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【発明の名称】 Ｘ線を吸収するためのグリッド
【発明者】 【氏名】オラフ ズーフ

【氏名】ヨーゼフ ラオター

【氏名】シュテファン シュナイダー

【氏名】ヘルフリート ヴィチョレク
【要約】 【課題】本発明は、簡単な製造動作を用いて実現され得る一方で広面積の反散乱グリッドの場合にも適切な頑丈さを確実にさせる散乱された放射線を減少させる反散乱グリッドを提供することを目的とする。

【解決手段】本発明は、Ｘ線（１１）を吸収するためのグリッド（３）に関する。散乱された放射線を減少させる反散乱グリッドは、離間されたワイヤ素子（１０）を含む複数の層を配置させることで容易に製造され、適当な頑丈さが広面積のＸ線検出器のためにも実現される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｘ線を吸収するためのグリッドであって、離間された複数のワイヤ素子を含む複数の層が設けられることを特徴とするグリッド。
【請求項２】 上記層における上記ワイヤ素子は、互いに関して平行に延在するように配置されることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項３】 異なる上記層の上記ワイヤ素子は、互いに関して直角に延在するように配置されることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項４】 上記ワイヤ素子は、円形又は多角形の断面を有することを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項５】 上記各層又は異なる上記層の上記ワイヤ素子間の距離は、異なることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項６】 複数の連続する上記層の上記ワイヤ素子は、一方向に方向付けられることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項７】 上記層から構成される反散乱グリッドは、焦点上に合焦されることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項８】 上記ワイヤ素子は、Ｘ線を吸収する材料から成る又は上記材料で被覆されることを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項９】 上記層は、上記ワイヤ素子を固定するためにＸ線透明補助物質を具備することを特徴とする請求項１記載のグリッド。
【請求項１０】 Ｘ線検出器の前に配置され、請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載されるグリッドを有するＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線を吸収するためのグリッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線技法は、検査される組織の異なる減衰特性によって生じる特徴的なＸ線信号がＸ線検出器に入射する前に患者の組織の中で生じる散乱された放射線を吸収するための反散乱グリッドとしてこのようなグリッドを利用する。
【０００３】検査されるべき対象物中でＸ線光子の散乱によって生じられ使用され得ない放射線は、信号全体の散乱された放射線の成分を減少させるために検出器からのシャッタによって遮蔽され、それにより角を成して入射する散乱された放射線は、吸収され検出器に到達されない。この種類のダイヤフラムは、反散乱グリッド又は反散乱層としても称される。通常の単線検出器のために、反散乱グリッドは、通常シート金属層の形態で構成される。
【０００４】Ｘ線源によって出射されるＸ線は、患者を横切り、検査されるべき組織又は骨の変化する密度及び化学組成と共に減衰される。これと同時に散乱された放射線は、Ｘ線信号に追加される。形成されるべき一次Ｘ線画像を誤らせるこのような散乱された放射線を減少させるために、Ｘ線は、放射線源の焦点上に合焦される反散乱グリッドを横切るように形成される。従って、照射される対象物の減衰特性であるＸ線量子だけが検出されることが実現される。
【０００５】米国特許第５，０９９，１３４号は、コリメータ（反散乱グリッド）及びこのようなコリメータを構成する方法を開示する。コリメータは、Ｘ線を吸収し第１及び第２の仕切り板の配置を含むフレームによって形成される。仕切り板には夫々スリットが設けられ、このスリットは、仕切り板の長手軸方向に延在し第１の仕切り板を第２の仕切り板の中に対応する角で挿入させることを可能にする。長方形のフレームの内側には、仕切り板の夫々の端を受容するためのスリットが設けられる。
