DE10222267A1

DE10222267A1 - Mobile x-ray apparatus with adjustable C-frame mounting, has cooling circuit exploiting casing wall on trolley as surface dissipating heat into air

Info

Publication number: DE10222267A1
Application number: DE2002122267
Authority: DE
Inventors: Peter Schwarzbauer; Joerg Stroebel
Original assignee: Instrumentarium Imaging Ziehm GmbH
Current assignee: Ziehm Imaging GmbH
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2003-12-04

Abstract

The heat exchanger (10) of the x-ray source (6) is connected in series with a coolant circuit (9) including a recirculation pump (110). The air heat exchanger (109) of the circuit is thermally-connected to the equipment trolley (1) casing wall (11), which forms a heat exchange surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile chirurgische Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem mehrfach verstellbaren C-Bogen, einem an dessen einen Ende angeordneten Röntgenstrahlenempfänger und einer am gegenüberliegenden Ende angeordneten Röntgenstrahlenquelle, wobei Röntgenstrahlenquelle mittels einer außerhalb des C-Bogens angeordneten Kühleinrichtung gekühlt wird. The invention relates to a mobile surgical X-ray diagnostic device with a multi-adjustable C-arm, an X-ray receiver arranged at one end thereof and an X-ray source located at the opposite end, X-ray source by means of an outside of the C-arm arranged cooling device is cooled.

Eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 17 874 A1 bekannt. Dabei ist an dem mit Isoliermittel gefüllten Kessel der Röntgenstrahlenquelle ein Wärmetauscher vorgesehen, der mit einem im Gerätewagen der mobilen Röntgendiagnostikeinrichtung angeordneten Kühlaggregat mit Kühlmittelleitungen verbunden ist. Als Nachteil der Erfindung ist anzusehen, daß der Bauraum des Kühlaggregates im Gerätewagen für elektronische Schaltungen, Steuer- oder Auswerterechner oder Speichermedien nicht zur Verfügung steht. Such an X-ray diagnostic device is, for example, from the German patent application DE 42 17 874 A1 known. It is on the with an insulating agent filled kettle of the X-ray source Heat exchanger provided with one in the mobile equipment trolley X-ray diagnostic device arranged with cooling unit Coolant lines is connected. As a disadvantage of the invention to see that the installation space of the cooling unit in the equipment trolley for electronic circuits, control or evaluation computers or Storage media is not available.

Ferner ist aus der deutschen Patentschrift DE 198 24 008 C2 eine Röntgenstrahlenquelle bekannt, deren Kesselwand in gutem Wärmekontakt mit dem Profil des C-Bogens steht, wobei die Wärmekapazität des C- Bogens und die Wärmetauschereigenschaften seiner Oberfläche bewirken, daß die Röntgenstrahlenquelle ohne Abkühlpause über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann, wodurch die Verfügbarkeit der Röntgendiagnostikeinrichtung erhöht wird. Furthermore, from German patent DE 198 24 008 C2 X-ray source known, the boiler wall in good thermal contact with the profile of the C-arm, whereby the heat capacity of the C- Arc and the heat exchanger properties of its surface, that the X-ray source has a longer cooling period without cooling Period can be operated, thereby increasing the availability of the X-ray diagnostic device is increased.

