitzen,Daten, die elektrischen Signale entsprechen, die eine Schwächung desRöntgenstrahlskennzeichnen, nachdem dieser das Objekt durchquert oder umgangenhat. Währenddes Betriebes entsteht durch die Datenerfassungschips thermischeEnergie, weil diesen zum Ausführenihrer Verarbeitungsfunktionen Strom zugeführt wird. Ein spezielles Problemim Zusammenhang mit derartigen Systemen, ergibt sich anschließend ausder Notwendigkeit, diese Energie von den Chips abzuführen, undfür dieChips soweit wie möglichverhältnismäßig isothermeBedingungen aufrecht zu erhalten (d.h. die Temperaturschwankungenzwischen verschiedenen Chips oder Verarbeitungsschaltkreisen zureduzieren).While theX-ray sourceand the detector array rotates fixedly to the gantry frame,collects in operation an array of integrated circuits, for examplea data acquisition system (DAS) circuit or chip array that can accommodate a variety ofof integrated circuits, for example data acquisition chips,which sit on the printed circuit board of the detector array,Data corresponding to electrical signals that weaken theX-rayafter it crosses or bypasses the objectHas. Whilethe operation is caused by the data acquisition chips thermalEnergy, because this is to runPower is supplied to their processing functions. A special problemin connection with such systems, then emergesthe need to dissipate this energy from the chips, andfor theChips as far as possiblerelatively isothermalConditions to maintain (i.e., the temperature fluctuationsbetween different chips or processing circuitsto reduce).
[0004] ImAllgemeinen wird in Ansätzennach dem Stand der Technik die von dem Datenerfassungschipsarrayeines herkömmlichenCT-Scannersystems erzeugte thermische Last durch ein Luftzirkulationssystemgemildert, das Luft überdie Datenerfassungschips bläst.Dieses Kühlverfahrenist möglicherweisenicht in der Lage, isotherme Bedingung für die Datenerfassungschipsaufrecht zu erhalten, und es lassen sich bedeutende Temperaturunterschiede zwischenden Datenerfassungschips beobachten. Temperaturschwankungen in denDatenerfassungschips werden auch während der vorübergehenden Phasenbeobachtet, wenn sich das CT-System dreht oder sich in einer stationären Stellungbefindet. Darüberhinaus ist bei verbesserten CT-Scannersystemen die Breite der Detektoranordnung,die den Detektorarray bilden, größer undim Vergleich zu herkömmlichenCT-Scannersystemendichter besetzt, um ein breiteres Array des axial abgedeckten Bereichsdes Patienten unterzubringen. Die von dem Datenerfassungschipsarrayder Detektoranordnung derartiger verbesserter CT-Scannersystemeerzeugte thermische Last ist folglich entsprechend größer alsdie von herkömmlichenCT-Systemen erzeugte Wärmelast.in theGenerally, it is in beginningsin the prior art, that of the data acquisition chip arraya conventional oneCT scanner system generated thermal load through an air circulation systemtempered, the air overthe data acquisition chips are blowing.This cooling processis possiblyunable to isothermal condition for the data acquisition chipsto maintain, and there are significant differences in temperature betweenwatch the data acquisition chips. Temperature fluctuations in theData acquisition chips are also used during the temporary phasesobserved when the CT system is spinning or in a stationary positionlocated. About thatIn addition, in improved CT scanner systems, the width of the detector array,which form the detector array, larger andcompared to conventionalCT scanner systemsmore densely populated, around a wider array of the axially covered areato accommodate the patient. The from the data acquisition chip arraythe detector array of such improved CT scanner systemsgenerated thermal load is therefore correspondingly larger thanthose of conventionalCT systems generated heat load.
[0005] Esbesteht daher ein Bedarf nach einem Wärmemanagementsystem, das inder Lage ist, diese zusätzlicheWärmelastzu bewältigen,und es ist erwünscht,die Temperaturschwankungen der Datenerfassungschips der Detektoranordnungeines CT-Systems zu reduzieren.ItThere is therefore a need for a thermal management system that is incapable of this extraheat loadto manage something,and it is desirablethe temperature variations of the data acquisition chips of the detector arrayof a CT system.
[0006] Dievorliegende Erfindung schafft einen Ansatz zum Wärmemanagement, der darauf zielt,diesen Bedürfnissenzu entsprechen. Kurz gesagt, ein Computertomographie-(CT)-Systemgemäß einigen Aspektender vorliegenden Erfindung weist eine Röntgenstrahlenquelle auf, umeine Vielzahl von Röntgenstrahlendurch ein Objekt hindurch zu projizieren. Ein Detektorarray enthält eineVielzahl von Detektoranordnungen. Jede Detektoranordnung weist fernereine Detektoruntereinheit auf, die eingerichtet ist, um die Röntgenstrahlenzu detektieren, und ferner eingerichtet ist, um die Röntgenstrahlenin eine Vielzahl von elektrischen Signalen umzuwandeln. Wenigstenseine Leiterplattenanordnung ist mit der Detektoruntereinheit verbunden,um Daten zu akquirieren, die den elektrischen Signalen entsprechen. DieLeiterplattenanordnung weist eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisenauf, z.B. Datenerfassungschips, die auf wenigstens einer gedrucktenLeiterplatte untergebracht sind. Ein Wärmemanagementsystem ist dazugeeignet, eine thermischen Austausch zwischen den integrierten Schaltkreisen,z.B. den Datenerfassungschips, und einer Wärmeabfuhranordnung herzustellen,um die thermische Umgebung jeder Detektoranordnung zu steuern. DieWärmeabfuhranordnungenthältferner eine Ausgleichsplatte, die sich über zwei oder mehr integrierteSchaltkreise beispielsweise Datenerfassungschips, erstreckt, um dieTemperaturdifferenz zwischen den Datenerfassungschips zu reduzieren.The present invention provides an approach to thermal management that aims to meet these needs. Briefly, a computed tomography (CT) system according to some aspects of the present invention includes an x-ray source for projecting a plurality of x-rays through an object. A detector array includes a plurality of detector arrays. Each detector assembly further includes a detector subunit configured to detect the x-rays and further configured to convert the x-rays into a plurality of electrical signals. At least one circuit board assembly is connected to the detector subunit for acquiring data corresponding to the electrical signals. The printed circuit board assembly includes a plurality of integrated circuits, eg, data acquisition chips housed on at least one printed circuit board. A thermal management system is adapted to provide thermal communication between the integrated circuits, eg, the data acquisition chips, and a heat removal assembly to control the thermal environment of each detector array. The heat diss The drive assembly further includes a balance plate extending over two or more integrated circuits, such as data acquisition chips, to reduce the temperature differential between the data acquisition chips.
[0007] DieErfindung schafft ferner eine Detektoranordnungs- und CT-System, das eine derartige Wärmemanagementanordnungverwendet, sowie ein auf derartigen Grundlagen basierendes Verfahren.TheThe invention further provides a detector assembly and CT system incorporating such a thermal management arrangementand a method based on such principles.
[0008] Dieoben erwähntenund andere Vorteile und Merkmale der Erfindung erschließen sichnach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindungmit den Zeichnungen:Thementioned aboveand other advantages and features of the invention will become apparentafter reading the following detailed description in conjunctionwith the drawings:
[0009] 1 zeigt eine schematischeAnsicht eines exemplarischen Bildgebungssystems in Form eines CT-Bildgebungssystems für den Einsatzzum Erzeugen von verarbeiteten Bildern, gemäß Aspekten der vorliegendenErfindung; 1 FIG. 12 is a schematic view of an exemplary imaging system in the form of a CT imaging system for use in generating processed images, in accordance with aspects of the present invention; FIG.
[0010] 2 zeigt eine schematischAnsicht einer exemplarischen physischen Verwirklichung des CT-Systemsnach 1; 2 FIG. 12 shows a schematic view of an exemplary physical implementation of the CT system. FIG 1 ;
[0011] 3 zeigt eine Darstellungeiniger der Subsysteme des CT-Systems nach 2, die eine Strahlungsquelle und einDetektorarray aufweisen, das dazu dient, während BildgebungssequenzenStrahlung aufzufangen; 3 shows a representation of some of the subsystems of the CT system 2 having a radiation source and a detector array serving to capture radiation during imaging sequences;
[0012] 4 zeigt eine perspektivischeAnsicht von Reihen von in dem Detektorarray nach 3 verwendeten Detektoranordnungen, wobeieine exemplarische Anordnung einer Vielzahl von Detektorschaltkreisen,die die Detektoranordnung enthalten, gezeigt ist; 4 Figure 16 shows a perspective view of rows of in the detector array 3 used detector arrays, wherein an exemplary arrangement of a plurality of detector circuits containing the detector array is shown;
[0013] 5 zeigt eine perspektivischeAnsicht einer exemplarischen Leiterplattenanordnung 4, die typische konstruktive Aspekteeines einzelnen Detektorschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindungveranschaulicht; 5 shows a perspective view of an exemplary circuit board assembly 4 which illustrates typical constructional aspects of a single detector circuit according to the present invention;
[0014] 6 zeigt eine Draufsichtauf die Seite des Wärmemanagementsystemsfür Datenerfassungssystem-(DAS)-Schaltkreis-Chips der Bauart,wie sie in dem Detektorschaltkreis nach 5 verwendet werden; 6 FIG. 12 is a top view of the side of the heat management system for data acquisition system (DAS) circuit chips of the type incorporated in the detector circuit of FIG 5 be used;
[0015] 7 zeigt eine Draufsichteiner exemplarischen Platinenanordnung der Bauart, wie sie in dem Systemnach 6 enthalten ist,auf der DAS-Chips sitzen; 7 FIG. 12 shows a plan view of an exemplary board assembly of the type disclosed in the system of FIG 6 is contained on which DAS chips sit;
[0016] 8 zeigt unter anderem ebeneAnsichten und Draufsichten einer exemplarischen Ausgleichsplattenanordnungfür denEinsatz in einem DAS-Chip-Wärmemanagementsystem,das mit einem Wärmeabfuhrkanalverbunden ist; 8th shows, inter alia, plan views and plan views of an exemplary balance plate assembly for use in a DAS chip thermal management system connected to a heat removal channel;
[0017] 9 zeigt ebene und geschnitteneAnsichten einer alternativen Ausgleichsplattenanordnung; 9 shows planar and sectional views of an alternative balancing plate assembly;
[0018] 10 umfasst ebene und geschnitteneAnsichten einer weiteren alternativen Ausgleichsplattenanordnung; 10 includes planar and sectional views of another alternative balancing plate assembly;
[0019] 11 zeigt in einem Längsschnitteine weitere alternative Ausgleichsplatte, die mit Phasenumwandlungsmaterialgefülltist; 11 shows in a longitudinal section another alternative compensating plate filled with phase change material;
[0020] 12 zeigt in einem Längsschnittein weiteres alternatives Ausführungsbeispieleiner mit Phasenumwandlungsmaterial gefüllten Ausgleichsplatte; 12 shows in a longitudinal section a further alternative embodiment of a compensating plate filled with phase change material;
[0021] 13 zeigt in einem Längsschnittnoch ein Ausführungsbeispieleiner mit Phasenumwandlungsmaterial gefüllten Ausgleichsplatte; 13 shows in a longitudinal section yet another embodiment of a filled with phase change material compensating plate;
[0022] 14 zeigt in einem Längsschnittnoch ein weiteres Ausführungsbeispieleiner mit Phasenumwandlungsmaterial gefüllten Ausgleichsplatte; 14 shows in a longitudinal section yet another embodiment of a filled with phase change material compensation plate;
[0023] 15 zeigt eine schematischeDraufsicht eines alternativen Wärmemanagementsystemsfür DAS-Chips;und 15 shows a schematic plan view of an alternative thermal management system for DAS chips; and
[0024] 16 zeigt eine grafischeDarstellung des zeitlichen Temperaturprofils der Luft in dem Gantryrahmeneines CT-Systems,das das vorliegende Wärmemanagementsystemverwendet. 16 Figure 10 is a graphical representation of the temporal temperature profile of the air in the gantry frame of a CT system using the present thermal management system.