【０００６】このような二次元の反散乱グリッドの製造は、仕切り板の複雑性によって課せられる所与の制限を前提とする。仕切り板の曲げが仕切り板のスリットの容易で正確な掛合を妨げるため例えば、広面積の検出器のために使用されるような大型の反散乱グリッドの製造は、困難とされてきた。
【０００７】広面積の二次元の反散乱グリッドは、例えば、マルチラインＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置において使用される。ＣＴ検査装置の構造は、患者が台上でゆっくりと移動される間患者の回りを回転するガントリー上の検出器に対向するようにして放射線源が取り付けられる。ガントリーの振動は、反散乱グリッド及びＸ線検出器に伝えられ、形成されるべき画像の画像の質に対して悪影響を及ぼす。このような悪影響は、模倣され得ず、画像を誤らせるこのような影響は、後の瞬時において画像処理中にだけ限られた程度まで減少され得る。Ｘ線検出器は、２つの長さの寸法に延在し、ガントリーの方向における寸法は、患者の長手軸の方向における寸法よりも数倍長い。
【０００８】速いＸ線動作を可能にするために、Ｘ線ビームの幅が増加される。その結果、検査されるべき対象物のより大きい表面、従って、より大きい体積が単一の走査を用いて走査される。結果として、散乱された放射線の成分が増加される。このような増加する散乱された放射線の成分を減少させるために反散乱グリッドの高さが増加される。しかしながら、既知の反散乱グリッドは、この目的のために要求される頑丈さを有しない。
【０００９】必要な正確さで二次元の反散乱グリッドを製造する更なる可能性は、材料の大きい塊から材料を除去することを含む。しかしながら、このような製造処理は、非常に高価であり大量生産には適切でない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、簡単な製造動作を用いて実現され得る一方で広面積の反散乱グリッドの場合にも適切な頑丈さを確実にさせる散乱された放射線を減少させる反散乱グリッドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的は、互いに離間される複数のワイヤ素子を含む複数の層が設けられることで実現される。
【００１２】ワイヤ素子は、Ｘ線検出器の寸法によって定義される選択可能な長さを有する。適当な数のこのようなワイヤ素子は、互いから選択可能な距離で層又はプライに配置される。ワイヤ素子間の距離は、Ｘ線検出器の分解能によって定義される。ワイヤ素子は、層において互いに平行に配置されることが好ましい。複数のこのような層は、ウィーブのようなグリッドが得られるようにして互いに重なり合うように配置される。このために連続する層の方向付けは、層のワイヤ素子間の距離が同じであるとき、ワイヤ素子の間の距離に側辺の長さが対応する正方形が形成されるよう９０度の角で回転されることが好ましい。複数のこのような層が積層されるとき、空間アレイがグリッド開口部を含んで得られる。異なる層のワイヤ素子は、三次元の座標系においてｘ及びｙ方向に方向付けされる。
【００１３】反散乱グリッドは、使用可能でない散乱された放射線を浸透させるようＸ線検出器の前に配置される。この間Ｘ線検出器は、二次元構造を有し、より高い質の画像及び速いＸ線動作を可能にさせる。このようなＸ線検出器は、複数の検出素子から成る。このような検出素子の寸法は、個々の層におけるワイヤ素子間の距離を決定する。反散乱グリッドのグリッド開口部は、Ｘ線源によって出射されるＸ線が上の層によって形成される反散乱グリッドの面に対して直角に入射されるように方向付けされる。入射されるＸ線は、三次元の座標系において略ｚ方向に方向付けられる。
【００１４】更なる実施例では、ワイヤ素子の断面は、有利に円形かｎのコーナを有する多角形である。散乱された放射線の成分がワイヤ素子によって吸収されるため、ワイヤ素子の特別な断面が放射線の反射に関して有利となり得る。関連する方法に依存して、ワイヤ素子の特別な断面がこのようなグリッドを製造する間作業するのに容易となり得る。
【００１５】更なる実施例では、層における個々のワイヤ素子間の距離は、有利に変化される。Ｘ線検出器は、例えば、Ｘ線検出器のエッジ域において従って反散乱グリッドのエッジ域においてもより雑な分解能が可能となるよう可能であれば変化する分解能を有する。このため個々の層のエッジ域におけるワイヤ素子間の距離は、Ｘ線検出器の分解能が最高となる中央域よりも大きくなくてはならない。
