CN104246905B - Ct探测器的散射辐射格栅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个探测器元件的CT探测器的散射辐射格栅(G)，这些探测器元件被多行地布置在CT系统(1)的方向和z方向上，具有多个与探测器元件相适应地布置的自由通路通道(K)，并且这些自由通路通道(K)在其纵向面被壁(W)完全包围，其中，根据本发明通过应用三维筛网印刷方法制造散射辐射格栅(G)的壁(W)。

Description

CT探测器的散射辐射格栅

技术领域

本发明涉及一种具有多个探测器元件的CT探测器的散射辐射格栅，这些探测器元件被多行地布置在CT系统的方向和z方向上，其中，格栅配备有多个与探测器元件相适应地布置的自由通路通道，并且这些自由通路通道在其纵向面被壁包围。

背景技术

用于CT系统中的探测器的散射辐射格栅(也称为准直器)被普遍公知。至今，在CT探测器中使用薄钨片堆，其被粘在支承机构中。其允许抑制方向上、即机架的旋转方向上的散射辐射。迄今，在z方向上或系统轴方向上未使用准直。然而也已知，特别是在双源CT系统的情况下具有在方向和z方向上作用的准直器的散射辐射校正比具有简单的准直器明显更好。这在给定的对比噪声比下表现出明显的剂量减少或者得到改善的伪影减少。

此外，在探测器的更大的z覆盖的情况下，总是更难以足够的精确度制造支承机构，以便保持薄板的位置。如果按照常规方式(即具有单个的薄板)制造这样的准直器，则具有另外的问题，即，必须将薄板在两个方向上对齐到X射线管的焦点。

因为难以制造一块关于整个探测器面足够的准直器，所以为此经常使用模块式构造。在模块式构造的具有多个并排布置的格栅模块的散射辐射格栅情况下的问题在于，在两个格栅模块的接触位置的范围内，由此拍摄的投影具有伪影，它对从这样的投影中重建的断层图像数据组的图像质量造成负面影响，或者说在断层显示中产生可见的伪影。因此，存在以下对于准直器模块的要求，即，在组件的不同位置处，例如在射线出射侧或者在与相邻模块的边缘，必须实现不同的壁厚。

此外，从出版物DE 10 2005 044 650 B4中公知一种准直器构造，其中，将梳子式构造的薄板互相拼合。该方法是昂贵的，并且由此额外使得将薄板对齐到焦点变困难。

此外，从出版物US 2008/0023636 A1中公知，以金属粒子填充的聚合物在格栅形式下会固化。该方法的缺点是，受限的混合物填充度大约是50％，这由于减少的吸收能力而明显降低了准直作用。

在出版物DE 10 2010 011 581 A1中还建议，在两个方向通过选择性的激光熔化(SLM)来产生壁。SLM是一种能够直接从3D-CAD数据中按照几乎任意复杂的几何结构制造金属组件的方法。在此，相应于计算的面积利用激光射线选择性地熔化重叠的多个由金属粉构成的层，直到产生预期的结构。受方法限制地，这样构造的结构具有非常粗糙的表面，它必须经过一系列后续过程另外进行处理。也不是在所有情况下都能实现任意的壁厚。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，找到一种改良的CT探测器的散射辐射格栅。

该技术问题通过独立权利要求1的特征来解决。本发明的优选扩展是从属权利要求的内容。

发明人已经认识到，有利的是，借助三维筛网印刷方法制造按照二维作用的散射辐射格栅，其必要时也可以模块式组合成更大的单元。在此，一层接一层地通过筛网来印刷由强吸收材料(优选由金属粉末，例如铅、铜、钼、钽、钨或其它具有高吸收系数的元素)和粘合剂组成的悬挂(Suspension)，并且由此构成三维结构。通过使开口光栅随着层数增长而更窄或更宽，或者说通常的改变来改变筛网，可以实现将准直器的壁对齐到焦点并且棱锥式构造通道。

在这样的方法下，通过重叠层首先生成还不具有最终强度的坯体。为最终固化，将形成的坯体在达到最终组件高度之后在随后的烧结过程中固化。

所建议的方法的优点在于，相比已知方法，筛网印刷能够达到明显更高的组件精确度。特别地，相比SLM方法明显降低了壁粗糙度和壁位置的偏差，特别地，相比SLM方法还可以实现更薄的壁。由此可以将组件的外壁设计成仅具有一半的壁厚，从而在更多格栅模块彼此相连成整个格栅的情况下，在格栅模块的冲击面处的有效壁厚如同在组件内部的壁厚一样大。

此外，利用所建议的方法通过简单的筛网改变也能够使在准直器下侧、即在射线出射侧的壁区域更厚地构造。通过该方案能够避免由于X射线焦点的不稳定性而在激活的像素面上投射的变化的阴影。