[0025] Nunauf die Zeichnungen eingehend, ist in 1 ein(nachstehend mit "CT-System" bezeichnetes) Computertomographiesystem 10 zumErfassen und Verarbeiten von Bilddaten schematisch veranschaulicht.Insbesondere akquiriert das CT-System 10 ursprünglicheBilddaten und verarbeitet diese für eine spätere Anzeige und Analyse. Indem in 1 veranschaulichtenAusführungsbeispielgehörtzu dem CT-System 10 eine Röntgenstrahlenquelle 12, diebenachbart zu einem Kollimator 14 angeordnet ist. In diesemAusführungsbeispielist die Röntgenstrahlenquelle 12 gewöhnlich eineRöntgenröhre.Now, looking at the drawings, is in 1 a computerized tomography system (hereinafter referred to as "CT system") 10 to capture and process image data schematically illustrated. In particular, the CT system acquires 10 original image data and processes it for later viewing and analysis. In the in 1 illustrated embodiment belongs to the CT system 10 an x-ray source 12 that is adjacent to a collimator 14 is arranged. In this embodiment, the X-ray source is 12 usually an x-ray tube.
[0026] DerKollimator 14 erlaubt einem einfallenden Röntgenstrahl 16,in eine Region zu gelangen, in der ein Objekt, beispielsweise einPatient 18, positioniert ist. Ein Teil der Strahlung 16 durchquertdas Objekt 18 oder gelangt an diesem vorbei, und die Strahlung 20 fällt danachauf ein allgemein mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnetesDetektorarray. Im Allgemeinen detektiert das Detektorarray 22 dieRöntgenstrahlen 16, 20 undwandelt diese anschließendin eine Vielzahl von elektrischen Signalen um, die die Intensität des einfallendenRöntgenstrahls 16 repräsentieren. Dieseelektrischen Signale werden erfasst und weiterverarbeitet, um einBild der Merkma le innerhalb des Objekts, beispielsweise des Patienten 18,aufzubauen.The collimator 14 allows an incident x-ray 16 to enter a region in which an object, for example a patient 18 , is positioned. Part of the radiation 16 traverses the object 18 or passes this, and the radiation 20 then falls to a generally with the Bezugszei chen 22 designated detector array. In general, the detector array detects 22 the X-rays 16 . 20 and then converts them into a plurality of electrical signals representing the intensity of the incident x-ray beam 16 represent. These electrical signals are detected and processed to provide an image of the features within the object, such as the patient 18 to build up.
[0027] DieRöntgenstrahlenquelle 12 wirddurch einen Systemcontroller 24 geregelt/gesteuert, dersowohl Energie als auch Steuersignale für CT-Untersuchungsreihen bereitstellt.Darüberhinaus steuert das an den Systemcontroller 24 gekoppelteDetektorarray 22 ein Erfassen der in dem Detektorarray 22 erzeugtenSignale. Im Allgemeinen steuert der Systemcontroller 24 denBetrieb des Bildgebungssystems, um Untersuchungsprotokolle auszuführen underfasste Daten zu verarbeiten. Weiter der Systemcontroller 24 gemäß 1 an ein Subsystem 26 zurlinearen Positionierung und ein Rotationssubsystem 28 angeschlossen.Das Rotationssubsystem 28 ermöglicht es, die Röntgenstrahlenquelle 12,den Kollimator 14 und das Detektorarray 22 um wenigstenseine volle Umdrehung von 360° umden Patienten 18 zu drehen. Es ist zu beachten, dass dasRotationssubsystem 28 einen Gantryrahmen 54 aufweisenkönnte, derstarr an der Röntgenstrahlenquelle 12 unddem Detektorarray 22 befestigt ist (siehe 2). Auf diese Weise ist es möglich, denSystemcontroller 24 zu verwenden, um den Gantryrahmen 54 gewöhnlich um eineLängsachsezu betreiben. Das Linearpositionierungssubsystem 26 ermöglicht eseine den Patienten 18, insbesondere eine Patientenliege 58,linear zu verschieben. Darüberhinaus kann die Patientenliege 58 innerhalb des Gantryrahmens 54 linearbewegt werden, um Bilder von anvisierten Gebieten des Objekts 18 zuerzeugen.The X-ray source 12 is through a system controller 24 controlled / controlled, which provides both energy and control signals for CT series of examinations. In addition, this controls the system controller 24 coupled detector array 22 detecting the in the detector array 22 generated signals. In general, the system controller controls 24 the operation of the imaging system to execute examination protocols and process captured data. Next the system controller 24 according to 1 to a subsystem 26 for linear positioning and a rotation subsystem 28 connected. The rotation subsystem 28 allows the X-ray source 12 , the collimator 14 and the detector array 22 at least one full revolution of 360 ° around the patient 18 to turn. It should be noted that the rotation subsystem 28 a gantry frame 54 could be rigidly attached to the X-ray source 12 and the detector array 22 is attached (see 2 ). In this way it is possible to use the system controller 24 to use the gantry frame 54 usually to operate around a longitudinal axis. The linear positioning subsystem 26 it allows the patient 18 , in particular a patient bed 58 to shift linearly. In addition, the patient bed can 58 within the gantry frame 54 be moved linearly to images of targeted areas of the object 18 to create.
[0028] Weiterkann die Röntgenstrahlenquelle 12, wiedurch den Fachmann leicht zu erkennen, durch einen Röntgenstrahlcont roller 30 geregelt/gesteuert werden,der innerhalb des Systemcontrollers 24 angeordnet ist.Insbesondere ist der Röntgenstrahlcontroller 30 konfiguriert,um der Röntgenstrahlenquelle 12 Energieund zeitliche Steuersignale zur Verfügung zu stellen. Ein Motorcontroller 32 kannverwendet werden, um die Bewegung des Rotationssubsystems 28 unddes Linearpositionierungssubsystems 26 zu steuern. Fernerenthältder Systemcontroller 24 außerdem ein Datenerfassungssystem 34.Typischerweise ist das Detektorarray 22 an den Systemcontroller 24 undinsbesondere an das Datenerfassungssystem 34 angeschlossen.Das Datenerfassungssystem 34 empfängt Daten, die durch eine Vielzahlvon elektronischen Schaltkreisen gesammelt werden, die das Detektorarray 22 bilden.Im Betrieb empfängtdas Datenerfassungssystem 34 abgetastete analoge Signalevon dem Detektorarray 22 und wandelt diese für eine anschließende Verarbeitungdurch einen Prozessor 36, gewöhnlich ist dies ein Rechner,in digitale Signalen um.Next, the X-ray source 12 as easily recognized by those skilled in the art, by an X-ray roller 30 be controlled / controlled within the system controller 24 is arranged. In particular, the X-ray controller is 30 configured to the X-ray source 12 To provide energy and timing control signals. A motor controller 32 Can be used to control the movement of the rotation subsystem 28 and the linear positioning subsystem 26 to control. It also contains the system controller 24 also a data acquisition system 34 , Typically, the detector array is 22 to the system controller 24 and in particular to the data acquisition system 34 connected. The data acquisition system 34 Receives data collected by a variety of electronic circuits that make up the detector array 22 form. In operation, the data acquisition system receives 34 sampled analog signals from the detector array 22 and converts them for subsequent processing by a processor 36 Usually this is a calculator that converts to digital signals.
