CN102100563A - 散射辐射准直器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于放射性辐射的散射辐射准直器，所述散射辐射准直器带有多个在准直方向上前后布置且保持在支承架内的吸收器元件，其中支承架横向于准直方向在对置的两侧上具有用于保持吸收器元件的保持装置，且至少一个条状保持元件将吸收器元件在准直方向上跨接在散射辐射准直器的射线进入侧和/或射线离开侧上，且在该吸收器元件的纵边上附加地机械固定。通过保持元件尽可能地防止了由于离心力导致的长的吸收器元件的变形。由此，散射辐射准直器可实现为带有对于吸收器元件的形状稳定性和位置精度提出要求的高的Z覆盖。此外，本发明涉及一种用于制造此种散射辐射准直器的方法。

Description

散射辐射准直器及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于放射性辐射的散射辐射准直器和此散射辐射准直器的制造方法。
背景技术
尤其在断层成像装置中，例如在计算机断层成像装置中，正如所公知的是，散射导致对于图像质量的影响。为降低在检测器信号内检测到的散射辐射分量，在此计算机断层成像装置的辐射检测器之前接有所谓的散射辐射准直器。
已知的散射辐射准直器例如包括在准直方向上并排布置的关于其纵向延伸的单向吸收器元件。吸收器元件的吸收器面扇状沿径向与射线源的焦点对齐，使得仅来自与焦点对准的空间方向的辐射可到达辐射检测器。来自此空间方向的辐射通常也称为初级辐射。散射基本上通过初级辐射与待检查物体的相互作用过程而形成。从与初级辐射相比不同的空间方向到达散射辐射准直器的散射分量被吸收器面尽可能地吸收。可以此方式降低由于散射效应在重构图像中造成的图像伪影。
散射辐射准直器的吸收器元件通常相对薄且易损。因此，所述吸收器元件具有低机械稳定性，且因此形状稳定性较低。尤其在计算机断层成像装置的情况下当拍摄系统旋转时，在吸收器元件上作用有离心力和垂直于准直方向的横向力，它们导致吸收器元件的变形且因此例如通过遮挡检测器元件导致在拍摄到的衰减值
Figure BSA00000348436500011
内的伪影，且因此可导致重构图像中的伪影。
为避免变形和临时移动以及为提高吸收器元件的稳定性，在实现散射辐射准直器时基本上遵循两种不同方式。在第一种方式中，散射辐射准直器的吸收器元件保持在具有塑料壳体形式的支承架上。塑料壳体具有用于横向于准直方向保持在支承架的对置两侧上的高精度对应的空隙。散射辐射准直器的尺寸因此设计为使得它在Z方向上一体地跨接辐射检测器。这样的散射辐射准直器也称为桥式准直器。然而，此构造的缺点尤其在于，由于注塑技术的原因仅可制造长度很有限的此类散射辐射准直器，使得此散射辐射准直器仅可用于具有有限长度或具有有限Z覆盖的辐射检测器。但辐射检测器日益带有越来越大数目的检测器列，且因此构造为带有更高的Z方向覆盖。桥式准直器由此原因而越来越难用于这种辐射检测器。
在另一种方式中，散射辐射准直器制造在小的单元内，且以瓷砖形式或阵列形式粘贴在辐射检测器上。因此，散射辐射准直器可以以相对较大的Z覆盖构造，因此也构造为用于带有多个检测器排列的辐射检测器。这样的散射辐射准直器也称为瓷砖准直器。但此散射辐射准直器的缺点尤其在于，在由于瓷砖形式的结构而必然地存在的相邻散射辐射准直器之间的接合位置处存在形成裂缝的风险，因此使散射可到达检测器元件。
此外，未来散射辐射准直器的机械应力也升高。目前，在计算机断层成像装置中，在检查运行中拍摄系统的转速达到210转/分。而未来，转速将提高到300转/分。由于因此作用在散射辐射准直器上的更高的离心力和横向力，对于形状稳定性的要求具有日益重要的意义。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于给出一种散射辐射准直器，其中，布置在散射辐射准直器内的吸收器元件即使在较高旋转速度下以及在较大的Z覆盖下也具有较高的形状稳定性。此外，本发明给出一种用于制造此散射辐射准直器的方法。
此技术问题通过根据权利要求1的特征的散射辐射准直器以及带有并列权利要求7的特征的散射辐射准直器的制造方法解决。有利的构造和另外的构造是从属权利要求的主题。
