CN101326591A - 具有非均等间距和/或宽度的薄片的用于x射线设备的防散射栅格 - Google Patents

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Abstract

一种用于X射线设备的防散射栅格(5)，包括多个铅薄片(51)，所述铅薄片会聚到固定栅格焦点距离(202)处，并且在所述铅薄片之间具有填充材料(52)。在所述栅格(5)的边缘处的薄片(5)的宽度小于在所述栅格(5)的中心处的薄片宽度，和/或在所述栅格(5)的边缘处的填充材料部分(52)的宽度大于在所述栅格(5)的中心处。因此，当从源到图像的距离(SID，203)相对于栅格焦点距离(202)改变时，在所述栅格(5)的边缘处的初级辐射束的透射率并不受到不利影响。

Description

具有非均等间距和/或宽度的薄片的用于X射线设备的防散射栅格
技术领域
本发明涉及一种用于减少X射线图像内的散射而供X射线设备使用的防散射栅格。
背景技术
众所周知，在非侵入式医学诊断领域中，通过X辐射照射要检查的目标并检测穿过该目标透射的辐射强度分布，来获得该目标的辐射图像。
参照附图中的图1，其中示意性地例举了一种典型的X射线系统，它包括X射线图像检测传感器单元103，其包括多个光电转换元件。由高压发生器105供给的X射线源102产生穿过目标104透射到传感器单元103的X射线。传感器单元103的光电转换元件产生图像信号，该图像信号表示穿过目标104透射的辐射强度分布。向控制单元106内的数字图像处理装置提供该图像数据，然后显示该合成图像。
因此，在用X射线照射目标时，产生图像信号，该图像信号表示穿过目标透射的初级辐射的强度分布。然而，另外还产生散射辐射，如果该散射辐射在传感器单元或检测器上入射，它就导致将在所得到的X射线图像上重叠的所谓“散射雾”。由于该附加的暴光，X射线图像的对比度将减少到一个程度，这取决于散射辐射强度，而且还降低了对成像细节的信噪比。
为了至少减小散射辐射在检测器上的入射，为X射线设备提供防散射栅格，其布置在要检查的目标与检测器之间。防散射栅格的功能是尽可能多地抑制散射辐射，同时允许尽可能多的初级辐射透射到检测器。
一种典型的防散射栅格包括按行排列的铅薄片，在该铅薄片之间具有填充材料(例如，纤维或纸)。该填充材料应当对于X辐射线基本上是透明的。例如，在美国专利6,744,852中描述了这种防散射栅格。在线形的栅格中，铅薄片的厚度或宽度WL和高度h是恒定的，如同在铅薄片之间的填充材料的厚度WF和(相同的)高度h一样。这种栅格的特征是：高度比率r＝h/WL，以及每厘米的线对的数量N＝10/(WL+WF)和铅厚度，而且这些特征可以用来标识防散射栅格，例如，一种称为N60r15的栅格具有N＝60lp/cm且比率＝15，这意味着当WL＝0.036毫米时，h＝2毫米且WF＝0.13毫米。
参照附图中的图2，为了确保初级辐射的最小限度衰减，铅薄片201朝向在假定距离栅格100厘米处的单个中心点或线倾斜或会聚，以下该距离称为栅格焦点距离202。因此，当从源到图像的距离(SID)203等于栅格焦点距离202时，防散射栅格最有效，这是因为初级X射线会被最小限度衰减，而铅薄片201几乎完全衰减次级(散射)X射线。然而，在临床实践中，在源和检测器之间的距离(SID)经常相对于标准的SID(＝栅格焦点距离)是可变的，当SID不等于栅格焦点距离时，在栅格边缘处的初级辐射中出现衰减递增，尽管在栅格中心周围的栅格性能并不受到不利影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种供X射线设备等使用并带有会聚的薄片的防散射栅格，其中，可以在不会对栅格性能产生不利影响的情况下改变从源到图像的距离(SID)。
根据本发明，提供了一种防散射栅格，用于衰减入射到其上的散射辐射，所述栅格包括多个以间隔关系排列的薄片形式的辐射吸收元件，其中，至少某些所述薄片相对于垂直轴倾斜，以致于朝距所述栅格固定距离处的平面上的单条线会聚，其中，在所述栅格的边缘处的所述薄片的宽度小于在所述栅格的中心处的薄片的宽度。
因此，上述目的是通过以下实现的：通过相对于在栅格中心处的薄片宽度而减少在该栅格边缘处的薄片宽度和/或相对于栅格中心处薄片对之间的距离而增加在栅格边缘处的薄片对之间的距离，从而提高在边缘处的初级辐射的透射，即使是在从源到图像的距离不等于栅格焦点距离时也是如此。
在一个示意性实施例中，在栅格边缘处的薄片宽度小于在栅格中心处的薄片宽度，而且在栅格边缘处的薄片对之间的距离大于在栅格中心处的薄片对之间的距离。在另一个示意性实施例中，在栅格边缘处的薄片宽度和薄片对之间的距离都大于在栅格中心处的薄片宽度和薄片对之间的距离，其中，薄片宽度与薄片对之间的距离的比值等于或小于在栅格中心处的比值。优选地，在薄片之间提供了对所述辐射而言基本上是透明的填充材料。例如，该填充材料包括纸、纤维或自然铝。该薄片可由即使在厚度很小时也具有高辐射吸收性的铅制成，或由其他任何高辐射吸收性材料制成。
