集成在用于诊断医学成像装置的模块化检测器电子组装件内的冷却系统制造方法及图纸

一种用于医学成像装置的门架的流体冷却剂系统冷却门架中的可扩展检测器电子组装件(DEA)。每个DEA在其模块化外壳内包括导热地耦合到其中的冷却检测器元件的第一冷却板和导热地耦合到其中的其它电子组件、诸如电子电路板和/或电源的单独的第二冷却板。在一些实施例中，第一冷却板被定向在检测器元件和第二冷却板之间，用于将检测器元件与DEA内的其他散热组件热隔离。在一些实施例中，冷却剂流顺序地级联通过第一冷却板，然后通过第二冷却板。然后通过第二冷却板。然后通过第二冷却板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成在用于诊断医学成像装置的模块化检测器电子组装件内的冷却系统
[0001]优先权要求本申请要求2020年9月28日提交的名称为“用于长轴FoV PET系统的安静冷却设计”的第63/198,079号美国临时申请的优先权的权益，该申请通过引用整体结合到本文中。
[0002]本申请是在美国受理局提交的题为“用于诊断医学成像装置的具有非金属散热器的冷却通道”的国际申请的部分继续申请并要求其优先权的权益，该国际申请的序列号是PCT/US2020/070462，其是在2020年8月26日提交和转让的。本申请也是2020年6月25日提交和转让的序列号16/946,514的题为“用于安装和对准医学成像装置的检测器的方法和装置”的美国申请的部分继续申请并要求其优先权。在允许通过引用结合的专利文献的国家阶段的司法管辖区，诸如美国，两个引用的优先权申请的全部内容都结合在本文中。此外，保留所有权利以修改本专利说明书，以便在允许在它们之前的国家阶段审查期间进行这种修改的司法管辖区中结合这两个引用的优先权申请的全部内容。


[0003]本公开涉及用于医学成像装置的冷却系统。更特别地，本公开涉及用于冷却医学成像装置的门架的模块化、可扩展的流体冷却系统和方法，所述医学成像装置包括长轴向视场装置的门架。

技术介绍

[0004]作为非限制性示例，诊断医学成像装置包括计算机断层摄影(CT)、二维数字射线照相术(DR)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)模态。作为非限制性示例，混合模态装置包括PET/CT、PET/MRI、SPECT/CT和SPECT/MRI，其在单个系统中组合了CT或MRI的局部成像分辨率益处以及用于对患者身上的细胞和代谢生物过程进行成像和检测的灵敏度。这些成像装置或系统中的许多包括环形门架结构，患者台就通过该环形门架结构而插入。该门架包括形成矩阵状检测器阵列的电磁辐射检测器的一个或多个圆周行和轴向定向的列。检测器阵列中的相应辐射检测器响应于电磁辐射的入射光子而发射电子。在一些模态中，入射光子是在电磁频率范围的较高端发射的X射线或电离辐射发射(例如CT、DR、PET、SPECT)，而在其它模态(例如MRI)中，入射光子是在射频范围内的。检测器中的检测器元件的输出电子是由检测器电子部件处理的以生成检测器输出信号，检测器输出信号随后是由成像装置处理的以生成或构建患者图像。在一些成像系统中，检测器电子部件封装与检测器一起容纳在集成检测器组装件中的门架结构内。
[0005]示例性电磁辐射检测器包括光电倍增管(PMT)和固态检测器，诸如雪崩光电二极管(APD)和硅光电倍增器(SiPM)。固态检测器的信号增益比PMT更依赖于温度。固态光子传感器及其检测器电子封装通常保持在相对窄的温度波动和操作温度带宽内，以减少不准确的检测器读数和/或可能以其它方式导致差质量的患者图像的检测器读数中的过量噪声生成分量的可能性。固态辐射检测器需要外部冷却以将检测器组装件保持在限定的温度波动
和带宽规范内。通常，通过在辐射检测器和检测器组装件上方吹动冷却空气，或者通过将检测器热量传递到围绕门架结构布线的一个或多个导管来冷却医学成像系统中的辐射检测器和检测器组装件，所述导管使冷却流体在它们附近循环。
[0006]在用于示例性PET/CT扫描模态的过去的冷却系统设计中，其中，成像装置门架包含了与CT轴向视场(aFOV)扫描区带轴向对准的PET aFOV扫描区带，冷却系统被特别地定尺寸为仅从检测器组装件的一个或两个圆周行和轴向列传递热量。吹送冷却空气系统对于这种应用是令人满意的。然而，PET成像领域中的最新动向，随着患者成像的aFOV扩展接近一米到两米，使得必须重新查看这种冷却系统的设计和制造二者的性质，包括在示例性PET/CT系统中的。通常，这些轴向扩展的系统需要冷却每列检测器组件中的多于两行的多行，这进一步使吹送冷却空气式冷却系统架构复杂化。用于较长的aFOV成像系统的过去的冷却系统设计已经将同一门架中的两个或更多个现有的较短的aFOV冷却系统级联。换句话说，为较长的FOV成像系统修改的传统的已知冷却系统设计已经利用了多个水
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空气热交换器，其具有风扇以在门架内吹动冷却的空气，以将热量从系统传送回热交换器。这给设计带来了两个复杂性。第一种是系统中有限的空间。为了有效地去除热量，该设计可能需要在系统的门架中添加更大和/或更多的热交换器。第二种涉及由于风扇的增加的数量而产生的噪声以及从扩展的aFOV成像系统的门架去除热量所需的气流。制造用于检测器组装件的不同组合和定向的医学成像系统门架冷却系统变得经济上是不可取的(例如，在每个轴向对准的列中具有一个或两个/行的这种组装件的标准FOV系统，与每个轴向列具有多于两行检测器组装件的扩展aFOV系统相比)。

