DE102008047814A1 - Computed tomography device for generating three-dimensional tomography image of patient, has noise generating unit converting anti-noise signals into anti-noise signal that is phase-shifted into noise around specified degree - Google Patents

Computed tomography device for generating three-dimensional tomography image of patient, has noise generating unit converting anti-noise signals into anti-noise signal that is phase-shifted into noise around specified degree Download PDF

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Abstract

The device (2) has an anti-noise device (1) reducing noise developed during operation of the device. A control unit (3) supplies anti-noise signals, and a noise generating unit (4) e.g. loud speaker and piezoelectric film, converts the anti-noise signals into an anti-noise signal that is phase-shifted into the noise around 180 degree. An acoustic sensor (5) converts interfering noise into an interfering signal, and control unit generates the anti-noise signals by analysis of the interfering signal. The noise generating unit is arranged on a housing and/or components of the device. An independent claim is also included for a method for reducing anti-noise developed during operation of a tomography device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tomographiegerät mit einer Gegenschalleinrichtung und ein Verfahren zur Reduzierung eines bei Betrieb des Tomographiegerätes entstehenden Störschalls.The The invention relates to a tomography device with a counter-noise device and a method of reducing an operation of the tomography device resulting noise.

Mit Tomographiegeräten werden zwei- oder dreidimensionale Bilder von einem Untersuchungsbereich eines Patienten für Diagnose oder Therapiezwecke erstellt. Beispielsweise werden mit einem Computertomographiegerät dreidimensionale Schichtbilder erzeugt. Der Aufbau eines Computertomographiegerätes umfasst eine Gantry mit einem stationären Tragrahmen, in dem ein Drehrahmen um eine Achse rotierbar gelagert ist. Auf dem Drehrahmen ist ein Aufnahmesystem angeordnet, welches eine Röntgenröhre und einen der Röhre gegenüberliegend angeordneten Detektor umfasst. Durch Rotation des Drehrahmens bei gleichzeitigem kontinuierlichem Vorschub eines auf einer Lagerungsvorrichtung gelagerten Patienten in Richtung der Systemachse werden Projektionen spiralförmig aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionsrichtungen erfasst. Da die bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung der Röntgenröhre eingesetzte elektrische Energie zu 99% in Wärmeenergie umgewandelt wird, weist das Computertomographiegerät eine Kühlvorrichtung auf, um eine Überhitzung der elektronischen Komponenten zu vermeiden.With Tomography devices become two- or three-dimensional images from an examination area of a patient for diagnosis or therapeutic purposes. For example, with a computed tomography device generated three-dimensional slices. The construction of a computed tomography device includes a gantry with a stationary support frame, in a rotary frame is rotatably mounted about an axis. On the Rotary frame is arranged a receiving system, which is an X-ray tube and one opposite the tube Detector includes. By rotation of the rotating frame at the same time continuous feed of a stored on a storage device Patients in the direction of the system axis become projections spiraling captured from a variety of different projection directions. As in the generation of X-rays of the X-ray tube used electrical energy to 99% in heat energy is converted, the computed tomography device has a Cooling device to overheat the electronic components to avoid.

Bei Betrieb der mechanischen und elektrischen Komponenten des Tomographiegerätes entsteht ein Geräuschpegel, der sowohl vom Patienten als auch vom Bedienpersonal als unangenehm empfunden wird. So entstehen beispielsweise störende Körperschall- und Luftschallwellen durch Rotation des Drehrahmens, durch Rotation der Anode innerhalb der Röntgenröhre oder durch den Betrieb der Kühlvorrichtung. Gerade in der Tunnelöffnung der Gantry, durch die der Patient bei der Abtastung geschoben wird, ist der Patient einem besonders hohen Geräuschpegel ausgesetzt.at Operation of the mechanical and electrical components of the tomography device creates a level of noise, both from the patient and also perceived by the operating staff as unpleasant. To arise For example, disturbing structure-borne sound and airborne sound waves by rotation of the rotating frame, by rotation of the anode within the X-ray tube or by the operation of the cooling device. Especially in the tunnel opening of the gantry, through which the patient is pushed at the sampling, the patient is a special exposed to high noise levels.

Ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung eines Tomographiegerätes ist daher die Minimierung des bei Betrieb des Tomographiegerätes entstehenden Störschalls. Um die Ausbreitung störender Körperschall- und Luftschallwellen bei einem Tomographiegerät zu unterbinden oder zu minimieren, gibt es zwei unterschiedliche Ansätze. Zum einen besteht die Möglichkeit, die Störschallerzeugung unmittelbar durch Optimierung der Schall verursachenden Komponente zu reduzieren. Beispielsweise wäre es möglich, durch Einsatz eines geräuschoptimierten Drehlagers die Körperschallwellenausbreitung bei Rotation des Drehrahmens oder bei Rotation der Anode zu minimieren. Eine derartige Optimierung ist jedoch mit einem hohen Kostenaufwand verbunden und die erzielte Reduzierung des Störschalls ist in der Regel nicht ausreichend.One important aspect in the design of a tomography device is therefore the minimization of the operation of the tomography device resulting noise. To make the spread more disruptive Structure-borne sound and airborne sound waves in a tomography device To prevent or minimize, there are two different Approaches. On the one hand there is the possibility of the Noise generation directly by optimizing the sound to reduce the causing component. For example, would be it possible by using a noise-optimized pivot bearing the structure-borne sound wave propagation during rotation of the rotating frame or to minimize upon rotation of the anode. Such an optimization However, it is associated with a high cost and the achieved Reduction of background noise is usually not sufficient.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schallausbreitung durch Einsatz von Geräuschdämmmatten zu unterbinden. Zur Reduzierung der Luftschallausbreitung werden beispielsweise an der Innenseite des Gehäuses des Tomographiegerätes die Geräuschdämmmatten aufgeklebt. Die Körperschallausbreitung lässt sich darüber hinaus auch durch Einsatz entsprechender passiver Dämpfungsmaterialien an den zur Halterung der Komponenten vorgesehenen Kontaktstellen minimieren.A Another possibility is the sound propagation by using noise insulation mats to prevent. For example, to reduce airborne sound propagation on the inside of the housing of the tomography device the Noise insulation mats glued on. The structure-borne sound propagation Beyond that also by use of appropriate passive damping materials to the for holding the Minimize components provided contact points.