根据本发明的用于放射性辐射的散射辐射准直器包括多个在准直方向上前后布置且保持在支承架内的吸收器元件，其中支承架横向于准直方向在对置的两侧上具有用于保持吸收器元件的保持装置。根据本发明，在散射辐射准直器的射线进入侧和/或射线离开侧上设有至少一个条状保持元件，所述保持元件在准直方向上跨接吸收器元件，且在吸收器元件的纵边上附加地机械固定。
吸收器元件的纵边在条状保持元件上的附加机械固定保证吸收元件即使在较大的Z覆盖以及较高的旋转速度下也在位置和定向上保持稳定。通过所安装的条形的保持元件，尤其在拍摄系统旋转时在吸收元件外部区域上出现且分别相对指向的横向力自补偿。保持元件在此仅受到拉力加载，且因此防止吸收器元件的屈曲。
通过根据本发明的构思，吸收器元件因此能够以简单但有效的方式相互加固，使得在机械作用时，例如在通过旋转等的力作用时导致的吸收器元件的相对移动、变形或错误定位被尽可能避免。因此，即使在力作用时也可基本上使吸收器元件正确地保持在确定的额定位置，从而可避免由于显示器元件的变形等导致的伪影。通过使用形成为条形的保持元件，因此实现了特别地适合于未来的计算机断层成像装置的要求的弯曲刚度更大的散射辐射准直器。
概念射线进入侧在此应理解为散射辐射准直器的在其按规定使用时由施加的辐射首先到达的那一侧。相应地，概念射线离开侧应理解为散射辐射准直器的辐射从其离开且然后到达辐射检测器的那一侧。
在本发明的有利的构造中，吸收器元件的纵边具有成型部，尤其具有凸耳状的突起，用于借助于定位工具将吸收器元件至少在散射辐射准直器的射线进入侧和/或射线离开侧精确地对齐。
沿纵边的这种凸起或成型部可以以简单的方式为整个吸收器元件在同一位置上沿纵边制造且作为一种简单的装置，通过这种简单的装置可将吸收器元件在限定的位置相互保持在定位工具内。
保持元件优选地在准直方向上分别支承在由每个吸收器元件的两个相邻的成型部形成的间隙内。在这种方式下，保持元件能够以简单的方式定位在吸收器元件上。所述成型部可与保持元件的定位相关联地同时附加地承担机械止挡装置的功能，例如这通过在安装时将保持元件在侧面抵靠在各自的成型部上而实现。
在一种特别优选的实施形式中，带有保持元件的纵边通过粘合剂相互固定。由于粘合剂的使用，不必将高精度保持装置(例如狭缝)安装在保持元件内。由此明显地降低了这种散射辐射准直器的制造总成本。吸收器元件的高精度定向通过在制造过程中使用定位工具实现，所述定位工具只需一次制造即可用于多个散射辐射准直器的制造，且在将纵边与保持元件粘合后再次被去除。此外，与另外的连接方法相比，例如与焊接或与螺纹连接的制造相比，粘合连接可以以较小的成本制造。因此，可例如在安装前仅在在保持元件上的单侧上涂敷粘合剂层。
粘合剂优选地具有低收缩特征，例如在粘合剂是其内含有矿物质的环氧树脂的情况下。由于低的收缩特性，吸收器元件即使在粘合剂干燥时也保持在位。
条状保持元件和支承架优选地由具有低热膨胀和/或高X射线辐射稳定性的材料制成，尤其是由HGW(树脂玻璃)、CFK(碳纤维强化材料)或陶瓷制成。
如果支承架由两个分段式的、在准直方向上延伸的支承器元件构成，所述支承器元件通过两个间隔元件横向于准直方向相互对置地间隔开布置，则实现了散射辐射准直器的一种特别简单的制造。
根据本发明的第二方面，用于放射性辐射的带有多个在准直方向上前后布置的吸收器元件的散射辐射准直器的制造的特征在于如下方法，其中：
a)吸收器元件定位在定位工具内，且
b)至少一个具有粘合剂且跨接吸收器元件的用于固定吸收器元件的条状保持元件在纵边上定位在散射辐射准直器的射线进入侧和/或射线离开侧上。
在本发明的有利构造中，在步骤a)中吸收器元件制造为带有沿纵边分别布置在相同位置的成型部，其中在位置上重合的吸收器元件的成型部插入到横向于吸收器元件的纵向方向延伸的定位工具的定位元件的相应的狭缝内。
在本发明的另外的构造中，在步骤b)中保持元件在两个成型部之间定位在每个吸收器元件中形成的间隙内。
优选地，在步骤a)和b)之间或在步骤b)之后，吸收器元件在横边或窄边上与支承架固定在一起。优选地，固定通过使横边插入到支承架的相应的保持装置内(例如插入到狭缝内)而实现。