[0029] Funktionalist der Prozessor 36 an den Systemcontroller 24 angeschlossen.Die durch das Datenerfassungssystem 34 gesammelten Datenkönnenan den Prozessor 36 und darüber hinaus an einen Arbeitsspeicher 38 übermitteltwerden. Es ist selbstverständlich,das das exemplarische CT-System 10 einen beliebigen zumSpeichern großerDatenmengen geeigneten Arbeitsspeicher verwenden könnte. Zudem Arbeitsspeicher 38 können entfernt angeordnete Komponentengehören,um Daten, Verarbeitungsparameter und vorherbestimmte Befehle inForm von Rechnerprogrammen zu speichern. Darüber hinaus ist der Prozessor 36 konfiguriert,um Steuerbefehle und Scanparametereingaben von einem Anwender über eineBedienungsworkstation 40 entgegenzunehmen, die gewöhnlich miteiner Tastatur und anderen Eingabegeräten ausgestattet ist. Ein Bedienerkann das CT-System 10 überdie Eingabegerätesteuern. Auf diese Weise kann der Bediener das konstruierte Bildund andere fürdas System maßgebende,von dem Rechner 36 ausgegebenen Daten verfolgen, eine Bildgebungeinleiten, und so fort.Functional is the processor 36 to the system controller 24 connected. The data collection system 34 collected data can be sent to the processor 36 and beyond that to a working memory 38 be transmitted. It goes without saying that this is the exemplary CT system 10 could use any memory suitable for storing large amounts of data. To the working memory 38 may include remote components to store data, processing parameters, and predetermined instructions in the form of computer programs. In addition, the processor 36 configured to receive control commands and scan parameter inputs from a user via an operator workstation 40 which is usually equipped with a keyboard and other input devices. An operator can use the CT system 10 control via the input devices. In this way, the operator can view the engineered image and other system-critical ones from the computer 36 track output data, initiate imaging, and so forth.
[0030] Einan die Bedienungsworkstation 40 angeschlossenes Display 42 kannverwendet werden, um das aufgebaute Bild zu beobachten und den Vorgang derBildgebung zu steuern. Weiter kann das gescannte Bild durch einengewöhnlichan die Bedienungsworkstation 40 angeschlossenen Drucker 44 gedrucktwerden. Das Display 42 und der Drucker 44 können fernerentweder unmittelbar oder überdie Bedienungsworkstation 40 mit dem Prozessor 36 verbundensein. Ferner kann die Bedienungsworkstation 40 auch miteinem Bildarchivierungs- und Datenkommunikationssystem 46 (nachstehendals "PACS" (picture archivingand communications system) bezeichnet) verbunden sein. Es ist zubeachten, dass das PACS 46 über ein internes oder externes Netzwerkmit einem entfernt angeordneten System 48 vernetzt seinkönnte,beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, mit einem Datenaustauschsystemeiner radiologischen Abteilung (nachstehend als "RIS" (RadiologyInformation System) bezeichnet), mit einem klinischen Datenaustauschsystem(nachstehend als "HIS" (Hospital Information System)bezeichnet), so dass Benutzer an unterschiedlichen Orten auf dasBild und die Bilddaten zugreifen können.On to the control workstation 40 connected display 42 can be used to observe the built-up image and control the imaging process. Further, the scanned image may be transmitted to the operating workstation by one usually 40 connected printer 44 to be printed. the display 42 and the printer 44 may also be either directly or via the operator workstation 40 with the processor 36 be connected. Furthermore, the Bedienungswerkstation 40 also with a picture archiving and data communication system 46 (hereinafter referred to as "PACS" (picture archiving and communications system)). It should be noted that the PACS 46 via an internal or external network with a remote system 48 could be networked, for example, but not limited to, with a data exchange system of a radiology department (hereinafter referred to as "RIS" (Radiology Information System)), with a clinical data exchange system (hereinafter referred to as "HIS" (Hospital Information System)) so that users can access the image and image data in different locations.
[0031] Indemnun allgemein auf 2 eingegangen wird,kann ein exemplarisches Bildgebungssystem, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispielverwendet wird, ein CT-Scannersystem 50 sein. Das in 2 dargestellte exemplarischeCT-Scannersystem 50 ermöglichtgemäß Aspektender vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen CT-Scannersystemenein breiteres Array eines axial abgedeckten Bereichs, eine verhältnismäßig hoheDrehgeschwindigkeit des Gantryrahmens 54 und eine feinereräumlicheAuflösung.Konstruktive Aspekte des exemplarischen CT-Scannersystems 50 in 2 sind mit einem Rahmen 52 unddem Gantryrahmen 54 veranschaulicht, der eine Öffnung 56 aufweist. Fernerwird die Patientenliege 58 in der Öffnung 56 des Rahmens 52 unddes Gantryrahmens 54 positioniert. Die Patientenliege 58 istgeeignet gestaltet, so dass sich ein Patient 18 während desUntersuchungsvorgangs bequem zurücklehnenkann. Darüberhinaus ist die Patientenliege 58 konfiguriert, um mittelsdes Linearpositionierungssubsystems 26 linear verschobenzu werden (siehe 1).By now generally on 2 For example, an exemplary imaging system used in the present embodiment may be a CT scanner system 50 be. This in 2 illustrated exemplary CT scanner system 50 allows in accordance with aspects of the present Invention compared to conventional CT scanner systems a wider array of axially covered area, a relatively high rotational speed of the gantry frame 54 and a finer spatial resolution. Constructive aspects of the exemplary CT scanner system 50 in 2 are with a frame 52 and the gantry frame 54 Illustrates the one opening 56 having. Furthermore, the patient bed 58 in the opening 56 of the frame 52 and the gantry frame 54 positioned. The patient bed 58 is designed appropriately so that a patient 18 during the examination process can sit back comfortably. In addition, the patient bed is 58 configured to by means of the linear positioning subsystem 26 to be shifted linearly (see 1 ).
[0032] 3 stellt einige der Subsystemedes CT-Scannersystems 50 nach 2 dar. Funktional projiziert die Röntgenstrahlenquelle 12 denRöntgenstrahl 16 aufdas Objekt 18 und weiter auf das Detektorarray 22.Wie in vorhergehenden Absätzenerörtert,durchquert ein Teil des einfallenden Röntgenstrahls 16 dasObjekt 18 oder gelangt an diesem vorbei, und ein Teil deseinfallenden Röntgenstrahls 16 einschließlich desgeschwächtenRöntgenstrahls 20 trifftanschließendauf das Detektorarray 22 auf. Eine exemplarische Anordnungdes eine Vielzahl von Detektoranordnungen 62 aufweisendenDetektorarrays 22 ist in 4 gezeigt.Ferner zeigt 5 typische konstruktiveAspekte jeder Detektoranordnung 62, gemäß der vorliegenden Erfindung.Typischerweise weist jede dieser Detektoranordnungen 62 eineDetektoruntereinheit 64 und wenigstens eine Leiterplattenanordnung 70 auf,die an die Detektoruntereinheit 64 gekoppelt ist. 3 represents some of the subsystems of the CT scanner system 50 to 2 Functionally, the X-ray source projects 12 the x-ray beam 16 on the object 18 and on to the detector array 22 , As discussed in previous paragraphs, a portion of the incident x-ray traverses 16 the object 18 or passes this, and a portion of the incident x-ray 16 including the weakened x-ray 20 then hits the detector array 22 on. An exemplary arrangement of a plurality of detector arrays 62 having detector arrays 22 is in 4 shown. Further shows 5 typical design aspects of each detector array 62 , according to the present invention. Typically, each of these detector arrays has 62 a detector subunit 64 and at least one printed circuit board assembly 70 to the detector subunit 64 is coupled.
[0033] UnterBezugnahme auf 4 und 5, ist jede Detektoruntereinheit 64 funktionsgerechtbasierend auf einer Vielzahl von Halbleiterdetektoren und Photodiodenkonstruiert, die an jeden dieser (nicht gezeigten) Detektoren angebrachtsind. Diese Halbleiterdetektoren enthalten szintillierende Kristalle,die fluoreszieren, wenn sie von Röntgenstahlen getroffen werden,um aus diesen Lichtenergie zu erzeugen. Ferner transformieren diesePhotodioden die Lichtenergie in eine Vielzahl von elektrischen Signalen.Die Detektoruntereinheit 64 ist somit geeignet, die Röntgenstrahlen 16, 20 zudetektieren, und sie wandelt diese ferner in eine Vielzahl von elektrischen Signalenum. Die Daten, die diesen elektrischen Signalen entsprechen, repräsentierendie Intensitätder Röntgenstrahlen 16, 20 ander Position der Detektoruntereinheit 64 zu dem Zeitpunkt,wenn diese Röntgenstrahlendarauf auftreffen. Diese Daten werden durch die Leiterplattenanordnung 70 erfasst,die ein Array von integrierten Schaltkreisen aufweist, beispielsweiseeinen Datenerfassungschipsarray 68, der auf wenigstenseiner gedruckten Leiterplatte 72 angebracht ist. Während diean dem Gantryrahmen 54 starr befestigten Komponenten Röntgenstrahlenquelle 12 undDetektorarray 22 rotieren, sammelt das Array von integriertenSchaltkreisen, beispielsweise das Datenerfassungschipsarray 68,das eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen enthält, beispielsweise diean der gedruckten Leiterplatte 72 angebrachten Datenerfassungssystemchips 66,insbesondere Daten, die elektri schen Signalen entsprechen, die die Schwächung dereinfallenden Röntgenstrahlen 16 repräsentieren,nachdem diese das Objekt 18 durchquert oder umgangen haben.Der mit dem Datenerfassungssystem 34 verbundene Prozessor 36 ist konfiguriert,um diese Daten zu verarbeiten, um eine Vielzahl von Projektionsmesswertenhervorzubringen und ferner Rechenoperationen an diesen Projektionsmesswertenauszuführen,um ein Bild 60 des Objekts 18 aufzubauen.With reference to 4 and 5 , is each detector subunit 64 functionally constructed based on a plurality of semiconductor detectors and photodiodes attached to each of these detectors (not shown). These semiconductor detectors contain scintillating crystals that fluoresce when struck by X-rays to produce light energy from them. Further, these photodiodes transform the light energy into a plurality of electrical signals. The detector subunit 64 is thus suitable to X-rays 16 . 20 and further converts it into a plurality of electrical signals. The data corresponding to these electrical signals represents the intensity of the X-rays 16 . 20 at the position of the detector subunit 64 at the time when these X-rays hit it. These data are taken through the circuit board assembly 70 which comprises an array of integrated circuits, such as a data acquisition chip array 68 on at least one printed circuit board 72 is appropriate. While on the gantry frame 54 rigidly mounted components X-ray source 12 and detector array 22 rotate, collects the array of integrated circuits, such as the data acquisition chip array 68 containing a plurality of integrated circuits, such as those on the printed circuit board 72 attached data acquisition system chips 66 , in particular data corresponding to electrical signals that attenuate the incident x-rays 16 represent after this the object 18 have crossed or circumvented. The one with the data acquisition system 34 connected processor 36 is configured to process this data to produce a plurality of projection measurements and to further perform arithmetic operations on these projection measurements to obtain an image 60 of the object 18 build.
