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Die
Erfindung betrifft einen Streustrahlenraster oder einen Kollimator
zur Absorption von durch ein Objekt gestreuter Sekundärstrahlung,
der eine Absorptionsstruktur bestehend aus einer Vielzahl von wand-
oder stegartigen Elementen aufweist, wobei jeweils mehrere Elemente
eine zellenartige Struktur mit einem seitlich umschhossenen Strahlenkanal
für Primärstrahlung
bilden.
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In
der Röntgenbildtechnik
werden heutzutage hohe Anforderungen an die Bildqualität der Aufnahmen
gestellt. Bei diesen Aufnahmen, wie sie insbesondere bei der medizinischen
Röntgendiagnostik durchgeführt werden,
wird ein zu untersuchendes Objekt von Röntgenstrahlung einer annähernd punktförmigen Röntgenquelle
durchleuchtet und die Schwächungsverteilung
der Röntgenstrahlung
auf der der Röntgenquelle
gegenüberliegenden
Seite des Objekts zweidimensional erfasst. Daneben erfolgt bei einem
Computertomographen eine zeilenweise Erfassung der durch das Objekt
geschwächten Röntgenstrahlung.
Als Strahlungsdetektoren kommen zunehmend Festkörperdetektoren zum Einsatz, die
eine matrixförmige
Anordnung von Halbleiterelementen aufweisen, die als Empfänger wirken.
Die erhaltene Röntgenaufnahme
setzt sich aus einer Vielzahl einzelner Bildpunkte zusammen, wobei
jeder Bildpunkt Idealerweise die Schwächung der Strahlung durch das
Objekt auf einer geraden Achse von der Röntgenquelle zu dem dem jeweiligen
Bildpunkt entsprechenden Ort auf der Detektorfläche entspricht. Die Strahlung,
die auf dieser geraden Achse auf den Detektor trifft, wird als Primärstrahlung
bezeichnet.
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Während des
Durchtritts durch das Objekt kommt es jedoch zwangsläufig zu
Wechselwirkungen der Röntgenstrahlen
mit dem Objekt, was zu Streueffekten führt. Das heißt neben
den eigentlichen Primärstrahlen,
die ungestreut durch das Objekt treten, treten Sekundärstrahlen
auf, die von der geradlinigen Achse abweichend auf den Detektor
treffen. Diese Sekundärstrahlen,
die einen sehr hohen Anteil an der gesamten Signalaussteuerung des
Detektors ausmachen können,
stellen eine zusätzliche
Rauschquelle dar und verringern die Erkennbarkeit feiner Kontrastunterschiede.
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Es
ist bekannt, zur Verringerung der auf den Detektor treffenden Streustrahlung
sogenannte Streustrahlenraster einzusetzen. Bekannte Streustrahlenraster
bestehen aus regelmäßig angeordneten
Strukturen, die Röntgenstrahlung
absorbieren und zwischen denen Durchgangskanäle oder Ähnliches für Primärstrahlung vorgesehen sind.
Dabei wird zwischen fokussierten Rastern und unfokussierten Rastern
unterschieden. Bei fokussierten Rastern sind die Durchgangskanäle und damit
die sie begrenzenden Absorptionsstrukturen auf den Fokus der Röntgenquelle
hin ausgerichtet, nicht so aber bei nicht fokussierten Rastern,
bei diesen die Kanäle senkrecht
zur Oberfläche
stehen.
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Die
Funktionsweise eines Streustrahlenrasters ist derart, dass über die
absorbierenden Strukturen primär
die Sekundärstrahlung
und bei nicht fokussierten Rastern auch ein Teil der Primärstrahlung absorbiert
wird, also nicht zum eigentlichen das Röntgenbild erzeugenden Strahlungsanteil
beitragend auf den Detektor trifft. Dabei ist stets Ziel, dass einerseits die
Streustrahlen möglichst
gut absorbiert werden, andererseits aber auch ein möglichst
hoher Anteil an Primärstrahlung
ungeschwächt
durch das Raster treten soll. Eine Verminderung des Streustrahlenanteils lässt sich
durch ein hohes Schachtverhältnis,
also ein großes
Verhältnis
der Höhe
des Rasters zur Dicke bzw. dem Durchmesser der Durchgangskanäle erreichen.
