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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Streustrahlblendenraster, wie sie in der radiologischen
Bildgebung und insbesondere in der Röntgenbildgebung verwendet werden.
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Eine
radiologische Bildgebungsvorrichtung umfasst üblicherweise eine Strahlungsquelle,
z.B. eine Röntgenstrahlenquelle,
und ein Mittel zum Erzeugen des Bildes, z.B. einen Bildrezeptor,
zwischen denen das abzubildende Objekt angeordnet wird. Das durch
die Quelle ausgestrahlte Strahlenbündel passiert das Objekt, bevor
es den Rezeptor erreicht. Dabei wird es durch die innere Struktur
des Objekts teilweise absorbiert, so dass die Intensität des von dem
Rezeptor empfangenen Strahls geschwächt ist. Die globale Schwächung des
Strahls nach dem Passieren durch das Objekts steht in einer direkten
Beziehung zur Verteilung der Absorption innerhalb des Objekts.
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Der
Bildrezeptor enthält
einen auf die Intensität
der Strahlung ansprechenden optoelektronischen Detektor oder ein
verstärkendes
Filmfolienpaar. Dementsprechend entspricht das durch den Rezeptor
erzeugte Bild grundsätzlich
der Verteilung der globalen Schwächung
des Strahls, nachdem dieser die inneren Strukturen des Objekts durchquert hat.
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Ein
Teil der durch die Quelle ausgestrahlten Strahlung wird durch die
innere Struktur des Objekts absorbiert, der übrige Teil wird entweder übertragen (primäre oder
direkte Strahlung) oder gestreut (sekundäre oder Streustrahlung). Die
Anwesenheit einer Streustrahlung führt zu einer Verschlechterung
des Kontrasts in dem erhaltenen Bild und zu einem reduzierten Signal/Rausch-Verhältnis. Dies
ist besonders nachteilig, insbesondere wenn es gilt, Einzelheiten des
Objekts sichtbar zu machen.
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Ein
Lösung
zu diesem Problem beinhaltet ein Einfügen eines "Streublenden"-Rasters zwischen dem zu durchleuchtenden
Objekt und dem Bildrezeptor. Diese Raster sind gewöhnlich in
Form einer Reihe von parallelen Streifen oder Trennwänden aus
einem Röntgenstrahlen
absorbierenden Material gefertigt. In sogenannten "fokussierten" Rastern (entsprechend
der durch die Standard-IEC 60627 für "X-ray imaging diagnostic equipment – Characteristics
of anti-scatter grids for general use and mammography screening" ("Diagnostische Ausrüstung für Röntgenbildgebung – Charakteristiken
von Streustrahlblendenraster für
allgemeine Verwendung und Mammographie-Screening") festgelegten Terminologie) sind sämtliche
Ebenen der Streifen oder Trennwände
entlang von Ebenen ausgerichtet, die durch den Brennpunkt der von
der Quelle ausgehenden Strahlung verlaufen. Folglich erlauben diese
Raster der direkten Strahlung ein Passieren, während sie Streustrahlung absorbieren.
Fokussierte Streustrahlblendenraster haben zu einer beträchtlichen
Verbesserung des Kontrasts der erhaltenen Bilder beigetragen.
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Um
Bilder von guter Qualität
zu erhalten, ist es erwünscht,
Raster mit einer möglichst
feinen Struktur zu erzeugen, um die direkte Strahlung nicht zu behindern.
Es ist ebenfalls erwünscht,
die Orientierung der absorbierenden Streifen oder Trennwände mit
Präzision
einzuhalten. Die Präzision,
mit der die Streifen oder Trennwände
ausgerichtet sind, hängt
selbstverständlich
von der für
die Herstellung des Rasters verwendeten Technik ab. Allerdings stellte
es sich heraus, dass das Raster im Gebrauch eine Verformung erfahren
kann, mit der Folge eines erheblichen Abweichens der Ausrichtung
der Streifen. Daraus ergibt sich eine geringere Genauigkeit der
Streifen- oder Trennwandorientierung. Diese Verschlechterung ist
um so größer, je
dünner
das Raster ausgebildet ist, und je mehr dieses zu einem Verformen
neigt.