Eine wirkungsvolle Reduzierung der Schallausbreitung wird jedoch erst ab einer bestimmten Dicke des Dämmmaterials erzielt. Das für die Dämmung verwendbare Bauvolumen ist jedoch sehr begrenzt, so dass diese Maßnahmen in der Regel nicht ausreichen, um den Störschall auf das gewünschte Niveau zu reduzieren.A However, effective reduction of sound propagation is only beginning achieved from a certain thickness of the insulating material. The However, for the insulation usable volume of construction is very limited, so these measures usually are not sufficient to reduce the background noise to the desired level To reduce the level.

Aus der US 5,675,658 ist eine Gegenschalleinrichtung in Form eines Kopfhörers bekannt. Der Kopfhörer weist zur Reduzierung eines Störschalls ein Mikrophon zur Erfassung eines Störsignals, einen Prozessor zur Generierung eines Gegenschallsig nals aus dem Störsignal und einen Lautsprecher auf, der aus dem Gegenschallsignal Schallwellen erzeugt, die den Störschall reduzieren.From the US 5,675,658 is known a counter-noise device in the form of a headphone. The headphone has to reduce noise, a microphone for detecting an interference signal, a processor for generating a Gegenschallsig nals from the interference signal and a speaker that generates from the antinoise signal sound waves that reduce the noise.

Ein solcher Kopfhörer eignet sich jedoch nicht für den Einsatz bei einem Tomographiegerät. Die in dem Kopfhörer angeordneten elektronischen Komponenten würden bei Erfassung von Bilddaten im Bereich des Kopfes zu Bildartefakten führen oder eine Bildgebung gänzlich unmöglich machen. Das Tragen eines Kopfhörers wird darüber hinaus von den Personen in der Regel als unangenehm empfunden. Dadurch, dass die Ohrmuscheln unmittelbar am Kopf des Patienten anliegen, wird aber auch der Nutzschall zwangsläufig gedämpft. Ein Nutzschall kann beispielsweise die Stimme einer Bedienperson sein, welche dem Patienten zur Durchführung der Untersuchung Atemkommandos gibt. Daher sind bestimmte Maßnahmen zur Herausfilterung und Verstärkung des Nutzschalls aus der Umgebung notwendig.One however, such headphones are not suitable for the use in a tomography device. The one in the headphones arranged electronic components would be at detection from image data in the area of the head to image artifacts or make imaging completely impossible. Wearing a headphone is beyond from the persons usually felt as unpleasant. Thereby, that the auricles lie directly against the head of the patient, but also the useful sound is necessarily dampened. A useful sound may be, for example, the voice of an operator, which the patient to carry out the investigation Breathing commands are there. Therefore, certain measures are to Filtering out and amplifying the useful sound from the Environment necessary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Tomographiegerät und ein Verfahren für ein Tomographiegerät so auszugestalten, dass eine Reduzierung eines bei Betrieb des Tomographiegerätes entstehenden Störschalls mit einfachen Mitteln wirkungsvoll reduziert werden kann.task The present invention is therefore a tomography device and a method for a tomography device so to design that a reduction in operation of the tomography device arising Störschalls with simple means effectively can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Tomographiegerät gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Tomographiegerätes sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren für ein Tomographiegerät gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 10 bis 13.This object is achieved by a tomography device according to the features of independent claim 1. Advantageous embodiments of the tomography device are the subject of the dependent claims 2 to 8. The object is further by a A method for a tomography device according to the features of independent claim 9 solved. Advantageous embodiments of the method are the subject of the dependent claims 10 to 13.

Die Erfinder haben erkannt, dass eine einfache und wirkungsvolle Reduzierung eines bei Betrieb des Tomographiegerätes entstehenden Störschalls dann möglich ist, wenn dem Tomographiegerät unmittelbar eine Gegenschalleinrichtung zugeordnet ist, wobei die Gegenschalleinrichtung eine Steuereinheit zur Bereitstellung eines Gegenschallsignals und eine Schallerzeu gungseinheit zur Umwandlung des Gegenschallsignals in einen um 180° zu dem Störschall phasenverschobenen Gegenschall aufweist.The Inventors have realized that a simple and effective reduction a noise generated during operation of the tomography device then is possible if the tomography device directly a counter-noise device is assigned, wherein the antinoise device a control unit for providing an antinoise signal and a Schallerzeu generating unit for converting the antinoise signal in a phase-shifted by 180 ° to the background noise Has antinoise.