Primär
durch die Dicke der zwischen den Kanälen liegenden absorbierenden
Elementen kann es jedoch zu Bildstörungen durch Absorption eines
Teils der Primärstrahlung
kommen. Insbesondere beim Einsatz des Rasters in Verbindung mit
einem Matrix-Detektor führt
eine Inhomogenität
des Rasters zur Bildstörung
durch die Abbildung des Rasters im Röntgenbild. Es besteht hier
die Gefahr, dass die Projektion der Strukturen der Detektorelemente
und der Streustrahlenraster miteinander interferrieren, wodurch
störende
Moire-Erscheinungen auftreten können.
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Diese
Probleme sind auch bei einem Raster wie er in der nachveröffentlichten
Patentanmeldung
DE
102 41 424 A1 beschrieben ist, gegeben. Dort ist ein neuartiger
Rastertyp im Vergleich mit den herkömmlichen Bleilamellen-Rastern
beschrieben. Herkömmliche
Bleilamellen-Raster sind so genannte "gelegte Raster", bei denen abwechselnd sehr dünne Bleilamellen
und zumeist aus Papier bestehende, quasi die Durchgangsschlitze
zwischen den Lamellen bildende und strahlungstransparente Elemente gelegt
werden. Diese Raster sind jedoch hinsichtlich der Präzision bei
der Herstellung limitiert und führen insbesondere
bei Festkörperdetektoren
zu Problemen. Anders der Raster aus
DE 102 41 424 A1 , der mittels einer Rapid
Prototyping Technik durch schichtweises Verfestigen eines Aufbaumaterials hergestellt
wird. Mit dieser Technik können
sehr feine und exakte Strukturen aufgebaut werden, die Grundlage
für die
Ausbildung der Absorptionsstruktur sind. Diese Strukturen werden
entsprechend dem Verlauf der nicht empfindlichen Zwischenbereiche
zwischen zwei Detektorelementen des Matrix-Festkörperdetektors ausgebildet,
das heißt
diese Strukturen, auf die eine Absorptionsbeschichtung aufgebracht
wird, verlaufen exakt über
diesen Zwischenbereichen und nicht oberhalb der aktiven Detektorfläche. Wenngleich
sich mit diesem bekannten Raster die Erkennbarkeit von Rasterabbildungen
verringern lässt
und in einen so hohen Ortsfrequenzbereich verschieben lässt, dass
sie durch die abbildenden Systeme kaum noch scharf abgebildet werden
können,
ergeben sich dennoch aufgrund der Geometrie der Absorptionsstruktur
Schwierigkeiten, die zur Ausbildung der Moire-Erscheinungen im erzeugten
Strahlungsbild führen
können.
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Ähnliche
Schwierigkeiten wie in der Röntgendiagnostik
sind auch in der Nuklearmedizin, insbesondere beim Einsatz von Gamma-Kameras
gegeben. Auch dort muss darauf geachtet werden, dass möglichst
wenig gestreute Gammaquanten den Detektor erreichen. Bei dieser
Untersuchungsart befindet sich die Strahlungsquelle für die Gamma-Quanten
im Inneren des Untersuchungsobjekts. Nach Injektion eines instabilen
Nuklids erfolgt die Erzeugung eines Abbilds eines Organs durch den
Nachweis der durch den Nuklidzerfall aus dem Körper emittierten Quanten, wobei
der zeitliche Verlauf der Aktivität bzw. des Zerfalls im Organ
Rückschlüsse auf
seine Funktion zulässt.
Entsprechend einem Streustrahlenraster ist bei dieser Technik vor
den Gamma-Detektor ein Kollimator gesetzt, der die Projektionsrichtung des
Bilds festlegt. Dieser Kollimator entspricht in seiner Funktionsweise
und vom Aufbau her im Wesentlichen dem eingangs beschriebenen Streustrahlenraster.