In neuerer Zeit wurde es durch den Einsatz von Bildverarbeitungsrechnern in mobilen chirurgischen Röntgendiagnostikeinrichtungen möglich, Röntgendiagnostikverfahren, wie beispielsweise Schichtaufnahmen zu realisieren, die früher nur mit stationären Anlagen realisiert werden konnten. Darüber hinaus werden die Operationsdauern durch den Einsatz moderner chirurgischer, insbesondere robotergestützter Verfahren immer mehr verkürzt. Dies hat zur Folge, daß die Gesamtbetriebsdauer einer Röngtenstrahlenquelle pro Operationstag bzw. -schicht gegenüber der Vergangenheit stark zugenommen hat und weiter zunimmt. Eine Röntgendiagnostikeinrichtung, die heutigen Anforderungen gerecht wird, muß den Betrieb der Röntgenstrahlenquelle über den gesamten Operationstag bzw. über die gesamte Operationsschicht hinweg gewährleisten. Insbesondere bedeutet dies, daß die maximale Betriebstemperatur im Generator der Röntgenstrahlenquelle in dieser Zeit nicht überschritten werden darf, da dies zu einer Zwangsabschaltung der Röntgenstrahlenquelle führen würde. Im Gegensatz zu stationären Röntgendiagnostikeinrichtungen ist es in der Regel nicht möglich, eine mobile Röntgendiagnostikeinrichtung an einen Kühlkreislauf der Installation des Operationsraumes anzuschließen. More recently, it has been made possible by the use of Image processing computers in mobile surgical X-ray diagnostic equipment possible, X-ray diagnostic methods, such as For example, to take slice pictures that used to only be possible with stationary plants could be realized. Beyond that the duration of the operation through the use of modern surgical, robot-based processes in particular are being increasingly shortened. this has with the result that the total operating time of a X-ray source per Operation day or shift is strong compared to the past has increased and continues to increase. An X-ray diagnostic facility, which meets today's requirements, must operate the X-ray source over the entire day of surgery or over the ensure the entire operation layer. In particular means this is that the maximum operating temperature in the generator of the X-ray source must not be exceeded during this time since this leads to a forced shutdown of the X-ray source would. In contrast to stationary X-ray diagnostic equipment it is usually not possible to use a mobile x-ray diagnostic device to a cooling circuit for the installation of the operating room to join.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfügbarkeit einer mobilen chirurgischen Röntgendiagnostikeinrichtung mit C-Bogen durch den Einsatz von Mitteln zu erhöhen, die im Gerätewagen lediglich einen geringen Bauraum beanspruchen und die die Masee der gesamten Anordnung aus C-Bogen, Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlenempfänger um weniger als 1% erhöht. The object of the invention is to ensure the availability of a mobile surgical X-ray diagnostic device with C-arm through the Use of funds to increase that in the equipment cart only one take up little space and that the Masee of the entire arrangement from C-arm, X-ray source and X-ray receiver increased less than 1%.

nicht einenmit erhöhter Verfügbarkeit zu schaffen, bei der lediglich ein minimaler Bauraum im Gerätewagen von Komponenten einer Kühleinrichtung beansprucht wird und bei der die Masse der gesamten Anordnung aus C-Bogen erhöht wird. not to create one with increased availability, at which only a minimal space in the equipment trolley of components one Cooling device is claimed and the mass of the total Arrangement from C-arm is increased.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die mobile chirurgische Röntgendiagnostikeinrichtung einen Kühlmittelkreislauf aufweist, der wenigstens folgende Komponenten aufweist:

- einen Wärmetauscher am Kessel der Röntgenstrahlenquelle
- einer Kühlmittelvorlauf- und einer Kühlmittelrücklaufleitung zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Gerätewagen
- einer Kühlmittelpumpe im Gerätewagen
- wenigstens einer Gehäusewand des Gerätewagens, die als Luftwärmetauscher im Kühlmittelkreislauf als Wärmesenke angeordnet ist und beim Betrieb der Pumpe vom Kühlmittel durchströmt wird.

The object of the invention is achieved in that the mobile surgical x-ray diagnostic device has a coolant circuit which has at least the following components:

- A heat exchanger on the boiler of the X-ray source
- A coolant flow and a coolant return line between the X-ray source and the equipment cart
- A coolant pump in the equipment cart
- At least one housing wall of the equipment cart, which is arranged as an air heat exchanger in the coolant circuit as a heat sink and through which the coolant flows when the pump is operating.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben. The invention is described in more detail with reference to the drawing.

