CN1514701A - X射线诊断设备 - Google Patents

Abstract

一种X射线诊断设备，包括：一个X射线发生器(1)，用于向物体辅射X射线；一个平面型X射线探测仪(14)，用于探测从X射线发生器辅射出来并穿过该物体的射线；传热介质(5)，用于吸收X射线发生器和平面型X射线探测仪中产生的热量；冷却装置(13)，用来冷却因吸收热量而被加热了的传热介质；和用于在X射线发生器和平面型X射线探测仪以及冷却装置之间移动传热介质的装置。

Description

X射线诊断设备

技术领域

本发明涉及一种X射线诊断设备或者称X射线检查装置(此后通称为“X射线诊断设备”)，更具体地说，涉及冷却用于产生X射线的X射线发生器和探测X射线的平面型X射线探测仪的技术领域。

背景技术

X射线诊断设备通过拍摄物体的X射线相片来对物体进行诊断等事宜，X射线相片是这样拍摄的：利用X射线发生器产生的X射线辅射该物体，并用穿过该物体的X射线曝光胶片。此外，X射线诊断设备还可以利用由多个二维水平设置的X射线探测元件构成的平面型X射线探测仪探测穿过物体的X射线，并通过在监视器而不是胶片上绘制具有探测到的X射线强度和密度分布的X射线图像来进行诊断等事宜。

由于X射线诊断设备等中的平面型X射线探测仪在操作过程中会产生热量，这时，探测到的X射线的特性就会由于产生的热量引起的温度变化而发生改变，因此X射线图像的质量也可能改变。

为了解决这个问题，可以使用带有珀尔帖元件的冷却器来防止平面型X射线探测仪的温度变化，这种珀尔帖元件在例如日本未审查公开No.11-271456中公布。也就是说，将包含如镓、砷等半导体材料的平面型X射线探测仪气密地密封在玻璃罩等的容器内，这样探测仪就不会受到潮湿等因素的不利影响，珀尔帖元件粘接在玻璃罩上，散热片连接在珀尔帖元件的辐射面上。散热片通过空气冷却扇强力冷却，同时热量通过对流从那里辐射出来，因此X射线探测仪通过珀尔帖元件和玻璃罩冷却。

另一方面，使用一种循环冷却系统作为用于产生X射线的X射线发生器的冷却器，如在日本专利申请No.11-367296中公开的。在循环冷却系统中，一个容纳X射线管的容器中充满作为传热介质的绝缘油，该绝缘油被连续抽到容器外部，在冷却后又返回到容器中。

虽然平面型X射线探测仪产生的热量大约为0.1千瓦，但是要求将X射线探测仪的温度稳定地保持在预定的温度范围内(例如，从室温到大约35)以防止图像质量的破坏。相反，当利用胶片生成图像时，由于X射线发生器在几秒内消耗大约20到30千瓦的能量，因此其产生的热量远远大于平面型X射线探测仪。尽管如此，保证X射线发生器的温度等于或小于75℃就足够了。另外，虽然使用平面型X射线探测仪完成荧光透视的能耗大约为0.2到0.6千瓦，但是能量消耗却持续很长时间(如一个小时)。

如上所述，由于平面型X射线探测仪和X射线发生器产生不同的热量，并被保持在不同的温度，因此在传统技术中，它们具有分别设置的冷却器，而不考虑在两种设备中共同使用一个冷却器。

发明内容

本发明的目的是使X射线发生器的冷却器和平面型X射线探测仪的冷却器能共同使用，从而减少需要的冷却器的数量。

为达到上述目的，提供一种根据本发明的X射线诊断设备，包括：一个X射线发生器，用于向物体辅射X射线；一个平面型X射线探测仪，用于探测从X射线发生器辅射出来并穿过该物体的射线；传热介质，用于吸收X射线发生器和平面型X射线探测仪中产生的热量；冷却装置，用来冷却因吸收热量而被加热了的传热介质；和用于在X射线发生器和平面型X射线探测仪以及冷却装置之间移动传热介质的装置。

也就是说，通常仅在X射线发生器中循环的传热介质现在也在平面型X射线探测仪中循环，因此X射线发生器和平面型X射线探测仪的热量都可以通过传热介质传递，而且传热介质被共用的冷却装置冷却进而冷却X射线发生器和X射线探测仪。