以相应的方式有利地另外地为吸收器元件的对置的纵边执行在步骤a)中吸收器元件的定位和在步骤b)中吸收器元件通过保持元件的固定。因此，在射线进入侧和射线离开侧上布置保持元件。由此进一步提高散射辐射准直器的形状稳定性。
附图说明
在下文中根据实施例并结合附图进一步解释本发明。在附图中：
图1以示意图示出了计算机断层成像装置，
图2示出了用于根据本发明的散射辐射准直器的支承架，
图3示出了根据本发明的带有已插入的吸收器元件以及用于保持吸收器元件的定位工具的散射辐射准直器，
图4示出了带有凸耳片的吸收器元件，
图5示出了图3所示散射辐射准直器的截面图，
图6示出了带有安装在射线离开侧上的用于固定吸收器元件的纵边的条形保持元件的散射辐射准直器，
图7示出了图6所示散射辐射准直器，该辐射准直器带有附加地安装在射线进入侧上的用于固定吸收器元件的纵边的条形保持元件，而
图8示出了图7所示的、集成在辐射检测器机构内的散射辐射准直器。
在附图中，作用相同的部分具有相同的附图标记。在附图中重复的元件中(例如在吸收器元件2)为清晰起见分别为仅有一个元件具有附图标记。在图中的图示是示意性的而非强制地按比例，其中图之间的比例尺可能是变化的。
具体实施方式
在图1中示出了计算机断层成像装置17，所述计算机断层成像装置17包括具有X射线管形式的射线源18，X射线扇形20从所述射线源18的焦点19发出。X射线扇形20穿过待检查的物体21或患者，且到达辐射检测器22，此处是到达X射线检测器。
X射线管18和X射线检测器22相互对置地布置在计算机断层成像装置17的机架(在此未示出)上，所述机架可在
Figure BSA00000348436500051
方向上围绕计算机断层成像装置17的系统轴线Z(＝患者轴线)旋转。
Figure BSA00000348436500052
方向因此表示机架的周向方向，且Z方向表示待检查的物体21的纵向方向。
在计算机断层成像装置17的运行中，布置在机架上的X射线管18和X射线检测器22围绕物体21旋转，其中，从不同投影方向进行物体21的X拍摄。在每个X射线投影中，穿过物体21且因此被衰减的X射线辐射入射到X射线检测器22上。在此，X射线检测器22产生信号，所述信号对应于入射到达的X射线辐射的强度。然后，估值单元23根据通过X射线检测器22记录的信号以已知的方式计算出物体21的一个或多个二维或三维的图像，所述图像可在显示单元24上显示。
从X射线管18的焦点19发出的初级辐射，除其它行为之外，在物体21内在不同的空间方向上散射。此所谓的次级辐射在检测器元件25内产生了与图像重构所需的初级辐射的信号不可区分的信号。因此，次级辐射在没有另外的措施的情况下会导致对于检测到的辐射的错误解释，且因此导致由计算机断层成像装置17获得的图像的明显的模糊。
为限制次级辐射的影响，借助于散射辐射准直器1使基本上仅由焦点19发出的X射线辐射的分量，即初级辐射分量不受阻碍地透过到X射线检测器22上，而在理想情况中由吸收器元件2的吸收器面完全地吸收次级辐射。在此实施例中，散射辐射准直器1构造为单个部件，且在
Figure BSA00000348436500061
方向和Z方向上覆盖整个X射线检测器22。但也可根据辐射检测器模块的划分而具有多个(例如四个)在
Figure BSA00000348436500062
方向上前后布置的段。
散射辐射准直器1由多个吸收器元件2构成。根据在此情况中共焦的辐射几何形状，吸收器元件2共焦地与X射线管18的焦点19对齐，且在方位角方向
Figure BSA00000348436500063
上(在此示例中即准直方向)前后布置。吸收器元件2通常是厚度相对小的易损的纤细的薄板或片，所述薄板或片在纵向方向上具有基本上对应于X射线检测器22的Z覆盖的延伸。所述薄板或片通常由辐射吸收材料制造，例如钨或钽或带有钨和/或钽组分的合金。辐射进入方向9在此情况中对应于关于焦点19的径向方向。
应当指出，下述散射辐射准直器1仅用于抑制在
Figure BSA00000348436500064
方向上的散射。不过，散射辐射准直器1是否进一步具有(在此未示出的)在Z轴线方向上前后布置的另外的吸收器元件2以用于抑制Z方向上的散射辐射对于本发明是并不重要的。