【００１６】放射線源は、適当な焦点でＸ線を出射する。反散乱グリッドは、上記焦点に関して有利に方向付け又は合焦されることが知られている。これは、様々な層におけるワイヤ素子の間隔の変化を必要とする。反散乱グリッドの上の層におけるワイヤ素子の間隔は、その層よりも下の層、又は、反散乱グリッドのレベルにおけるワイヤ素子の間隔よりも小さくなくてはならない。この文脈において、上及び下といった用語は、Ｘ線の入射を指す。つまり、放射線源に最も近い層は、最小の間隔のワイヤ素子を有し、放射線源から最も遠い即ちＸ線検出器に最も近い層は、最大の間隔のワイヤ素子を有する。このようなグリッド開口部は、正方形の基板を有する円錐台として形状化される。
【００１７】同様に方向付けされるワイヤ素子を含む複数の連続する層の配置は、散乱された放射線が全ての入射角に対して吸収されるといった利点を提供する。ワイヤ素子の方向付けが定期的に変化される均一に構成された反散乱グリッドの場合、所与の入射角を有する散乱された放射線は、個々の層のワイヤ素子間に存在する隙を通じて反散乱グリッドを通過し得る。反散乱グリッドの方向付けに所与の定期性が欠如している場合、所与の入射角の散乱された放射線の付随的な路が排除される。
【００１８】更なる実施例では、ワイヤ素子は、Ｘ線を吸収する材料から有利に形成されるかＸ線を吸収する材料でエンベロープされることが知られている。これに関して金属、特にモリブデン又はタングステンが特に適切である。
【００１９】個々の層が適切に積層され得ることを確実にするために、Ｘ線に透き通って見える合成材料中にワイヤ素子を埋め込むことが有利であり、それにより各層は、平坦な表面を有する。しかしながら、層の厚さは、ワイヤ素子の径又は断面の寸法を超えてはならない。ワイヤ素子の層は、充填された固体の層を形成すること無くＸ線透明補助物質である液体中に埋め込まれ得る。グリッドは、補助物質が固まる前に補助物質から取除かれる。従って、ワイヤ素子は、互いに結合される。ワイヤ素子間の接触面積が特に小さいためワイヤ素子の円形の断面は、ワイヤ素子のこのような結合に特に有利であり、適切な結合が確立され得る。ワイヤ素子が一緒に溶接又ははんだ付けされるとき、より多い材料従ってより大きい表面が結合のために利用できるため正方形又は多角形の断面は、有利となり得る。
【００２０】反散乱グリッドの高い安定性及び発振に対するその減少された傾向は、本発明による構造の特別な利点である。Ｘ線検出器の分解能に反散乱グリッドを適応させる柔軟性は、散乱された放射線を吸収する他の吸収器に対する主な利点である。ＣＴシステムのためのＸ線検出器は、湾曲されている。本発明による反散乱グリッドの柔軟性のため、この反散乱グリッドは、このような湾曲に適切に適応され得る。
【００２１】本発明による反散乱グリッドの製造は、非常に簡単で経済的であることが知られている。Ｘ線吸収ワイヤは、容易に入手でき、容易に扱われる。ワイヤ素子は、本発明による反散乱グリッドを形成するために非常に正確に配置され得る。
【００２２】本発明の目的は、ワイヤ素子が互いに関して平行に延在する複数の層を含む反散乱グリッドを具備するＸ線検査装置を用いて実現され、異なる層のワイヤ素子は、互いに関して角を成して配置され、反散乱グリッドは、Ｘ線検出器の前に配置される。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施例は、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２４】図１は、放射線源２が上に取り付けられるガントリー１を含むコンピュータ断層撮影装置を示す図である。反散乱グリッド３が上に配置されるＸ線検出器８は、放射線源２に対向するように取り付けられる。台６上の患者５は、ビーム路４の中に移動される。ガントリー１は、患者５の回りを回転する。従って、検査域７は、全ての側のから照射される。患者５は、回転するガントリー１を通って水平方向、即ち、患者の長手軸方向に移動され、それにより、体積の画像が複数の断面画像によって形成される。二次元のＸ線検出器８の場合、一回転の間に走査される域は、単線のＸ線検出器の場合に走査される域よりも著しく大きい。これは、ガントリー１を通る患者５の移動を速めることを可能にする。
【００２５】図２は、平行に配置されたワイヤ素子１０の２つの層の平面図である。空間座標系に関して、一方の層のワイヤ素子１０は、Ｘ方向に方向付けられ他方の層のワイヤ素子はＹ方向に方向付けられる。距離Ｄｘは、ワイヤ素子がＸ方向に方向付けられる層のワイヤ素子間の距離である。距離Ｄｙは、ワイヤ素子がＹ方向に方向付けられる層のワイヤ素子間の距離を示す。距離Ｄｘ及びＤｙは、本実施例では等しい。ワイヤ素子１０の距離Ｄｘ及びＤｙは，グリッド開口部を発生させる。Ｘ線は、上記グリッド開口部を介して反散乱グリッドに入る。横方向に移動するＸ線光子は、個々の層のワイヤ素子によって吸収され、それにより形成されるべきＸ線画像の特徴であるＸ線光子が独占的にＸ線検出器に到達され得る。