筛网印刷方法的其它优点在于，典型的筛网印刷机器的工艺面比SLM机器的工艺面明显更大。因此，在工作过程中同时制造明显更多的组件。也能够制造更大的、跨越更多传感器板或更多探测器模块的准直器。用于在探测器机构中安装准直器的特殊结构同样能够易于实现。

基于特别的两步骤的筛网印刷制造方法，可以使该尚未最终固化的坯体在筛网印刷之后最终固化之前经受额外的整形，其中，在第一步骤中通过多次筛网印刷形成相对稳定但未最终固化的坯体，该坯体在第二步骤中才获得最终强度。也就是，可以生成首先具有简单的矩形外部结构的坯体，然后对坯体进行整形，从而使壁和引导辐射的通路通道对齐到共同的焦点。这样整形的坯体然后可以在第二步骤中通过烧结达到预期的最终强度。

相应于该基本思想，发明人建议一种具有多个探测器元件的CT探测器的散射辐射格栅，这些探测器元件被多行地布置在CT系统的方向和z方向上，其中，散射辐射格栅具有多个与探测器元件相适应地布置的自由通路通道，并且这些自由通路通道在其纵向面被壁完全包围。根据本发明，通过应用三维的筛网印刷方法制造散射辐射格栅的壁。

为了在筛网印刷方法期间构造壁，可以有利地使用由金属粉末和粘合剂组成的悬挂，但是也可以使用由具有高X射线吸收系数的其它材料组成的悬挂，例如由原子序数大于19的元素、即从元素周期表的第4族、优选从第5族开始的元素组成的悬挂。在此，原则上成立，壁材料的有效作用横截面越大，则越好地吸收不希望的散射辐射。

在印刷方法期间，可以通过至少一次更换所使用的筛网来制造棱锥式的通路通道，即通路通道的贯通面在通道的一末端大于另一末端，这些末端的纵轴分别对齐到共同的焦点。

此外，在印刷方法期间，可以通过至少一次或多次更换所使用的具有在筛网中逐渐改变的、优选变窄的覆盖区域的筛网，为通路通道产生随高度改变的横截面，或者说产生棱锥式的通路通道。

此外，散射辐射格栅在还未最终固化的状态下(并且没有将通路通道对齐到共同的焦点的情况下)总体上可以如下整形，即，塑造棱锥式的通路通道，使得其纵轴分别对齐到共同的焦点。

同样可以在第一制造阶段互相平行对齐地制造通路通道和/或壁，并且在最终固化之前在其上应用机械式变形，通过该变形使得通路通道或者壁对齐到共同的焦点。

在这样的机械式变形中可以将原始在其外部尺寸上为长方体形状的散射辐射格栅压缩成圆台式形状。替代地，可以将辐射入射侧和/或辐射出射侧压到柱形或球形的表面，从而使辐射入射侧和/或辐射出射侧适应柱形或球形的表面，并且由此将壁和通路通道对齐到焦点。

也可能有利的是，将通路通道实施成在散射辐射格栅的射线出射侧的区域变窄。由此避免或至少减少由于轻微改变与探测器的相对焦点位置而引起的阴影。

根据本发明制造的散射辐射格栅可以一侧是一整个散射辐射格栅。同样，散射辐射格栅也可以由多个单个制造的格栅模块构成，其中，格栅模块于是具有散射辐射格栅的上述特征。

在此特别有利的是，将格栅模块的形成格栅模块外侧的壁构造得比格栅模块的其余壁更薄，优选构造成一半薄。由此实现在格栅模块的冲击面具有与布置在格栅模块内部的其余地方相同的壁厚。由此进一步统一关于整个探测器的散射辐射均衡。

此外，能够将格栅模块在其外壁构造成，使得其相互形状配合地彼此衔接。

另外，格栅模块的壁在射线出射侧可以具有部分延长，其被用于对齐到探测器。

最后，在制造散射辐射格栅或格栅模块时，如下进行在不同维度的筛网之间的更换，使得格栅的壁或者格栅模块按级逐渐变细地构造。这样的构造的优点在于，仅须准备更少的不同筛网，并且由此产生更低频繁进行的筛网更换和更少的校正花费，也就是整体上使制造方法更有利。

附图说明

以下借助附图更详细地描述本发明，其中，仅示出了对于理解本发明所需的特征。使用了以下的附图标记：1：双源CT系统；2：第一X射线管；3：第一探测器；4：第二X射线管；5：第二探测器；6：机架壳体；9：系统轴；10：格栅，格栅模块；11：柱形曲面/球面；G：由多个格栅模块组成的散射辐射格栅；K：通路通道；W：壁。