简而言之，栅格高度基本上是均等的，并由薄片高度来定义。
本发明还进一步扩展为一种X射线设备，其包括：用于产生穿过感兴趣的目标透射的辐射束的辐射源；用于接收穿过所述目标透射的辐射的检测器；以及如上所定义的位于所述检测器和所述目标之间的防散射栅格。
本发明的这些和其他方面将从此处描述的实施例中显而易见，并参照此处描述的实施例来进行阐述。
附图说明
现在将仅借助于实例并参照附图来描述本发明的实施例，其中：
图1是表示一种典型的X射线系统的示意图；
图2是表示一种已知的防散射栅格结构的示意图；
图3是带有防散射栅格的一种已知X射线系统的略图；
具体实施方式
图3是带有防散射栅格的一种X射线系统的略图。从X射线管1的焦点2中将X射线束3应用到要检查的目标4，例如患者。该穿透要检查的目标4的X射线随后入射到防散射栅格5上，而且剩余的辐射部分最终入射到X射线检测器6上。防散射栅格5主要包括：吸收层或薄片51；以及在薄片之间提供的沟槽介质或填充材料52。薄片通常由具有对X射线的高吸收性的铅制成并具有较小的体积，并且朝向距栅格5某一距离处的栅格焦点，在此情况下，该栅格焦点相当于焦点2。沟槽介质52经常包括纤维、纸或铝，并且可以使X射线最大程度穿过。
防散射栅格5主要用于使得穿透要检查的目标4的初级辐射7穿过，以使得该辐射可以在无其他任何吸收的情况下入射到X射线检测器6上，而应当尽可能完全地抑制在要检查的目标4中产生的散射辐射8以便该散射辐射8不能输入到X射线检测器6上。如图所示，散射辐射从要检查的目标4中以各个角度发散并入射到薄片51上，薄片51对该散射辐射8进行很高程度上的吸收。
图4表示根据本发明示意性实施例构造的防散射栅格5。考虑到具有中心线x的线形防散射栅格5，而且它分为5个部分：中心区(c)、中间区(b)和边缘区(a)。当然，可以根据应用需要来将栅格分成或多或少的部分。
所有部分都具有相同的栅格高度h和相同的栅格焦点距离(由薄片51所朝向的焦点202来定义)。然而，在中间区(b)和边缘区(a)中的铅薄片51的厚度或宽度WL和填充材料52的厚度或宽度WF不同于在中心区(c)中的铅薄片51的厚度或宽度WL和填充材料52的厚度或宽度WF。在所示实例中，在中心区(c)中的铅薄片厚度WL最大，在中间区(b)中的较细，在边缘区(a)中的更细，同时在边缘区(a)中的沟槽介质52的宽度WF最大，在中间区(b)中的较小，在中心区(c)中的更小。然而，在另一个示意性实施例中，铅薄片厚度WL可以从中心区(c)到边缘区(a)逐渐变细，然而如上所示，沟槽介质宽度WF可以保持恒定，或在边缘区(q)中的沟槽介质宽度WF可以比中心区(c)大。在再另一个示意性实施例中，在边缘区中的铅薄片宽度和沟槽介质宽度可以比中心区大，而同时在边缘区中的沟槽介质宽度与铅薄片宽度之间的比值相对于在中心区中的比值是恒定的或者更大。
因此，相对于现有技术，提高了在栅格5的边缘处的初级辐射束3的透射率，即使是在从源到图像的距离(SID，203)相对于栅格焦点距离202改变时。对在抑制栅格5的边缘处的散射辐射的抑制的任何降低都不认为是主要问题，这是因为感兴趣的区域大多是在X射线图像的中心部分。在由于栅格5中相邻部分之间的边界变为可见而导致伪像的情况下，可由已知的图像处理技术来补偿这种伪像。
在制造工艺中，可将单个铅/纤维组合的长条胶合在一起，同时由凹曲表面支持正在制造的栅格，该表面具有例如100厘米的半径(栅格焦点距离202)。可以采用不同批次的铅/纤维组合来制造上述根据本发明“降级的”防散射栅格，其中，各个批次对于各个栅格部分具有不同的铅和/或纤维厚度。
根据本发明所述的防散射栅格可以应用于所有类型的、会出现可变的从源到图像的距离(SID，203)的X射线成像系统，其范围是从传统的诊断装置到用于心血管或神经学干涉的高端系统。例如，这种栅格还可以用于乳房X射线摄影系统。
应当注意，上述实施例是例举性的而非限制本发明，而且本领域技术人员将能在不脱离附加的权利要求所限定的发明范围的情况下设计许多可供选择的实施例。在权利要求中，任何置于括号内的参考标记都不应构成对权利要求的限定。“包括”和“包含”等词并不排除存在除了在任何权利要求或说明书全文中所列的那些元件或步骤之外的其他元件和步骤。对元件的单独引用并不排除对这种元件的多个引用，反之亦然。可以借助于包含几个截然不同的元件的硬件并借助于适当编程的计算机来实现本发明。在枚举了几个装置的设备权利要求中，可由一个或相同的硬件项来实现这些装置中的几个。在相互不同的从属权利要求中描述某些手段的纯粹事实并非指示不能有利地使用这些手段的组合。

