TW513729B - X-ray anti-scatter grid - Google Patents

Description

513729 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 本發明通常係關於診斷的X光線照相術，而更特定言之 ，是改善X-射線影像對比的X-射線反散射柵。 在醫學診斷的X光線照相過程期間，X-射線係從χ·射線源 指向物體。當使用X-射線來產生物體的影像時，一部份库昌 射，亦即直接輻射，從X·射線源直接穿過無阻礙的物體， 並落fx-射線偵測器上，以於感光底片或其他適當的偵測 器上，產生一 X-射線影像。有些直接輻射由物體不同地吸 收’而在底片或偵測器上的產生物體的陰影。一部份的輻 射被散射，並且以一明顯偏離其原來X·射線源路徑的角度 ，抵達X-射線偵測器。此一散射的輻射導致一 r遮蔽物 (veil)」疊加於吸收的影像上，因此減少了 χ光線照相影像 的對比。為了抵銷由於散射之輻射所減少的對比，通常增 加對物體輻射曝光的數量。如果散射的輻射減少或消除， 則影像的對比便可加強，對物體（或病人）的劑量便可減少 ，或是兩者皆可達到。 輻射散射可以藉由使用χ·射線來減少。反散射柵通常以 X-射線吸收材料的薄片製造，並配置成一幾何圖案以吸收 散射的輻射，以及一介於吸收薄片之間，不吸收、似纖維 的襯墊材料，其允許直接輻射穿過反散射柵。在一類稱為 焦柵的反散射柵中，吸收薄片被配置成大致與從X-射線 源务出<直接Χ_射、線束平行。在稱為聚焦t叉概之反散射 ，^進纟類型中，吸收薄片被配置成網線，並沿著兩條 實質上垂直的軸聚焦。此一交叉光柵是在二維中聚焦，並 五、發明説明（2 ) 且要求反散射柵對X-射線源的精確定位。聚焦栅的焦距通 常是固定的，而X-射線源與反散射柵的相對位置必須保持 固定以達到可接受的X光線照相結果。理想是提供一可變 焦距光柵，使建立X-射線程序的方面更加靈活。 聚焦的反散射柵通常以接合、堆疊、吸收材料的交互層 ，以及襯墊材料製造，並將其熱壓焊在一起。在組合期間 ，排列*此一光柵元件，以獲得所需的聚焦。或者是，在聚 焦圖案中X-射線透明的材料裡，形成很細的狹縫，而且此 一狹縫充滿X-射線透明材料，以形成一聚焦柵。舉例來說 ，參見美國專利第5,557,65〇與5,581,592。在另一製造技 術中，使用光阻與化學蝕刻技術來製造稍微不一樣、似格 線圖案的吸收材料層。堆疊這些層，並適當地熱壓焊以形 成聚焦交叉柵。舉例來說，參見美國專利第5,6〇6,589與 5,814,235。可是，以上各個製造方法是複雜與冗長的，而 且通常在光拇品質中引起大的變化。 因此，理想是提供一聚焦的反散射柵，相較於已知之 射線柵，其可以更快速與容易地製造。此外，也希望提供 一具有可調，或可變之焦距的反散射柵。 發明概要 在本發明之可仿效具體實施射，一種χ射線反散射柵 包含一一體成形、定義複數個空隙的幾何光柵結構。空隙 材料係位於間隔中，並配置光柵結構與空隙材料以沿著至 V 個轴彎曲’因而改變光栅的有效焦距。 更特足言之，此一光柵結構是射入成形的，並以熱塑性 513729 A7 B7

五、發明説明（3 物貝製造以形成堅硬但具撓性的光栅，其可沿著至少一個 軸彎曲，以改變光柵的有效焦距。射入成形的交叉光柵可 以沿著第二個軸彎曲以進一步改善χ·射線影像對比。藉由 將光拇從熱塑性物質射入成形，可以避免已知反散射柵的 勞力被集製造技術，而且數以百計的反散射栅可以快速與 廉價地製造。 裝 而且射入成形允許使用空氣作為空隙材料，而非傳統反 散射栅中使用之似纖維、低密度的材料。因為似纖維的材 料吸收可觀部分的X-射線，藉由消除似纖維材料，到達 射線偵測器的輕射能便增加。因而，使用給定的輕射劑量 便貫現較高品質的影像，或是相反地，可以減少輻射劑量 ，同時仍可達到一相當於已知反散射柵的高對比影像。 