散射射线滤波器、X射线探测器和X射线设备论文和设计-A·弗罗因德

全文摘要

本实用新型涉及散射射线滤波器、X射线探测器和X射线设备。散射射线滤波器包括：多个滤波壁，被定向成基本上平行于第一空间方向且在横向于第一空间方向的滤波面中呈格栅状彼此交叉布置，使得在交叉的滤波壁之间形成在第一空间方向上呈细长状延伸的辐射通道，滤波面被由布置在外侧的滤波壁形成的外壁限定；一定数量的参考元件，在垂直于第一空间方向的第二和\/或第三空间方向上分别具有支承面以用于散射射线滤波器的定向，其中参考元件布置在滤波面的内部并布置为与在滤波面的方向上延伸的盖平面齐平或者沿第一空间方向向散射射线滤波器中缩进，支承面构造在滤波壁之一处，滤波壁通过免后处理的成型方法在第一空间方向上被至少分层地构造为一体。

设计方案

1.一种散射射线滤波器(20)，用于X射线设备(1)的X射线探测器(4)，其特征在于，所述散射射线滤波器(20)包括：

-多个滤波壁(24、26)，被定向成基本上平行于第一空间方向(z)，并且在横向于所述第一空间方向(z)的一个滤波面(28)中呈格栅状彼此交叉布置，使得在交叉的所述多个滤波壁(24、26)之间形成多个辐射通道(22)，所述多个辐射通道(22)在所述第一空间方向(z)上呈细长状延伸，其中所述滤波面(28)被多个外壁(30)限定，所述多个外壁(30)由布置在外侧的多个滤波壁(24、26)形成，

-一定数量的参考元件(38)，在垂直于所述第一空间方向(z)的第二空间方向和\/或第三空间方向(x、y)上分别具有一个支承面(40)，以用于所述散射射线滤波器(20)的定向，其中所述参考元件(38)或相应的参考元件(38)布置在所述滤波面(28)的内部，并且其中所述参考元件(38)或相应的参考元件(38)布置为与在所述滤波面(28)的方向上延伸的盖平面齐平，或者布置为沿所述第一空间方向(z)向所述散射射线滤波器(20)中缩进，并且其中所述支承面(40)或相应的支承面(40)被构造在所述多个滤波壁(24、26)中的一个滤波壁处，

其中所述多个滤波壁(24、26)通过免后处理的成型方法而在所述第一空间方向(z)上被至少分层地构造为一体。

2.根据权利要求1所述的散射射线滤波器(20)，

其特征在于，所述支承面(40)或相应的支承面(40)在所述第二空间方向或第三空间方向(x、y)上延伸经过至少两个辐射通道(22)。

3.根据权利要求1或2所述的散射射线滤波器(20)，

其特征在于，所述参考元件(38)或相应的参考元件(38)具有一个凹槽(42)，所述凹槽至少在所述第二空间方向或第三空间方向(x、y)的其中一个方向上由相应的支承面(40)限定，并且所述凹槽通过所述滤波壁(24、26)的端部区域而形成，所述端部区域与相应的支承面(40)相邻并且在所述第一空间方向(z)上向所述散射射线滤波器(20)中缩进一个偏移量(z)。

4.根据权利要求1或2所述的散射射线滤波器(20)，

其特征在于，所述多个滤波壁(24、26)通过真空辅助铸造工艺而由塑料粘合的金属粉末制成。

5.根据权利要求1或2所述的散射射线滤波器(20)，

其特征在于，所述散射射线滤波器(20)包括三个支承面(40)，所述支承面对应于至少两个参考元件(38)，其中所述支承面(40)的其中两个支承面被设置用于所述散射射线滤波器(20)在所述第二空间方向或第三空间方向(x、y)上的定向，并且一个支承面(40)被设置用于所述散射射线滤波器(20)在所述第三空间方向或第二空间方向(x、y)上的定向。

6.一种X射线探测器(4)，其特征在于，在所述X射线探测器(4)上，在辐射入射侧设置有至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的散射射线滤波器(20)。

7.一种X射线设备(1)，其特征在于，具有X射线探测器(4)，在所述X射线探测器(4)上，在辐射入射侧设置有至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的散射射线滤波器(20)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于X射线探测器的散射射线滤波器，该X射线探测器被设计和设置用于X射线设备中。此外，本实用新型还涉及一种具有这样的散射射线滤波器的X射线探测器，以及具有这样的X射线探测器的X射线设备。