Bei der vorliegenden Erfindung wird gezielt nur der Störschall gedämpft. Der Nutzschall kann von den Personen in ungedämpfter Form wahrgenommen werden. Somit entfallen aufwendige Verfahrensschritte zum Aufbereiten des Nutzschalls, die beim Tragen eines Kopfhörers notwendig sind. Weiterhin können die Steuereinheit und die Schallerzeugungseinheit der Gegenschalleinrichtung vollkommen außerhalb des Messbereiches des Tomographiegerätes angeordnet werden, so dass durch die zur Geräuschminimierung eingesetzten Komponenten keine Bildartefakte entstehen.at The present invention is targeted only the noise attenuated. The useful sound can be heard by the people in undocked Form be perceived. This eliminates complex process steps for processing useful sound when wearing a headphone necessary. Furthermore, the control unit and the sound generating unit of the antinoise device completely outside the measuring range of the tomography device be arranged so that by to minimize noise used components no image artifacts arise.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Tomographiegerät einen Schallsensor zur Umwandlung des Störschalls in ein Störsignal auf, wobei die Steuereinheit zur Generierung des Gegenschallsignals durch eine Analyse des Störsignals konfiguriert ist. Durch den Einsatz eines Schallsensors, beispielsweise eines Mikrophons, ist der Störschall von Störquellen in der Umgebung erfassbar und in ein Störsignal umwandelbar.In a first advantageous embodiment of the invention, the Tomography device a sound sensor for converting the Noise in a jamming signal, the control unit for generating the antinoise signal by analyzing the interfering signal is configured. By using a sound sensor, for example a microphone, is the noise of sources of interference detectable in the environment and convertible into a noise signal.

Die Analyse des Störsignals erfolgt vorzugsweise im Frequenzbereich. Dabei ist das Störsignal über eine FFT in Echtzeit in Frequenzanteile zerlegbar. Durch eine entsprechende Filterung sind spezielle Frequenzbänder, in denen der Störschall besonders stark erzeugt wird, herausfilterbar. Es wäre ebenso denkbar, eine Oktavanalyse zur Herausfilterung des entsprechenden Störschalls durchzuführen.The Analysis of the interference signal is preferably carried out in the frequency domain. The interference signal is via an FFT in real time can be dismantled into frequency components. By appropriate filtering are special frequency bands in which the background noise is particularly strong, herausfilterbar. It would be the same conceivable, an octave analysis to filter out the corresponding To carry out noise.

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass das Gegenschallsignal aus einer Anzahl von in einer Speichereinheit vorgehaltenen Gegenschallsignalprofilen in Abhängigkeit einer aktiven Betriebsart auswählbar ist. Bei dieser Konfiguration wird also kein Schallsensor benötigt. Vielmehr werden die Ge genschallsignalprofile im Vorfeld einer Untersuchung auf Basis einer Analyse des Störschalls beim Ablauf unterschiedlicher Betriebsarten des Tomographiegerätes generiert. Die Gegenschallsignalprofile sind beispielsweise von der Rotationsgeschwindigkeit abhängig, die sich von Betriebsart zu Betriebsart ändern kann. Es wäre aber auch denkbar nur ein einziges Gegenschallsignalprofil zu verwenden, welches an die aktive Betriebsart angepasst wird, indem beispielsweise das Frequenzspektrum des Gegenschallsignals angehoben oder abgesenkt wird.In a second advantageous embodiment of the invention is the Control unit configured so that the antinoise signal from a Number of counterthrust signal profiles held in a memory unit can be selected depending on an active operating mode is. With this configuration, no sound sensor is needed. Rather, the GE genalsignalprofile in advance of a study on Basis of an analysis of the noise during the course of different Operating modes of the tomography device generated. The antinoise signal profiles are for example dependent on the rotational speed, which can change from operating mode to operating mode. It but would also be conceivable only a single antinoise signal profile to use, which is adapted to the active mode, for example, by the frequency spectrum of the antinoise signal is raised or lowered.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schallerzeugungseinheit auf einem Gehäuse des Tomographiegerätes und/oder einer Komponente des Tomographiegerätes angeordnet. Somit ist eine effektive Reduzierung des Störschalls unmittelbar in der Nähe der Quelle der Störschallentstehung möglich. Die Schallerzeugungseinheit ist besonders vorteilhaft entlang dem Umfang einer Tunnelverkleidung des Tomographiegerätes angeordnet. Auf diese Weise kann die Schallerzeugungseinheit vollständig außerhalb eines Messfeldes des Tomographiegerätes angeordnet werden, sodass die Komponenten der Schallerzeugungseinheit keine Bildartefakte in den erfassten Bilddaten hervorrufen.In An advantageous embodiment of the invention is the sound generation unit on a housing of the tomography device and / or a component of the tomography device. Consequently is an effective reduction of background noise immediately near the source of background noise possible. The sound generating unit is particularly advantageous along the circumference of a tunnel lining of the tomography device arranged. In this way, the sound generating unit can be complete outside a measuring field of the tomography device be arranged so that the components of the sound generating unit do not cause image artifacts in the captured image data.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft vorgesehen, die Schallerzeugungseinheit auf dem stationären und/oder dem rotierenden Teil der Gantry des Computertomographiegerätes anzuordnen. Aufgrund der Rotationsbewegung und der hohen zu bewegenden Trägheitsmassen tritt aus dem Bereich der Gantry ein besonders hoher Störgeräuschpegel in die Umgebung. Durch Anordnung der Schallerzeugungseinheit unmittelbar an der Gantry kann der wesentliche Anteil des Störschalls wirkungsvoll reduziert werden.About that In addition, it is advantageously provided, the sound generation unit on the stationary and / or rotating part of the gantry of the computed tomography device. Due to the rotational movement and the high inertial masses to be moved out of the Gantry a particularly high noise level in the nearby areas. By arrangement of the sound generating unit directly At the gantry can be the main part of the noise be effectively reduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schallerzeugungseinheit eine Piezofolie. Piezofolien sind dünnwandig und können somit ohne bauliche Veränderung des Tomographiegerätes beispielsweise auf die Verkleidung aufge bracht werden. Beim Einsatz von Piezofolien ist es somit nicht mehr notwendig, Öffnungen zum Einsetzen von Lautsprechern in die Verkleidung des Tomographiegerätes zu bohren. Darüber hinaus ist es beim Einsatz von transparenten Piezofolien nicht mehr notwendig, kostspielige Maßnahmen zur optischen Integration der Schallerzeugungseinheit in die Verkleidung durchzuführen. Es wäre aber auch denkbar, anstelle der Piezofolien herkömmliche Lautsprecher zu verwenden. Der Vorteil derartiger Lautsprecher ist in der Verfügbarkeit und Erzeugung hoher Schallpegel zu sehen.In An advantageous embodiment of the invention is the sound generation unit a piezo film. Piezo films are thin-walled and can thus without structural change of the tomography device, for example be brought up to the panel. When using piezo foils It is therefore no longer necessary openings for insertion of speakers in the panel of the tomography device to drill. In addition, it is the use of transparent Piezo films no longer necessary, costly measures to perform optical integration of the sound generating unit in the panel. It would also be conceivable, instead of piezofilms conventional Speaker to use. The advantage of such speakers is to see in the availability and generation high sound levels.