附图中：

图1示出了具有在探测器前的散射辐射格栅的双源CT系统，

图2按照透视三维视图示出了散射辐射格栅或散射辐射格栅模块，

图3按照侧视图示出了散射辐射格栅或散射辐射格栅模块，

图4示出了在柱形曲面处变形的、具有对齐到焦点的通路通道的散射辐射格栅或散射辐射格栅模块。

具体实施方式

图1示出了双源CT系统1，具有两个在机架壳体6中的机架上布置的辐射器-探测器系统，该系统由第一X射线管(辐射器)2与对置的第一探测器系统3和角度偏移90°布置的第二X射线管4与对置的探测器系统5组成。两个探测器系统3和5分别具有散射辐射格栅G，以便主要截住分别由另一个辐射器-探测器系统产生的散射辐射。这里仅示意性表示的散射辐射格栅按照上述方式制造、模块式构造，并且在方向和z方向上起散射辐射降低的作用。在此，位于系统轴9的方向的坐标轴被视为z方向，机架的旋转方向、即探测器行的方向被视为方向。

图2至4示出了如何从首先通过三维筛网印刷方法制造的矩形坯体通过在柱形曲面处的变形形成其通路通道对齐到共同的焦点的格栅。

在图2中按照透视三维图示出了格栅或格栅模块10，其结构基本上矩形地构造。相应地，所有在那里产生的壁W和通路通道K互相平行地对齐。图3按照侧视图再次示出了散射辐射格栅或格栅模块10。在同样按照侧视图示出的图4中，借助两个柱形曲面11或两个球面11如下改变图3中的格栅10的形状，使得格栅结构和位于格栅结构中的通路通道对齐到共同的焦点，其应当对应于在辐射器-探测器系统中存在的X射线管的焦点。

虽然在细节上通过优选实施例详细图解和描述了本发明，但是本发明不限于公开的例子，并且技术人员可以从中推导出其它变化，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种具有多个探测器元件的CT探测器的散射辐射格栅(G)，所述探测器元件被多行地布置在CT系统(1)的方向和z方向上，具有多个与所述探测器元件相适应地布置的自由通路通道(K)，并且所述自由通路通道(K)在其纵向面被壁(W)完全包围，其特征在于，通过应用三维筛网印刷方法制造散射辐射格栅(G)的壁(W)，其中基于两步骤的三维筛网印刷方法能够使尚未最终固化的坯体在筛网印刷之后最终固化之前经受额外的整形，其中，在第一步骤中通过多次筛网印刷形成相对稳定但未最终固化的坯体，该坯体在第二步骤中才获得最终强度，其中方向是机架的旋转方向并且z方向是系统轴方向。

2.按照权利要求1所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，为了在三维筛网印刷方法期间构造壁(W)，使用由具有原子序数大于19的元素和粘合剂组成的悬挂。

3.按照权利要求1所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，为了在三维筛网印刷方法期间构造壁(W)，使用由金属粉末和粘合剂组成的悬挂。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，在三维筛网印刷方法期间，通过至少一次更换所使用的具有在筛网中逐渐改变的开口光栅的筛网，产生具有按照散射辐射格栅的高度改变的横截面的通路通道(K)。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，在三维筛网印刷方法期间，通过多次更换所使用的具有在筛网中逐渐变窄的开口光栅的筛网，产生棱锥式的通路通道(K)。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，在三维筛网印刷方法期间，为了制造，通过至少一次更换所使用的筛网，形成棱锥式的通路通道(K)，其纵轴分别对齐到共同的焦点。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述通路通道(K)和所述壁(W)在第一制造阶段互相平行地对齐，并且在最终固化之前应用机械式整形，由此使得所述通路通道(K)对齐到共同的焦点。

8.按照权利要求7所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，为了机械 式整形，将原始的长方体形状的散射辐射格栅压制成圆台式形状。

9.按照权利要求7所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，为了机械式整形，将辐射入射侧和/或辐射出射侧压到柱形或球形表面上。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述通路通道(K)在散射辐射格栅的射线出射侧的区域内被更窄地实施。

11.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述通路通道(K)沿着其纵轴对齐到焦点。

12.按照权利要求1所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述散射辐射格栅(G)由多个单个制造的格栅模块(10)构成。

13.按照权利要求12所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，形成所述格栅模块(10)的外侧的格栅模块的壁(W)比所述格栅模块(10)的其余壁(W)更薄。

14.按照权利要求12所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，形成所述格栅模块(10)的外侧但不形成探测器的外侧的格栅模块(10)的壁(W)比所述格栅模块(10)的其余壁(W)更薄。

15.按照权利要求12至14中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述格栅模块(10)在其外壁(W)处被构造成，其相互形状配合地彼此衔接。

16.按照权利要求12至14中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述格栅模块(10)的壁(W)在射线出射侧具有部分延长，其被用于对齐到探测器。

17.按照权利要求1至3中任一项所述的散射辐射格栅(G)，其特征在于，所述格栅的壁(W)或格栅模块(10)逐级变细地构造。