[0034] Esist klar, dass ein Teil der elektrischen Energie, die den elektrischenSignalen entspricht, die durch jeden dieser Vielzahl von Datenerfassungschips 66 akquiriertwurden, in thermische Energie umgewandelt wird. In der Durchführung istdie Breite jeder Detektoranordnung 62 des Detektorarrays 22 desin der vorliegenden Erfindung aufgeführten exemplarischen CT-Scannersystems50 im Allgemeinen größer alsbei herkömmlichenCT-Scannersystemen, um ein Überstreicheneines weiteren Bereichs bei dem Patienten 18 zu ermöglichen.Dementsprechend ist die von jedem der Datenerfassungschips 66 derDetektoranordnung 62 erzeugte thermische Last wesentlichhöher alsdie bei Detektoranordnungen herkömmlicherCT-Systeme entstehende thermische Last. Typischerweise mildert eingemäß Aspektender vorliegenden Erfindung konstruiertes Wärmemanagementsystem die vonjeder der Detektoranordnungen 62 des CT-Scannersystems 50 erzeugte thermischeLast. Darüberhinaus ermöglichtdas vorliegende Wärmemanagementsystem,die thermische Umgebung jeder Detektoranordnung 62 zu steuern unddie Chips in einem verhältnismäßig isothermen Zustandzu halten (d. h. Temperaturdifferenzen zwischen den Chips zu minimieren).It is clear that a portion of the electrical energy corresponding to the electrical signals passing through each of these plurality of data acquisition chips 66 were converted into thermal energy. In the implementation is the width of each detector array 62 of the detector array 22 of the exemplary CT scanner system 50 shown in the present invention is generally larger than conventional CT scanner systems for sweeping a wider area of the patient 18 to enable. Accordingly, that of each of the data acquisition chips 66 the detector assembly 62 thermal load generated is much higher than the thermal load resulting from detector arrays of conventional CT systems. Typically, a thermal management system constructed in accordance with aspects of the present invention mitigates that of each of the detector arrays 62 CT scanner system 50 generated thermal load. In addition, the present thermal management system allows the thermal environment of each detector array 62 to control and keep the chips in a relatively isothermal state (ie to minimize temperature differences between the chips).
[0035] EinAusführungsbeispieleines Wärmemanagementsystemsgemäß der vorliegendenErfindung ist in 6 veranschaulicht.Das eingehender weiter unten beschriebene System weist eine Untereinheitauf, wie sie in 7 veranschaulichtist. In ihrer besten Ausprägungkann die Erfindung auf der Anordnung nach 7 basieren und, mit oder ohne zusätzlicheKonstruktionen der in 6 gezeigten Art,einige der erfinderischen Vorteile erzielen. Indem insbesondereauf das erfindungsgemäße Ausführungsbeispielnach 7 eingegangen wird,weist dieses Wärmemanagementsystemin einigen Ausführungsbeispieleneine Wärmeabfuhranordnung auf,die in Gestalt einer Ausgleichsplatte 76 ausgebildet seinkann, die auf zwei oder mehr Datenerfassungschips 66 angeordnetist, wobei sie mit diesen einen unmittelbaren thermischen Kontaktaufrecht erhält.Die Ausgleichsplatte 76 ist an Datenerfassungschips 66 mittelseines Haftmittels befestigt, das ein thermischer Klebstoff seinkann. Die Ausgleichsplatte 76 verteilt typischerweise diedurch das Datenerfassungschipsarray erzeugte thermische Energie über dieLeiterplattenanordnung, um eine weitgehend isotherme Temperaturverteilung über einegesamte Detektoranordnung 62 zu ermöglichen. In dem hier verwendetenSinne bedeutet der Begriff "weitgehende isothermeTemperaturverteilung" eingeringe oder unbedeutende Schwankung der Temperaturverteilung über dieKomponenten der Detektoranordnung hinweg, wie z.B. die Detektoruntereinheit,die Leiterplattenanordnung und die DAS-Chips 66. Die Ausgleichsplattekann aus geeigneten Werkstoffen hergestellt sein, zu denen ohnedarauf beschränkenzu wollen, Kupfer und Aluminium zählen. In dem exemplarischenAusführungsbeispiel,wie es in 7 gezeigtist, ist eine reguläreAnordnung von DAS-Chips 66 auf der ge druckten Leiterplatte 72 ausgebildet.Es sollte klar sein, dass einige andere unterschiedliche Anordnungenvon DAS-Chips 66 auf der gedruckte Leiterplatte 72 möglich sind,zu denen, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, eine abgestufteAnordnung gehört.In der abgestuften Anordnung sind die DAS-Chips 66 einander diagonalgegenüberliegendangeordnet (siehe 5),um eine gleichmäßige Verteilungder thermischen Energie von den DAS-Chips 66 auf die Ausgleichsplatte 76 zuverbessern.An embodiment of a thermal management system according to the present invention is shown in FIG 6 illustrated. The detailed system described below has a subunit as shown in FIG 7 is illustrated. In its best form, the invention may according to the arrangement 7 based and, with or without additional constructions of in 6 shown way to achieve some of the innovative advantages. By particular to the inventive embodiment according to 7 is received, this heat management system in some embodiments, a heat removal arrangement, which takes the form of a balance plate 76 may be formed on two or more data acquisition chips 66 is arranged, taking with them maintains an immediate thermal contact. The compensation plate 76 is at data acquisition chips 66 attached by means of an adhesive, which may be a thermal adhesive. The compensation plate 76 Typically, the thermal energy generated by the data acquisition chip array is distributed across the circuit board assembly to a substantially isothermal temperature distribution throughout an entire detector array 62 to enable. As used herein, the term "extensive isothermal temperature distribution" means a small or insignificant variation in temperature distribution across the components of the detector array, such as the detector subunit, the circuit board assembly, and the DAS chips 66 , The balance plate may be made of suitable materials, including but not limited to copper and aluminum. In the exemplary embodiment, as shown in FIG 7 is shown is a regular arrangement of DAS chips 66 on the printed circuit board 72 educated. It should be clear that some others have different arrangements of DAS chips 66 on the printed circuit board 72 are possible, including, but not limited to, a graduated arrangement. In the tiered arrangement are the DAS chips 66 arranged diagonally opposite each other (see 5 ) to ensure even distribution of thermal energy from the DAS chips 66 on the balance plate 76 to improve.
[0036] Ineiner herkömmlichenkonvektiven Kühlung vonChips, die keinerlei Wärmeabfuhranordnungder Art einer Ausgleichsplatte aufweisen, kann die Temperatur einzelnerDatenerfassungschips 66 stark differieren. In einem speziellenAusführungsbeispiel kanndie Temperatur der DAS-Chips von etwa 62°C bis etwa 67°C variieren.In einem der offenbarten Ausführungsbeispiele,wie es in 7 gezeigtist, wird die in den Datenerfassungschips 66 erzeugte thermischeEnergie gleichmäßig verteilt,um eine im wesentlichen isotherme Temperaturverteilung zwischenden einzelnen Datenerfassungschips 66 über die Leiterplattenanordnung 70 undein verbessertes Wärmemanagementfür dieDetektoruntereinheit zu erzielen. Im Betrieb sind die absolutenTemperaturen derartiger einzelner Chips 66 geeignet konfiguriert, umunterhalb einer spezifizierten maximalen Temperatur gehalten zuwerden. Ferner stellte sich heraus, dass sich die absolute Temperaturder einzelnen Datenerfassungschips bedeutend senken lässt, wenn einunmittelbarer thermischer Kontakt zwischen der Ausgleichsplatteund den Chips vorhanden ist. In einer Durchführung reduziert eine Wärmeabfuhranordnung,die eine Aus gleichsplatte aufweist, die Temperatur der (nicht gezeigten)Photodioden, da die Wärmevon den DAS-Chips 66 in die Umgebung transferiert wird.Die konvektive Wärmeabfuhrvon der Wärmeabfuhranordnungin die Umgebung kann durch Blasen eines Kühlmediums, beispielsweise Luft,mittels eines oder mehrerer Gebläseerreicht werden, die in einer (nicht gezeigten) Lüftungseinrichtungangeordnet sind. Als Kühlluftwird gewöhnlichdie Umgebungsatmosphäreinnerhalb des Gantryrahmens 54 verwendet.In a conventional convective cooling of chips that do not have any heat dissipation assembly of the type of a balance plate, the temperature of individual data acquisition chips 66 differ greatly. In a particular embodiment, the temperature of the DAS chip may vary from about 62 ° C to about 67 ° C. In one of the disclosed embodiments, as shown in FIG 7 is shown in the data acquisition chips 66 generated thermal energy evenly distributed to a substantially isothermal temperature distribution between the individual data acquisition chips 66 over the circuit board assembly 70 and to achieve improved thermal management for the detector subunit. In operation, the absolute temperatures of such single chips 66 suitably configured to be kept below a specified maximum temperature. Furthermore, it has been found that the absolute temperature of the individual data acquisition chips can be significantly reduced if there is direct thermal contact between the balance plate and the chips. In one implementation, a heat removal assembly having a compensating plate reduces the temperature of the photodiodes (not shown) since the heat from the DAS chips 66 is transferred to the environment. The convective heat removal from the heat removal assembly into the environment may be accomplished by blowing a cooling medium, such as air, by means of one or more fans arranged in a vent (not shown). As the cooling air is usually the ambient atmosphere within the gantry frame 54 used.
[0037] Außerdem istdie Schwankung der Temperatur in den einzelnen DAS-Chips wesentlichgeringer, da die Ausgleichsplatte 76 eine isotherme Temperaturverteilungzwischen den DAS-Chiparray 68 fördert. Die Verringerung derSchwankung der Temperatur zwischen einzelnen DAS-Chips 66 unddie nachfolgende Verringerung der Temperatur der Detektoranordnung 62 erhöhen dieLebensdauer, Zuverlässigkeitund Leistung der Chips und des Gesamtsystems, was sich letztendlichin der Qualitätder mittels eines solchen CT-Systems erzeugten Bildern widerspiegelt.In addition, the temperature fluctuation in each DAS chip is much lower because of the balance plate 76 an isothermal temperature distribution between the DAS chip array 68 promotes. Reducing the variation in temperature between individual DAS chips 66 and the subsequent decrease in the temperature of the detector assembly 62 increase the lifetime, reliability, and performance of the chips and the overall system, which is ultimately reflected in the quality of images produced by such a CT system.
