JPH04500276A - 医療用ｘ線撮影のためのｘ線グリッドとその製造及び使用の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 医療用Ｘ線撮影のためのＸ線グリッドとその製造及び使用の方法 技術分野 本発明は医療用Ｘ線撮影の分野、特に医療用Ｘ線撮影に使用するためのＸ線視準 グリッド（ｘ−ｒａｙ　ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇｇｒｉｄ）を製造する方法及び 該方法によって製造されるＸ線グリッドに係わる． 背景技術 放射線散乱はＸ線撮影における最も深刻な問題の１つである．これは、被写体コ ントラストをその固有値の１０％ほどにまで小さくし、硬調Ｘ線撮影用フィルム をそれに付随する正確な露出及び処理条件で使用することが必要となる．最近で は、この放射線散乱を排除または低減する種々の方法がある．最も一般的なもの は、散乱放射線に対する検出器の受容角度を「視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）」ま たは小さくする機械的系である．この種の通常の装置（例えばスラットグリッド （ｓｌａｔ　ｇｒｉｄ）、可動グリッド、または回転開口）はかなり重量がある ．実際にはグリッドは、移動用Ｘ線撮影のために床際まで運搬するには重過ぎす るので、頻繁には使用されない．通常のスラットグリッドは、鉛箔のストリップ とアルミニウムまたはファイバのストリップとを交互に並べることにより製造さ れる。　１９２３年１２月４日公開のＧｕｓｔｏνＢｕｃｋｙ名義の米国特許第 １．４７ε、０４８号を参照されたい、アルミニウムまたはファイバの「中間材 料（’＋ｎｔｅｒｓｐａｅｅ　ｌｌ１ａｔｅｒｉａｌ２４には、鉛箔を分離し且 つ整列させて維持することが要求さｔしる。を量があり且つ脆弱である上に、フ ァイバ介在グリッドは湿度問題にも敏感である。（アルミニウムＪたはファイバ ）いずれのタイプも、偶発的に落下した場合に修理することはできず、中間材料 が最初の放射線を吸収するために、両タイプとも患者の露出を増大させる。

単純な通常のグリッドの超拡大横断面図をＭ２０に模式的に示す、このグリッド においては、Ｘ＃Ｉｉ、不透過の鉛箔スラ・７ト１０が、アルミニウムまたはフ ァイバのような充填ストリップ１２と交互に並んでいる。グリッドの高さをｈと し、中間幅をｄとすると、比ｒ＝ｈ／ｄはグリッド比として公知である。実際に はグリッド比ｈ／ｄは１６／１が最大であると考えられている。グリッドの透過 率を低下させることなくこの比を得るためには、実現可能なｈはＸ線装置の現在 の用途及び！ｌ［！様によって約２ミリメートルの値に制限されるので、多数の スラット（即ちｄの値を小さくすること）が必要となる。

多数のスラットが必要とされればグリッドは極めて重くなる。従って本発明の目 的は、通常のグリッドよりも重量、ｌ　が軽１）医甲用ＸＭ撮影のための方法及 びグリッドを提供することである。

１９５２年７月２９日公開のＤｅｌｈｕｍｅａｕ名義の米国特許第２　、６０５ 　。

４２７号に示された他のタイプのグリッドは、スラットがＸ線源から来る放射線 と整列して並べられている所謂２次元の集束グリッド（ｆｏｃｕｓｉｎｇ　、／ ｒｉｄ）である、２次元グリッドは、余分のＸ線吸収材料のために１次元グリッ ドのほぼ２倍の重さがある。

従って本発明の他の目的は、新規の軽量の２次元グリッド、特に２次元集束グリ ッドを提供することである。

Ｘ線カセットを重症患者の下に滑り込ませ、患者の床間でＸ線露出ご実施する臨 床Ｘ線撮影の従来の方法においては、大きいし取り扱いら難しいので５グリツド はあまり使用されなかった。その結果、露出は散乱による損害を被った。従って 、標準のＸ線カセット内に組み込み得る軽量のグリッドを提供することも本発明 の目的である。

丸豆二星ｊ 上記本発明の目的は、Ｘ線透過材料のシート上にＸ線不透過材料のグリッドパタ ーンを形成し、複数のかかるシートを、グリッドパターンが整列するように積重 ね体に接着して軽量のｆｆｊｌねグリッドとすることによって達成される。