在这种情况下，冷却装置可包括：用于冷却从X射线发生器流出的传热介质的第一冷却装置，和用于冷却从平面型X射线探测仪流出的传热介质的第二冷却装置，用于移动传热介质的装置由管状元件形成。

而且，第一冷却装置可包括一个热交换器，在该热交换器中，热量在从X射线发生器流出的传热介质与从平面型X射线探测仪中流出的传热介质之间交换。

当水这种大比热介质用作本发明的传热介质时，传热介质的冷却效率就会提高，同时传热介质也容易处理。

而且，优选的，用于在平面型X射线探测仪与冷却装置之间移动传热介质的装置包括一个控制装置，该控制装置用于探测流入平面型X射线探测仪中的传热介质的温度，并用于控制冷却装置以使探测到的温度保持在设定的范围内。根据这种布置，X射线探测仪的操作温度就能够保持稳定。

此处，本发明的X射线探测仪可这样设置从而设置多个二维水平设置的、并被气密地密封在外罩中的X射线探测元件，传热介质在其中流动的冷却管热连接到X射线探测元件设置于其上的一个外罩表面上。这种布置是优选的，因为通过直接冷却X射线探测仪可以提高冷却效率。另外，一个导热板可连接在外罩的一个表面上，该外罩中气密地密封有多个二维水平设置的X射线探测元件，同时传热介质在其中流动的冷却管可热连接到导热板上。根据这种布置，因为从外罩吸收热量的吸热面积增加，因此冷却效率提高。而且，外罩中可以容纳多个二维水平设置的X射线探测元件，外罩的一个表面敞开，敞开的外罩表面通过导热板气密地密封，而且传热介质在其中流动的冷却管可以热连接到导热板的外表面。在任何情况下，优选用铜管作为冷却管并将冷却管以蜿蜒的形状连接在表面上。

附图说明

图1是一个冷却系统的系统布置图，该冷却系统是根据本发明一个实施的X射线诊断设备的特征部分；

图2是采用图1中所示的冷却系统的X射线诊断设备实施例的外形图；

图3是一个外形图，示出了将根据一个实施例的冷却管安装到本发明的X射线探测仪中的例子；

图4是一个外形图，示出了将根据另一实施例的冷却管安装到本发明的X射线探测仪中的例子；和

图5是一个外形图，示出了将根据又一实施例的冷却管安装到本发明的X射线探测仪中的例子。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的一个实施例。图1是一个冷却系统的系统布置图，该冷却系统是根据本发明一个实施的X射线诊断设备的特征部分，图2是采用图1中所示的冷却系统的X射线诊断设备

实施例的外形图。

如图1所示，本发明实施例的冷却系统通过作为传热介质的冷却水5冷却X射线管装置1和平面型X射线探测仪14，冷却水5由单独的冷却装置13提供。X射线管装置1包括一个容纳在气密性密封容器中的X射线管。由于高压作用在X射线管装置1的X射线管上，因此采用抗高压绝缘油3作为传热介质。X射线管装置1通过绝缘油3在X射线管装置1内部循环进行冷却。绝缘油3通过油泵2在X射线管装置1内部和用于X射线管装置的热交换器4之间循环。在热交换器4中绝缘油3和冷却水5交换热量。

X射线探测仪14容纳在例如玻璃罩15中，冷却水5流过其中的冷却管16设置在玻璃罩15的上表面。冷却装置13设置有贮存冷却水5的冷却水箱7，冷却水箱7中的冷却水5通过冷却水泵6抽出并通过柔性树脂冷却水管18进入到冷却管16中。流过冷却管16的冷却水5通过冷却水管18进入到热交换器4中，流过热交换器4的冷却水5通过冷却水管18返回到冷却水箱7中。在冷却水箱7里，由制冷器9提供的液化制冷剂被蒸发器8蒸发，从而冷却冷却水5。

另外，测温点10设置在冷却水管18的中点，或者设置在冷却水泵6的排出侧，并探测供给到用于X射线探测仪14的冷却水管16中的冷却水5的温度，其中冷却水5通过冷却水管18供给到用于X射线探测仪14的冷却管16。当冷却水5温度低于设定温度(如从室温到35℃)时，由恒温器等构成的温度继电器11的触点断开，进而制冷器9的电源输入端12被切断。当冷却水5温度高于设定温度时，温度继电器11的触点闭合，进而电源输入端12与制冷器9相连。通过这种操作，供给到冷却管16的冷却水5的温度就会保持不变。注意，当冷却水5的温度受到控制时，就可以可变地控制制冷器9的制冷能力，或者说可以控制冷却水5的循环量，这样就代替了通过断开和闭合温度继电器11的触点来进行开关制冷器9的操作。