因此，提供更多用途的反散射柵，其相對於已知反散射 栅’可更快速且容易地製造，因而減少反散射柵的製造成 本0 圖式簡單說明 線 圖1是一張第一種組態之Χ_射線照相影像的配置概圖； 圖2是一張一維反散射柵實例的透視圖； 圖3是一張二維聚焦柵實例的部分透視圖；及 圖4是一張圖1所顯示、第二種組態之χ_射線照相成像系 統的概圖。 發明詳細說明 圖1是一張X-射線照相成像配置10的概圖，其中包括一 X-射線源12，如X-射線管，其產生並發射X-輻射，或χ_射線 —- __ _ 6 _ 本紙張尺度適财g 8家標準(CNS) Α4細21〇χ 297么巧 513729 A7 B7 五、發明説明（4 ) 吸收，而一部 而成為原始， 體14 ，並自路 線行進到感光 ’或X-射線影 一數位系統， 為了增加X-射 一反散射柵20 ’到物體14。一部份X-射線由物體14不同地 份X·射線則芽透物體14並沿著路徑進行， 或直接輪射。還有另一部份的χ_射線穿過物 徑16偏斜而成散射輻射。直接與散射的χ-射 底片18 ’而底片18的曝光產生一 χ_射線照相 像。在另一具體實施例中，成像配置1〇包括 而在感光底片18的處所，使用數位偵測器。 線影像的對比’ X-射線照相成像配置含有 在一具體實施例中，反散射栅20是一聚焦柵，含有複數 個X-射線吸收部分22，並排列成聚焦的幾何圖案，亦即配 置成約略平行於從X-射線源12發出的直接χ_射線束。因此 散射的輻射，或以不同於由χ_射線源12所產生之原來路徑 的角度，.達到X-射線反散射栅2〇的輻射，撞擊射線吸收 邵分22，而且散射的輻射實質上被吸收而避免抵達感光底 片18。直接輻射穿過介於χ·射線吸收部分22的反散射柵2〇 ，並使感光底片18曝光，以產生清楚的射線照相影像。 圖2是可仿效之聚焦反散射柵2〇的透視圖，此一聚焦反散 射柵20細以工程用熱塑性物質射入成形，製造成1射線吸 收部分22的一體成形結構3〇。通常將複數個χ_射線吸收材 料的平坦薄片32配置成與反散射柵2〇的縱軸34平行，但通 苇疋彼此傾斜的，以沿著光栅2〇的縱軸維度，形成聚焦的 幾何光柵20。每個Χ·射線吸收薄片32，由第一個交叉部分 40與貫質上平行於第一個交叉部分4〇的第二個交叉部分42 297公釐） 中國國家標硕 513729 A7 B7 五、發明説明（5 ) ，連接於每個薄片32之各自的頂端邊緣36與底端邊緣38。 結構交叉部分40、42保持吸收薄片32於彼此相對的適當位 置，並且為X-射線程序期間的處理，加強或僵化反散射柵 20。結構交叉部分40、42本質上是X-射線可穿透的。複數 個空隙44於X-射線吸收薄片32之間形成，而且每個空隙44 接收X-射線可穿透的襯墊材料，亦即實質上X-射線不吸收 的，如此使直接輻射行進穿過空隙44是實質上無阻礙的。 一體成形之X-射線反散射結構30反映出傳統似纖維的空隙 材料結構上是不需要的，如此使一具體實施例中的空隙材 料是空氣。在另一具體實施例中，習知之似纖維的空隙材 料，被配置於X-射線吸收薄片32之間，而當組合完成時， 則可能移除結構交叉部分40、42。 在一具體實施例中，X-射線反散射栅20從一工程用熱塑 性材料射入成形，此一熱塑性材料填充X-射線吸收的高密 度粒子，還具有足夠高、適合X-射線運用的生產強度，以 及適合使用傳統設備做射入或擠壓成形。習知之適合使用 來填充熱塑性材料的高密度粒子，舉例來說，包括鉛，但 無無毒的其他選擇，如銅、鎢等等也可以適當地選擇以避 免毒性流出。 一種此一適當的熱塑性材料_是，舉例來說，可從喬治亞 州，諾克斯的M.A.漢娜（Hannah)工程用材料購得 ECOMASStmK合物。EC〇MASStm是鎢-熱塑性物質混合物， 可以程式以獲得與傳統上用來製造X-射線吸收薄片的鉛相 同的密度，但具有比鉛更高的出產強度。