本発明の他の特性によれば、シート間の間隔は、グリッドの重量を更に小さくす るように等比数列的に変化される。

等比数列的な間隔のグリッドパターンを得るためには、グリッドパターンは同じ 厚さを有する複数のシート上に形成し、種々の厚さのスペーサシートまたは異な る数の標準の厚さの材料シートからなるスペーサシートを使用することもできる し、グリッドパターンを、等比数列的な間隔のグリッドパターン３得るための種 々の厚さを有するＸ線透過性材料シート上に形成することもできる。

本発明を実施する好ましい１ｆ５櫟においては、Ｘｔ！不透過性材料は鉛箔であ り、Ｘ線透過性材料はポリエステルであり、鉛箔はポリエステル材料に接着剤で 貼り付けられ、電気化学エツチングによってバター〉・が遣られる０本発明と実 施する１つの態様においては、本発明の軽量積重ねグリッドは、臨床Ｘ！撮影用 のＸ線カセット内に包含される。Ｘ線カセットはグリッドと、Ｘ線フィルム及び 増悪スクリーンのようなＸ線センサと、Ｘ線光電導体と、誘導可能蛍光シート（ ｓｔｉｍｕｉａｂｌｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　５ｈｅｅｔ）または他のＸ線検出器 とを包含する。

２に里亙ス五」 第１図は、本発明の方法を実施するステップを示す概略口であり、 第２図は、医原用ｘｉ撮影に使用されるタイプの従来のＸ線規準グリッドの概略 部分横断面図であり、第３図は、本発明のグリッドの概略部分横断面図であり。

第４図は、等比数列的な間隔で並べられた層を有する積重ねグリッドを示すのに 有効な概略図であり、第５図は、等比数列的な間隔で並べられた層を有するグリ ッドの概略部分横断面図であり、 第６図は、本発明のグリッドの別のパターンを示す概略口であり、 第７図は、本発明に使用するためのＸ線吸収材料がその中に形成され得る他のパ ターンを示す概略図であり、第８区は、従来の集束グリッドの概略部分横断面図 であり、 第９図は、本発明の集束グリッドの概略部分横断面図であり、 第１０図は、本発明を実施することにより可能となり横築される長方形２次元一 体的集束グリ・ノドの構成の概略図であり、 第１１図は、本発明を実施することにより製造される半径方向対称の２次元一体 的気東グリッドの概略図であり、第１２図は、その中に本発明の組立て式の軽量 グリッドが組み込まれたＸ線カセットの概略図であり、第１３図は、本発明の積 重ねグリッドに実施した比較試験において収集された実験データを示すグラフで ある。

１１ユ叉工１１ 第１図を参照すると、医使用Ｘ線撮影のための積重ねグリッドＸ線コリメータを 製造する方法が示されている。まず、所望の厚さのＸ線不透過性材料（例えば鉛 箔）のシー１〜３０をポリエステルフィルムのようなＸ線透過性支持体片３２に 、ホットメルトの薄層または感圧接着剤を使用して貼り付ける。得られた集成体 ３４の上に、ポリマー被膜の形懸の所望のパターンのグリッドｗ＆３６を置＜、 このパターンは、フォトレジスト技術、電子写真撮影、リソフォトグラフィーの ようなりソゲラフ印刷を使用するような多くの一般的な方法によって与えること ができる。このグリッドパターンに加え、後の組立てにおいて補助となる位置合 わせマーク３８を印刷することができる０次いで、得られた積層体に、印刷パタ ーンに覆われていない領域から鉛を除去するために電気化学エツチング３施す、 これは、積層体登伝導性水性電解液（例えば１．．２５８　ＫＮＯ３）及び金ス 製対電極４２を含むタンク４０中に浸漬することによりなされる。電流を流すと 、印刷マスクで覆われていない領域にあるＸ線不透過性銘は電解液中に移動する 。エツチング処理が完了したなら、バターが付いた積層体４４に接着剤の薄層４ ６を塗布し、既にパターンが付いているシートとエツチングした位置合わせマー クを使用して整列させる１次いで、整列させた積重ね体４８を加熱ブレス５０内 に置き、積重ねグリッドを形成するために積重ね体を貼り合わせるのに十分な熱 及び圧力を与える。