背景技术

X射线成像设备(简称：X射线设备)通常具有X射线源和X射线辐射探测器(简称：X射线探测器)，它们彼此对置布置。在X射线设备的运行中，借助于X射线探测器检测由X射线源发射并且可能被测量对象(例如患者)部分减弱的X射线辐射。在此，X射线探测器被设置用于输出与入射的X射线辐射强度相对应的(测量)信号。在此，X射线探测器特别地具有大量像点(也称为“像素”)，这些像点用于对入射的X射线辐射的强度分布进行平面分辨率检测。在此，X射线探测器可选地被细分为多个探测器元件，这些探测器元件分别包括大量像素。由此，通过探测器元件的相应的串联(“平铺”)，也可以以简单方式来构造面积大并且弯曲的X射线探测器，例如用于计算机断层扫描。

在X射线设备的运行中，由X射线源发射的X射线不仅被测量对象不同程度地减弱，而且还部分地与原始辐射方向成一定角度地散射，该原始辐射方向通常相对于X射线源径向延伸。在入射到X射线探测器上时，这些散射的射线(“散射射线”)由于其与在原始辐射方向上入射的(主)X射线的叠加而导致由强度分布重建的图像失真。特别地，这些散射射线导致重建图像的对比度降低。

为了减少散射射线的影响，X射线探测器通常配有所谓的散射射线滤波器(也称为“防散射光栅”)，该散射射线滤波器在辐射方向上连接在X射线探测器的X射线敏感元件的前方。这样的散射射线滤波器通常具有光栅状结构，其中每个光栅开口形成一种在主X射线方向上延伸的辐射通道。在此，各个辐射通道通过由X射线吸收材料形成的壁来划分。在此，每个辐射通道通常被分配给单个像素或至少少量像素。此外，辐射通道是呈细长状构造的，即，在主X射线方向上的长度比横向于主X射线方向的延伸长得多。由此，有利地实现了：偏离主X射线方向的散射射线入射到围绕辐射通道的壁上，并且被壁吸收。

由于X射线探测器的各个像素通常分别具有在约1000μm范围内的边缘长度，并且所有主X射线应尽可能不受阻碍地从散射射线滤波器入射到相应的像素上以获得较高的图像质量，因此需要相对于X射线探测器的像素尽可能精确地定位散射射线滤波器，具体而言需要尽可能精确地定位各个辐射通道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，实现散射射线滤波器的精确且稳固的定向。

根据本实用新型的散射射线滤波器被设计和设置用于X射线设备的X射线探测器。为此，散射射线滤波器包括多个滤波壁，这些滤波壁被定向成基本上平行于第一空间方向，并且在横向于该第一空间方向的滤波面中呈格栅状彼此交叉布置，使得在交叉的滤波壁之间形成在第一空间方向上呈细长状延伸的多个辐射通道。在此，滤波面被由布置在外侧的滤波壁形成的外壁限定。也就是说，在外侧限定滤波面的滤波壁在这里和下文中被称为外壁。此外，散射射线滤波器还包括一定数量的参考元件，这些参考元件在垂直于第一空间方向的第二和\/或第三空间方向上分别具有支承面，以用于散射射线滤波器的定向。在此，参考元件或相应的参考元件被布置在滤波面的内部。也就是说，在此，参考元件或相应的参考元件不与任何外壁接触。另外，参考元件或相应的参考元件被布置为与散射射线滤波器的在滤波面方向上延伸的盖平面齐平，或者沿第一空间方向向散射射线滤波器中缩进。此外，该支承面或相应支承面构造在多个滤波壁之一处，优选地由多个滤波壁之一的部分区段形成。另外，这些滤波壁通过免后处理的成型方法而在第一空间方向上被至少分层地构造为一体。

在这里和下文中，术语“基本上”可以理解为精确地或近似地，即，例如在通常的制造公差范围中或具有最大为5％的偏差。在简单地近似方式中，第一空间方向为笛卡尔坐标系的坐标。然而，第一空间方向优选为从一个远离散射射线滤波器的起始点径向辐射的方向，从而在横向于该空间方向的平面延伸的平面上，在该平面的每个点处以不同的角度发出但对准起始点。在这样的情况下，在包括具有散射射线滤波器的X射线探测器的X射线设备的运行中，第一空间方向优选为从(特别是近似为点状的)X射线源发出的扇形X射线束的一个辐射方向，具体而言是该X射线束的每个子射束的相应方向。因此，在后一种情况下，相邻的滤波壁优选为以如下方式倾斜，使得在X射线设备中的预期安装状态下，在交叉滤波壁之间形成的辐射通道呈圆锥形地分别通向X射线源，或者至少倾斜于X射线源。在此，散射射线滤波器的滤波面特别是径向于该第一空间方向并且例如形成一种切向面。可选地，滤波面是弯曲的，类似于圆柱侧面。这特别有利于X射线设备(例如计算机断层扫描仪)的也呈曲面状的X射线探测器，从而由X射线源发出的X射线子射束总是垂直入射到检测器表面上，于是散射射线滤波器可以特别简单且完全地安置在X射线探测器上，并且固定在X射线探测器处。