[0038] Ineinem Ausführungsbeispiel,wie es oben erwähntist, ist die Ausgleichsplatte 66 ferner mit einer Wärmeabfuhranordnung,wie sie in 6 gezeigt ist,verbunden. Die Wärmeabfuhrvorrichtungkann eine Vielzahl von Rippen 82 aufweisen, um eine Abfuhrvon Wärmevon den DAS-Chips 66 zu fördern. Ein Konstruktionsformderartiger Rippen ist in einem in 6 gezeigtenAusführungsbeispieldargestellt. Die Rippen 82 können mit der Ausgleichsplatte 76 unmittelbardort in thermischer Berührungstehen, wo sie sich mittels eines Klebers ho her Wärmeleitfähigkeitund hoher Bindungsfestigkeit an der Ausgleichsplatte anbringen lassen.Zu beachten ist, dass die Oberflächeder Rippen 82 angepasst werden kann, indem aus vielfältigen Konfigurationeneine geeignete Querschnittsgeometrie ausgewählt wird, zu der, ohne daraufbeschränkenzu wollen, Geometrien gehören,die im Wesentlichen quadratisch, rechteckig, kreisförmig, elliptischoder irregulärgestaltet sind.In one embodiment, as mentioned above, the balance plate is 66 Further, with a heat removal arrangement, as shown in 6 is shown connected. The heat removal device may have a plurality of ribs 82 exhibit a dissipation of heat from the DAS chips 66 to promote. A construction of such ribs is in an in 6 shown embodiment shown. Ribs 82 can with the compensation plate 76 Immediately there in thermal contact, where they can attach by means of an adhesive ho her heat conductivity and high bonding strength to the balance plate. It should be noted that the surface of the ribs 82 can be adjusted by choosing, from a variety of configurations, a suitable cross-sectional geometry, including, but not limited to, geometries that are substantially square, rectangular, circular, elliptical, or irregular.
[0039] Ineinem Ausführungsbeispielsind die Rippen 82, wie in 6 gezeigt,irregulärgestaltet. Es sind dies hier federartige Rippen 82, dieaus flachen Metallblechen einer Dicke von etwa 0,125 mm bis etwa0,5 mm hergestellt sind. Die Rippen 82 können ausMetallen gefertigt sein, zu denen, ohne darauf beschränken zuwollen, Berylliumkupfer, Kupfer und Aluminium gehören. Flachefederartige Rippen 82 könnenhergestellt werden, indem die dünnenMetallbleche in einem erwärmtenZustand gefaltet werden. Zwei derartige Rippen 82 können aufder Wärmeausgleichseinrichtungzueinander benachbart angeordnet sein. Wenn die Rippen eine irreguläre Geometrie aufweisen,könntendie freien Enden Schwingungen hervorrufen, was sich verhindern lässt, indemdie Enden der Rippen in einen mit Schlitzen versehenen Block 84 eingeführt werden.Der Block 84 könnteaus einem beliebigen Kunststoff hergestellt sein. Die Blöcke können fernermit einer oder mehreren (nicht gezeigten) schützenden Vorrichtungen verbundensein, die die Rippenstrukturen sicher an die gedruckten Leiterplattenanschließen.Diese Strukturen sind konfiguriert, um die in den DAS-Chips aufgrundder Schwingung der Rippenstruktur während des Betriebs des CT-Systemshervorgerufene Spannung zu kom pensieren. Die Rippen 82 undder Block 84 sind geeignet konstruiert, um das Gewichtauf den DAS-Chips 66 zu minimieren und gleichzeitig diegewünschtenVorteile eines Wärmemanagementszur Verfügungzu stellen. Die Masse der Ausgleichsplatte ist ferner optimiert,um den gewünschtenthermischen Dämpfungseffektzu erreichen, um Temperaturfluktuation in den DAS-Chips zu reduzieren.In one embodiment, the ribs are 82 , as in 6 shown, designed irregularly. These are feathery ribs 82 made of flat metal sheets of thickness about 0.125 mm to about 0.5 mm. Ribs 82 may be made of metals including but not limited to beryllium copper, copper and aluminum. Flat feathery ribs 82 can be made by folding the thin metal sheets in a heated state. Two such ribs 82 may be arranged adjacent to each other on the heat balance device. If the ribs have an irregular geometry, the free ends could cause vibrations, which can be prevented by placing the ends of the ribs in a slotted block 84 be introduced. The block 84 could be made of any plastic. The blocks may also be connected to one or more protective devices (not shown), which securely connect the rib structures to the printed circuit boards. These structures are configured to compensate for the voltage induced in the DAS chips due to the vibration of the fin structure during operation of the CT system. Ribs 82 and the block 84 are designed to add weight to the DAS chips 66 minimize and at the same time provide the desired benefits of thermal management. The mass of the balance plate is further optimized to achieve the desired thermal damping effect to reduce temperature fluctuation in the DAS chips.
[0040] Ineinem vorliegenden Ausführungsbeispiel sinddie DAS-Chips 66 mittelseines elastischen Materials 78, beispielsweise Kapton,an der Ausgleichsplatte befestigt. Die Leiterplattenanordnung 70 ist ebenfallsmittels des gleichen elastischen Materials mit der Detektoruntereinheit 64 verbunden.Die Leiterplattenanordnung 70 ist in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispielin physisch benachbart zu der Detektoruntereinheit 64 angeordnet,was einen thermischen Austausch zwischen diesen beiden Elementensicherstellt.In one embodiment, the DAS chips are 66 by means of an elastic material 78 , For example Kapton, attached to the balance plate. The circuit board assembly 70 is also by means of the same elastic material with the detector subunit 64 connected. The circuit board assembly 70 is in the in 6 shown embodiment in physically adjacent to the detector subunit 64 arranged, which ensures a thermal exchange between these two elements.
[0041] Ineinem Ausführungsbeispielweist die Wärmeabfuhranordnungferner ein oder mehrere Wärmeabfuhrkanäle 86 auf,die in die Ausgleichsplatte 76, wie in 8 gezeigt, eingebettet sind. Im Betrieb bildendiese Wärmeabfuhrkanäle typischepassive Wärmetransfervorrichtungen,die durch die thermische Last einer Wärmequelle, beispielsweise derDatenerfassungschipsarray 68, angetrieben werden und basierendauf den Prinzipien eines in zwei Phasen ablaufenden Wärmetransfersthermische Energie von dieser Wärmequelle(d. h. dem Datenerfassungschipsarray 68) zu der Wärmeabfuhranordnung 76 transferieren.Im Allgemeinen gehörtzu jedem dieser Wärmeabfuhrkanäle 86 gewöhnlich einegeschlossene evakuierte Kammer, die aus einem thermisch leitendenMaterial, beispielsweise Kupfer, hergestellt ist. Ferner sind Innenflächen derKammer mit einer typischen kapillare Eigenschaften aufweisendenDochtstruktur ausgelegt, und diese Dochtstrukturen sind mit einemArbeitsfluid getränkt.Thermische Energie an einem (auch als Verdunsterabschnitt bezeichneten)Wärmeabfuhrkanalende,das eine höhereTemperatur aufweist, verdunstet das Arbeitsfluid in dem Bereichder Dochtstruktur, die dem Verdunsterabschnitt ausgesetzt ist. Anschließend überträgt das verdunsteteArbeitsfluid seine verborgene Verdunstungswärme an die Wärmeabfuhranordnung 76.Das kondensierte Arbeitsfluid wird durch die kapillare Wirkung derDochtstruktur in den Verdunsterabschnitt jener Wärmeabfuhrkanäle zurückgezogen.In one embodiment, the heat removal assembly further includes one or more heat removal channels 86 on that in the balancing plate 76 , as in 8th are shown embedded. In operation, these heat removal channels form typical passive heat transfer devices that are affected by the thermal load of a heat source, such as the data acquisition chip array 68 , are driven and based on the principles of a two-stage heat transfer thermal energy from this heat source (ie the data acquisition chip array 68 ) to the heat removal assembly 76 transfer. In general, belongs to each of these heat removal channels 86 usually a closed evacuated chamber made of a thermally conductive material, such as copper. Further, interior surfaces of the chamber are designed with a typical capillary-type wick structure, and these wick structures are saturated with a working fluid. Thermal energy at a heat removal channel end (also referred to as an evaporator section) having a higher temperature evaporates the working fluid in the area of the wick structure exposed to the evaporator section. Subsequently, the evaporated working fluid transfers its hidden heat of evaporation to the heat removal assembly 76 , The condensed working fluid is withdrawn by the capillary action of the wick structure into the evaporator section of those heat removal passages.
[0042] DieserMechanismus fördertdie Wärmeabfuhrvon der Ausgleichsplatte an die Umgebung, indem Luft aus einem odermehreren (nicht gezeigten) Gebläsengeblasen wird. Die Wärmeabfuhrkanäle 86 sindaus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeitgefertigt, um die konduktive Wärmeleitungvon der Ausgleichsplatte 76 zu den Wärmeabfuhrkanälen 86 zu fördern. Dasin dem Wärmeabfuhrkanalverwendete Arbeitsfluid ist basierend auf der Kompatibilität des Fluidsmit dem Material, aus dem die Wärmeabfuhrkanäle und dasDochtmaterial gefertigt sind, ausgewählt. Das für diese Technik verwendeteArbeitsfluid kann, ohne darauf beschränken zu wollen, auf Lösungsmittelnbasieren. In einem Ausführungsbeispiel kannauch Wasser als das Arbeitsfluid verwendet werden. Die Konstruktionder Anordnung der Wärmeabfuhrkanäle 86 aufder Ausgleichsplatte 76, wie sie in 8 gezeigt ist, stellt eine exemplarischeAnordnung dar. Die Anordnung des wärmeabfuhrkanals kann in ei nigenunterschiedlichen Formen gestaltet sein, um die Kühlung vonDAS-Chips 66 zu verbessern.This mechanism promotes heat removal from the balance plate to the environment by blowing air from one or more fans (not shown). The heat removal channels 86 are made of a material of high thermal conductivity to the conductive heat conduction from the balance plate 76 to the heat removal channels 86 to promote. The working fluid used in the heat removal channel is selected based on the compatibility of the fluid with the material from which the heat removal channels and the wick material are made. The working fluid used for this technique may, but is not limited to, based on solvents. In one embodiment, water may also be used as the working fluid. The construction of the arrangement of heat removal channels 86 on the balancing plate 76 as they are in 8th The arrangement of the heat removal channel may be configured in several different forms to facilitate the cooling of DAS chips 66 to improve.