医療用Ｘ！撮影に適した６／１グリツド比を有するｌｌ６１１１当たり３．２８ ラインのグリッドは、厚さ２．５ミル（０，０６３５ｍ鯵）のポリエステルシー ト上に支持された厚さ０　、０２ｍｍの鉛箔シート内に幅０．１０＋ａｍのライ ンが０．２０ｍ＋＊の間隔で並ぶパターンをエツチングすることにより上記のご とく製造される。グリッドは、エツチングパターンを担持する１２枚のシートを 前記のごとく位置合わせして積重ね、それらを組み立てることにより製造した。

現在実用化されている方法で製造されたグリッドの重量が７４００ｇ／Ｉｍ２で あるのに対して、得られたグリッドの重量は２２８０ｙ／ｍ’であった。得られ た積重ねグリッド４８の部分横断面図を第３図に示す。

前述のグリッドは、均一に間隔を置いて並べられたシートの積重ね体からなる。

或いは、Ｘ線不透過性材料の１間の間隔を変えてグリッドを製造することもでき る。不均一の間隔は、種々の厚さのＸ線透過性支持体３２を使用して得ることも できるし、または例えば２５．４Ｘ　１０−’ｍ（５，０８ｘ　ｉ。

−’ａｍ及び７　、６２　Ｘ　１０−２＋ａｍの標準的な厚さのポリエステルシ ートを複数使用することにより製造することもできる。グリッドに最適な間隔は 、 ｔ＝レシート上グリッドの厚さ、 Ｘ＝ニブリッドおけるラインの幅、及びｄ＝ニブリッドのライン間の距離 とすると、以下のように決定される。

第１のまたは頂部のシートをシート０と称し、次のシートをシート１と称す等と する。シートｉ−１と１との間隔をΔｉとすると、シート間の間隔は等比数列的 に変化する。ｎ＋１枚のシートの全高さはｈ＝Ｌｎである。第４図は、連続する シートのシートＯに対する位置を決定するために、遮断されるべき臨界放射線を 示している。単純な幾何学によって、番号５２が付された臨界放射線を遮断する ためには、シであるような位置にあらねばならないことが判る。同様に、臨界放 射１ＩＡ５４を遮断するためには、シート２は、であるような位置にあらねばな らない、一般に、〔ここで、Ｌ＋＝２ｔ＋Δ、であり、　Ｌ　＋　＝　Ｌ　＋　 −ｌ＋　ｔ＋Δ□である〕である、小さい角度ｅ＝ｄ／ｈに対して規準するため には、即ちこの系が単純な系： と同じグリッド比を有するためには、この結果を得るためのシート数ｎ＋１を計 算することができる。一般に、ｎ＋１枚のシー１−の厚さは、 で与えられる。しかし、等比数列の定義により、となり、適用した制約条件によ って、 自然対数をとると、所与のパラメータ組×及びｔを使用して所与のグリッド比（ ｈ／ｄ）を得るためには、高さＬｎと、を満たす少なくともｎ−）−１枚のシー トとが必要であることが判る。

層間障を計算する上記方法は有効な値を得る３つの方法であるが、等比数列的な 開隔を得る他の方法も考えられる。

例えば、所望のΔ、を特定し、その他の間隔を計算するために上記式（３）を使 用することができる。この方法でグリッド内の層の数を減らすことができる。

医療用Ｘ線撮影に適した１６／１グリツド比を有する１ｍｍ当たり６，２５ライ ンのグリッドは、前述のごとく、１ミル（２５１Ｉ醜）のポリエステルフィルム ベース上に厚さ０．０８ｍｍ、幅０．０４Ｈのラインを０．１２ｍｍの間隔を置 いて形成し、そのシート８枚を以下の間隔で並べて使用して製造される。

１　＜、０２６　．１８６ ２　＜、０６２　．３２８ ３　＜、１０９　．５１７ ４　＜、１７３　．７７１ ５　＜、２５７　１．１０８ ６　＜、３６９　１．５５８ ７　＜、５１９　２．１５７ 間隆間隔所望の厚さく即ち、Δｉからその上にシートが形成されるベースの厚さ を減算した厚さ）に形成されるポリエステルシートによって得ることができる。