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Dieses
Problem ist von besonderer Bedeutung in Bildgebungsvorrichtungen
mit einem überhängenden,
d.h. lediglich auf einer Seite befestigten Raster. In diesem Falle
kann das Raster erheblichen Biegespannungen ausgesetzt sein.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, wurden Raster mit einem Aluminiumrahmen
vorgeschlagen, wobei der Rahmen der Anordnung Festigkeit verleihen
soll. Diese Raster sind außerdem
auf jeder ihrer Flächen
mit Platten aus einem Kohlenstoff- Kunstharz-Verbundstoff beschichtet,
die eine Dicke von zwischen 0,2 und 0,4 mm aufweisen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft ein Streustrahlblendenraster, zu dem gehören: eine
Streustrahlblendenschicht mit einer Vielzahl von metallisierten
Trennwänden,
wobei diese Trennwände
einer Strahlung, die von einer oberhalb des Rasters angeordneten
Quelle ausgestrahlt werden, ein Passieren erlauben, während sie
Strahlung, die nicht unmittelbar auf diese Quelle zurückzuführen ist,
absorbieren, und wenigstens eine aus einem expandierten Polymermaterial
gefertigte Platte, die an einer Fläche der Streustrahlblendenschicht
angebracht ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zum Herstellen eines Streustrahlblendenrasters, mit
den Schritten:
Ausbilden einer Streustrahlblendenschicht mit
einer Vielzahl von metallisierten Trennwänden, wobei diese Trennwände einer
Strahlung, die von einer über dem
Raster angeordneten Quelle ausgeht, ein Passieren erlauben, während sie
eine Strahlung, die nicht unmittelbar auf diese Quelle zurückzuführen ist, absorbieren;
und
Anbringen wenigstens einer aus einem expandierten Polymermaterial
gefertigten Platte auf einer Fläche der
Streustrahlblendenschicht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung und deren Ausführungsbeispiele
werden anhand der nachfolgenden Beschreibung verständlicher,
die lediglich der Veranschaulichung dienen soll und nicht beschränkend zu
bewerten ist, und mit Bezug auf die beigefügten Figuren zu lesen ist:
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1 zeigt eine schematische
Ansicht einer Streustrahlblendenschicht eines fokussierten Rasters;
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2 zeigt eine schematische
Ansicht der Schichten, die ein Streustrahlblendenraster gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung bilden;
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3 zeigt eine schematische
Ansicht eines Rahmens, der dazu dient, die das Raster bildenden Schichten
zu halten;
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4 zeigt eine schematische
Ansicht des Positionierens von zwei Seitenteilen des Rahmens;
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5 zeigt eine schematische
Ansicht des Positionierens von zwei weiteren Teilen, die diesen Rahmen
vervollständigen;
und
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6 zeigt eine schematische
Ansicht eines Kreuzstücks,
das dazu dient, die das Raster bildenden Schichten an Ort und Stelle
zu halten.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In 1 ist eine Streustrahlblendenschicht 10 veranschaulicht,
die aus einem aus einem Polymermaterial gefertigten ebenen Substrat 12 mit
einer Dicke von etwa 1 bis 3 mm hergestellt ist und Trennwände aufweist,
die Zellen 14 definieren. Wie in 1 gezeigt, kann die Dicke gewöhnlich 1,7
mm betragen. Die Innenwände
der Zellen 14 sind mit einer absorbierenden Metallschicht 16 beschichtet.
Die Streustrahlblendenschicht 10 ist fokussiert, d.h. die Zellenwände sind
entlang von Ebenen ausgerichtet, die durch den Brennpunkt der durch
eine Strahlungsquelle ausgestrahlten Strahlung verlaufen.