下面将参照图2描述采用具有上述结构的冷却系统的优选X射线诊断设备的实施例。构成X射线诊断设备的X射线管装置1和平面型X射线探测仪14紧固在形成为弧形的支撑臂21的两端，并且它们这样布置从而横跨物体所在的底板22彼此面对。支撑臂21由臂支撑装置23支撑，以便沿图1中箭头24所示方向，即沿着臂支撑装置23的弧形滑动。臂支撑装置23由滑块27支撑，以便沿着图中箭头26的方向滑动，因此支撑臂21的弧形表面被支撑进而倾转并转动。滑块27由横梁28支撑从而沿着底板22的纵向(箭头25所示方向)滑动。支撑臂29紧固在横梁28的一端。另外，沿着横梁28垂直方向延伸的底板支撑件30设置在支撑臂29上，上述底板22设置在底板支撑件30的终端，从而沿着图2中箭头31所示方向围绕底板22的纵向轴线倾斜。横梁28通过位于其近似纵向中心的轴承43被支撑柱42旋转支撑。一个横梁旋转驱动机构设置在轴承43的支撑柱(未出示)内，通过驱动该横梁旋转驱动机构使横梁28沿着箭头44所示方向转动。通过这种布置，X射线管装置1，X射线探测仪14以及底板22能被倾转。注意，标号32表示X射线诊断设备的基座，通过该基座将该装置安装在地面上。

另外，尽管未示出，还设置有用于X射线管装置1的高压发生器和控制器，并且一条用于连接高压发生器和X射线管装置1的高压电缆通过由接线柱41，接线管45，滑块27，臂支撑装置23和支撑臂21的内部形成的空间引入。

另一方面，从为本发明特征部分的冷却装置7引出的冷却水管18通过由接线柱41，接线管45，滑块27，臂支撑装置23和支撑臂21的内部形成的空间设置到X射线探测仪14的冷却水管16和X射线管装置1的热交换器4，这与高压电缆类似。

下面将主要针对以荧光透视模式操作的冷却系统描述具有上述结构的X射线诊断设备的操作。首先，冷却系统通电，冷却水5就能够在X射线探测仪14的冷却水管16和X射线管装置1的热交换器4之间循环。然后，在物体放在底板22上的状态下，通过启动臂支撑装置23的运动，调整连接X射线管装置1和X射线探测仪14的轴线的方向和位置，从而检测物体受到荧光透视的部分的位置。X射线通过从高压发生器向X射线管装置1提供高压而产生，穿过物体的X射线被X射线探测仪14探测。这样就能在二维平面内根据探测到的X射线的强度分布在监视器(未示出)上绘制X射线荧光透视图像。

在这种荧光透视模式中，从冷却水泵6排出的冷却水5流入到X射线探测仪14的冷却水管16中，以冷却X射线探测仪14产生的热。然后，从冷却水管16流出的冷却水5接着被引入X射线管装置1的热交换器4中，冷却由于X射线管装置1发热而升温的绝缘油3，再流回冷却水箱7中。流回冷却水箱7中的冷却水5被制冷器9冷却。当由冷却水泵6从冷却水箱7抽出的冷却水5的温度高于设定温度(如从室温到35℃)时，由恒温器等构成的温度继电器11的触点闭合，因此电源输入端12与制冷器9相连。当冷却水5的温度低于设定温度时，温度继电器11的触点断开，因此制冷器9的电源输入端12被切断。如上所述，通过控制冷却水泵6的输出侧的冷却水温度，可保持X射线探测仪14的温度不变。

如上所述，根据该实施例，通过保持供给到冷却水管16的冷却水5的温度不变，就可保持X射线探测仪14的操作温度不变，因此，探测到的X射线的特性就会保持稳定。

另外，因为已经冷却X射线探测仪14的冷却水5通过热交换器4还可以冷却X射线管装置1，因此根据本实施例，可获得下列优点。首先，从稳定图像质量的角度来说，优选将X射线探测仪14的温度保持在室温左右。相反，通常将X射线管装置1的温度保持在如75℃或者更低。而且，X射线探测仪14的发热量远远小于X射线管装置1的发热量。因此，已经冷却X射线探测仪14的冷却水5可以充分冷却X射线管装置1。如果冷却水5反向循环，由于冷却水通过冷却X射线管装置1其温度已经增加了(比如增加到40℃)，它就不可能再用于冷却X射线探测仪14。