In Fig. 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auf einem Gerätewagen 1, der auf einem Fahrgestell 2 angeordnet ist und mittels Rollen 14, 15 auf dem Fußboden 16 verfahrbar ist, ist an einer höhenverstellbaren Säule 3 eine mehrfach verstellbare Halterung 4 angeordnet, die einen C-Bogen 5 trägt, wobei der C-Bogen 5 längs seines Umfanges an der Halterung 4 beweglich gelagert ist. An dem Gerätewagen 1 ist ein Bedientableau 8 angeordnet. Der C-Bogen 5 weist an seinen Enden einen Röntgenstrahlenempfänger 7 und diesem gegenüber liegend eine Röntgenstrahlenquelle 6 auf. In Fig. 1, an X-ray diagnostic device is shown with an inventive device. On a device trolley 1 , which is arranged on a chassis 2 and can be moved on the floor 16 by means of rollers 14 , 15 , a multi-adjustable holder 4 is arranged on a height-adjustable column 3 , which carries a C-arm 5 , the C- Arch 5 is movably mounted on the bracket 4 along its circumference. A control panel 8 is arranged on the equipment trolley 1 . The C-arm 5 has an X-ray receiver 7 at its ends and an X-ray source 6 lying opposite it.

Die Röntgenstrahlenquelle 6 enthält eine nicht dargestellte Röntgenröhre (Festanoden- oder Drehanodenröhre) in einem vorzugsweise mit Isolieröl gefüllten Generatorkessel. Im Inneren des Generatorkessels oder an einer Wand des Generatorkessels ist ein Wärmetauscher 10 angeordnet, der mit einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf 9 in Verbindung steht. Von dem Wärmetauscher 10, der in dem geschlossenen Kühlmittelkreislauf die Wärmequelle darstellt, verläuft eine Doppelrohrleitung 101 im Inneren des Profils des C-Bogens 5 bis zu einer Auslaßstelle 102; von dort bis zu einer Einlaßstelle 104 als flexible Doppelschlauchleitung in einem Schutzschlauch 103. Weiter verläuft die Kühlmitteldoppelleitung 105 im Inneren der Halterung 4 und der höhenverstellbaren Säule 3. Im Inneren des Gerätewagens 1 wird eine flexible Kühlmittelleitung 106 wahlweise direkt oder über eine als Rückkühler fungierende und im Fahrgestell verlegte Schlaufe 107 an den als Wärmesenke fungierenden Luftwärmetauscher 109 angeschlossen, der vorzugsweise durch eine mäanderförmig an wenigstens einer Gehäusewand 11 des Gerätewagens 1 angeordnete Kühlmittelleitung gebildet wird und zwar derart, daß ein hinreichend guter Wärmekontakt zwischen dem Kühlmittel und der äußeren Begrenzungsfläche der Gehäusewand gewährleistet ist. Das andere Ende des Luftwärmetauschers 109 ist mit einer flexiblen Kühlmittelleitung 108 verbunden, die in eine Leitung der Doppelleitung 105 im Inneren der verstellbaren Säule übergeht. Eine Umwälzpumpe 110, Mittel zum Nachfüllen bzw. zum Austauschen der Kühlflüssigkeit und Mittel zum Druckausgleich sind an belieigen Stellen des Kühlmittelkreislaufs vorgesehen. The X-ray source 6 contains an X-ray tube (fixed anode or rotating anode tube), not shown, in a generator tank, preferably filled with insulating oil. A heat exchanger 10 , which is connected to a closed coolant circuit 9, is arranged in the interior of the generator boiler or on a wall of the generator boiler. From the heat exchanger 10 , which is the heat source in the closed coolant circuit, a double pipeline 101 runs inside the profile of the C-arm 5 to an outlet point 102 ; thence to an inlet point 104 as a flexible double hose line in a protective hose 103 . The coolant double line 105 also runs inside the holder 4 and the height-adjustable column 3 . In the interior of the equipment trolley 1 , a flexible coolant line 106 is connected either directly or via a loop 107 acting as a recooler and installed in the chassis to the air heat exchanger 109 functioning as a heat sink, which is preferably formed by a meandering coolant line arranged on at least one housing wall 11 of the equipment trolley 1 in such a way that a sufficiently good thermal contact between the coolant and the outer boundary surface of the housing wall is ensured. The other end of the air heat exchanger 109 is connected to a flexible coolant line 108 , which merges into a line of the double line 105 inside the adjustable column. A circulation pump 110 , means for refilling or for exchanging the coolant and means for pressure compensation are provided at any points in the coolant circuit.