术语“呈细长状”在这里和下文中特别是应当被理解为滤波壁被设计成：使得布置在交叉滤波壁之间的辐射通道具有(在第一空间方向上看)大于或等于5：1的长宽比。由此，通过散射射线滤波器可以充分吸收散射射线。

术语“免后处理的”在这里和下文中特别是应当被理解为成型方法实现散射射线滤波器(至少是散射射线滤波器的相应的层)的最终形式或接近最终形式的制造。具体而言，在这里和下文中应当理解为，在成型方法后不再进行用于形成散射射线滤波器的预期轮廓或散射射线滤波器的单个层的制造步骤。然而，仍然可以进行去除在成型方法中经常出现的浇口和\/或增强件的步骤。

优选地，散射射线滤波器(具体而言是散射射线滤波器的滤波面)构造为矩形。在此，参考元件或相应的参考元件优选地被布置成与矩形滤波面的相应中心线具有尽可能小的距离。基于矩形形状并且基于滤波面内，参考元件的布置可以有利地以特别简单的方式将多个散射射线滤波器并排平铺地布置，以形成特别大的总面积，而被布置在外壁处的参考元件不会阻碍这种平铺。

通过由滤波壁本身之一形成支承面或相应的支承面，可以有利地省去使用设置在滤波壁处的附加元件，该附加元件局部地导致对X射线的吸收增加，从而导致对可通过X射线探测器而被探测的X射线图像产生不期望的影响。此外，通过免后处理的成型方法可以精确地构造滤波壁以及相应的参考元件，特别是相应的支承面，而无需任何增加制造成本的附加后处理步骤。由于滤波面内的参考元件或相应参考元件被布置成优选地与滤波面的中心线具有很小的距离，使得有利地提高了参考元件或相应参考元件的精度，因为在滤波面的这些中心附近区域中，在成型方法中经常出现的加工收缩是最少的，从而在这些区域中可以有利地在没有附加措施的情况下得到尺寸特别稳定的参考元件。由此，进一步提高了整个散射射线滤波器的定向精度。

此外，参考元件或相应的参考元件在盖平面中的布置，或从该盖平面缩进到散射射线滤波器中的布置有助于提高该参考元件或相应参考元件的稳定性(稳固性)，特别是相应的支承面抵抗机械作用的稳定性。特别地，因为各个滤波壁由于X射线探测器的通常像素尺寸也同样具有特别薄的壁，所以特别容易与其它部件接触而受损。然而，由于具有相应支承面的滤波壁不是从散射射线滤波器突出而是与其齐平或缩进到其中，因此位于周围的、特别是相对于支承面在后侧贴靠在该滤波壁处的其他滤波壁可以用作相应支承面的加强肋。

在一个有利的实施方式中，支承面或相应的支承面在第二或第三空间方向上延伸经过在滤波壁之间形成的至少两个辐射通道。也就是说，滤波壁的形成(或支撑)相应支承面的部分区段在第一或第二空间方向上具有与至少两个辐射通道尺寸相对应的长度。由此，对应于相应支承面的对应物(也称为定向工具)不仅需要具有像素范围内的尺寸，而且在另一方面可以相对稳固且简单地以相应较大的尺寸制造，其中使相应的支承面贴靠在对应物处以进行散射射线滤波器的定向。这有助于使散射射线滤波器简单且稳固地对准X射线探测器。

在另一有利的实施方式中，参考元件或相应参考元件缩进到散射射线滤波器中，相应的参考元件具有凹槽。在此，该凹槽在第二或第三空间方向上由参考元件的支承面或相应支承面限定。在此，通过滤波壁的端部区域形成该凹槽，该端部区域与相应支承面相邻并且在第一空间方向上向散射射线滤波器中缩进一定偏移量。优选地，该凹槽延伸经过多个上述辐射通道，并且覆盖这些辐射通道中的至少六个或八个的面积。在这种情况下，如上所述，相应的支承面同样在这些辐射通道中的至少两个上延伸。通过与单个像素相比具有相对大面积的凹槽，可以使用相对较大从而也稳固的定向工具，使得进一步简化散射射线滤波器的定向。