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Ferner
ist aus der nachveröffentlichten
DE 101 51 568 A1 ein
Verfahren zum Aufbringen eines Streustrahlenrasters auf einen Röntgendetektor
mit matrixförmig
angeordneten Detektorelementen bekannt, wobei auch hier das Streustrahlenraster
eine regelmäßige, symmetrische
Absorptionsstruktur aufweist.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Streustrahlenraster
oder einen Kollimator anzugeben, bei dem die Gefahr der Bildung ungewünschter
Abbildungen, insbesondere von Moiré-Abbildungen vermieden ist.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Streustrahlenraster der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Elemente und damit die zellenartigen Strukturen derart
angeordnet bzw. geformt sind, dass die Absorptionsstruktur ein symmetrieloses,
aperiodisches Muster aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Raster
oder Kollimator zeichnet sich durch zum einen dadurch aus, dass die
Absorptionsstruktur unter Verwendung einer Vielzahl miteinander
verbundenen Elemen te ähnlich
wie bei dem Raster aus der
DE
102 41 424 A1 gebildet ist. Anders als bei dem dort beschriebenen
Raster, bei dem zwei Elemente unter einem Winkel von 90° zueinander
stehen, jeweils vier Elemente eine Rechteck-Zelle mit einem zentralen
Durchgangskanal bilden und somit eine regelmäßige, symmetrische Struktur
gebildet ist, ist beim erfindungsgemäßen Streustrahlenraster vorgesehen,
dass die Absorptionsstruktur regellos geformte und angeordnete zellenartige
Strukturen aufweist. Hieraus ergibt sich, dass abhängig von
der Anzahl der eine zellenartige Struktur bildenden Elemente Zellen
entstehen, die keine Rechteckstruktur einnehmen. Darüber hinaus ist
vorgesehen, dass diese zellenartigen Strukturen derart angeordnet
bzw. ausgebildet sind, dass die Absorptionsstruktur ein regelloses,
aperiodisches Muster aufweist. Das heißt die erfindungsgemäßen Elemente
sind derart angeordnet und damit die Strukturen derart ausgeprägt, dass
sich über
die gesamte Absorptionsstruktur keine Regelmäßigkeit ergibt, mithin also
eine regellose und keinerlei Periodizität aufweisende Absorptionsstruktur
erzeugt wird.
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Aufgrund
der fehlenden Regelmäßigkeit bzw.
Symmetrie werden mit besonderem Vorteil Moire-Erscheinungen weitestgehend
vermieden, da diese wie sich herausgestellt hat primär auf die
Regelmäßigkeit
und Symmetrie bekannter Raster – seien
es Lamellenraster oder Raster gemäß
DE 102 41 424 A1 – zurückzuführen sind.
Da matrizierte Röntgenbilder
streng symmetrische Pixel-Anordnungen besitzen (im Allgemeinen quadratische,
regelmäßig angeordnete
Bildpunkte), können
sich als Interferenz zwischen diesem symmetrischen Muster und dem aperiodischen
Muster der Absorptionsstruktur so gut wie keine Moiré-Störungen im
Bild ergeben. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der erfindungsgemäße Raster
oder Kollimator nicht nur mit einem Matrix-Detektor ergeben, sondern
auch mit anderen Bildaufnahmesystemen mit homogener Röntgen-Konverterschicht
(z.B. digitale Lumineszenzradiographie (Speicherfolie), Röntgenbildverstärker oder
Film-Folien-Systeme) verwendet werden können.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass – gesehen
in Draufsicht auf die Absorptionsstruktur – zwei benachbarte Elemente
unter einem Winkel ungleich 90° zueinander stehen,
wobei zweckmäßigerweise
jeweils vier Elemente eine zellenartige Struktur in Form eines Rhombus
bilden. Es sind zweckmäßigerweise
zwei unterschiedliche Rhombentypen mit jeweils zwei unterschiedlichen
Winkeln zwi schen zwei Elementen vorgesehen. Die Absorptionsstruktur
weist vorteilhaft ein Penrose-Muster auf. Eine derartige Penrose-Parkettierung
besteht aus zwei Rhombentypen gleicher Kantenlängen, wobei die Winkel im einen
Rhombustyp 72° und
108° und
im anderen Rhombustyp 36° und
144° betragen.