[0043] Ineinigen Ausführungsbeispielenkann die Ausgleichsplatte 76 konfiguriert sein, um einenoder mehrere hohle innere Abschnitte aufzuweisen, wie es in 9 und 10 gezeigt ist. Die (auch als Dampf-(Gas)-Kammerbezeichneten) hohlen Abschnitte 90 können mit einem (nicht gezeigten)Drahtgeflecht gefülltsein, das ferner eine Wärmetransferfluidenthalten kann. Die Ausgleichsplatte 76 kann ferner zweiAbschnitte aufweisen, zu denen ein oberer Abschnitt 98 undein unterer Abschnitt 96 gehören. Der untere Abschnitt 96 istan den (in 9 und 10 nicht gezeigten) DAS-Chips 64 befestigt.Im Betrieb wird die thermische Energie auf die Ausgleichsplatte 76 übertragen,das Wärmetransferfluidwird erwärmtund erreicht einen Siedepunkt. Die verborgene Verdunstungswärme wirddurch die thermische Energie geliefert, die von den DAS-Chips 64 zuder Ausgleichsplatte 76 fließt. Während der Dampf (das Gas) innerhalbder Dampf-(Gas)-Kammer 90 aufwärtsströmt,wird der Dampf (das Gas) abgekühlt undgibt währenddes Kondensierens die verborgene Wärme an den oberen Abschnitt 98 ab.Die Wärme wirdanschließend,unterstütztdurch den Luftstrom eines oder mehrerer (nicht gezeigter) Gebläse, von demoberen Abschnitt 98 abgeführt. In noch einem Ausführungsbeispielkann der Wärmeabfuhrvorgang fernerdurch eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Rippen gefördert werden,die an dem oberen Abschnitt 98 der Ausgleichsplatte 76 befestigtsind. Das fürdieses Ausführungsbeispielverwendete Wärmetransferfluidkann, ohne darauf beschränkenzu wollen, auf Lösungsmittelnbasieren. In einem Ausführungsbeispielkann auch Wasser als das Wärmetransferfluid verwendetwerden.In some embodiments, the balance plate 76 be configured to have one or more hollow inner portions, as in 9 and 10 is shown. The hollow sections (also referred to as the steam (gas) chamber) 90 may be filled with a wire mesh (not shown), which may further include a heat transfer fluid. The compensation plate 76 may further comprise two sections, including an upper section 98 and a lower section 96 belong. The lower section 96 is at the (in 9 and 10 not shown) DAS chips 64 attached. In operation, the thermal energy is applied to the balancing plate 76 transferred, the heat transfer fluid is heated and reaches a boiling point. The hidden heat of evaporation is supplied by the thermal energy generated by the DAS chips 64 to the compensation plate 76 flows. As the vapor (gas) flows upward within the vapor (gas) chamber 90, the vapor (gas) is cooled and, during condensation, releases the hidden heat to the upper portion 98 from. The heat is then, supported by the air flow of one or more (not shown) blower from the upper section 98 dissipated. In yet another embodiment, the heat removal operation may be further promoted by a plurality of ribs (not shown) located at the upper portion 98 the compensating plate 76 are attached. The heat transfer fluid used for this embodiment may, but is not limited to, be solvent based. In one embodiment, water may also be used as the heat transfer fluid.
[0044] Ineinigen Ausführungsbeispielenist die Ausgleichsplatte 76 konfiguriert, um ein oder mehrere hohleinnere Abschnitte 92 aufzuweisen, die, wie in 11, 12, 13 und 14 gezeigt, ein (im folgendenmit PCM bezeichnetes) Phasenumwandlungsmaterial enthalten. In einemAusführungsbeispielweist die Ausgleichsplatte 76, wie in 11 gezeigt, einen oberen Abschnitt 98 undeinen unteren Abschnitt 96 auf. Das hohle Innere 92 derAusgleichsplatte 76 ist mit PCM gefüllt. Die Ausgleichsplatte 76 stehtin thermischer Verbindung mit den DAS-Chips 66. Im Betriebwird die durch das DAS-Chips 66 erzeugte thermische Energiezu der Ausgleichsplatte 76 geleitet. In der Folge wirddie Energie in den mit PCM gefülltenhohlen Abschnitt 92 abgestrahlt. Das PCM, das normalerweiseein festes Material ist, beginnt zu schmelzen, und die verborgeneSchmelzwärmewird durch die Leitung der thermischen Energie zur Verfügung gestellt,die von den DAS-Chips 66 abfließt. Die Wärmeleitung von den DAS-Chips 66 zuder Ausgleichsplatte 76 wird ferner durch wärmeleitendeElemente 94 verbesserte, die konfiguriert sind, um in einemwie in 11 gezeigtenAusführungsbeispielan dem unteren Abschnitt 96 oder in noch einem wie in 12 gezeigten Ausführungsbeispielan dem oberen Abschnitt 98 der Ausgleichsplatte 76 befestigtzu werden. Diese wärmeleitendenElemente 94 können Streifenoder Rippen sein, die aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeithergestellt sind. Einige andere Konfigurationen der wärmeleitendenElemente sind möglich,zu denen, ohne auf diese beschränken zuwollen, die in 13 und 14 gezeigten Konfigurationengehören.In 13 ist die Ausgleichsplatte 76 anwärmeleitendenElementen 94 angebracht, die sowohl an dem unteren Abschnitt 96 als auchdem oberen Abschnitt 98 befestigt sind. In 14 sind die wärmeleitenden Elemente an den Seitendes unteren Abschnitts 96 der Ausgleichsplatte 76 befestigt.In some embodiments, the balance plate is 76 configured to have one or more hollow inner sections 92 to exhibit, as in 11 . 12 . 13 and 14 shown a (below with PCM) phase change material. In one embodiment, the balance plate 76 , as in 11 shown an upper section 98 and a lower section 96 on. The hollow interior 92 the compensating plate 76 is filled with PCM. The compensation plate 76 is in thermal communication with the DAS chips 66 , In operation, the through the DAS chips 66 generated thermal energy to the balance plate 76 directed. As a result, the energy gets into the PCM-filled hollow section 92 radiated. The PCM, which is usually a solid material, starts to melt, and the hidden heat of fusion is provided by the thermal energy lead taken from the DAS chips 66 flows. The heat conduction from the DAS chips 66 to the compensation plate 76 is further by thermally conductive elements 94 improved, which are configured to work in a like 11 shown embodiment at the lower portion 96 or in another one like in 12 shown embodiment at the upper portion 98 the compensating plate 76 to be attached. These heat-conducting elements 94 may be strips or ribs made of a metal having high thermal conductivity. Some other configurations of the heat-conducting elements are possible, including, but not limited to, those described in U.S. Pat 13 and 14 include shown configurations. In 13 is the compensation plate 76 on heat-conducting elements 94 attached to both the lower section 96 as well as the upper section 98 are attached. In 14 are the heat-conducting elements on the sides of the lower section 96 the compensating plate 76 attached.
[0045] Beijedem Betrieb des CT-Systems kommt es zu einem Anstieg der von denDAS-Chips 64 abgegebenen thermischen Energie, mit der Folge,dass das in dem hohlen Inneren 92 der Ausgleichsplatte 76 vorhandenePCM schmilzt. Die verborgene Schmelzwärme wird durch die von denDAS-Chips 64 abgegebene thermische Energie geliefert, die durchden unteren Abschnitt 96 der Ausgleichsplatte 76 hindurchin das PCM geleitet wird. In diesem Verfahren werden die DAS-Chips 66 gekühlt, unddadurch die Temperatur der Detektoruntereinheit 64 gesenkt.Wenn das CT-System nicht in Betrieb ist, wird die in dem PCM gespeichertethermische Energie freigegeben, und das PCM verfestigt sich, wobeies die verborgene Wärmeabgibt. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben,erhält dasPhasenumwandlungsmaterial in den vorübergehenden Perioden, wennder Gantryrahmen rotiert und die Bildgebung stattfindet, in denDAS-Chips weitgehend isotherme Bedingung aufrecht. Das in 11, 12, 13 und 14 dargestellte Wärmemanagementsystem,das das Phasenumwandlungsmaterial verwendet, kann ferner durch eineVielzahl von aus Metallen hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellten (nichtgezeigten) Rippen verbessert werden, die konfiguriert sind, um ander Ausgleichsplatte 76 befestigt zu werden.Each time you run the CT system, the DAS chips increase 64 emitted thermal energy, with the result that in the hollow interior 92 the compensating plate 76 existing PCM melts. The hidden heat of fusion is through that of the DAS chips 64 delivered thermal energy delivered by the lower section 96 the compensating plate 76 through into the PCM. In this process, the DAS chips 66 cooled, and thereby the temperature of the detector subunit 64 lowered. When the CT system is not in operation, the thermal energy stored in the PCM is released and the PCM solidifies, releasing the hidden heat. As described in the previous embodiments, in the transitory periods when the gantry frame is rotating and imaging is taking place, the phase change material maintains a largely isothermal condition in the DAS chips. This in 11 . 12 . 13 and 14 The illustrated thermal management system using the phase change material may be further enhanced by a plurality of ribs (not shown) made of high thermal conductivity metals configured to be attached to the balance plate 76 to be attached.