Claims (5)

1、一种防散射栅格(5)，用于衰减入射到其上的散射辐射(8)，所述栅格(5)包括多个采用以间隔关系排列的薄片形式的辐射吸收元件(51)，其中，至少某些所述薄片相对于垂直轴倾斜以致于朝向距所述栅格(5)固定距离的平面上的单条线(202)会聚，并且其中，在所述栅格(5)的边缘处的所述薄片(51)的宽度小于在所述栅格(5)的中心处的所述薄片的宽度，和/或其中，在所述栅格(5)的边缘处的薄片(51)对之间的距离大于在所述栅格(5)的中心处的薄片(51)对之间的距离。
2、如权利要求1所述的防散射栅格(5)，其中，在所述栅格的边缘处的薄片(51)对之间的距离和所述薄片(51)的宽度大于在所述栅格的中心处的薄片(51)对之间的距离和所述薄片(51)的宽度，并且在所述栅格(5)的边缘处的薄片(51)对之间的距离与所述薄片宽度的比值相对于在所述栅格(5)的中心处的比值基本上相等或者更大。
3、如权利要求1所述的防散射栅格(5)，其中，在所述薄片(51)之间提供对所述辐射基本上透明的填充材料(52)。
4、如权利要求1所述的防散射栅格(5)，其中，所述栅格(5)的高度基本上是均匀的，并且由所述薄片(51)的高度来定义。
5、一种X射线设备，包括：辐射源(2)，用于产生穿过感兴趣的目标(4)透射的辐射束(3)；检测器(6)，用于接收穿过所述目标(4)透射的辐射；以及如权利要求1所述的防散射栅格(5)，位于所述检测器(6)和所述目标(4)之间。
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