技术实现思路

[0007]本文描述的示例性冷却系统实施例是模块化的和可扩展的，以适应不同医学成像系统的门架架构内的不同数量的检测器组装件定向和几何形状。冷却系统的流体冷却的模块化组件被包含在单独的检测器电子组装件(DEA)内。示例性的冷却剂流体包括可压缩和不可压缩的流体，诸如液体和气体(例如，室内空气、氮气、水)或相变制冷剂。每个DEA在其中都包括用于冷却检测器元件的第一冷却板和用于冷却诸如印刷电路板和/或电源的电子组件的第二冷却板。在一些实施例中，每个DEA的第一冷却板导热地耦合到其中的冷却检测器元件，并且第二冷却板导热地耦合到其中的其它电子组件。冷却剂流顺序地级联通过第一冷却板，然后通过第二冷却板。在一些实施例中，多个DEA是以级联方式互连的，共享公共的、可扩展的冷却剂流动路径。在各种实施例中，任何期望数量的行和列的DEA在冷却剂流动路径内选择性地互连。在一些实施例中，流体冷却系统的组件，诸如液
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液热交换器、泵和流量控制阀，位于成像系统门架外部。这些组件的外部位置节省了门架中的空间，并减少了冷却剂渗漏渗入其中的可能性。有利地，在包括较长的aFOV系统的一些系统实施例中，通过与门架中的DEA的数量成比例地增加或减少外部冷却系统组件的热传递能力来实现较高门架热负载的灵活扩展。
[0008]本公开的方面涉及一种用于医疗成像装置的门架的流体冷却剂系统，其中，冷却系统冷却门架内的可扩展检测器电子组装件(DEA)。每个DEA在其模块化外壳内包括导热地耦合到其中的冷却检测器元件的第一冷却板和导热地耦合到诸如其中的印刷电路板和/或电源的其它电子组件的单独的第二冷却板。在一些实施例中，第一冷却板被定向在检测器
元件和第二冷却板之间，用于将检测器元件与DEA内的其他散热组件热隔离。在一些实施例中，第一或第二冷却板中的一个或多个被分段成多个子段，共享公共冷却剂管道。在一些实施例中，冷却剂流顺序地级联通过第一冷却板，然后通过第二冷却板。在这种类型的冷却剂流动路径中，检测器元件在DEA中具有高于其它冷却组件的冷却优先级。
[0009]本文公开的示例性实施例特征在于一种用于医学成像装置的流体冷却剂系统，其具有形成患者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于医学成像装置的流体冷却剂系统，包括：形成患者隧道的门架；冷却装置，所述冷却装置耦合到门架并在门架外部，具有用于向所述门架供应流体冷却剂的冷却剂源，和用于使冷却剂返回到冷却装置的冷却剂回路；在所述门架内的检测器电子组装件(DEA)，所述检测器电子组装件耦合到所述冷却装置，具有：外壳；在所述外壳中的检测器元件，用于检测源自所述外壳外部的电磁辐射的入射光子；在所述外壳中的其它电子组件；流体冷却的第一冷却板，所述第一冷却板导热地耦合到所述检测器元件，用于冷却所述检测器元件，所述第一冷却板具有用于从所述冷却剂源接收所述冷却剂的第一入口和用于将所述冷却剂排出到所述冷却剂回路的第一出口；以及流体冷却的第二冷却板，所述第二冷却板导热地耦合到所述其它电子组件，用于冷却所述其它电子组件，所述第二冷却板具有用于从所述冷却剂源接收所述冷却剂的第二入口和用于将所述冷却剂排出到所述冷却剂回路的第二出口。2.根据权利要求1所述的流体冷却剂系统，还包括：所述检测器元件具有从其投影的检测器元件组件，其限定第一表面轮廓；所述第一冷却板与所述检测器元件组件的所述第一表面轮廓的至少一部分导热直接接触；其它电子组件中的至少一个，限定第二表面轮廓；以及第二冷却板与其它电子组件中的至少一个的第二表面轮廓的至少一部分导热直接接触。