[0046] DasPhasenumwandlungsmaterial (PCM) wird aus einem weiten Bereich vonVerbindungen gewählt,zu denen, ohne darauf beschränkenzu wollen, organische Verbindungen der n-Alkanreihe, Paraffinwachse,hydrierte Salze sowie einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisende Legierungengehören. DerSchmelzpunkt des PCM kann geeignet eingerichtet werden, um den speziellenvon der Konstruktion des CT-Systems abhängigen Anforderungen an dieKühlungder DAS-Chips 64 zu genügen.The phase change material (PCM) is selected from a wide range of compounds, including, but not limited to, n-alkane series organic compounds, paraffin waxes, hydrogenated salts, and low melting point alloys. The melting point of the PCM can be suitably adjusted to meet the specific cooling system requirements of the DAS based on the design of the CT system 64 to suffice.
[0047] Ineinem Ausführungsbeispielist die Ausgleichsplatte 76 konfiguriert, um eine wie in 15 gezeigte keilförmige oderkegelig zulaufende Gestalt aufzuweisen. 15 zeigt ein Wärmemanagementsystem 74.In der schematischen Ansicht nach 15 sindzwei Leiterplatten 70 dargestellt. Die DAS-Chips 64 sindan der gedruckten Leiterplatte 72 befestigt. Die Ausgleichsplatte 76 istkonfiguriert, um zwei Ränder,nämlicheine Anströmkante 100 und eineAbströmkante 102 aufzuweisen.Die Dicke der Ausgleichsplatte 76 nimmt entlang der Ausgleichsplattevon der Anströmkante 100 hinzu der Abströmkante 102 ab.Der Pfad des Luftstroms 88 für die konvektive Kühlung istals überdie Längeder Ausgleichsplatte 76 verlaufend dargestellt. Mit derentlang dem Pfad des Luftstroms 88 ansteigenden Dicke derAusgleichsplatte 76, wie es in 15 gezeigt ist, nimmt die dem Luftstromzur Verfügungstehende Querschnittsflächeentsprechend allmählichab. Im Betrieb verursacht dies einen Anstieg der Geschwindigkeitder Luft auf ihrem Weg entlang der Ausgleichsplatte 76.Die Temperatur der Luft ist, wenn diese mit der Anströmkante 100 inBerührungtritt, geringer als die Temperatur der Luft an der Abströmkante 102.Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass,währenddie Luft entlang der Ausgleichsplatte 76 strömt, thermischeEnergie an die Luft abgeführt wird,wodurch deren Temperatur ansteigt. Um in den DAS-Chips 66 einegleichmäßige Temperaturaufrecht zu erhalten und um jedes Auftreten von Stellen übermäßiger Temperatur(Hot Spots) in der Ausgleichsplatte 76 zu vermeiden, wirddieser Temperaturanstieg der Luft durch die Erhöhung der Geschwindigkeit derLuft kompensiert, da das Phänomender konvektiven Wärmeübertragungproportional zur der Geschwindigkeit des wärmeabführenden Mediums ist, das indiesem AusführungsbeispielLuft ist.In one embodiment, the balance plate 76 configured to one as in 15 exhibit shown wedge-shaped or tapered shape. 15 shows a thermal management system 74 , In the schematic view 15 are two printed circuit boards 70 shown. The DAS chips 64 are on the printed circuit board 72 attached. The compensation plate 76 is configured to have two edges, namely a leading edge 100 and a trailing edge 102 exhibit. The thickness of the compensating plate 76 takes along the compensating plate from the leading edge 100 towards the trailing edge 102 from. The path of the airflow 88 for the convective cooling is considered over the length of the compensating plate 76 shown running. With the along the path of the airflow 88 increasing thickness of the balance plate 76 as it is in 15 is shown, the air flow available cross-sectional area gradually decreases accordingly. In operation, this causes an increase in the velocity of the air on its way along the compensating plate 76 , The temperature of the air is when this with the leading edge 100 less than the temperature of the air at the trailing edge 102 , This is due to the fact that while the air is along the balancing plate 76 flows, thermal energy is dissipated to the air, whereby their temperature increases. To get in the DAS chips 66 to maintain a uniform temperature and to prevent any occurrence of excessively hot spots (hot spots) in the balancing plate 76 To avoid this increase in temperature of the air is compensated by increasing the speed of the air, since the phenomenon of convective heat transfer is proportional to the speed of the heat dissipating medium, which in this embodiment is air.
[0048] InsämtlichenAusführungsbeispielen,wie sie in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben sind, istdas konvektive Kühlmediumdie Umgebungsatmosphäreinnerhalb des Gantryrahmens. 16 zeigteinen Graph, der die exemplarische Temperaturänderung in der Umgebung innerhalbeines CT-Systems zeigt. In dem Graph ist an der x-Achse 112 dieUhrzeit in Minuten und an der y-Achse 114 die Temperaturder Luft innerhalb des Gantryrahmens 54 abgetragen. DieTemperatur der Luft innerhalb des Gantryrahmens wird unterhalb einervorgegebenen maximalen Temperatur gehalten, die sich aus der Konstruktiondes CT-Systems ergibt. Das Temperaturprofil der Umgebungsatmosphäre innerhalbdes Gantryrahmens weist mehrere Abschnitte auf. Ein Abschnitt 106 zeigtdie allmählicheErhöhung derTemperatur der Luft währenddie Detektoranordnung in Betrieb gesetzt wird. Abschnitte 108 zeigen denScanmodus, währenddessenein steiler Temperaturanstieg der Luft zu beobachten ist. DiesesAnsteigen der Temperatur ist auf die Wärme zurückzuführen, die durch die Röntgenstrahlenquellewährend des Vorgangsder Bildgebung erzeugt wird. Nach dem Scanmodus, hält die Rotationdes Gantryrahmens an, und die Temperatur sinkt, wie in den Abschnitten 110 gezeigt.Diese Phase, in der sich der Gantryrahmen in einer stationären Positionbefindet, wird gewöhnlichals "Parkmodus" bezeichnet. 16 zeigt einige derartigeZyklen, die einen Scanmodus, wie er durch die Abschnitte 108 veranschaulichtist, und einen durch die Abschnitte 110 dargestellten Parkmodusaufweisen. Das Wärmemanagementsystem,wie es in vielfältigenAusführungsbeispielenbeschrieben ist, wie sie in den vorhergehenden Abschnitten offenbartsind, ist konstruiert, um die Wärmelastzu bewältigen,die währendder Scanmodi und Parkmodi des CT-Systemserzeugt wird. Darüberhinaus ist das Wärmemanagementsystem,wie es in vielfältigenAusführungsbeispielenbeschrieben ist, wie sie in den vorhergehenden Abschnitten offenbart sind,ferner konfiguriert, um die DAS-Chips während der vorübergehendenPerioden, in denen die umgebende Lufttemperatur (wie in 16 gezeigt) ansteigt oderabnimmt, sowie währendsich Wärmetransferbedingungen ändern (beispielsweisedurch Erhöhungoder Verringerung der konvektiven Wärmeübertragung während desScanmodus in einem CT-System), und während sich Wärmelastenim Betrieb der Schaltung ändern,in einem weitgehend isothermen Zustand zu halten. Für derartigevorübergehende Änderungender Bedingungen arbeitet das System als eine thermische Dämpfungseinrichtung gegenzeitliche Temperaturschwankungen.In all of the embodiments described in the previous sections, the convective cooling medium is the ambient atmosphere within the gantry frame. 16 FIG. 12 is a graph showing the exemplary temperature change in the environment within ei. FIG CT system shows. In the graph is on the x-axis 112 the time in minutes and on the y-axis 114 the temperature of the air within the gantry frame 54 ablated. The temperature of the air within the gantry frame is kept below a predetermined maximum temperature resulting from the design of the CT system. The temperature profile of the ambient atmosphere within the gantry frame has several sections. A section 106 shows the gradual increase in the temperature of the air while the detector assembly is being operated. sections 108 show the scan mode, during which a steep temperature rise of the air is observed. This increase in temperature is due to the heat generated by the X-ray source during the imaging process. After the scan mode, the rotation of the gantry frame stops, and the temperature drops, as in the sections 110 shown. This phase, in which the gantry frame is in a stationary position, is commonly referred to as a "park mode". 16 shows some such cycles, the one scanning mode, as through the sections 108 is illustrated, and one through the sections 110 Park mode shown have. The thermal management system, as described in various embodiments, as disclosed in the preceding paragraphs, is designed to handle the thermal load generated during the scan modes and parking modes of the CT system. Moreover, as described in various embodiments as disclosed in the preceding paragraphs, the thermal management system is further configured to operate the DAS chips during transitory periods in which the ambient air temperature (as in FIG 16 shown) as heat transfer conditions change (for example, by increasing or decreasing convective heat transfer during the scan mode in a CT system) and as heat loads in the operation of the circuit change to maintain a largely isothermal state. For such transient changes in conditions, the system operates as a thermal damper against temporal temperature variations.
[0049] Dieoben beschriebenen Ausführungsbeispieleveranschaulichen das Wärmemanagementsystemeiner Detektoranordnung eines CT-Scannersystems. Zu den Hauptvorteilender offenbarten Ausführungsbeispielegehörtdie Fähigkeit,die Datenerfassungschips in einem weitgehend isothermen Zustandzu halten, und die in einer Detektoranordnung erzeugte thermischeEnergie abzuführen.Der Vorgang der Wärmeabfuhrsenkt die Temperatur der Datenerfassungschips und kühlt anschließend dieDetektoranordnung. Der weitgehend isotherme Zustand in den Datenerfassungschipsund die Kühlungder DAS-Chips mit der nachfolgende Kühlung der Detektoranordnungverbessern die Bildqualitätund machen es möglich,zusätzlicheFlexibilitätfür dieKonstruktion eines CT-Scannersystems zu schaffen, beispielsweisedadurch, dass die Zuverlässigkeitdes System gesteigert wird, währendsich diese Scannersysteme mit erweiterten Betriebstemperaturbereichenbetreiben lassen.TheEmbodiments described aboveillustrate the thermal management systema detector assembly of a CT scanner system. To the main advantagesof the disclosed embodimentsbelongsthe ability,the data acquisition chips in a largely isothermal stateand the thermal energy generated in a detector arrayDissipate energy.The process of heat dissipationlowers the temperature of the data acquisition chips and then cools theDetector array. The largely isothermal state in the data acquisition chipsand the coolingthe DAS chip with the subsequent cooling of the detector assemblyimprove the picture qualityand make it possibleadditionalflexibilityfor theConstruction of a CT scanner system, for examplein that reliabilityof the system is increased whileThese scanner systems come with extended operating temperature rangesoperate.