Darüber hinaus wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Reduzierung eines bei Betrieb eines Tomographiegerätes entstehenden Störschalls mit einem Tomographiegerät gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

  • a) Bereitstellen eines Gegenschallsignals und
  • b) Erzeugen eines um 180° zu dem Störschall phasenverschobenen Gegenschalls aus dem Gegenschallsignal.
In addition, the object is also achieved by a method for reducing a noise produced during operation of a tomography device with a tomography device, the method comprising the following method steps:
  • a) providing an antinoise signal and
  • b) generating a 180 ° phase-shifted to the background noise from the antinoise signal.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:embodiments the invention and further advantageous embodiments of the invention according to the Subclaims are in the following schematic drawings shown. Show it:

1 in Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tomographiegerätes mit einer Gegenschalleinrichtung, 1 in side view a first embodiment of a tomography device according to the invention with a counter sounding device,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tomographiegerätes mit einer Gegenschalleinrichtung, 2 A second embodiment of a tomography device according to the invention with a counter-noise device,

3 in schnittbildlicher Darstellung bei einem vertikalen Schnitt entlang der Systemachse des Tomographiegerätes eine Gantry mit Schallumwandlungseinheiten in Form von Piezofolien, 3 in a sectional representation in a vertical section along the system axis of the tomography device, a gantry with sound conversion units in the form of piezo films,

4 in perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßes Tomographiegerät, wobei auf der Verkleidung von ausgewählten Komponenten Piezofolien als Schallumwandlungseinheit angeordnet sind, und 4 in a perspective view of an inventive tomography device, wherein piezoelectric sheets are arranged as a sound conversion unit on the panel of selected components, and

5 in perspektivischer Ansicht eine Tunnelverkleidung eines Computertomographiegerätes, bei der segmentweise flächenhaft Piezofolien als Schallerzeugungseinheit angeordnet sind. 5 in a perspective view of a tunnel lining of a computed tomography device, are arranged in the segment-wise planar piezoelectric films as a sound generating unit.