另外，也考虑到通过相互并排设置的冷却水管18将冷却水5同时供给到相互并排设置的X射线探测仪14和X射线管装置1。然而，在这种情况下，通过由接线柱41、接线管45、滑块27、臂支撑装置23和支撑臂21的内部形成的空间的冷却水管18的数量就要增加到4个，是采用2个的本实施例的2倍。特别是，穿过臂支撑装置23和滑块27之间的旋转连接部分的孔的尺寸和穿过臂支撑装置23和支撑臂21之间的可移动连接部分的孔的尺寸都必须增大。而在本实施例中，由于只需要两个穿过上述空间的冷却水管18，所以就能够减少形成在支撑臂21的内部空间的横截面积。

而且，根据本实施例，由于采用具有大比热的水作为传热介质，因此可提高冷却效率，同时传热介质也容易处理。然而，本发明中的传热介质并不局限于水，各种可传热的流体都可以使用。

下面将举例说明X射线探测仪14的冷却水管16的安装方法。X射线探测仪14的冷却水管16由铜等材料制造的管构成，冷却水5在其中流动。冷却水管16可以以蜿蜒的形状设置在容纳X射线探测仪14的玻璃罩15的表面。根据这种方法，冷却水管16可以很容易地安装并且不需要对容纳在玻璃罩15中X射线探测仪14进行加工。然而，由于玻璃的导热率较低，为1.0到1.4(W/m·k)，因此可能会降低冷却效率。

图3是一个外形图，示出了安装根据本发明的X射线探测仪的冷却管的例子。在这个实施方式中，具有较高导热率的例如铜板等材料制成的导热板17a以蜿蜒的形状连接在玻璃罩15a的表面，冷却水管16以蜿蜒的形状设置在导热板17a上。根据这个实施例，由于具有较高导热率的导热板连接在容纳X射线探测仪的外罩的表面，因此从外罩吸收热量的吸热面积增加了，从而提高了冷却效率。

图4是一个外形图，示出了安装根据本发明另一实施例的X射线探测仪的冷却管的例子。在该实施例中，冷却水管16以蜿蜒的形状设置在位于玻璃罩15b中的X射线探测仪14的表面上。根据这种方式，由于X射线探测仪能够被直接冷却，因此冷却效率提高了。

图5是一个外形图，示出了安装根据本发明又一实施例的X射线探测仪的冷却管的例子。在该实施例中，玻璃罩15c的上表面由具有较高导热率的导热板17c制成，冷却水管16以蜿蜒的形状设置在导热板17c上。当导热板17c由铜板制成时，由于铜板具有约为400(W/m·k)的较高的导热率，所以其放热量大约是玻璃板的400倍。而且，当导热板17c由一种强度比玻璃高的元件构成时，导热板17c的厚度也会减小，因而放热量可进一步增加。当导热板17c的厚度设置为例如玻璃板厚度的十分之一时，放热量将增加10倍。根据该实施例，因为容纳X射线探测仪的外罩的放热量增加了，因此冷却效率能够得到提高。

虽然在上面所述的相应实施例的例子中，X射线探测仪都是容纳在玻璃罩并气密地密封在其中，但本发明决不局限于此，而且外罩也可以使用其它材料制造。也就是说，将X射线探测仪容纳并气密地密封在其中的外罩优选采用具有较好的X射线传输性能并适合于气密地密封X射线探测仪的材料制造，而且外罩也可以采用如玻璃，环氧树脂，碳纤维等材料制造。

Claims (14)