[0050] EinComputertomographie-(CT)-System 10 enthält eine Röntgenstrahlenquelle 12,um eine Vielzahl von Röntgenstrahlen 16 durchein Objekt 18 hindurch zu projizieren, und ein Detektorarray 22,das eine Vielzahl von Detektoranordnungen 62 aufweist. Zujeder der Detektoranordnungen 62 gehören ferner eine Detektoruntereinheit 64,die konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlen 16 zudetektieren, und ferner konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlenin eine Vielzahl von elektrischen Signalen umzuwandeln, und wenigstensein Array von integrierten Schaltkreisen beispielsweise ein Datenerfassungschipsarray68, um Daten zu gewinnen, die den elektrischen Signalen entsprechen.Das Array von integrierten Schaltkreisen, beispielsweise der Datenerfassungschipsarray 68,enthältferner eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen 66,beispielsweise Datenerfassungschips, die auf wenigstens einer gedrucktenLeiterplatte 72 sitzen, und ein Wärmemanagement system 74, daskonfiguriert ist, um eine thermische Verbindung zwischen dem Datenerfassungschipsarray 68 undeiner Wärmeabfuhranordnungzu ermöglichen,um die thermische Umgebung jeder Detektoranordnung 62 zusteuern. Die Wärmeabfuhranordnungweist ferner eine Ausgleichsplatte 76 auf, die sich über 2 oder mehrDatenerfassungschips erstreckt, um die Temperaturdifferenz innerhalbder Datenerfassungschips zu reduzieren.A computed tomography (CT) system 10 includes an x-ray source 12 to a variety of x-rays 16 through an object 18 through and a detector array 22 containing a variety of detector arrays 62 having. To each of the detector assemblies 62 further include a detector subunit 64 that is configured to receive the x-rays 16 and further configured to convert the x-rays into a plurality of electrical signals, and at least one array of integrated circuits, for example, a data acquisition chip array 68 to obtain data corresponding to the electrical signals. The array of integrated circuits, such as the data acquisition chip array 68 , further includes a plurality of integrated circuits 66 for example, data acquisition chips mounted on at least one printed circuit board 72 sit, and a thermal management system 74 which is configured to provide a thermal connection between the data acquisition chip array 68 and a heat removal arrangement to enable the thermal environment of each detector array 62 to control. The heat removal assembly further includes a balance plate 76 which extends over 2 or more data acquisition chips to reduce the temperature differential within the data acquisition chips.
[0051] Während dieErfindung vielfältigenAbwandlungen und alternativen Ausprägungen zugänglich sein kann, sind hierspezielle Ausführungsbeispiele exemplarischin den Figuren gezeigt und im Einzelnen erläutert. Es sollte allerdingsklar sein, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die offenbarten Ausprägungen zubeschränken.Typischerweise kann das gemäß der vorliegendenErfindung in Betracht gezogene Wärmemanagementsystemauch in elektronischen Schaltkreises anderer Systeme verwendet werden,zu denen beispielsweise medizinische Bildgebungssysteme wie Röntgenbildgebungssystemeund Magnetresonanz-Tomographie-Bildgebungssysteme gehören. Dementsprechendsoll die Erfindung in ihrer vorliegenden Ausprägung sämtliche Modifikationen, äquivalenteFormen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindungfallen, wie er durch die folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.While theInvention diverseVariations and alternative manifestations can be accessible herespecial embodiments exemplaryshown in the figures and explained in detail. It should, howeverbe clear that the invention is not intended to the disclosed formsrestrict.Typically, this can be done according to the present inventionInvention considered thermal management systemalso be used in electronic circuits of other systemssuch as medical imaging systems such as x-ray imaging systemsand magnetic resonance tomography imaging systems. Accordinglyshould the invention in its present form all modifications, equivalentsShapes and alternatives that fall within the scope of the inventionfall, as defined by the following appended claims.

权利要求:
Claims (10)
[1]
Computertomographiesystem (10), zu dem gehören: einGantryrahmen (54), der dazu eingerichtet ist, um eine Längsachsezu rotieren; eine Röntgenstrahlenquelle(12), die an dem Gantryrahmen befestigt und dazu eingerichtetist, eine Vielzahl von Röntgenstrahlen(16) durch ein Objekt (18) hindurch zu projizieren; einDetektorarray (22), das an dem Gantryrahmen (54)gesichert ist und das eine Anzahl von Detektoranordnungen (62)aufweist, die dazu eingerichtet sind, eine Anzahl von elektrischenSignalen zu erzeugen, die den Röntgenstrahlenentsprechen; wobei jede Detektoranordnung (62) ferner eineDetektoruntereinheit (64) und wenigstens eine Leiterplattenanordnung(70) aufweist, die mit der Detektoruntereinheit (62)verbunden ist, jede Leiterplattenanordnung (70) eine Vielzahlvon integrierten Schaltkreisen (66) aufweist, die an wenigstenseiner gedruckten Leiterplatte (72) befestigt sind, undein Wärmemanagementsystem(74), das mit den integrierten Schaltkreisen (66)in thermischer Verbindung steht, um Temperaturänderungen in jeder der Detektoranordnung(62) zu reduzieren; und ein Prozessor (36),der dazu eingerichtet ist, die elektrischen Signale zu verarbeiten,um eine Anzahl von Pro jektionsmesswerten zu erzeugen, wobei derProzessor (36) dazu eingerichtet ist, Rechenoperationen anden Projektionsmesswerten auszuführen,um aus diesen ein Bild des Objekts (18) aufzubauen.Computed Tomography System ( 10 ), which includes: a gantry frame ( 54 ) configured to rotate about a longitudinal axis; an X-ray source ( 12 ) attached to the gantry frame and adapted to receive a plurality of x-rays ( 16 ) through an object ( 18 ) to project through; a detector array ( 22 ) attached to the gantry frame ( 54 ) and that a number of detector arrays ( 62 ) configured to generate a number of electrical signals corresponding to the x-rays; each detector array ( 62 ) a detector subunit ( 64 ) and at least one printed circuit board assembly ( 70 ) connected to the detector subunit ( 62 ), each circuit board assembly ( 70 ) a plurality of integrated circuits ( 66 ) on at least one printed circuit board ( 72 ), and a thermal management system ( 74 ), integrated circuits ( 66 ) is thermally connected to detect temperature changes in each of the detector assemblies ( 62 ) to reduce; and a processor ( 36 ) configured to process the electrical signals to produce a number of projection readings, wherein the processor ( 36 ) is adapted to carry out arithmetic operations on the projection measured values in order to obtain from these an image of the object ( 18 ).
[2]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch1, wobei die Detektoruntereinheit (64) mit der Leiterplattenanordnung(70) in thermischer Verbindung steht.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 1, wherein the detector subunit ( 64 ) with the printed circuit board assembly ( 70 ) is in thermal communication.
[3]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch2, bei dem die Leiterplattenanordnung (70) physisch benachbartzu der Detektoruntereinheit (64) angeordnet ist.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 2, wherein the printed circuit board arrangement ( 70 ) physically adjacent to the detector subunit ( 64 ) is arranged.
[4]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch2, bei der die Leiterplattenanordnung (70) über einelastisches Material (80) mit der Detektoruntereinheit(64) verbunden ist.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 2, wherein the printed circuit board assembly ( 70 ) via an elastic material ( 80 ) with the detector subunit ( 64 ) connected is.
[5]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch1, bei dem das Wärmemanagementsystem (74)eine Wärmeabfuhranordnungaufweist.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 1, wherein the thermal management system ( 74 ) has a heat removal arrangement.
[6]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch5, bei dem das Wärmemanagementsystem (74)konfiguriert ist, um Wärmevon den integrierten Schaltkreisen (66) zu der Wärmeabfuhranordnungzu übertragen.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 5, wherein the thermal management system ( 74 ) is configured to transfer heat from the integrated circuits ( 66 ) to the heat removal assembly.
[7]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch5, bei dem die Wärmeabfuhranordnungwenigstens eine Ausgleichsplatte (76) aufweist, die über zweioder mehr integrierten Schaltkreisen (66) angeordnet istund konfiguriert ist, um in einem aktiven thermischen Kontakt mitden integrierten Schaltkreisen (66) zu stehen.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 5, wherein the heat removal arrangement comprises at least one compensating plate ( 76 ) having two or more integrated circuits ( 66 ) and is configured to be in active thermal contact with the integrated circuits ( 66 to stand).
[8]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch7, bei dem die Ausgleichsplatte (76) konfiguriert ist,um die von den integrierten Schaltkreisen erzeugte thermische Energie(66) gleichmäßig zu verteilen.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 7, wherein the compensating plate ( 76 ) is configured to control the thermal energy generated by the integrated circuits ( 66 ) evenly.
[9]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch7, bei dem zu der Wärmeabfuhranordnung fernerwenigstens ein Wärmeabfuhrsystemgehört, umeinen freien konvektiven thermischen Austausch mit der von der Ausgleichsplatte(76) her transformierten thermischen Energie durchzuführen.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 7, wherein the heat removal assembly further includes at least one heat removal system for conducting a free convective thermal exchange with that of the balance plate (10). 76 ) to carry out her transformed thermal energy.
[10]
Computertomographiesystem (10) nach Anspruch9, bei dem das Wärmeabfuhrsystemeine Vielzahl von Rippen (82) aufweist, die geeignet ausgebildetsind, um eine konvektive Wärmeabfuhrder thermischen Energie durchzuführen,die von den integrierten Schaltkreisen (66) her darin transportiert wurde.Computed Tomography System ( 10 ) according to claim 9, wherein the heat removal system comprises a plurality of ribs ( 82 ), which are adapted to perform a convective heat dissipation of the thermal energy, of the integrated circuits ( 66 ) was transported in it.

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2011-08-11| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110524 |

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2014-04-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140101 |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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