このような間隔のおおよその値は、例えば１ミル、１．５ミルまたは２ミルとい った標準的な厚さのポリエステルシート複数から遺り出すことができる。

等比数列的な間隔で並べられたシートを有する積重ねグリッドの一部分を第５図 に概略的に示す。

前記本発明を実施するＢ様においては、エツチングされたグリッドパターンを担 持するシートは位置合わせマークを使用して機械的に整列された。或いは更にシ ート及びスペーサが透明である場合には、シートは光学手段によって整列させる こともできる。

更に、グリッドは軽量で且つ安価であるので、フィルムに対面しているグリッド の一方の側面をリンで被覆し、標準Ｘ線カセットにおける前方スクリーンとして 使用することができる。

前記グリッドは厚さ及び間隔において、医療用Ｘ線撮影に通常使用される高ライ ン密度のグリッド（約６ライン／ｍ−）回 に類似である。この高いライン７ｍｍ等−１は、かかる高い空間−における人の 眼のレスポンスは悪いので、Ｘ線撮影におけるグリッドの像をほとんど不可視に する。

より小さいグリッド比がより少ない層を使用して容易に得ることができ、その結 果、同じ高いライン数のより薄いグリッドができることを理解されたい、より小 さいグリッド比は、より厚く且つより幅広いグリッドパターンをより少ない層で 使用しても得られるが、こうするとライン数はより少ないが厚さは同じグリッド となる。また、２方向のグリッドパターンを有するシートを形成することにより 、Ｘ線を２方向に規準するための直交グリッド（ｃｒｏｓｓｅｄｇｒｉｃｌｓ） を構築することができることも理解されたい。

古典的なグリッドの形状はアレイをなすラインであるがζ本発明の技術によって 、従来の型にはまらない形状を古典的なラインパターンと同様に容易に実現する ことができる。

幾つかの可能性としては、同心円、長方形、三角形、楕円、及び長方形または同 心円のアレイ内に設けられた円形または他の形状の開口のアレイからなる２次元 規準グリッドを挙げることができる。第６図は、同心円からなる２次元規準グリ ッドパターンの一部分の概略図である。第７図は、長方形パターンに設けられた 円形開口のアレイからなる２次元規準グリッドパターンの一部分の概略図である 。

グリッドラインは長方形横断面を有するように示しであるが２本発明の優れた効 果を得ながら輌、台形または半円筒形の横断面のような長方形横断面からの変形 が容認され得ることと理解されたい。

前記実施態様は、Ｘ線不透過性材料を支持するためにポリエステルまたはポリオ レフィンシートのようなポリマー材料を使用することからなるが、シート状アル ミニウムのよ〕な他の材料も同様に作用し得るであろう、この場合、Ｘ線不透過 性材料及びその支持体の両方を同様にエツチングすることが要望され得る。

本発明のＸ線不透過パターンと形成するには多くの他の方法を使用することがで きる。所望のパターンは、鉛、錫、ウランまたは金のようなＸ線不透過性材料を 含有するインクまたは分散液を使用して製造することができる。これは、凹版印 刷またはオフセット印刷のような標準的な印刷技術によって行なうことができる 。或いは、所望のパターンは、Ｘ線不透過性材料を含有するトナーを使用する電 子写真撮影技術を使用して印刷することができる。他の有効な方法は、プリント 回路工業に一般に使用されている技術を使用することである。伝導性材料、一般 に銅の薄層をＸ線透過性支持体上に蒸着させ、所望のパターンを印刷する１次い で、Ｘ線不透過性材料を露出した伝導性材料上に電気めっきする。上記方法の全 ては、本発明の重量の軽減及び融通性の立証する医療用Ｘ線撮影に適したグリッ ドを形成するプシめに続いて整列及び組立てされ得るＸ′ＭＪ、不透過パターン を担持するＸ線透過性材料シートを提供する。

同様に、前記本発明の実施ｇ様は、Ｘ！！不透過性材料として鉛箔の使用を説明 しているが、他の不透過性材料がインクまたは分散液を含む幾つかの前記他の技 術によって与えられるならば、微粉砕された鉛、錫、ウラン、金のような材料及 び他の一般的なＸ線吸収材料が有効であろう。