Es ist für die Erfindung unerheblich, in welcher Weise die Kühlmittelleitungen im C-Bogen 5 und im Gerätewagen 1 verlegt sind. Entscheidend ist lediglich, daß es sich bei dem Kühlkreislauf 9 um einen geschlossenen Kreislauf mit einer Umwälzpumpe 110 handelt, bei dem Mittel zum Ausgleich des durch Erwärmung des Kühlmittels verursachten Ausdehnung des Kühlmittels und der Erhöhung des Kühlmitteldrucks vorgesehen sind. It is irrelevant to the invention in which way the coolant lines are laid in the C-arm 5 and in the equipment trolley 1 . The only decisive factor is that the cooling circuit 9 is a closed circuit with a circulating pump 110 , in which means are provided to compensate for the expansion of the coolant caused by heating of the coolant and the increase in the coolant pressure.

Ferner sind nicht dargestellte Mittel zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur vorgesehen sowie eine Bedarfssteuerung, die die Umwälzpumpe nur dann im Betrieb setzt, wenn eine Kühlung des Generators in der Röntgenstrahlenquelle 6 für einen weiteren Betrieb der Röntgenstrahlenquelle erforderlich ist. Furthermore, means (not shown) for detecting the coolant temperature are provided as well as a demand control which the circulation pump only sets in operation when cooling of the generator in the X-ray source 6 is required for further operation of the X-ray source.

Die Strömungsrichtung im Kühlmittelkreislauf wird vorzugsweise derart gewählt, daß der Luftwärmetauscher 109 im direkten Abstrom vom Wärmetauscher 10 liegt. Dadurch wird sichergestellt, daß am Eingang des Luftwärmetauschers das Kühlmedium die an dieser Stelle höchstmögliche Temperatur hat und so eine optimale Wärmeabgabe an die Umgebungsluft ermöglicht wird. The direction of flow in the coolant circuit is preferably selected such that the air heat exchanger 109 is in the direct outflow from the heat exchanger 10 . This ensures that at the inlet of the air heat exchanger the cooling medium has the highest possible temperature at this point and thus an optimal heat emission to the ambient air is made possible.