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Aufgrund
der Streustrahlblendenschicht 10 passiert ein Teil der
direkt durch eine Röntgenstrahlenquelle
ausgestrahlten Strahlung das Raster über das Substrat 12,
während
ein weiterer Teil die Schicht über
die Zellen 14 durchquert. Aufgrund der geringen Dichte
des Polymers, aus dem das Substrat 12 hergestellt ist,
wird die hindurch gehende Strahlung kaum geschwächt.
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Die
Innenwände
der mit einer Metallschicht 16 beschichteten Zellen 14 absorbieren
Streustrahlung, die an der Streu strahlblendenschicht 10 unter einem
Winkel auftrifft, der gegenüber
der Richtung der Fukussierung einer der Zellen 14 einen
gewissen Wert überschreitet.
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In 2 sind zwei aus einem expandierten Polymermaterial
gefertigte Platten 20 und 22 an jeder Fläche der
Streustrahlblendenschicht 10 angeordnet. Das Polymermaterial,
aus dem die Platte hergestellt ist, sollte eine ausreichende Festigkeit
aufweisen, um eine Verformung des Rasters zu verhindern, und ausreichend
homogen sein, um das Röntgenbild
nicht durch Artefakte zu beeinträchtigen.
Expandierte Polymermaterialien haben den Vorteil, dass sie die Röntgenstrahlen
aufgrund ihrer geringen Flächendichte
kaum schwächen.
Die aus einem expandierten Material gefertigte Platte dient außerdem dem Schutz
der Streustrahlblendenschicht des Rasters.
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Beide
Platten 20 und 22 können aus einem Hartschaum auf
der Grundlage von Polymethacrylimid (PMI) gefertigt sein. Dieser
Typ von Schaum wird beispielsweise von der Firma RÖHM GmbH
hergestellt und unter der Handelsmarke ROHACELL® vertrieben,
oder ein expandiertes Polyetherimid (diese Art von Material wird
beispielsweise von der ALCAN AIREX AG unter der Handelsmarke AIREX
angeboten). Die Platte wird aus einem Material mit einer Dichte
von zwischen 20 und 70 kg/m3 ausgebildet. ROHACELL® ist
in diesem Dichtebereich verfügbar. Insbesondere
ist eine Dichte in der Größenordnung von
30 kg/m3 erhältlich. Die Platten können eine
Dicke zwischen 2 und 6 mm aufweisen, und die Dicke der beiden Platten
kann übereinstimmen.
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Die
Platten 20 und 22, die jeweils auf der Fläche der
Streustrahlblendenschicht 10, die vorgesehen ist, um den
durch die Röntgenstrahlenquelle
ausgestrahlten Strahlen ausgesetzt zu sein, bzw. auf der Fläche der
Streustrahlblendenschicht 10 angeordnet sind, die der Bilddetektorseite
zugewandt ist, können identisch
sein. Die Dicke der Platten liegt im Bereich von 3 mm, mit einer
ungefähren
Dichte von 30 kg/m3. Wie in 2 gezeigt, sind zwei Platten 20, 22 mit
einer Dicke im Bereich von 2 bis 4 mm vorhanden.
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Der
Zusammenbau der aus Polymethacrylimid gefertigten Platten 20 und 22 geschieht
durch Kleben. Der Klebstoff wird vorzugsweise auf die Platten 20 und 22 aufgetragen,
und diese Platten werden anschließend über die Streustrahlblendenschicht 10 gelegt.
Der Klebstoff kann so verteilt sein, dass er lediglich einen Randbereich
der Streustrahlblendenschicht 10 bedeckt, der nicht zum
aktiven Abschnitt der Schicht gehört. Demzufolge beeinträchtigt der Klebstoff
die Strahlungsübertragung
durch die Schicht 10 und die Platten 20 und 22 nicht.
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Alternativ
kann der Klebstoff so aufgetragen sein, dass er die gesamte Oberflächen der
Streustrahlblendenschicht 10 bedeckt, wodurch die mechanische
Beanspruchbarkeit der Anordnung verbessert wird. In diesem Fall
ist ein Aerosolklebstoff bevorzugt, um eine dünne, homogene Schicht aus Klebstoff
zu ermöglichen.