本発明の方法を実施するのに使用される方法は集束グリッドの製造にも有用であ る。従来の集束グリッド６０の部分横断面図を示す第８図に示したように、グリ ッド内にあるＸ線不透過スラット６２はＸ線源６６からの放射線６４と整列され ている。このようなグリッドは、Ｘ線源が一般にグリッドの中央に置かれており Ｘ線源から特定の距離で使用するような態様とされている。第９図は、本発明の 積重ね集束グのパターンは全層を通して同じであるのではなく、グリッドを通る Ｘ線透過経路がＸ線６４の点源６６から出る放射線と整列するように間照が変化 している０本発明の特に有利な点は、第１０図及び第１１図に示したような一体 的な２次元集束グリッドを製造できることである。この場合、集成されたグリッ ドの個々の層において、パターンは長さ及び幅の両方を変えることができる。

第１０図は、長方形の２次元集束グリッドの頂部シート７０とｎ番目のシート７ ２とにおけるパターンの一部分を示している。第１１図は、半径方向に対称をな す同心リングの２次元集束グリッドの頂部シート７４とｎ番目のシート７６とに おけるパターンの一部分を示している。

第１２図は、本発明の軽量の積重ねグリッドが、臨床Ｘ線撮影用の通常のＸ線カ セ・・・トにおいてどのように使用されるかを示す図である。カバー８４を有す るカセット８２は、軽量の積重ねグリッドＳ６と、カバーに取り付けられた前方 増悪スクリーン８８とを包含している。後方増５スクリーン９０シート９２がカ セット内に挿入され、カセットは露出のための患者の下に置かれる。

ね　１　ラドの 前述の電気化学エツチング法を使用し、厚さ０．１０１６ｍｍのポリエステルシ ート上に支持されている厚さ０．０５０８ｍｍの鉛箔内に一連のラインをエツチ ングする０幅０．１１６３＋＋＋ｍのラインを、０．１３０５＋ａｍの間隔を１ いてエツチングした。４つのエツチングした材料層から積重ねグリッドを、層の 間隔が最も上の層からそれぞれ０．１０１６ｍｍ、０．１０１６ｍ＋ｅ及び０． １７７８ｍ＋ａとなるように組み立てた０組立ては光学的に整列させた。

組立て後のグリッドを、散乱誘導試験体として厚さ１０１．６ｍｍのＰ］ｅｘｉ ｇｌａｓｓブロックを使用して試験した３種々の直径を有する小さな鉛の円筒を 試験体の頂部に置き、グリッドを置かない場合と実験用のグリッドを置いた場合 とでＸ線撮影を行った。散乱放射線の当初放射線に対する比は、放射線写真の全 密度と比較した円筒下の領域の密度を使用して計算できた。　第１３図の実線９ ４は、グリ・ラドのない場合の種々の直径の紹円筒における散乱放射線の当初放 射線に対する比を示し２ており、破線９６は、グリッドがある場合の散乱放射線 の当初放射線に対する比を示している。