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Wenngleich
aufgrund der sich nicht an der Matrix des zugeordneten Strahlungsdetektors
orientierenden Absorptionsstruktur eine Überdeckung der aktiven Detektorfläche, mithin
also eine Abschattung ergibt, die zu einer Verringerung der aktiven
Pixelfläche
führen
würde,
kann dem vorteilhaft dadurch entgegengewirkt werden, dass die wand-
oder stegartigen Elemente aus einem Röntgen- oder Gammastrahlung
transparenten Material bestehen, wobei die Innenflächen der
Elemente mit einer Sekundärstrahlung
absorbierenden Beschichtung, insbesondere einer Bleibeschichtung
versehen sind. Zweckmäßigerweise
wird als die Elemente und damit die Grundstruktur der Absorptionsstruktur
bildendes Material ein Polymerkunstharz verwendet. Die Beschichtung selbst
wird zweckmäßigerweise
aufgesputtert oder galvanisch abgeschieden. Üblicherweise weist die Beschichtung
eine Dicke von ca. 5 μm
auf, gegebenenfalls können
die Strahlungskanäle
mit strahlungstransparentem Material verfüllt sein.
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Die
Herstellung des Rasters bzw. der Grundstruktur zur Bildung der Absorptionsstruktur
erfolgt zweckmäßigerweise
durch Stereolithographie mit Rapid Prototyping Technik. Durch den
Einsatz dieser Rapid Prototyping Technik beim Aufbau der Grundstruktur
können
sehr filigrane Strukturen mit sehr hoher Genauigkeit erzeugt werden.
Bei dem Stereolithographieverfahren wird mittels eines UV-Laserstrahls
computergesteuert die jeweilige vorher festgelegte Struktur der
einzelnen Schichten eines 3D-Volumenmodells der Grundstruktur in
einem flüssigen
Polymerharz "geschrieben". Durch die Einwirkung
des Lasers härtet
das Polymerharz an den belichteten Stellen bzw. Flächen aus.
Ist die erste Strukturebene "geschrieben", wird die Aufbauplattform, auf
der die Struktur aufgebaut wird, etwas abgesenkt, wonach eine neue
Harzschicht aufgetragen wird und die zweite Strukturebene "eingeschrieben" wird. Dies wird
so lange wiederholt, bis die gewünschte
Struktur erreicht ist. Es ist ersichtlich, dass unter Verwendung dieser
Technik zum einen beliebig konfigurierte Strukturen erzeugt werden,
zum anderen auch mit sehr dünnen
Wandstärken
im Bereich von 100 μm oder
weniger.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass betreffend die Herstellung
der Grundstruktur der Absorptionsstruktur bzw. des Streustrahlenrasters
oder Kollimators selbst auf die
DE 102 41 424 A1 verwiesen wird. Daneben
ist es auch möglich,
wabenartige Strukturen mit anderen Verfahren herzustellen, welche
Strukturen ein Penrose-Muster
zeigen und entweder selbst absorbierend wirken oder eine Absorptionsbeschichtung
aufweisen.
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Neben
dem Streustrahlenraster oder Kollimator selbst betrifft die Erfindung
ferner eine Anordnung aus einem Strahlungsdetektor, insbesondere einem
Röntgen-
oder Gamma-Detektor und einem Streustrahlenraster oder Kollimator,
wobei der Streustrahlenraster oder der Kollimator gemäß der vorbeschriebenen
Art ausgebildet ist. Dabei kann im Rahmen dieser erfindungsgemäßen Anordnung
der Strahlungsdetektor vorteilhaft ein solcher sein, der matrixförmig in
Zeilen- und Spaltenrichtung angeordnete Detektorelemente aufweist,
es handelt sich also um einen Festkörper-Strahlungsdetektor.