In den 1 und 2 sind zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Tomographiegerätes 2, hier eines Computertomographiegerätes mit einer Gegenschalleinrichtung 1, gezeigt. Im Inneren der Computertomographiegeräte 2 befindet sich eine Gantry 13 mit einem nicht dargestellten stationären Tragrahmen 11 und einem in dem Tragrahmen um eine Systemachse 15 rotierbar angeordneten Tragrahmen 12, der im Folgenden als Drehrahmen bezeichnet wird. Auf dem Drehrahmen 12 ist ein Aufnahmesystem angeordnet. Die wesentlichen Komponenten des Aufnahmesystems umfassen eine Röntgenquelle in Form einer Röntgenröhre 17 und einen der Röntgenröhre 17 gegenüberliegend angeordneten Detektor 18. In einer Tunnelöffnung 14 befindet sich auf einer verstellbar angeordneten Patientenlagerungsvorrichtung 19 ein Patient 21. Durch eine Rotation des Drehrahmens 12 bei gleichzeitigem kontinuierlichem Vorschub der Patientenlagerungsvorrichtung 19 in Richtung der Systemachse 15 können Projektionen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionsrichtungen spiralförmig entlang eines Untersuchungsbereichs erfasst werden. Die auf diese Weise durch die spiralförmige Abtastung gewonnenen Projektionen werden an eine nicht dargestellte Rechnereinheit übermittelt und zu einem dreidimensionalen Schichtbild verrechnet.In the 1 and 2 are two different embodiments of a tomography device 2 , here a computer tomography device with a counter-noise device 1 , shown. Inside the computer tomography devices 2 there is a gantry 13 with a stationary support frame, not shown 11 and one in the support frame about a system axis 15 rotatably arranged support frame 12 , hereinafter referred to as a rotating frame. On the rotating frame 12 is arranged a recording system. The essential components of the imaging system include an x-ray source in the form of an x-ray tube 17 and one of the x-ray tubes 17 oppositely arranged detector 18 , In a tunnel opening 14 is located on an adjustable arranged patient support device 19 a patient 21 , By a rotation of the rotating frame 12 with simultaneous continuous advance of the patient support device 19 in the direction of the system axis 15 For example, projections from a plurality of different projection directions can be recorded spirally along an examination area. The projections obtained in this way by the spiral scanning are transmitted to a computer unit, not shown, and charged to a three-dimensional slice image.

Beim Betrieb des Computertomographiegerätes 2 entstehen durch Rotation des Drehrahmens 12, aber auch beispielsweise durch die Erzeugung eines Luftstromes, der zur Kühlung von den auf dem Drehrahmen 12 gelagerten elektronischen Komponenten verwendet wird, und durch die Rotation einer Anode innerhalb der Röntgenröhre 17 unerwünschte Störgeräusche, die ein Patient 10 aber auch eine neben dem Computertomographiegerät 2 stehende Bedienperson 22 als störend empfindet. Zur Reduzierung des Störschalls weisen die beiden Ausführungsbeispiele der Computertomographiegeräte 2 in den 1 und 2 jeweils eine Gegenschalleinrichtung 1 auf.During operation of the computed tomography device 2 caused by rotation of the rotating frame 12 but also, for example, by the generation of an airflow for cooling of the on the rotating frame 12 stored electronic components is used, and by the rotation of an anode within the x-ray tube 17 unwanted noise that a patient has 10 but also one next to the computed tomography device 2 standing operator 22 as disturbing. To reduce the noise, the two embodiments of computed tomography devices 2 in the 1 and 2 in each case a counter sound device 1 on.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Computertomographiegerätes umfasst die Gegenschalleinrichtung 1 einen Schallsensor in Form eines Mikrophons 5. Das Mikrophon 5 wandelt den Störschall in ein Störsignal um. Dieses Störsignal wird an eine Steuereinheit 3 zur Generierung eines Gegenschallsignals geleitet. Die Generierung des Gegenschallsignals erfolgt dabei durch Analyse des Störsignals im Frequenzbereich. Eine echtzeitfähige Verarbeitung wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Transformation des Störsignals in den Frequenzbereich mittels einer FFT gewährleistet.In the in 1 shown embodiment of the computed tomography device comprises the antinoise device 1 a sound sensor in the form of a microphone 5 , The microphone 5 converts the noise into a noise signal. This interference signal is sent to a control unit 3 directed to the generation of an antinoise signal. The generation of the antinoise signal takes place by analysis of the interfering signal in the frequency domain. A real-time capable processing is ensured in this embodiment by a transformation of the interfering signal in the frequency domain by means of an FFT.

Eine besonders effiziente Analyse des Störsignals ist dann möglich, wenn das charakteristische Frequenzspektrum von sämtlichen möglichen Störquellen im Vorfeld von Untersuchungen ausgewertet wird und das Ergebnis der Analyse der Steuereinheit 3 zur Generierung des Gegenschallsignals bereitgestellt wird. Unterschiede im charakteristischen Frequenzspektrum sind insbesondere für verschiedene Betriebsarten des Computertomographiegerätes 2 zu erwarten, die durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten des Drehrahmens 12 verursacht werden. Auf der Basis der so generierten Ergebnisse können anschließend Filter definiert werden, mit denen sich der Störschall gezielt dämpfen oder herausfiltern lässt. Als Filter kann beispielsweise eine Maske eingesetzt werden, mit der spezifisch Frequenzen von Störquellen im Frequenzbereich maskiert werden.A particularly efficient analysis of the interference signal is possible if the characteristic frequency spectrum of all possible sources of interference in the run-up to investigations is evaluated and the result of the analysis of the control unit 3 is provided for generating the antinoise signal. Differences in the characteristic frequency spectrum are in particular for different operating modes of the computed tomography device 2 to be expected by the different rotational speeds of the rotating frame 12 caused. On the basis of the results generated in this way, filters can subsequently be defined with which the background noise can be selectively damped or filtered out. As a filter, for example, a mask can be used with the specific frequencies of noise sources in the frequency domain are masked.