結果は明らかに、積重ねグリッドの能力が散乱放射線の当初放射線に対する比を 向上させ、従って得られる像のコントラストを向上させたことを示している。

工業化Ｃζ柵すＪＪＪ−牲」Ｌｕ」１所本発明の方法に従って製造されるｘｉミ グリッド医除用Ｘ線撮影の分野において有効である１本発明の方法は、グリッド が軽量で、可撓性があり、しかも容易に且つ安価で製造されるという長所を有す る。更に本発明の方法は、従来の型にはまらない形状を有する新規のグリッドが 容易に構築されるという長所も有する９例えば、円対称の２次元規準グリッド及 び集束グリッドが容易に製造される０本発明の方法によって製造される軽量のグ リッドは更にＸ線カセットにおいても有効に使用することができる。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｘ線撮影に使用するためのＸ線視準グリッドであって、可撓性のＸ線透過性 材料のシート上に形成されており、相互に間隔を置いて並べられるように積重ね 体に構成されているＸ線不透過性材料の複数のグリッドパターンを含むことを特 徴とするＸ線視準グリッド。
2. ２．更に、前記グリッドパターンの間隔が前記シートごとに等比数列的に増大し ていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線視準グリッド。
3. ３．更に、前記グリッドパターンが２次元パターンを包含していることを特徴と する請求項１に記載のＸ線視準グリッド。
4. ４．前記２次元パターンが長方形直交パターンであることを特徴とする請求項３ に記載のＸ線視準グリッド。
5. ５．前記２次元パターンが円形開口のアレイであることを特徴とする請求項３に 記載のＸ線視準グリッド。
6. ６．前記２次元パターンが同心円のアレイであることを特徴とする請求項３に記 載のＸ線視準グリッド。
7. ７．更に、前記グリッドが集束グリッドであることを特徴とする請求項１に記載 のＸ線視準グリッド。
8. ８．更に、前記集束グリッドが２方向の集束特性を有することを特徴とする請求 項７に記載のＸ線視準グリッド。
9. ９．更に、前記２次元集束グリッドが、同心リングパターンを備えたシートを有 することを特徴とする請求項８に記載のＸ線視準グリッド。
10. １０．更に、前記２次元集束グリッドが、長方形グリッドパターンを備えたシー トを有することを特徴とする請求項８に記載のＸ線視準グリッド。
11. １１．Ｘ線撮影用グリッドを製造する方法であって、ａ．複数のＸ線透過性材料 シート上にＸ線不透過性材料のグリッドパターンを形成するステップと、ｂ．前 記複数のシートを、前記グリッドパターンが整列しているような積重ね体に構成 するステップと、ｃ．前記シートを前記積重ね体に接着するステップとを含むこ とを特徴とする方法。
12. １２．更に前記シートを、シートごとに等比数列的に増大する距離で間隔を置い て並べることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線撮影用グリッドを製造する方 法。
13. １３．更に前記間隔が、前記シートの厚さが等比数列的に増大することからなさ れることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影用グリッドを製造する方法。
14. １４．更に前記間隔が、前記グリッドパターンを有する前記シート間にＸ線透過 性材料のスペーサシートを置くことによりなされることを特徴とする請求項１３ に記載のＸ線撮影用グリッドを製造する方法。
15. １５．前記グリッドパターンを形成するステップが、Ｘ線不透過性材料シートを Ｘ線透過性材料シート上に接着し、前記Ｘ線不透過性材料を写真平版によってパ ターン形成することにより実施されることを特徴とする請求項１２に記載のグリ ッドを製造する方法。
16. １６．前記グリッドパターンを形成するステップが、結合剤中のＸ線不透過性材 料をＸ線透過性材料シート上にプリントすることを特徴とする請求項１２に記載 のグリッドを製造する方法。
17. １７．前記Ｘ線透過性材料が更に光学的に透過性であり、前記シートを整列させ て構成するステップが、前記シートを光学的に整列させることを特徴とする請求 項１２に記載のグリッドを製造する方法。
18. １８．前記シートを整列させて構成するステップが、前記シートを機械的に整列 させることを特徴とする請求項１２に記載のグリッドを製造する方法。
19. １９．請求項１に記載のタイプのＸ線視準グリッドが組み込まれているＸ線カセ ット。
20. ２０．Ｘ線源とＸ線感性記録媒質との間にＸ線視準グリッドを位置決めするステ ップを包含する医療用Ｘ線撮影を行なう方法であって、 前記Ｘ線視準グリッドが、可撓性のＸ線透過性材料のシート上に形成されたＸ線 不透過性材料の複数のグリッドパターンであって、該グリッドパターンが相互に 間隔を置いて並べられるように積重ね体に構成されているグリッドパターンを備 えていることを特徴とする方法。
21. ２１．更に前記グリッドパターンが、相互に等比数列的に増大する距離で間隔を 置いて並べられていることを特徴とする請求項２０に記載の医療用Ｘ線撮影を行 なう方法。
22. ２２．更に前記Ｘ線視準グリッドが集束グリッドであることを特徴とする請求項 ２１に記載の医療用Ｘ線撮影を行なう方法。
23. ２３．更に前記集束グリッドが２次元集束グリッドであることを特徴とする請求 項２２に記載の医療用Ｘ線撮影を行なう方法。