因此，以 _____- 8 -__ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X297公釐） 513729 A7 B7 五、發明説明（6 ) £(：0以八33^製造之反散射栅20的較高生產強度，如下文進 一步敘述，其不只是在結構上比傳統反散射柵材料更可靠 ，而且沿著一個或更多光柵軸，如縱軸34，是柔軟或撓性 的。 此外，藉由射入成形反散射柵20，可以避免傳統技術中 冗長的製造過程，而且可以比傳統聚焦柵，更快速與更可 靠地製造反散射柵20。 圖3是反散射栅50之另一具體實施例的部分透視圖，包括 兩個沿著實質上垂直的軸52、54，而X-射線吸收薄片56對 軸52、54配置成平行的形式.，但兩軸彼此傾斜以形成一二 維的聚焦栅50。換句話說，反散射柵50係聚焦於兩個方向 。因此，在X-射線吸收薄片56之間，產生定義空隙58的聚 焦網線。一 X-射線可穿透的襯墊材料，亦即實質上是X-射 線輻射非吸收的，被納入空隙58中，如此使輻射行經空隙 58是實質上無阻礙的。一體成形的X-射線吸收薄片56反映 傳統似纖維的空隙材料是結構上不需要的，因此在一具體 實施例中，空隙材料是空氣。在另一具體實施例中，習知 之似纖維的空隙材料配置於X-射線吸收薄片56之間。 反散射柵50係將工程用熱塑性物質，如ECOMASS™射入 成形到X-射線吸收部分或薄片_56的結構裡，來整體地製造 的。使用傳統設備與傳統技術，便可將一高密度、高生產 強度網線結構形成於聚焦交叉栅，同時消除傳統交叉柵的 生產風險。 因為工程用熱塑性材料所提供之增加的生產強度，反散 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 裝 玎 線 丄J /々 A7 -------- B7 五、發明説明（7 ) 射柵50是柔軟的，而且可以沿著一個或兩個軸”、％彎曲 ，以於一個或更多方向上，調整或改變光栅5〇的焦距。舉 例來巩’藉由沿著兩軸52、54以一實質上等量彎曲光柵5〇 、便开y成Μ貝上球狀的聚焦栅，並可用於某些χ_射線程 序。為了適應不同的程序，光柵讥可以相反的方式彎曲並 回士原來的形式。因此，-寬廣的暫時性反散射柵組態便 万；單一光柵50中實現，可適應大量的χ射線程序。希望光 拇可以沿著預定的軸，形成不同的硬度，以允許在一方向 上比另一方向容易彎曲，或者是在給定方向上禁止彎曲， 但允許在其他方向上彎曲，以幫助所需焦距的獲取。 圖4說明X-射線照相成像配置1〇，其中含有一彎曲之反散 射柵60，以調整成像配置1〇的焦距，而此一反散射栅⑼可 以疋一維的聚焦反散射柵，如光栅2〇(圖2所示），或是二維 的聚焦反散射柵，如光栅50(圖3所示）。當反散射柵6〇是彎 曲的時候，吸收薄片與空隙材料的方向便被改變，而且從 此改變光柵60的有效焦距，以適應不同χ·射線程序的不同 需求。 因此，不像傳統的聚焦反散射柵，本發明使用不具毒性 的材料，提供一開銷能收效、容易製造與更強勁的反散射 栅。似纖維之空隙材料的消除增加χ_射線照相影像的對比 ’而南生產強度的工程用熱塑性物質則允許一多用途的光 拇’能夠在兩個或更多中間位置彎曲，以適應各種χ射線 程序。由於吸收適當X-射線之傳統似纖維空隙材料的消除 ，一含給定輻射劑量之高品質的影像便實現，或視相反地 中國@家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公爱) -- 裝 玎 線 513729 A7 B7 五、發明説明（8 ) ，輻射劑量可以減少，同時仍可達到與已知反散射柵相當 的高對比影像。 雖然已經用各種特定具體實施例敘述本發明，熟諳此藝 之士將了解，本發明可以專利申請範圍精神與範圍内的修 改來實踐。 __-11- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. Λ 8申請專利範圍 ,ν汶: 種可，交焦距的χ·射線反散射栅(滅%包括： 衩數個柔軟的輻射吸收部分（22) 袁彼此幾何地配置以 吸收散射的輻射；以及 介於孩輻射吸收部分之間的空隙材料。 2.根據申請專利範圍第1項之可變焦距的X-射線反散射柵 (20) ’其中該複數個輻射吸收部分（22)是一體成形的。 根據申清專利範圍第2項之可變焦距的χ_射線反散射栅 (20) ’其中該複數個輻射吸收部分（22)是射入成形的。 •根據申凊專利範圍第1項之可變焦距的X-射線反散射柵 (20) ’其中該光柵是配置成沿著至少一個軸（34)彎曲的 ’因而允許該光柵之有效焦距暫時的調整，以適應不同 的X-射線程序。 5. 根據申請專利範圍第4項之可變焦距的χ_射線反散射柵 (5〇)，其中配置該光柵以沿著第二軸（52)彎曲。 6. 根據申請專利範圍第1項之可變焦距的X射線反散射栅 (20) ’其中該輻射吸收部分（22)是用加感（1〇aded)之熱塑 性物質的混合物製造的。 7·根據申請專利範圍第1項之可變焦距的χ射線反散射柵 (20)，其中空隙材料是空氣。 8·根據申請專利範圍第1項之可變焦距的射線反散射柵 (20) ’其中該輻射吸收部分（22)是以一 X射線源（12)來聚 焦的。 9· 一種X-射線反散射柵（2〇)，其包括： 一體成形的幾何光柵結構（3〇)，其定義複數個間隔（44) -12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格（21〇 χ 297公釐） 裝 玎 線

   、申請專利範圍 Λ 8 Β8 (\S I)H

   .:以及 一位於該間隔中的空隙材料，配置該光柵與該空隙材料 ’以沿著至少一個軸（34)彎曲，從而允許該光柵之有效 焦距的暫時的調整，以適應不同的X-射線程序。 1〇·根據申請專利範圍第9項之X·射線反散射栅（20)，其中該 光柵結構（3〇)是射入成形的。 Π·根據申請專利範圍第9項之X·射線反散射栅（20)，其中該 光栅結構（30)是用加感之熱塑性物質的混合物製造 的。 12·根據申請專利範圍第11項之X-射線反散射柵（2〇)，其中 孩熱塑性材料是鎢-熱塑性物質的混合物。 1 3 ·根據申請專利範圍第9項之X-射線反散射柵（2〇),其中气 空隙材料是空氣。 14·根據申請專利範圍第9項之χ_射線反散射柵（5〇)，其中該 光拇結構含有一交叉拇。 1 5 ·根據申請專利範圍第14項之X-射線反散射柵（50)，其取 配置該光柵與該空隙材料以沿著至少一第二軸（52 )彎 曲。 16· —種用可變焦距之射線反散射柵（2〇)來改善χ·射線影 像對比的方法，其與發射直接Χ-射線的X-射線源（12) 一 起使用，而該X射線反散射柵包括--體成形、定義複 數個間隔（44)的幾何光柵結構(30) ”以及位於間隔之間 的空隙材料，此一 X射線反散射柵，沿著至少一個χ_射 線程序中第一個焦距上的軸（34)彎曲，該方法包括步驟 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Λ4規格(210X297公釐） 513729 A 8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 第二X-射線程序中，選擇第二焦距來使用； 沿著至少一個軸彎曲此一反散射柵，直到獲得第二焦距 :以及 將反散射柵放在第二焦距上的X-射線源與X-射線偵測 器之間，如此使反散射柵吸收與X-射線的直接射線不一 致的輻射。 17.根據申請專利範圍第16項之方法，其中配置光柵（50)與 空隙材料以沿著第二個軸（52)彎曲，該方法進一步包括 沿著第二軸彎曲反射柵的步驟，以形成一實質上球狀的 光柵。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）