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Eine
erste konkrete Erfindungsausgestaltung der Anordnung sieht vor,
dass der Streustrahlenraster oder der Kollimator vom Strahlungsdetektor getrennt
angeordnet ist, wobei sowohl der Streustrahlenraster bzw. der Kollimator
als auch der Strahlungsdetektor zumindest während der Strahlungsbildaufnahme
unbewegbar sind bzw. nicht bewegt werden. Während der Bildaufnahme handelt
es sich also um eine "starre" Anordnung, weder
Raster/Kollimator noch Detektor werden bewegt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung
des Streustrahlenrasters/Kollimator mit der regellosen, aperiodischen Absorptionsstruktur
sind selbst bei einer solchen "starren" Anordnung so gut
wie keine Moiré-Störungen zu
besorgen.
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Eine
zweite konkrete Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung
sieht demgegenüber vor,
dass der Streustrahlenraster oder der Kollimator bezüglich des
feststehenden Strahlungsdetektors bewegbar, insbesondere verschiebbar
ist. Auch hier sind also Raster/Kollimator und Detektor getrennt,
jedoch ist bei dieser Erfindungsausgestaltung der Raster/Kollimator
bezüglich
des Detektors verschiebbar, wie dies bei bekannten Anordnungen bereits
der Fall ist. Hier kann ein konventioneller Rasterantrieb eingesetzt
werden, der für
die Verschiebung des Rasters/Kollimators und damit für die Verwischung
letzter Reste der Raster-/Kollimatorabbildung sorgt. Auch hier kann
die Anordnung – wie
auch bei der vorbeschriebenen Anordnung – entweder einen Festkörper-Strahlungsdetektor
umfassen, denkbar ist aber auch eine Anordnung mit einem Röntgenbildverstärker-Fernseher-Bildsystem,
einem a-Si-Panel-Bildsystem,
einem Film-Folien-System oder einem DLR-System (DLR = digitale Lumineszenzradiographie).
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Schließlich sieht
eine dritte Ausführung
einer Anordnung vor, dass der Streustrahlenraster oder der Kollimator
fest mechanisch mit dem Strahlungsdetektor verbunden ist. Dies kann
direkt oder über eine
Zwischenschicht realisiert sein. Hier wird also ein fester Verbund
zwischen Raster/Kollimator und Detektor vorgeschlagen. Da der Raster/Kollimator nur
in den Innenseiten der Zellen mit Absorbermaterial beschichtet ist,
ist die durch den Raster/Kollimator bewirkte Modulation der Intensität relativ
gering. Die verbliebenen Intensitätsunterschiede lassen sich erforderlichenfalls
durch Bildpunkt-abhängige
Verstärkungskorrektur
(gain correction) beseitigen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung der Wirkung eines Streustrahlenrasters bei einer
Röntgenbildaufnahme,
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2 eine
Prinzipdarstellung der Wirkung eines Kollimators bei einer nuklearmedizinischen Aufnahme,
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3 eine
Prinzipdarstellung der Stereolithographie-Technik,
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4 eine
Prinzipdarstellung im Schnitt durch die Absorptionsstruktur eines
erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters,
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5 eine
Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Streustrahlenraster/einen
erfindungsgemäßen Kollimator,
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6 eine
Anordnung umfassend einen Streustrahlenraster/Kollimator und einen
dazu separaten Detektor, und
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7 eine
Anordnung eines Streustrahlenrasters/Kollimators fest verbunden
mit einem Detektor.
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1 zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung die Wirkungsweise eines Streustrahlenrasters
in der Röntgendiagnostik.
Die vom Fokus einer Röntgenquelle 1 ausgehenden
Röntgenstrahlen 2 breiten sich
geradlinig in Richtung des Objekts 3 aus. Sie durchdringen
das Objekt 3 und treffen als geradlinige Primärstrahlung 2a auf
einen dem Objekt 3 nachgeschalteten Strahlungsdetektor 4.
Dort ergeben die Primärstrahlen 2a eine
ortsaufgelöste
Schwächungsverteilung
für das
Objekt 3.
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Ein
Teil der das Objekt durchdringenden Strahlung 2 wird jedoch
im Objekt gestreut, wodurch Streustrahlung 2b entsteht,
die nicht zur gewünschten
Bildinformation beiträgt
und bei einem Auftreten auf den Detektor die eigentliche Bildinformation
verfälscht
und das Signal-Rausch-Verhältnis
verschlechtert. Um die nachteiligen Einflüsse der Streustrahlung 2b auf
das detektorseitig aufgenommene Bild zu verbessern, ist ein Streustrahlenraster 5 vorgesehen,
der zwischen dem Objekt 3 und dem Detektor 4 angeordnet
ist. Der Streustrahlenraster 5 weist Strahlenkanäle 6 auf,
die von einer Grundstruktur 7 begrenzt sind. Die Grundstruktur 7 ihrerseits
bildet eine Absorptionsstruktur, mittels welcher die darauf treffende
Sekundärstrahlung 2b absorbiert
wird.
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Wie 1 zeigt
sind die Strahlenkanäle 6 in Richtung
der Röntgenquelle 1 fokussiert,
also ausgerichtet. Eintreffende Primärstrahlung 2b tritt
wie 1 anschaulich zeigt auf geradlinigem Weg durch das
Streustrahlenraster 5 auf den Detektor 2, alle
andere, unter einem Winkel dazu stehende Strahlung wird vom Streustrahlenraster 5 absorbiert
oder erheblich geschwächt.
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Ähnlich sind
die Verhältnisse
bei der Bildaufnahme im Rahmen der Nuklearmedizin. In ein Organ 3a eines
Untersuchungsobjekts 3 ist ein nicht näher gezeigtes, Gammastrahlen
emittierendes Mittel eingebracht, das sich dort anreichert und bei
seinem Zerfall Gammaquanten 8a und – bedingt durch eine Streuung
im Organ 3a bzw. im Objekt 3 – auch Gammaquanten 8b als
Streustrahlung emittiert. Über
einen Kollimator 5 gelangt die Primärstrahlung in Form der Quanten 8a direkt
zum Detektor 4, während
die unter einem Winkel stehende Sekundärstrahlung in Form der Gammaquanten 8b vom
Kollimator 5 absorbiert wird.
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3 zeigt
in Form einer Prinzipskizze die Herstellung eines erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters
unter Verwendung einer Rapid Prototyping Technik, primär auf Basis
der Stereo lithographie. Ein Laserstrahl 9 wird auf die
Oberfläche
eines in einem Behältnis 10 befindlichen,
UV-vernetzbaren Polymers 11 gerichtet. Der Laserstrahl 9 wird,
wie durch den Doppelpfeil A angegeben ist, über die Oberfläche bewegt,
wobei der Bewegungssteuerung, die über einen geeigneten Steuerungscomputer
erfolgt, ein dreidimensionales Volumenmodell der zu erstellenden
Grundstruktur 7 zugrunde liegt. Über den sich bewegenden Laserstrahl 9 wird
nun quasi das Muster der zu erzeugenden Grundstruktur 7 in
das Polymerharz 11 geschrieben, was dazu führt, dass
sich eine entsprechende Harzschicht je nach geschriebenem Muster
verfestigt. Diese Harzschicht baut sich auf einer Plattform 12 auf,
die nach "Schreiben" der ersten Ebene,
wie durch den Doppelpfeil B dargestellt ist, abgesenkt wird, wonach
die zweite Strukturschicht geschrieben wird. Es liegt auf der Hand,
dass durch den Laser sehr feine, filigrane Strukturen geschrieben
werden können,
insbesondere bedingt durch die gute Fokussierbarkeit des Lasers,
so dass sich auch sehr dünnwandige
Strukturen mit beliebiger Konfiguration realisieren lassen. Die
Grundstruktur 7 kann dabei entweder direkt auf der Plattform 12 oder
auf einer nicht näher
dargestellten Trägerplatte
aufgebaut werden.
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4 zeigt
einen erfindungsgemäßen Streustrahlenraster 5 bzw.
einen erfindungsgemäßen Kollimator 5 im
Schnitt, anhand ihr ist auch dem Grunde nach sein Herstellungsverfahren
erkennbar. Wie bereits bezüglich 3 beschrieben
wird die Grundstruktur 7 durch lokales Härten des
Polymerharzes gebildet. Nach Fertigstellen der Grundstruktur 7 wird diese
mit einem absorbierenden Material beschichtet, das sich innerhalb
der Strahlenkanäle 6 an
den Innenseiten der die Grundstruktur bildenden Elemente 7 abscheidet,
wobei die Innenseiten die Strahlenkanäle 6 definieren. Ersichtlich
sind die Innenseiten mit der absorbierenden Schicht 13 belegt.
Die Beschichtung kann galvanisch und/oder durch Sputtern aufgebracht
werden. Um die Transparenz der Grundstruktur 7, die aus
einem strahlungstransparenten Polymer besteht, wieder herzustellen,
ist es vorteilhaft, die Stirnseiten der Elemente 7a wieder
frei zulegen, was z.B. durch chemisches Ätzen der dort befindlichen
Absorptionsschicht oder aber mechanisch erfolgen kann. Das bedeutet,
dass die Elemente 7a aufgrund ihrer Strahlungstransparenz
ebenfalls Durchgangskanäle
für die
Primärstrahlung
bilden, die eigentliche Absorption findet ausschließlich an
der sehr dünnen
(ca. 5μm),
absorbierenden Schicht 13 statt. Abhängig von der konkreten Ausbildung
bzw. Anordnung des auf diese Weise hergestellten Streustrahlenrasters
kann dieses nun entweder auf den Detektor 7 unmittelbar
aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt werden, es wird also eine
feste Anordnung gebildet. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit,
dass das Streustrahlenraster oder der Kollimator auch separat zum
Detektor 4 angeordnet wird, worauf nachfolgend noch eingegangen
wird.
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5 zeigt
eine Aufsicht auf das Streustrahlenraster aus 4,
wobei hier der Einfachheit halber jedes Element 7a mit
seiner beidseitigen Beschichtung 13 in Form einer einfachen
Linie dargestellt ist. Die dort gezeigte Grundstruktur 7 bildet
in ihrer Gesamtheit eine Absorptionsstruktur 14, bestehend
aus der Grundstruktur 7 mit den aufgebrachten Beschichtungen 13.
Jeweils vier Elemente 7a mit ihren Innenflächenbeschichtungen
bilden eine zellenartige Struktur 15, wobei ersichtlich
die Absorptionsstruktur 14 aus einer beliebigen Vielzahl
derartiger zellenartigen Strukturen 15 besteht. Ersichtlich
stehen die steg- oder wandartigen Elemente 7a unter einem
Winkel von ungleich 90° zueinander.
Jede zellenartige Struktur besitzt die Form eines Rhombus. Es werden
zwei Rhombustypen unterschieden, nämlich der Typ I und der Typ
II. Beim Rhombustyp I betragen die beiden kleinen Winkel 72° und die
beiden großen
Winkel 108°,
während
beim Rhombentyp II die beiden kleinen Winkel 36° und die beiden großen Winkel
144° betragen.
Die Elemente 7a bzw. die einzelnen zellenartigen Strukturen 15 sind
nun derart bezüglich
einander angeordnet, dass sich insgesamt über die Fläche der Absorptionsstruktur 14 ein
regelloses, aperiodisches Muster ergibt, d.h. es findet sich keinerlei
Symmetrie bzw. kein Symmetriezentrum über die Strukturfläche. Keine
der zellenartigen Strukturen 15 ist rechteckig. Neben dem
beschriebenen Muster sind auch andere Muster und Polygone Formen
der Strukturen 15 denkbar, solange die Aperiodizität der resultierenden
Gesamtstruktur gegeben ist. Durch die Herstellung der Absorptionsstruktur
mit Rapid Prototyping ist die Erzeugung beliebiger Strukturen/Formen
einfach möglich.