3.根据权利要求2所述的流体冷却剂系统，还包括：所述第一冷却板限定第一表面轮廓，所述第一表面轮廓是所述检测器元件的所述第一表面轮廓的镜像，相应第一表面轮廓彼此导热直接接触；以及第二冷却板限定第二表面轮廓，所述第二表面轮廓是其它电子组件中的至少一个的第二表面轮廓的镜像，相应第二表面轮廓彼此导热直接接触。4.根据权利要求1所述的流体冷却剂系统，还包括：所述DEA中的所述检测器元件面向所述患者隧道，所述检测器元件具有远离所述患者隧道径向投影的检测器元件组件；第一冷却板与检测器元件组件中的至少一个导热直接接触，并在检测器元件组件和其它电子组件中间在外壳中定向；以及第二冷却板与其它电子组件导热直接接触。5.根据权利要求4所述的流体冷却剂系统，还包括与所述第二冷却板的第二入口流体连通的所述第一冷却板的第一出口，使得来自所述冷却剂源的冷却剂首先流过所述第一冷却板，然后以级联方式顺序地流过所述第二冷却板。6.根据权利要求5所述的流体冷却剂系统，还包括：第二冷却板具有相对的第一和第二侧；以及其它电子组件包括分别热耦合到第二冷却板的相应第一侧和第二侧的印刷电路板和
电源。7.根据权利要求1所述的流体冷却系统，所述第一冷却板或所述第二冷却板还包括板子段，所述板子段具有共同共享的相应的第一入口或第二入口以及第一出口或第二出口。8.一种用于医学成像装置的检测器电子组装件(DEA)，包括：外壳；检测器元件，所述检测器元件保持在所述外壳中，用于检测源自所述外壳外部的电磁辐射的入射光子；外壳中的其它电子组件；流体冷却的第一冷却板，所述第一冷却板导热地耦合到所述检测器元件，用于冷却所述检测器元件，所述第一冷却板具有用于接收流体冷却剂的第一入口和用于排放所述冷却剂的第一出口；流体冷却的第二冷却板，所述第二冷却板导热地耦合到所述其它电子组件，用于冷却所述其它电子组件，所述第二冷却板具有用于接收所述冷却剂的第二入口和用于排出所述冷却剂的第二出口；相应的第一和第二入口和出口在外壳外部可访问。9.根据权利要求8所述的DEA，还包括：所述检测器元件具有从其投影的检测器元件组件，其限定第一表面轮廓；所述第一冷却板与所述检测器元件组件的所述第一表面轮廓的至少一部分导热直接接触；其它电子组件中的至少一个限定第二表面轮廓；以及第二冷却板与其它电子组件中的至少一个的第二表面轮廓的至少一部分导热直接接触。10.根据权利要求9所述的DEA，还包括：所述第一冷却板限定第一表面轮廓，所述第一表面轮廓是所述检测器元件的所述第一表面轮廓的镜像，相应的第一表面轮廓彼此导热直接接触；以及第二冷却板限定第二表面轮廓，所述第二表面轮廓是其它电子组件中的至少一个的第二表面轮廓的镜像，相应第二表面轮廓彼此导热直接接触。11.根据权利要求10所述的DEA，还包括与所述第二冷却板的第二入口流体连通的所述第一冷却板的第一出口，使得冷却剂首先流过所述第一冷却板，然后以级联方式顺序地流过所述第二冷却板。12.根据权利要求8所述的DEA，还包括：所述DEA中的所述检测器元件被暴露在所述外壳的外部，其中，所述检测器元件组件投影到所述外壳中；所述第一冷却板与检测器元件组件中的至少一个导热直接接触，并且在外壳中定向在检测器元件组件和其它电子部件中间；以及所述第二冷却板与其它电子组件导热直接接触。13.根据权利要求12所述的DEA，还包括：所述第二冷却板具有相对的第一和第二侧；以及所述其它电子组件包括分别热耦合到第二冷却板的相应第一侧和第二侧的印刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：美国西门子医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：