Das so generierte Gegenschallsignal wird auf eine Schallerzeugungseinheit 4 der Gegenschalleinrichtung 1 geleitet. Die Gegenschalleinrichtung 1 erzeugt dabei durch Umwandlung des Gegenschallsignals einen um 180° zu dem Störschall phasenver schobenen Gegenschall. Aufgrund dieser Phasenverschiebung löschen sich Störschall und Gegenschall bei Interferenzen gegenseitig nahezu aus. Als Ergebnis wird nur noch das Nutzsignal, beispielsweise die Stimme einer zu dem Patienten 21 sprechenden Bedienperson 22, wahrgenommen.The antinoise signal thus generated is applied to a sound generating unit 4 the antinoise device 1 directed. The antinoise device 1 generates by conversion of the antinoise signal a 180 ° to the background noise phasenver pushed counter sound. Due to this phase shift, background noise and counter-noise in the event of interference almost cancel each other out. As a result, only the useful signal, for example, the voice one to the patient 21 speaking operator 22 , perceived.

Die Gegenschalleinrichtung 1 umfasst darüber hinaus einen Positionssensor 23, beispielsweise eine Kamera oder einen Ultraschallsender mit Empfänger, zur Registrierung der aktuellen Position des Kopfes des Patienten 21 in Bezug zur Schallerzeugungseinheit 4. Die Erzeugung des Gegenschalls in Abhängigkeit einer über den Positionssensor 23 erfassten Position des Kopfes stellt sicher, dass eine verbesserte Auslöschung des Störschalls durch Interferenz im Bereich des Kopfes erfolgt.The antinoise device 1 also includes a position sensor 23 For example, a camera or an ultrasonic transmitter with receiver, to register the current position of the Head of the patient 21 in relation to the sound generating unit 4 , The generation of the counter sound as a function of a via the position sensor 23 Detected position of the head ensures that an improved cancellation of the noise due to interference in the region of the head.

Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Computertomographiegerätes 2 weist das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel keinen Schallsensor 5 auf. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel auch nicht das aktuelle Störsignal erfasst und in ein Störsignal umgewandelt und analysiert. Das Gegenschallsignal wird vielmehr aus einer Anzahl in einer Speichereinheit 6 vorgehaltenen Gegenschallsignalprofilen in Abhängigkeit der aktiven Betriebsart des Computertomographiegerätes 2 ausgewählt. Jedes der Gegenschallsignalprofile ist im Vorfeld durch Analyse des Störschalls zu einer bestimmten Betriebsart des Computertomographiegerätes 2 erzeugt worden. Ebenso wäre es jedoch denkbar, ein einziges Gegenschallsignalprofil zu verwenden, das in Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit des Drehrahmens 12 korrigiert wird. Die Anpassung erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung von Betriebsparametern, beispielsweise der Rotationsgeschwindigkeit des Drehrahmens, durch ein Anheben bzw. Ansenken der Frequenzanteile des Gegenschallsignalprofils.In contrast to the first embodiment of the computed tomography device 2 has the in 2 embodiment shown no sound sensor 5 on. Thus, in this embodiment also not the current interference signal is detected and converted into an interfering signal and analyzed. The antinoise signal is rather of a number in a memory unit 6 reserved antinoise signal profiles as a function of the active operating mode of the computed tomography device 2 selected. Each of the antinoise signal profiles is in advance by analyzing the noise to a specific mode of the computed tomography device 2 been generated. However, it would also be conceivable to use a single antinoise signal profile which depends on the rotational speed of the rotating frame 12 is corrected. The adaptation takes place, for example, taking account of operating parameters, for example the rotational speed of the rotary frame, by raising or lowering the frequency components of the antinoise signal profile.

Die 3 zeigt einen Schnitt durch die Gantry 13 in vertikaler Richtung entlang der Systemachse 15. Zur Reduzierung des bei Rotation des Drehrahmens 12 entstehenden Störschalls sind beispielhaft an drei unterschiedlichen Positionen Schallerzeugungseinheiten in Form von Piezofolien 4 angeordnet. In dem oberen Teil des Schnittbildes befindet sich die Piezofolie 4 unmittelbar in dem Spalt zwischen dem rotierenden und stationären Teil 11, 12 der Gantry 13. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Piezofolie 4 können die unmittelbar im Lager der Gantry 13 entstehenden Störgeräusche reduziert werden. In dem unteren Teil des Schnittbildes befindet sich zum einen eine Piezofolie 4 zwischen dem stationären Teil 11 und dem äußeren Rahmen 16 des Computertomographiegerätes 2. Diese Piezofolie 4 reduziert die Schallübertragung zwischen der Gantry 13 und dem äußeren Rahmen 16, so dass die beiden Teile nahezu akustisch entkoppelt sind. Darüber hinaus ist eine weitere Piezofolie 4 jeweils unter dem Standfuß 20 des Computertomographiegerätes 2 angeordnet. Eine an dieser Stelle angeordnete Schallerzeugungseinheit 4 dient wiederum zur akustischen Entkopplung des Computertomographiegerätes 2 zur Umgebung. Durch diese Maßnahme wird die Ausbreitung von Körperschall auf den Unterbau des Computertomographiegerätes 2 vermindert. Andererseits kann durch eine entsprechende Generierung eines Gegenschallsignals auch eine Übertragung von Schwingungen des Unterbaus, beispielsweise durch Eisenbahnen, U-Bahnen, die sich in der Nähe des Gebäudes befinden, auf das Computertomographiegerät 2 aktiv unterdrückt werden.The 3 shows a section through the gantry 13 in the vertical direction along the system axis 15 , To reduce the rotation of the rotating frame 12 resulting noise are exemplified at three different positions sound generating units in the form of piezo films 4 arranged. In the upper part of the sectional image is the piezo film 4 directly in the gap between the rotating and stationary part 11 . 12 the gantry 13 , By a corresponding control of the piezo film 4 can be directly in the warehouse of the gantry 13 resulting noise can be reduced. In the lower part of the sectional image is on the one hand a piezo film 4 between the stationary part 11 and the outer frame 16 of the computed tomography device 2 , This piezo film 4 reduces the transmission of sound between the gantry 13 and the outer frame 16 , so that the two parts are almost acoustically decoupled. In addition, another piezo film 4 each under the stand 20 of the computed tomography device 2 arranged. An arranged at this point sound generating unit 4 in turn serves for the acoustic decoupling of the computer tomography device 2 to the environment. By this measure, the propagation of structure-borne noise on the base of the computed tomography device 2 reduced. On the other hand, by a corresponding generation of an antinoise signal, a transmission of vibrations of the substructure, for example by railways, subways, which are located in the vicinity of the building, on the computed tomography device 2 be actively suppressed.