图2示出了用于散射辐射准直器1的支承架3，以用于保持各个吸收器元件2。支承架3为此由两个分段式的支承器元件4组成，所述支承器元件4与两个侧向的间隔元件5相连接。在此支承器元件4中引入具有狭缝形式的扇形高精度保持装置6，所述保持装置6用于在其图4中标有附图标记13的短边或横边上接收吸收器元件2并使吸收器元件与焦点对齐。保持装置6通常可以是空隙和/或凹入，特别是凹槽或沟槽。狭缝、沟槽或凹入可在此例如构造为使得显示器元件2在边缘侧以横边13简单地插入，并可因而将其固定在位。可以想到构造为其它类型的保持装置6，例如具有成对布置的销、板条等的形式的凸起。保持装置6对置地处于两个支承器元件4的内侧上。
为进行随后的构建散射辐射准直器1的制造过程，借助于定位工具14使吸收器元件2相互精确对齐且保持在位。为此目的，如在图4中示出，吸收器元件2在其纵边12上具有分布地布置的凸耳形成型部11，所述成型部11在此具有凸耳片或凸起的形式。
如在图3和图5的详细剖面中所示，定位工具14可与散射辐射准直器1的支承架3以可拆卸的方式连接(例如通过相应的凹槽连接、弹簧连接或插头连接)以形成与支承架3的保持装置6的限定的位置关系。定位工具14在准直方向
Figure BSA00000348436500071
上具有在整个散射辐射准直器1上延伸的条形定位元件17。所述定位元件17包括在朝向散射辐射准直器1的那一侧上的与吸收器元件2的凸耳片对应的具有狭槽16的形式的接收装置。吸收器元件2的定位元件26以及凸耳片布置为使得成型部11之间的间隙15仍是可到达的。
应指出的是，作为吸收器元件2侧上的例如具有凸耳片的形式的成型部以及定位元件26侧上的狭缝16的替代，可以想到另外的保持形式。例如，可省去吸收器元件2的纵边12上的成型部11。即，吸收器元件2也不一定要有在相应的定位元件26的构造中插入狭缝16内的凸起。
因为在对待检查物体21进行圆形或螺旋形扫描时拍摄系统18、22围绕Z轴线以高转速旋转，因而在吸收器元件2上作用有高加速度力，所以吸收器元件2在没有另外的稳定措施的情况下存在可能临时变形和移动的风险。这导致吸收器元件2的错误定位，且这又导致图像中的伪影。
为提高吸收器元件2的形状稳定性和位置精度，如在图6中首先对于射线离开侧8所示，在散射辐射准直器1的两侧上安装弓形的或可弯曲的保持元件7或保持条。保持条7在此在准直方向
Figure BSA00000348436500072
上跨接整个吸收器元件2且固定其纵边12。也可想到的是将保持条7分段，且使各保持条7仅在准直方向上的一定部分上延伸通过一部分现有的吸收器元件2。被透过的保持条7优选地由具有低热膨胀和良好的X射线稳定性同时低X射线吸收的材料制成，以不削弱有用信号，例如由CFK或合适的塑料制成，例如由LCP制成。
保持条7事先单侧涂有粘合剂层。粘合剂必须具有低收缩特征，因此使用定位工具14预设的吸收器元件位置在硬化后不改变。在此提供了特别地带有矿物质的高填充的环氧树脂。粘合剂层沉入到使用定位工具14预设的吸收器元件2组成的扇形内，且在其硬化后使吸收器元件2稳定化。
保持条7在如图6中示出的散射辐射准直器1的射线离开侧8上以及如在图7中示出的散射辐射准直器1的射线进入侧9上粘贴，使得制成了弯曲刚度大的散射辐射准直器1，其中吸收器元件12的所有四个边12、13都被固定。
在图8中示出了安装在检测器机构10内的已制成的散射辐射准直器1。
虽然在此所述的使用在计算机断层成像装置17内且因此用于X射线辐射的散射辐射准直器已被描述，但本发明也适合于使用不同模态的应用，例如用于PET或SPECT装置，且适合于使用不同类型的辐射，例如伽马辐射。
作为总结，可陈述如下：
本发明涉及一种用于放射性辐射的散射辐射准直器1，所述散射辐射准直器1带有多个在准直方向
Figure BSA00000348436500081
上前后布置的且保持在支承架3内的吸收器元件2，其中支承架3横向于准直方向在对置的两侧具有用于保持吸收器元件2的保持装置6，且其中至少一个条状保持元件7在准直方向上在散射辐射准直器1的射线进入侧9和/或射线离开侧8上跨接吸收器元件2，且在吸收器元件2的纵边12上附加地机械固定。通过保持元件7尽可能地防止了由于离心力导致的长的吸收器元件2的变形。由此散射辐射准直器1可以实现对于吸收器元件2的形状稳定性和位置精度提出要求的高的Z覆盖。此外，本发明涉及用于一种制造此散射辐射准直器1的方法。