Der Kühlkreislauf kann derart geführt werden, daß weitere Wärmetauscherflächen vorgesehen sind, die der Kühlung von thermisch stark beanspruchten Bauteilen, wie beispielsweise Leistungshalbleitern, dienen. Derartige Leistungshalbleiter kommen beispielsweise in der Röntgenstrahlenquelle zum Einsatz. Es ist aber auch vorgesehen, im Inneren des Gerätewagens 1 Wärmetauscherflächen vorzusehen, die Wärmestaus in dicht gepackten elektronischen Schaltungen verhindern. The cooling circuit can be carried out in such a way that further heat exchanger surfaces are provided, which are used to cool thermally stressed components, such as power semiconductors. Such power semiconductors are used, for example, in the X-ray source. However, it is also provided to provide heat exchanger surfaces in the interior of the equipment trolley 1 , which prevent heat build-up in tightly packed electronic circuits.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Luftwärmetauscher 109 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Gehäusebauteile mit Außenflächen können mittels einer geeigneten Fügetechnik mit einer vorzugsweise mäanderförmig angeordneten Kühlmittelleitung versehen sein. Es ist aber auch vorgesehen, Teile der Gehäusewand als flache Hohlkörper auszubilden, die jeweils zwei Anschlußflansche und gegebenenfalls Mittel zur gezielten Beeinflussung der Strömung eines Kühlmittels im Inneren des Hohlkörpers aufweisen. Ferner ist vorgesehen, die Oberfläche der Gehäusewand 11 durch eine wellenförmige oder dergleichen Strukturierung zu vergrößern ohne die Desinfizierbarkeit der Oberfläche der Gehäusewand zu beeinträchtigen. Bezugszeichenliste 1 Gerätewagen
2 Fahrgestell
3 höhenverstellbare Säule
4 Halterung
5 C-Bogen
6 Röntgenstrahlenquelle
7 Röntgenstrahlenempfänger
8 Bedientableau
9 Kühlmittelkreislauf
10 Wärmetauscher
101 Doppelleitung im C-Bogen
102 Auslaßstelle
103 Schutzschlauch
104 Einlaßstelle
105 Doppelleitung
106 flexible Kühlmittelleitung
107 Schlaufe
108 flexible Kühlmittelleitung
109 Luftwärmetauscher
110 Umwälzpumpe
11 Gehäusewand
The air heat exchanger 109 shown schematically in FIG. 1 can be implemented in different ways. Housing components with outer surfaces can be provided with a preferably meandering coolant line by means of a suitable joining technique. However, it is also envisaged to design parts of the housing wall as flat hollow bodies, each of which has two connecting flanges and, if appropriate, means for specifically influencing the flow of a coolant in the interior of the hollow body. Furthermore, it is provided that the surface of the housing wall 11 is enlarged by a wave-shaped or similar structuring without impairing the disinfectability of the surface of the housing wall. LIST OF REFERENCES 1 trolley
2 chassis
3 height adjustable column
4 bracket
5 C-arms
6 x-ray source
7 x-ray receivers
8 control panel
9 coolant circuit
10 heat exchangers
101 double line in C-arm
102 outlet
103 protective hose
104 Admission point
105 double line
106 flexible coolant line
107 loop
108 flexible coolant line
109 air heat exchanger
110 circulation pump
11 housing wall

Claims

1. Mobile surgical X-ray diagnostic device with a multi-adjustable C-arm 5 , an X-ray receiver 7 arranged at one end and an X-ray source 6 arranged at the opposite end with an X-ray tube in a generator tank having a heat exchanger 10 , characterized in that the heat exchanger in Row is connected to a closed coolant circuit 9 with a circulation pump 110 and that the coolant circuit 9 has at least one air heat exchanger 109 with a housing wall 11 of the equipment trolley 1 as a heat exchanger surface.

2. X-ray diagnostic device according to claim 1, characterized in that the air heat exchanger 109 consists of a metallic housing wall 11 and a arranged on the inside of the housing and in good thermal contact, preferably meandering coolant line, the connection between the housing wall 11 and the coolant line by soldering , Gluing or the like known joining techniques is produced.

3. X-ray diagnostic device according to claim 1, characterized in that the air heat exchanger 109 consists of a shape adapted to the shape of a housing wall 11, the hollow body has means for specifically influencing the flow of the coolant and two connecting flanges for connecting the coolant lines in the cooling circuit.

4. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-3, characterized in that the flow direction of the coolant in Coolant circuit is chosen such that the X-ray source outflowing coolant first flows into the air heat exchanger.

5. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-4, characterized in that the cooling circuit is a coolant reservoir has, which is preferably arranged in the chassis of the equipment cart is.

6. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-5, characterized in that the coolant circuit has additional bypasses has fluid flow through valves from the cooling circuit are separable and their flow through controlled opening of the Valves is effected.

7. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-6, characterized in that power semiconductors of electronic circuits in the X-ray source are thermally coupled to the heat exchanger 10 .

8. X-ray diagnostic device according to one of claims 1-7, characterized in that the housing wall 11 has a wavy or the like structure to enlarge the surface of the air heat exchanger 109 .