In der 4 ist in perspektivischer Ansicht ein Computertomographiegerät 2 mit einer Gegenschalleinrichtung 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind gezielt einzelne Komponenten 8, 9 des Computertomographiegerätes 2, beispielsweise der Pressluftgenerator der Kühlvorrichtung, mit einer Piezofolie als Schallerzeugungseinheit 4 ummantelt. Auf diese Weise lassen sich gezielt Quellen des Störschalls eliminieren. Bei dieser Variante wird also der Störschall unmittelbar am Ort der Entstehung reduziert.In the 4 is a perspective view of a computed tomography device 2 with a counter-noise device 1 shown. In this embodiment, individual components are targeted 8th . 9 of the computed tomography device 2 , For example, the compressed air generator of the cooling device, with a piezo film as a sound generating unit 4 jacketed. In this way, targeted sources of noise can be eliminated. In this variant, so the noise is reduced directly at the place of origin.

Die 5 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Tunnelverkleidung 10 des Computertomographiegerätes 2. Auf der Tunnelverkleidung 10 sind entlang des Umfangs segmentartig Piezofo lien als Schallerzeugungseinheit 4 angeordnet. Durch entsprechende Ansteuerung der Segmente kann eine effiziente Reduzierung des Störschalls im Innenbereich der Tunnelöffnung 14 erreicht werden. Durch den Einsatz der Piezofolie 4, die aus einem keramischen Material hergestellt ist, entstehen keinerlei Bildartefakte in den erzeugten Bildern. Darüber hinaus lassen sich transparente Piezofolien 4 einsetzen, die für den Patienten 21 überhaupt nicht wahrnehmbar sind. Der Einsatz dieser dünnwandigen Folien erfordert also keinerlei bauliche Veränderung eines herkömmlichen Computertomographiegerätes 2.The 5 shows a perspective view of a tunnel lining 10 of the computed tomography device 2 , On the tunnel panel 10 Piezofo lien as a sound generation unit along the circumference 4 arranged. By appropriate control of the segments can be an efficient reduction of noise in the interior of the tunnel opening 14 be achieved. By using the piezo film 4 made of a ceramic material, no image artifacts are produced in the images produced. In addition, transparent piezo foils can be used 4 use that for the patient 21 are not noticeable at all. The use of these thin-walled films thus requires no structural change of a conventional computed tomography device 2 ,

Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung auf beliebig andere Tomographiegeräte, beispielsweise auf ein Magnetresonanzgerät oder auf ein C-Arm-Bogengerät, anwendbar ist. Die Erfindung kommt vorteilhaft immer dann zum Einsatz, wenn durch den Betrieb des Tomographiegerätes akustische Störquellen vorhanden sind, die für einen Patienten und eine Bedienperson als unangenehm empfunden werden.It It goes without saying that the invention to any other Tomography devices, such as a magnetic resonance device or on a C-arm bow device. The invention comes advantageous always used when through the operation of the tomography device Acoustic interference sources are available for a patient and an operator are perceived as unpleasant.

Zusammenfassend kann gesagt werden:
Die Erfindung betrifft ein Tomographiegerät 2 mit einer Gegenschalleinrichtung 1 und ein Verfahren zur Reduzierung eines bei Betrieb des Tomographiegerätes 2 entstehenden Störschalls. Die Gegenschalleinrichtung 1 umfasst eine Steuereinheit 3 zur Bereitstellung eines Gegenschallsignals und eine Schallerzeugungseinheit 4 zur Umwandlung des Gegenschallsignals in einen um 180 Grad zu dem Störschall phasenverschobenen Gegenschall. Auf diese Weise kann der Störschall bei Betrieb des Tomographiegerätes 2 wirkungsvoll reduziert werden, ohne dass das Wohlbefinden eines Patienten 21 oder einer Bedienperson 22 durch Tragen eines Kopfhörers beeinträchtigt wird.In summary it can be said:
The invention relates to a tomography device 2 with a counter-noise device 1 and a method of reducing an operation of the tomography device 2 resulting noise. The antinoise device 1 includes a control unit 3 for providing an antinoise signal and a sound generating unit 4 for converting the antinoise signal into a 180 ° out of phase with the background noise. In this way, the noise during operation of the tomography device 2 be effectively reduced without affecting the well-being of a patient 21 or an operator 22 is affected by wearing a headphone.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5675658 [0007] US 5675658 [0007]