【００２６】図３は、Ｘ方向及びＹ方向に選択的に方向付けられるワイヤ素子の複数の層の側面図である。くもの巣状のグリッドは、複数のこのような層を互いに重なり合うように配置することで形成される。このグリッドは、シンチレータ素子１２、分離素子１４、及び、フォトセンサ１３を含むＸ線検出器の上に配置される。図３に示す反散乱グリッドは、合焦されていない。
【００２７】図４は、複数の連続的な層がＸ方向又はＹ方向に方向付けられる反散乱グリッドを示す図である。特別なＸ線検出器では、このような配置は、安定性に関して有利となり得る。更に、散乱された放射線の全ての入射角に対して吸収性が確実にされる。図２に示す通常の配置の場合、吸収が全く起らない散乱された放射線に対する入射角が一つある。
【００２８】図５は、ワイヤ素子１０の間の距離が異なる合焦された反散乱グリッドを示す図である。Ｘ線は、Ｘ線源２による焦点で出射され、上記焦点からファンビームとして角を成して遠ざかる。効果的なフィルタ処理若しくは可能な限り良い一次放射線透明度を実現するために、反散乱グリッドが合焦される。Ｙ方向に方向付けられる上の層におけるワイヤ素子間の距離Ｄｙ１は、最小である。この層の下にある次の層におけるワイヤ素子間の距離Ｄｙ２は、Ｄｙ１よりも僅かに大きくなる。更に下にある層におけるワイヤ素子間の距離Ｄｙ３は、最大である。放射線源２は、反散乱グリッド上に入射するＸ線１１を出射する。散乱された放射線の成分は、この反散乱グリッドに吸収される。誤りでない情報を含むＸ線成分は、妨害されること無く関連する検出素子に到達され得る。関連する検出素子は、その下に配置されるシンチレータ素子１２及びフォトセンサ１３によって形成される。
【００２９】特別なタイプのＸ線検出器においてグリッドの合焦を一つの方向にだけ実現することは問題でない。連続する層におけるワイヤ素子間の距離は、上から下へと一方向にだけ増加される。つまり、例えば、Ｘの方向付けを有するワイヤ素子を含む層は、Ｘの方向付けを有する全ての層においてワイヤ素子の間で一定の距離を有する。
【００３０】１００μｍは、ワイヤ素子の好ましい断面の寸法である。個々のワイヤ素子間の距離は、約１．５ｍｍであり、１．５ｍｍ×１．５ｍｍのグリッド開口部が合焦されていないグリッドに形成される。
【００３１】湾曲されたＸ線検出器のための反散乱グリッドは、明確に示さない。
【００３２】このようなグリッドは、多数の方法を用いて製造され得る。ワイヤ素子は、互いに接着、溶接、又は、はんだ付けされ得る。ワイヤ素子は、Ｘ線に透き通って見える合成材料中に埋め込まれ得る。平行なワイヤ素子が合成材料中に埋め込まれる層の製造も実現され得る。従って、任意の多数の層が簡単に製造され得、反散乱グリッドのための層の組立が層の数に関して非常に柔軟である。
【００３３】ワイヤ素子は、編み上げられ得るよう所与の柔軟性を有する。交差するワイヤ素子は、交点において互いの回りで曲げられる。
【００３４】反散乱グリッドには長方形でないグリッド開口部が設けられてもよい。ｎの傾斜が付けられた検出素子を有するＸ線検出器のために、検出素子の関連する角の形状は、個々の層のワイヤ素子の方向付けを変化させることで模倣され得る。
【００３５】所与の適用分野に対して反散乱グリッドは、Ｘ線の波長以外の波長の電磁放射線のために実現され得る。本発明による反散乱グリッドがＸ線に加えて光を吸収することも目的とするとき、Ｘ線に加えて関連する光放射線も吸収するためにワイヤ素子は、例えば、黒でなくてはならない。
【００３６】微細格子分解能を有する反散乱グリッドは、広面積の平坦なＸ線検出器のためにも実現され得る。このときワイヤは、１ｍｍ未満の断面を有しワイヤ素子間の距離も１ｍｍ未満である。
【出願人】 【識別番号】５９００００２４８
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【出願日】 平成１２年１１月２７日（２０００．１１．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００７０１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−１９４４６３（Ｐ２００１−１９４４６３Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−３５９９５２（Ｐ２０００−３５９９５２）