[發明專利]用于為成像系統供電的系統和方法

在審

• 申請號: 202210179711.4
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN115037021A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: G·馬吉
• 申請（專利權）人: 通用電氣精準醫療有限責任公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/04;H02J7/34;H02J3/32;H02J9/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖;張鑫

本公開提供了一種用于為成像系統供電的功率系統和方法。該功率系統和方法包括配電單元(PDU)，該PDU耦接到成像系統機架。該PDU的輸入電耦接到來自公用設施電源的交流(AC)功率源。該PDU的輸出電耦接到該成像系統機架。該功率系統和方法進一步包括能量存儲系統，該能量存儲系統在X射線生成期間向該成像系統的X射線發生器提供峰值功率。

背景技術

本文所公開的主題的實施方案涉及醫學成像系統，并且更具體地講，涉及解決計算機斷層攝影(CT)成像系統的功率需求。

各種醫學成像系統和方法被用來獲得受檢者的圖像，以用于診斷受檢者的醫學病癥。X射線成像系統可采用許多形式，諸如計算機斷層攝影(CT)成像系統和許多其他類型的X射線成像系統，這些成像系統使用X射線來采集受檢者的圖像數據并生成受檢者的可觀看圖像。

使用CT成像系統對受檢者進行成像涉及將受檢者定位在檢查臺上，在CT成像系統的機架內部移動檢查臺，以及生成X射線，使X射線在各個方向上穿過受檢者，以獲得受檢者的內部解剖結構的圖像。CT成像系統包括X射線發生器和X射線檢測器陣列，該X射線發生器為X射線管供電以用于發射穿過定位在CT成像系統的機架中的受檢者的X射線，該X射線檢測器陣列被定位成接收X射線。使用各種圖像重建和可視化技術來處理由X射線檢測器陣列接收的X射線以生成受檢者的用戶可觀看圖像。盡管CT掃描所花費的總時間通常在三十分鐘至四十五分鐘之間變化，但實際X射線曝光的時間在幾秒至幾分鐘之間變化。

X射線發生器的最高功率消耗通常被稱為“峰值功率”或“峰值負載”，其在X射線生成或X射線曝光的幾秒鐘或幾分鐘內生成和消耗。需要來自公用設施電源的三相AC功率源來為包括X射線發生器、X射線管的CT成像系統供電，并滿足CT成像系統的峰值功率需量。

在一個示例中，在常規CT成像系統操作期間，560直流電壓(VDC)總線可能會在X射線生成或X射線曝光期間經歷28千瓦(kW)的峰值功率需量，這導致560VDC總線具有約62安培(A)的電流。然而，在無X射線生成或無X射線曝光的時間期間，功率需量為約200瓦(W)-300W。此外，為了適應峰值功率需量，可能需要所有上游CT成像系統部件都具有適當的額定功率。

不同的系統和方法可用于向CT成像系統供應峰值功率或備用功率，諸如不間斷電源(UPS)，其為CT成像系統提供所需的不間斷功率。然而，這些UPS僅為整個CT成像系統提供“備用功率”，并且需要相對大的面積或空間。此外，現有的功率系統部件是針對X射線發生器的峰值功率消耗而設計的，并且所有功率部件都具有適當的高功率容量和額定值來供應峰值功率。此外，需要更大的電源基礎設施部件(如高壓直流(HVDC)電纜、包含熔斷器的高額定功率部件、交流到直流(AC-DC)轉換器、軟啟動電路)來供應峰值功率。

此外，電路的功率因數是電壓與電流之間的相移。理論上，最大功率因數值為一是非常理想的，以減少負載消耗的電流量。如果電路的功率因數較小，則可提供功率因數校正(PFC)電路，以使功率損失最小化。在CT成像系統中，配電單元(PDU)向CT成像系統的許多不同部件供應功率，諸如用于旋轉機架的軸向驅動器、X射線發生器和X射線管等。由于商業上不可行，不可能在PDU內提供PFC電路。因此，在不存在PFC電路的情況下，CT成像系統消耗的功率量會更高。

因此，需要一種將向CT成像系統提供峰值功率并以減小的空間、消耗和額定功率消除公用設施電源上的峰值負載的功率系統和方法。此外，一種具有改進的功率因數和基礎設施占地面積的系統和方法是非常理想的。

發明內容

根據本公開的一個方面，一種用于為成像系統供電的功率系統。該功率系統包括：配電單元(PDU)，該PDU具有至少一個輸入和至少一個輸出，該至少一個輸入電耦接到來自公用設施電源的交流(AC)功率源；該成像系統的機架，該機架具有至少一個輸入，該至少一個輸入電耦接到PDU的至少一個輸出；和能量存儲系統，該能量存儲系統在X射線生成期間向成像系統的X射線發生器提供峰值功率。