Claims (13)

1.一种用于放射性辐射的散射辐射准直器(1)，所述散射辐射准直器(1)带有多个在准直方向
Figure FSA00000348436400011
上前后布置且保持在支承架(3)内的吸收器元件(2)，其中，所述支承架(3)横向于准直方向在对置的两侧具有用于保持吸收器元件(2)的保持装置(6)，且其中至少一个条状保持元件(7)将所述吸收器元件(2)在准直方向
Figure FSA00000348436400013
上跨接在所述散射辐射准直器(1)的射线进入侧(9)和/或射线离开侧(8)，且附加地机械固定在所述吸收器元件(2)的纵边(12)上。
2.根据权利要求1所述的散射辐射准直器(1)，其中，所述吸收器元件(2)的纵边(12)具有成型部(11)，特别地具有凸耳状的凸起，所述成型部借助于定位工具(13)将所述吸收器元件(2)至少在散射辐射准直器(1)的射线进入侧(9)和/或射线离开侧(8)精确地对齐。
3.根据权利要求2所述的散射辐射准直器(1)，其中，保持元件(7)在准直方向
Figure FSA00000348436400014
上分别支承在由吸收器元件(2)的两个相邻的成型部(11)形成的间隙(15)内。
4.根据权利要求1至3中一项所述的散射辐射准直器(1)，其中，纵边(12)与保持元件(7)通过粘合剂相互固定。
5.根据权利要求4所述的散射辐射准直器(1)，其中，粘合剂、尤其通过环氧树脂内含有的矿物质而具有低的收缩特性。
6.根据权利要求1至5中一项所述的散射辐射准直器(1)，其中，条状保持元件(7)和支承架(3)由带有低热膨胀和/或高放射稳定性的材料制成，特别地由HGW、CFK或陶瓷制成。
7.根据权利要求1至6中一项所述的散射辐射准直器(1)，其中，支承架(3)由两个分段式的在准直方向
Figure FSA00000348436400015
上延伸的支承器元件(4)形成，所述支承器元件(4)通过两个间隔元件(5)横向于准直方向
Figure FSA00000348436400016
相互对置地间隔开布置。
8.一种散射辐射准直器(1)的制造方法，所述散射辐射准直器用于放射性辐射，带有多个在准直方向上前后布置的吸收器元件(2)，其中：
a)吸收器元件(2)定位在定位工具(14)内，且
b)至少一个具有粘合剂且跨接吸收器元件(2)的用于固定吸收器元件(2)的条状保持元件(7)在纵边(12)上定位在散射辐射准直器(1)的射线进入侧(9)和/或射线离开侧(8)上。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，在步骤a)中吸收器元件(2)制造为带有沿所述纵边(12)分别布置在相同位置的成型部(11)，并且在位置上重合的吸收器元件(2)的成型部(11)插入到在吸收器元件(2)的准直方向
Figure FSA00000348436400021
上延伸的定位工具(14)的定位元件(17)的相应的狭缝(16)内。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，在步骤b)中保持元件(7)在两个成型部(11)之间定位在每个吸收器元件(2)形成的间隙(15)内。
11.根据权利要求8至10中一项所述的制造方法，其中，在步骤a)和b)之间或在步骤b)之后，所述吸收器元件(2)在横边(13)与所述支承架(3)固定在一起。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述横边(13)的固定通过将所述横边(13)插入到所述支承架(3)的相应的保持装置(6)内而实现。
13.根据权利要求8至12中一项所述的制造方法，其中，为吸收器元件(2)的对置的纵边(12)执行吸收器元件(2)在步骤a)中的定位以及吸收器元件(2)在步骤b)中通过保持元件(7)的固定。
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