Diese Klebetechnik verhindert ein Füllen der Zellen der Streustrahlblendenschicht.
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Es
ist ebenfalls möglich,
einen Klebstofffilm zu verwenden. Diese Typ von Klebstoff liegt
in Form eines mit oder ohne Trägerschicht
ausgestatteten Films vor, der sich unmittelbar auf einer Fläche jeder der
Platten 20 oder 22 aufbringen lässt, so
dass diese mit der Streustrahlblendenschicht 10 zusammengebaut
werden können.
Haftfilme haben den Vorteil, dass sie eine dünne, homogene Schicht von konstanter
Dicke zur Verfügung
stellen und damit über
die gesamte Fläche
der Anordnung hinweg eine konstante Übertragung der Strahlung ermöglichen.
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3 und 4 zeigt einen Rahmen 30, der
um die durch die Streustrahlblendenraster gebildete Anordnung anzuordnen
ist. Der Rahmen 30 dient dem Zweck, die Anordnung zu versteifen
und zu schützen.
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Gemäß 4 umfasst das Anbringen
des Rahmens einen ersten Schritt, in dem ein Kreuzstück 38 auf
einer der Längsseiten
der Anordnung positioniert wird, die durch das Aufeinanderstapeln
der Platten 20, 22 und der Streustrahlblendenschicht 10 gebildet
ist. Der zweite Schritt des Anbringens des Rahmens umfasst ein Plazieren
von zwei aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff
hergestellten U-förmigen
Abschnitten 32 und 34 an den beiden gegenüberliegenden
Querseiten der Anordnung. Die U-förmigen Abschnitte umschließen die
Anordnung und das Kreuzstück 38.
Wie in 4 gezeigt, kann
die Dicke der U-förmigen Bereiche
der Abschnitte 32 und 34 etwa 1,0 mm betragen.
Wie in 5 gezeigt, können die Beine
der U-förmigen
Abschnitte 32 und 34 eine Länge von etwa 5,0 bis 10,0 mm
aufweisen.
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5 zeigt einen dritten Schritt,
der ein Aufbringen einer dünnen
Schicht 36 (mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5
mm) aus einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff auf der übrigen Längsseite
der Anordnung umfasst, um den Rahmen 30 zu vervollständigen.
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Das
erhaltene Streustrahlblendenraster (5)
eignet sich besonders für
Anwendungen des Mammographie-Screenings. Die mit der dünnen Schicht 36 ausgestattete
Längsseite
ist jene Seite gegen, die sich der Patient anlehnt, und die Längsseite,
entlang der sich das Kreuzstück 38 erstreckt, ist
die Seite, auf der das Streustrahlblendenraster an Ort und Stelle
gehalten wird. Aufgrund der dünnen Schicht 36 werden
Röntgenstrahlen,
die nahe an dem Brustkorb eines Patienten passieren, nicht beeinträchtigt,
so dass die umfassenste Ansicht einer Mammographie zu erzielen ist.
Das Kreuzstück 38 dient
dazu, das Streustrahlblendenraster an einer Potter-Bucky-Vorrichtung
zu befestigen. Das Kreuzstück 38 dient
der Dämpfung
von Schwingungen des Streustrahlblendenrasters, falls dieses in
Bewegung versetzt werden sollte.
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Das
Streustrahlblendenraster kann ferner ein oder mehrere Schutzschichten
aufweisen, die eine oder optional beide der aus Polymethacrylimid gefertigten
Platten 20 und 22 bedecken. Die Schutzschicht
kann aus einem Polymermaterial, beispielsweise einem Verbundwerkstoff
gefertigt sein, der Kohlenstofffasern, einen Firnis oder Lack enthält. Die Schutzschicht
dient dazu, die expandierte Polymethacrylimidplatte gegen Feuchtigkeit
und Stöße zu schützen. Die
Schwächung
der Röntgenstrahlen durch
die Schutzschicht sollte so gering wie möglich sein. Die Schutzschicht
ist aus einem Polymermaterial hergestellt, beispielsweise mit einer
Dicke in der Größenordnung
von 0,1 mm, die ein hinnehmbare Schwächung der Röntgenstrahlen in der Größenordnung
von 1% ermöglicht.