Claims (13)

Tomographiegerät mit einer Gegenschalleinrichtung (1) zur Reduzierung eines bei Betrieb des Tomographiegerätes (2) entstehenden Störschalls, umfassend eine Steuereinheit (3) zur Bereitstellung eines Gegenschallsignals und eine Schallerzeugungseinheit (4) zur Umwandlung des Gegenschallsignals in einen um 180 Grad zu dem Störschall phasenverschobenen Gegenschall.Tomography device with a counter-noise device ( 1 ) for reducing a during operation of the tomography device ( 2 ), comprising a control unit ( 3 ) for providing an antinoise signal and a sound generating unit ( 4 ) for converting the antinoise signal into a phase-shifted by 180 degrees to the background noise. Tomographiegerät nach Anspruch 1, umfassend einen Schallsensor (5) zur Umwandlung des Störschalls in ein Störsignal, wobei die Steuereinheit (3) zur Generierung des Gegenschallsignals durch Analyse des Störsignals konfiguriert ist.Tomography apparatus according to claim 1, comprising a sound sensor ( 5 ) for converting the noise into a noise signal, wherein the control unit ( 3 ) is configured to generate the antinoise signal by analyzing the interfering signal. Tomographiegerät nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (3) das Gegenschallsignal aus einer Anzahl von in einer Speichereinheit (6) vorgehaltenen Gegenschallsignalprofilen in Abhängigkeit einer aktivierten Betriebsart konfiguriert ist.Tomography apparatus according to claim 1, wherein the control unit ( 3 ) the antinoise signal from a number of in a memory unit ( 6 ) is configured as a function of an activated operating mode. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schallerzeugungseinheit (4) auf einem Gehäuse (7) des Tomographiegerätes (2) und/oder einer Komponente (8, 9) des Tomographiegerätes (2) angeordnet ist.Tomography device according to one of claims 1 to 3, wherein the sound generating unit ( 4 ) on a housing ( 7 ) of the tomography device ( 2 ) and / or a component ( 8th . 9 ) of the tomography device ( 2 ) is arranged. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schallerzeugungseinheit (4) entlang dem Umfang einer Tunnelverkleidung (10) des Tomographiegerätes (2) angeordnet ist.Tomography apparatus according to one of claims 1 to 4, wherein the sound generation unit ( 4 ) along the circumference of a tunnel lining ( 10 ) of the tomography device ( 2 ) is arranged. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schallerzeugungseinheit (4) auf dem stationären (11) und/oder dem rotierenden Teil (12) einer Gantry (13) des Tomographiegerätes (2) angeordnet ist.Tomography apparatus according to one of claims 1 to 5, wherein the sound generation unit ( 4 ) on the stationary ( 11 ) and / or the rotating part ( 12 ) of a gantry ( 13 ) of the tomography device ( 2 ) is arranged. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schallerzeugungseinheit (4) eine Piezofolie ist.Tomography apparatus according to one of claims 1 to 6, wherein the sound generation unit ( 4 ) is a piezo film. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schallerzeugungseinheit (4) ein Lautsprecher ist.Tomography apparatus according to one of claims 1 to 6, wherein the sound generation unit ( 4 ) is a speaker. Verfahren zur Reduzierung eines bei Betrieb eines Tomographiegerätes (2) entstehenden Störschalls mittels eines Tomographiegerätes (2), umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Gegenschallsignals und b) Erzeugen eines um 180 Grad zu dem Störschall phasenverschobenen Gegenschalls aus dem Gegenschallsignal.Method for reducing a tomography device during operation ( 2 ) resulting noise by means of a tomographic device ( 2 ), comprising the following method steps: a) providing an antinoise signal and b) generating a 180 ° phase-shifted antinoise to the background noise from the antinoise signal. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Bereitstellung des Gegenschallsignals der Störschall in ein Störsignal umgewandelt und durch eine Analyse des Störsignals das Gegenschallsignal generiert wird.The method of claim 9, wherein for providing the antinoise signal the background noise in an interference signal converted and through an analysis of the interfering signal the Antinoise signal is generated. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Analyse des Störsignals im Frequenzbereich erfolgt.The method of claim 9 or 10, wherein the analysis the interference signal in the frequency domain. Verfahren nach Anspruch 9, wobei in Abhängigkeit einer aktiven Betriebsart des Tomographiegerätes das Gegenschallsignal aus einer Anzahl von vorgehaltenen Gegenschallsignalprofilen ausgewählt wird.Method according to claim 9, wherein depending on an active mode of the tomography device, the antinoise signal selected from a number of pre-noise signal profiles becomes. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die zu den Betriebsarten korrespondierenden Gegenschallsignalprofile aus im Vorfeld erfassten Störsignalen ermittelt werden.The method of claim 12, wherein the to the modes corresponding antinoise signal profiles detected in advance Interference signals are determined.
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