1.一种X射线诊断设备，它包括：

一个X射线发生器，用来产生辅射物体的X射线；

一个平面型X射线探测仪，用于探测从X射线发生器辅射出来并穿过物体的X射线；

传热介质，用于吸收X射线发生器和平面型X射线探测仪产生的热量；

冷却装置，用来冷却因吸收热量而被加热的传热介质；

用于在X射线发生器、平面型X射线探测仪和冷却装置之间移动传热介质的装置。

2.根据权利要求1的X射线诊断设备，其特征在于所述冷却装置包括：

用于冷却从X射线发生器流出的传热介质的第一冷却装置；

用于冷却从平面型X射线探测仪流出的传热介质的第二冷却装置；其中

用于移动传热介质的装置由管状元件形成。

3.根据权利要求2的X射线诊断设备，其特征在于第一冷却装置包括一个热交换器，在该热交换器中，热量在从X射线发生器流出的传热介质与从平面型X射线探测仪中流出的传热介质之间交换。

4.根据权利要求1的X射线诊断设备，其特征在于用于在平面型X射线探测仪与冷却装置之间移动传热介质的装置设置一个控制装置，该控制装置用于探测流入平面型X射线探测仪中的传热介质的温度，并用于控制冷却装置以使探测到的温度保持在设定的范围内。

5.根据权利要求2的X射线诊断设备，其特征在于平面型X射线探测仪包括多个二维水平设置的、气密地密封在外罩中的X射线探测元件，传热介质在其中流动的冷却管热连接到X射线探测元件设置于其上的外罩的一个表面上。

6.根据权利要求5的X射线诊断设备，其特征在于冷却管包括以蜿蜒的形状设置在所述表面上的铜管。

7.根据权利要求2的X射线诊断设备，其特征在于平面型X射线探测仪包括：

多个二维水平设置的X射线探测元件；和

该多个X射线探测元件被气密地密封在其中的外罩，其中

一个导热板连接在外罩的一个表面上，并且传热介质在其中流动的冷却管热连接到该外罩表面上。

8.根据权利要求2的X射线诊断设备，其特征在于平面型X射线探测仪包括：

二维水平设置的多个X射线探测元件；

多个X射线探测元件容纳在其中的外罩，它的一个表面敞开；

一个导热板，用于气密地密封外罩的所述敞开表面，其中

传热介质在其中流动的冷却管热连接到导热板的外表面上。

9.根据权利要求7或8的X射线诊断设备，其特征在于冷却管由在导热板的一个表面上蜿蜒的铜管形成，并且导热板由铜板制成。

10.一种X射线诊断设备，它包括：

一个X射线发生器；

一个平面型X射线探测仪；

一个支撑臂，用于支撑X射发生器和平面型X射线探测仪以使它们彼此面对；

一个臂支撑装置，用于支撑支撑臂；

一个高压电缆，用于给X射线发生器提供高压；

冷却系统，用于冷却X射线发生器和X射线探测仪；

所述冷却系统包括：

一个热交换器，用于冷却X射线发生器的绝缘油；

一个热连接在X射线发生器上的冷却管；

一个传热介质移动通道，用于在传热介质在冷却管中流动后使其在热交换器中流动；和

冷却装置，用于冷却传热介质移动通道中的传热介质。

11.根据权利要求10的X射线诊断设备，其特征在于传热介质移动通道由柔性管形成，该管插入到由支撑臂和臂支撑装置的内部形成的空间，并连接到冷却管和热交换器。

12.根据权利要求11的X射线诊断设备，其特征在于所述冷却系统包括：

一个容器，传热介质贮存于其中；

一个泵，用于抽吸容器中的传热介质；和

冷却装置，用于冷却容器中的传热介质，其中

形成有传热介质移动通道，用于使利用泵从容器中抽吸的传热介质在冷却管中流动，然后使传热介质在热交换器中流动，并使它返回到容器中。

13.根据权利要求10的X射线诊断设备，其特征在于冷却系统包括：

一个热交换器，用于冷却在X射线发生器中循环的绝缘油；

一个与X射线探测仪热连接的冷却管；

冷却装置，用于向热交换器和冷却管提给传热介质；和

传热介质移动通道，用于将冷却装置中的传热介质引入到冷却管的一端，将从冷却管的另一端排出的传热介质引入到热交换器的传热介质流动通道的一端，并使从热交换器的传热介质流动通道的另一端排出的导热介质返回到冷却装置中。

14.根据权利要求10到13中任一项的X射线诊断设备，其特征在于支撑臂在一个弧形臂的两端支撑着X射线发生器和X射线探测仪，臂支撑装置支撑着支撑臂，以使支撑臂沿着一个弧形滑动，并支撑着支撑臂的弧形表面，从而使支撑臂倾转。

Images