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Die
Schutzschicht kann aus einem Polymermaterial, vorzugsweise einem
Polyester (zu beziehen beispielsweise von der Firma DUPONT DE NEMOURS
unter der Handelsmarke MYLAR®), aus Polycarbonat (beispielsweise
zu beziehen von der Firma RÖHM
GmbH unter der Handelsmarke EUROPLEX®) oder
aus Polymethylmethacrylat PMM (beispielsweise zu beziehen von der
Firma RÖHM
GmbH unter der Handelsmarke PLEXIGLASS®) gefertigt sein.
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Die
Schutzschicht wird vorzugsweise an einer Fläche der Platte 22 angebracht,
die in einer der Röntgenstrahlenquelle
abgewandten Richtung (d.h. dem Detektor zugewandt) orientiert ist.
Die Schutzschicht schützt
das Raster vor möglichen
Stößen während der
Handhabung. Allerdings kann auch die der Quelle zugewandte Platte 20 mit
einer Schutzschicht versehen sein.
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In
einer Abwandlung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung kann die Anordnung durch ein Kreuzstück anstelle
eines Rahmens an Ort und Stelle gehalten werden.
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6 zeigt ein Kreuzstück 38,
das an einer der Längsseiten
der Anordnung anzubringen ist. Das Kreuzstück 38 weist einen
geradlinigen, im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt auf. Die aus
den beiden Platten 20 und 22 aus expandierten
Poly mermaterial und der Streustrahlblendenschicht 10 gebildete
Anordnung wird zwischen die beiden Seiten des U eingesetzt. Das
Kreuzstück 38 dient
dazu, den Rand der Anordnung zu versteifen und zu schützen. Das Kreuzstück 38 dient
ferner dazu, die Anordnung an einer Potter-Bucky-Vorrichtung zu
befestigen. Zu diesem Zweck können
Befestiungsmittel an dem Kreuzstück 38 vorgesehen
sein. Das in dieser Weise hergestellte Raster ist leichter als das
Raster in 5.
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Die
aus einem expandierten Material gefertigte Platte ermöglicht es,
dem Raster Steifigkeit zu verleihen und die ursprüngliche
Gestalt der Streustrahlblendenschicht zu erhalten. Expandierte Materialien
ermöglichen
eine hohe Biegefestigkeit im Verhältnis zum Gewicht. Darüber hinaus
weisen diese Materialien eine geringe Flächendichte auf, was bedeutet,
dass sie kaum zu einer Verformung des Rasters beitragen.
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Streustrahlblendenraster
für radiologische Bildgebung
mit einer Streustrahlblendenschicht 10, die eine Vielzahl
von metallisierten Trennwänden aufweist,
die aus einer oberhalb des Rasters angeordneten Quelle ausgestrahlten
Röntgenstrahlen
erlauben zu passieren während
Röntgenstrahlung,
die nicht unmittelbar auf diese Quelle zurückzuführen ist, absorbiert wird.
Das Raster weist wenigstens eine aus einem expandierten Polymermaterial
gefertigte Platte 20, 22 auf, die auf einer Fläche der
Streustrahlblendenschicht 10 angebracht ist. Die Rasterblende lässt sich
mittels eines Rahmens positionieren.
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Der
Fachmann kann vielfältige
Abwandlungen/Modifikationen an der Struktur und/oder dem Weg und/oder
der Funktion und/oder dem Ergebnis und/oder den Herstellungsschritten
der offenbarten Ausführungsbeispiele
und deren äquivalenten
Ausführungsformen
vornehmen oder vorschlagen, ohne von dem Gegenstand und Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen.