JP2004093332A

JP2004093332A - 散乱ｘ線除去用グリッドの製造方法

Info

Publication number: JP2004093332A
Application number: JP2002254566A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 戸波　寛道
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】加工が容易で精度よく製作でき、グリッドの中間物質によるＸ線吸収が少ない散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法を提供する。
【解決手段】基板１２に支持板４、５を取り付け、基板１２を容器８にセットし、光硬化性樹脂液７を入れ、レーザ光源６によりパターニング露光する。露光を繰り返し光硬化したガイド１１を積層形成する。そして、Ｘ線遮蔽材１を準備し、ガイド１１に沿ってＸ線遮蔽材１を挿入し、上面に被覆材２を接着する。次に基板１２を除き、下面に被覆材３を接着する。そして、ガイド１１を引き抜く。Ｘ線遮蔽材１が精度よくＸ線管の焦点Ｆの方向を向き、上面及び下面の被覆材２、３と両枠の支持板４、５に補強され、規則正しく配列され、中間物質は空気で構成される。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散乱Ｘ線除去用グリッドに係わり、特に、医療用のＸ線透視撮影装置で使用される散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
診断用Ｘ線写真における画質低下の主要原因のひとつに、被写体とＸ線との相互作用によって発生する散乱線がある。散乱線は被写体が厚いほど照視野が大きいほどそして管電圧が高いほど増大し、Ｘ線フィルムなどの画像記録媒体に検出されＸ線画像のコントラストを低下させる。グリッドを使用することによりこの散乱線を効果的に除去、または減少させて診断価値の高いＸ線画像を得ることができる。
図３に示すように、被写体１０１にＸ線１０２を曝射した場合、一部のＸ線１０３は被写体１０１に吸収されるが、残りのＸ線は透過Ｘ線１０４として被写体１０１に吸収されることなくディテクタ１１２へ到達する。ここでディテクタ１１２としては、Ｘ線フィルムカセッテ、または、イメージインテンシファイアとＴＶカメラ系で構成されたもの、輝尽性蛍光体を用いたＣＲ装置、Ｘ線フラットパネルディテクタ等が使用されている。一方、被写体１０１を透過する透過Ｘ線１０４の他にノイズ成分となる散乱線１０５が被写体１０１より放出される。散乱線１０５は、透過Ｘ線１０４により運ばれてくる被写体１０１の画像情報のＳＮ比やコントラストを低下させるため、通常、グリッド１１１を使用することによって散乱線成分をできるだけ除去する方法が取られている。
グリッド１１１は、Ｘ線吸収の大きいＸ線遮蔽材１０８とＸ線吸収の小さい中間物質１０９を交互にかつ正確に配列させた構造をしており、直線グリッドと呼ばれている。また、一般にはＸ線遮蔽材１０８の面の延長が、Ｘ線管焦点（図示せず）を含むグリッドの縞方向に平行なひとつの直線に収束する構造をとっている。散乱線１０５のうち多くの散乱線１０６がＸ線遮蔽材１０８に吸収されてしまうためディテクタ１１２まで到達することができない。従ってごくわずかの散乱線１０７のみがディテクタ１１２へ到達することになる。多くの散乱線１０６がディテクタ１１２へ到達しないため得られる画像情報のＳＮ比とコントラストは格段に向上する。
一般にＸ線遮蔽材１０８は鉛もしくは鉛合金が使用されており、中間物質１０９にはアルミ、木、紙等が使用されている。
また、グリッド１１１には、移動グリッドと固定グリッドの２種類がある。移動グリッドとは、Ｘ線の曝射に同期させてグリッド１１１をグリッド縞の方向と垂直方向に移動させることにより画像中にグリッド１１１の固定パターンを結像させないようにする方法である。固定グリッドとは、ディテクタに対してグリッド１１１を固定した形で撮影を行なう方法でグリッド１１１を用いた撮影方法の中でグリッド１１１を使用するとディテクタヘ到達する被写体情報の中にグリッド縞の固定パターンが含まれることになる。
そして、従来の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は、平面上に、所定の厚さのＸ線遮蔽材１０８と所定の厚さの中間物質１０９が、治具を用いて機械的に交互に精度よく配列接着され、前面および背面の被覆材１１０に接着補強されて製作される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は以上のように行われているが、Ｘ線遮蔽材１０８と中間物質１０９を、平面上に交互に所定のピッチで機械的に配列するには、時間と労力を要し、精度よく製作することは非常に難しいという問題がある。
また、グリッド１１１は、Ｘ線遮蔽材１０８と中間物質１０９を交互に配列させた構造をしているため、厳密には、透過Ｘ線１０４は中間物質１０９と被覆材１１０で吸収された後にディテクタ１１２に到達している。そのため、Ｘ線管の管電圧が比較的低く、照射線量の少ない撮影方法、例えば、Ｘ線マンモグラフィ用途や、イメージインテンシファイア、もしくは、Ｘ線フラットパネルディテクタを用いた透視モードにおけるリアルタイム撮像用途では、中間物質１０９と被覆材１１０での吸収によりＸ線量が不足し画質が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工が容易で精度良く製作でき、管電圧が低く低線量による撮像条件でも、グリッドの中間物質や前面及び背面の被覆材によるＸ線吸収が少ない散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は、Ｘ線管の焦点から放射されたＸ線が被写体を透過し、１次Ｘ線を比較的通過させ、被写体から発生した散乱線の入射に対して比較的通過させないように、Ｘ線遮蔽材の板を所定の間隔をおいて立て平面上に配列し、上面及び下面をＸ線に対して低吸収素材で被覆し構造補強して形成される散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法において、複数のＸ線遮蔽材がＸ線管の焦点を含むグリッドの縞方向に平行なひとつの直線を向くように傾斜し、かつ、Ｘ線遮蔽材の上面において等間隔となるように前記Ｘ線遮蔽材が配置されるようなガイドが、基板上の光硬化性樹脂液の表面をレーザ照射して液体から固体に硬化させ連続的に積層して形成する３次元光造形法により形成され、前記ガイドの高さよりも若干高い前記Ｘ線遮蔽材が前記ガイドに沿って挿入され、前記Ｘ線遮蔽材の上端部に上面被覆材を接着した後、前記基板を除去し、残った前記ガイドを前記上面被覆材側ヘスライドさせ、前記Ｘ線遮蔽材の下端部に下面被覆材を接着した後、残った前記ガイドを抜き取り形成される方法である。
【０００６】
本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は上記のように構成されており、基板上に光硬化性樹脂液を覆い、その表面をグリッド縞目状に所定の幅でレーザ照射し硬化させ、３次元光造形法により、連続的に硬化層を積層し、ガイドを形成する。そして、ガイドの高さよりも若干高いＸ線遮蔽材をガイドに沿って挿入し、そのＸ線遮蔽材の上端部に上面被覆材を接着した後、上記の基板を除去し、残ったガイドを上面被覆材側ヘスライドさせ、Ｘ線遮蔽材の下端部に下面被覆材を接着した後、残ったガイドを抜き取って製作する。
従って、３次元光造形法を用いて製造するため、加工が容易で精度良く製作でき、従来のようにＸ線遮蔽材間のスペーサの役目をする中間物質が無く、空気で構成され、前面及び背面の被覆材にもＸ線吸収が少ないものが用いられ、透過Ｘ線の吸収が極めて小さいグリッドを提供することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法の製作工程を説明する図である。本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は、（ａ）基板１２に支持板４、５を取り付ける工程と、（ｂ）容器８内の基板１２上の光硬化性樹脂液７をレーザ光源６によってパターニング露光する工程と、（ｃ）光硬化したガイド１１を露光を繰り返して積層形成する工程と、（ｄ）Ｘ線遮蔽材１を準備する工程と、（ｅ）ガイド１１に沿ってＸ線遮蔽材１を挿入し、上面に被覆材２を接着する工程と、（ｆ）基板１２を除き下面に被覆材３を接着する工程と、（ｇ）ガイド１１を引き抜く工程と、（ｈ）ラベルなどを貼り、完成品にする工程とから構成される。
【０００８】
次に各製造工程について説明する。
（ａ）基板１２に支持板４、５を取り付ける工程は、Ｘ線遮蔽材１を規則正しく配列できるようにするガイド１１を製作するための土台となる基板１２に、グリッドが完成品になったとき両側の支持枠となる支持板４及び支持板５を仮止めするもので、後ほど基板１２を取り除くことができるようにしておく。基板１２はＸ線照射野の寸法を有する樹脂製の板でもよい。また、支持枠となる支持板４、５は軽量で強固な素材が用いられる。そして、Ｘ線照射野の両端に位置するのでＸ線管の焦点Ｆを向いた方向に支持板４、５の端面が傾斜しているほうが望ましい。
（ｂ）容器８内の基板１２上の光硬化性樹脂液７をレーザ光源６によってパターニング露光する工程は、前工程で支持板４、５が取り付けられた基板１２を容器８にセットし、内部に光硬化性樹脂液７を注入し、基板１２を光硬化性樹脂液７に浅く浸らせておき、３次元光造形法（光硬化性樹脂液７にレーザ光をあてながら一層ずつ硬化させていく方法）により、レーザ光源６からのレーザ光が設計データに基づき、基板１２上の光硬化性樹脂液７の表面にグリッドの断面形状を描いてゆく。
（ｃ）光硬化したガイド１１を露光を繰り返して積層形成する工程は、Ｘ線遮蔽材１がＸ線管の焦点Ｆの方向を向いてＸ線遮蔽材１の上面において等間隔となるように嵌挿配置できるように、ガイド１１が中間物質に相当する幅を持つ、３次元光造形法により繰り返し積層し、グリッドの断面形状を形成していく。レーザが当たった部分は化学反応を起こし、液体から固体に硬化する、これをくりかえし連続的に幾層もの薄い断面体を積層して立体的にガイド１１を形成する。積層形成されたガイド１１の拡大図を（ｃ）に示す。
ガイド１１の積層高さｈ_０は、支持板４、５の高さｈよりも少し低く、ｈ_０＜ｈに成るように形成する。また、ガイド１１間のクリアランス１３の幅は、Ｘ線遮蔽材１の厚みより少し大きくなるように、レーザ光を走査する。また、ここで支持板４及び５は、同時に３次元光造形法により形成してもよいし、（ａ）工程に示すように別部材により接着配置してもよい。
（ｄ）Ｘ線遮蔽材１を準備する工程は、Ｘ線遮蔽材１の高さ（幅）が支持板４及び支持板５の高さｈに、概略、等しく、ガイド１１の高さｈ_０よりも、若干、高い（広い幅）ｗを有し、長さが支持板４、５の長さと同じＸ線遮蔽材１を複数個、準備する。Ｘ線遮蔽材１は、モリブデン、タングステン、鉛、モリブデンを主成分とする合金、タングステンを主成分とする合金、鉛を主成分とする合金等、原子番号が大きく、Ｘ線吸収の大きい材料を選択する必要があり、通常０．０２〜０．０５ｍｍの厚さのものが使われる。
（ｅ）ガイド１１に沿ってＸ線遮蔽材１を挿入し、上面に被覆材２を接着する工程は、（ｃ）工程で製作したガイド１１に沿って（ｄ）工程で製作したＸ線遮蔽材１をクリアランス１３に挿入し、Ｘ線遮蔽板１及び支持板４、５の上端部に、Ｘ線に対して低吸収の被覆材２を、接着剤を用いて接着する。
（ｆ）基板１２を除き下面に被覆材３を接着する工程は、被覆材２の接着剤が硬化した後、下部の基板１２を支持板４、５及びガイド１１から除去する。そして、残ったガイド１１を被覆材２側ヘスライドさせ、Ｘ線遮蔽板１及び支持板４、５の下端部に被覆材３を接着する。
基板１２を除去する方法としては、機械的に研削、研磨する方法、有機溶剤にて基板１２のみを溶解する方法などがある。
また、被覆材２及び被覆材３は、透過したＸ線がディテクタに入射することになるため、Ｘ線吸収が小さく、かつ寸法精度を保つために温度変化に対して安定な熱膨張係数が小さく、強度の優れた材料を選択する必要がある。これらの条件を満足するために被覆材２及び被覆材３には、いわゆるＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等を選択するのが望ましい。
（ｇ）ガイド１１を引き抜く工程は、Ｘ線遮蔽材１間の中間物質に相当する位置に存在するガイド１１を除き、空気層にするためにガイド１１を横方向から引き抜く。
（ｈ）完成工程は、グリッドをＸ線透視撮影装置に装着して用いるとき、Ｘ線入射側がどちらの面であるかを明確にするために、入射側（前面部の被覆材２側）にその旨のラベルを貼付し、その他のグリッドの仕様（規格：ＪＩＳＺ４９１０‐２０００「散乱Ｘ線除去用グリッド」に規定）、例えば、名称、種類及び外形寸法、製造者名又はその略号、製造番号及び製造年月又はその略号、グリッド密度、グリッド比、中心線、焦点距離、Ｘ線管側、中間物質材料名又は略号などを記載したラベルなどを貼付して明確にする。
【０００９】
図２に、上記の工程に沿って製造された本散乱Ｘ線除去用グリッド（以下、グリッド５１と呼ぶ）とディテクタ５２の断面を示す。グリッド５１はＸ線遮蔽材１が複数配列されており、このＸ線遮蔽材１は各々Ｘ線管の焦点Ｆの方向を向くように、かつ、Ｘ線遮蔽材１の上面において等間隔となるように配置されている。Ｘ線遮蔽材１はその上下端面を被覆材２と被覆材３で支えられており、さらに被覆材２と被覆材３の辺縁部の間は支持板４及び支持板５で固定されている。
被写体６０にＸ線５３を照射した場合、一部のＸ線５４は被写体６０に吸収されるが、残りのＸ線は透過Ｘ線５５として被写体に吸収されることなくディテクタ５２へ到達する。一方、被写体６０を透過する透過Ｘ線５５の他に散乱線５６とよばれるノイズ成分が被写体６０より放出される。しかしながら、散乱線５６のうち多くの散乱線５７がＸ線遮蔽材１に吸収されてしまうため、ディテクタ５２まで到達することができない。従ってごくわずかの散乱線５８のみがディテクタ５２へ到達することができる。多くの散乱線５７がディテクタ５２へ到達しないため得られる画像情報のＳＮ比とコントラストを格段に向上させることができる。
従来のグリッド１１１は、図３に示すように、Ｘ線遮蔽材１０８間に中間物質１０９を挿入しているため、この層で被写体１０１を透過した透過Ｘ線１０４が吸収され、情報量が低下し、低線量での透視・撮影を鮮明に行うことができない。これに対し、本散乱Ｘ線除去用グリッド（グリッド５１）は、Ｘ線遮蔽材１とＸ線遮蔽材１間は空気層であり、低線量での透視撮影を鮮明に行うことができる。そして、レーザ光を用いた３次元光造形法によって製作されているので、精度ある構造でＸ線遮蔽材１を規則正しく配列することができ、高いグリッド密度とグリッド比のものを容易に製作することができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は上記のように製作されており、３次元光造形法により、レーザ光をグリッドの縞目方向に走査して光硬化性樹脂液を基板上に硬化させ、ガイドを積層形成し、Ｘ線遮蔽材の板をそのガイドに沿って挿入し、Ｘ線遮蔽材の上端面にＸ線吸収の少ない被覆材の板を接着した後、基板を取り除き、下端面にＸ線吸収の少ない被覆材の板を接着した後、上記のガイドを抜き取って製作する方法であり、レーザ光による３次元光造形法を用いて製造するため、加工が容易で、精度が高く、そして、中間物質が空気であるため透過Ｘ線の吸収が極めて小さく、被写体への被曝線量を極めて小さく抑えられ、画像情報のＳＮ比とコントラストを格段に向上させるようなグリッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの使用状態を示す図である。
【図３】従来の散乱Ｘ線除去用グリッドの使用状態を示す図である。
【符号の説明】
１、１０８…Ｘ線遮蔽材
２、３、１１０…被覆材
４、５…支持板
６…レーザ光源
７…光硬化性樹脂液
８…容器
１１…ガイド
１２…基板
１３…クリアランス
５１…グリッド
５２、１１２…ディテクタ
５３、５４、１０２、１０３…Ｘ線
５５、１０４…透過Ｘ線
５６、５７、５８、１０５、１０６、１０７…散乱線
６０、１０１…被写体
１０９…中間物質
１１１…グリッド

Claims

Ｘ線管の焦点から放射されたＸ線が被写体を透過し、１次Ｘ線を比較的通過させ、被写体から発生した散乱線の入射に対して比較的通過させないように、Ｘ線遮蔽材の板を所定の間隔をおいて立て平面上に配列し、上面及び下面をＸ線に対して低吸収素材で被覆し構造補強して形成される散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法において、複数のＸ線遮蔽材がＸ線管の焦点を含むグリッドの縞方向に平行なひとつの直線を向くように傾斜し、かつ、Ｘ線遮蔽材の上面において等間隔となるように前記Ｘ線遮蔽材が配置されるようなガイドが、基板上の光硬化性樹脂液の表面をレーザ照射して液体から固体に硬化させ連続的に積層して形成する３次元光造形法により形成され、前記ガイドの高さよりも若干高い前記Ｘ線遮蔽材が前記ガイドに沿って挿入され、前記Ｘ線遮蔽材の上端部に上面被覆材を接着した後、前記基板を除去し、残った前記ガイドを前記上面被覆材側ヘスライドさせ、前記Ｘ線遮蔽材の下端部に下面被覆材を接着した後、残った前記ガイドを抜き取り形成されることを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法。