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Wie 5 zeigt,
steht die Absorptionsstruktur 14 in keinerlei Lagebeziehung
zu den Detektorelementen 16 des Strahlungsdetektors 4,
dem die Absorptionsstruktur 14 zugeordnet ist. Die Detektorelemente 16 sind
matrixförmig
angeordnet, wobei in 5 die Detektorelemente 16 lediglich
gestrichelt dargestellt sind. Bekanntermaßen setzt sich jedes Detektorelement 16 aus
einem strahlungsempfindlichen Detektorbereich und strahlungsunempfindlichen
Zwischenbereichen zwischen zwei Elementen zusammen. Die Detektorelemente 16 werden
auch als Pixel bezeichnet. Ein Detektor 4 kann beispielsweise
3000 × 3000
Pixel (Detektorelemente) mit einer Abmessung von 143 × 143 μm aufweisen.
Im strahlungsunempfindlichen Zwischenbereich befindet sich jeweils
ein einem Detektorelement zugeordnetes Schaltelement, z.B. ein TFT-Transistor.
Der Aufbau eines solchen Matrix-Detektors ist an und für sich bekannt,
so dass hierauf nicht näher
eingegangen werden muss. Was jedoch anhand 5 deutlich
ist, ist, dass die Absorptionsstruktur 14, die ein Penrose-Muster
aufweist, aufgrund ihrer Aperiodizität und Unsymmetrie sich nicht
an der Pixel- oder Detektorelementanordnung des Detektors 4 orientiert, sondern
völlig
regellos diesbezüglich
angeordnet ist. Es kommt zwangsläufig
zu Überdeckungen
der aktiven Pixelfläche
durch die wand- oder stegartigen Elemente 7a. Aufgrund
der Strahlungstransparenz der Elemente 7a ist dies jedoch
insoweit nicht störend, als
die auftreffende Primärstrahlung
die Elemente 7a durchdringen kann, während Sekundärstrahlung über die
die Elemente 7a seitlich belegende absorbierende Beschichtung 13 absorbiert
wird. Aufgrund der Regellosigkeit der Absorptionsstruktur 14 ergeben
sich keine störenden
In terferenzen zwischen der Detektormatrix und der Absorptionsstruktur 14,
so dass Moire-Erscheinungen bei dem detektorseitig ausgelesenen
Bild vermieden werden.
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7 zeigt
schließlich
eine Anordnung 17, bestehend aus einem Streustrahlenraster
oder Kollimator 5 und einem Detektor 4, die beide
voneinander getrennt angeordnet sind. Der Streustrahlenraster/Kollimator 5 wie
auch der Detektor 4 können
dabei während
der Bildaufnahme unbewegt bleiben, das heißt sie werden zum Verwischen
von Rasterabbildungen nicht bezüglich
einander verschoben, was primär
durch Bewegen des Rasters/Kollimators erfolgen würde. Dies ist aufgrund der
Aperiodizität
des Absorptionsstrukturaufbaus des erfindungsgemäßen Streustrahlenrasters/Kollimators
auch nicht unbedingt erforderlich. Gleichwohl besteht die Möglichkeit,
wie durch den Doppelpfeil C angedeutet ist, den Raster/Kollimator
bezüglich
des feststehenden Detektors 4 zu verschieben.
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7 zeigt
schließlich
eine weitere Anordnung 18, bei welcher der Streustrahlenraster/Kollimator 5 fest
mit dem Detektor 4 verbunden ist. Beide bilden also eine
unlösbare
Einheit. Sie werden zweckmäßigerweise
miteinander verklebt. Dies ist ohne großen Aufwand möglich, da
man bezüglich
der Ausrichtung des Streustrahlenrasters/Kollimators 5 bezüglich der
Detektorelementmatrix des Detektors 4 aufgrund der Aperiodizität und Regellosigkeit
des Musters der Absorptionsstruktur 14 frei ist, das heißt das Raster
kann in einer beliebigen Position bezüglich der Detektormatrix angeordnet
werden, und man muss nicht darauf achten, dass die Elemente 7a deckungsgleich
zu den nicht strahlungssensitiven Zwischenbereichen der Detektormatrix
verlaufen.