在一个优选实施方式中，多个滤波壁(从而使整个散射射线滤波器)通过真空辅助铸造工艺而由塑料粘合的金属粉末制成。金属粉末例如为钨，或具有相似的X射线吸收特性的其他金属。塑料例如为环氧树脂。真空辅助铸造工艺例如为真空铸造或注塑工艺，其中在注射时将空腔(其形成用于散射射线滤波器或其相应层的阴模)置于真空下以辅助模具填充。通过真空辅助可以生产特别薄壁且精确成型的部件。然而，备选地，例如也可使用所谓的快速原型制作方法。如果通过成型方法分层制造散射射线滤波器，则随后将各个层(特别是材料配合地)彼此连接。

在另一优选实施方式中，散射射线滤波器包括三个支承面。在此，这些支承面中的两个支承面被设置用于散射射线滤波器在第二或第三空间方向上的定向。在此，这些支承面中的每一个支承面被用作在相应的第二或第三空间方向上对相应定向工具的支承。具体而言，这些支承面由在第三或第二空间方向上延伸的滤波壁形成。在这种情况下，第三支承面被设置用于在第三或第二空间方向上的定向。例如，三个支承面中的每一个支承面对应于独立的参考元件。然而，备选地，参考元件具有两个支承面，其中一个支承面相应地用于在另一空间方向上定向。在此，通过使用上述三个支承面，使得可以在第二和第三空间方向上对散射射线滤波器进行静态上特定且明确的定向。

特别优选地，用于在相同空间方向上定向的两个支承面布置成在滤波面中相对于彼此有尽可能大的距离。由此，有利地提高了关于第一空间方向的倾斜稳定性。

根据本实用新型的X射线探测器具有至少一个上述类型的散射射线滤波器，该散射射线滤波器在辐射入射侧特别是被布置在X射线探测器的对X射线敏感的传感器表面的前方。

根据本实用新型的X射线设备具有上述X射线探测器，在该X射线探测器处在辐射入射侧布置有至少一个上述类型的散射射线滤波器。

根据本实用新型的X射线探测器和根据本实用新型的X射线设备分别具有根据本实用新型的散射射线滤波器，从而具有该散射射线滤波器的特征和优点。

在这里以及下文中，连词“和\/或”应理解为通过该连词连接的特征不仅可以共同形成，而且可以作为彼此的替代而形成。

附图说明

在下文中将参考附图更详细地解释本实用新型的实施例。其中：

图1以示意图示出了具有X射线探测器和散射射线滤波器的X射线设备，并且

图2和图3以立体图分别示意性地示出了散射射线滤波器的实施例。

在所有附图中，彼此相对应的部件和尺寸始终具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了X射线设备1，特别是计算机断层扫描仪。X射线设备1包括X射线源2和与X射线源2相对布置的X射线探测器4。X射线源2和X射线探测器4安装在转盘6处，转盘6相对于被称为机架8的保持框架可旋转地被支承。X射线源2被设置用于在X射线设备1的运行中发射X射线束10。具体而言，X射线束10由扇形束(由虚线表示)构成。X射线束10的各个子射束作为径向射束从X射线源2沿第一空间方向z辐射出，该第一空间方向z对于每个径向射束(以径向指针的方式)表示(原始)辐射方向。在此，X射线探测器4被弯曲地构造，使得X射线束10的每个X射线子射束在局部基本上(即精确地或近似地)垂直入射到X射线探测器4的未详细示出的X射线敏感面上。为了控制X射线源2并且为了评估借助于X射线探测器4检测的X射线束10的强度分布，X射线源2和X射线探测器4在信号传输技术上与控制计算机12连接。

由于在X射线设备1的运行中X射线束10或其X射线子射束也会被布置在X射线束10的射线路径中的测量对象(例如患者)散射成偏离第一空间方向z的散射射线(未详细示出)，因此X射线探测器4具有多个在辐射入射侧位于前方的散射射线滤波器20。这些散射射线滤波器20彼此并排“平铺”地布置，从而X射线探测器4的X射线敏感面被覆盖。在此，相应的散射射线滤波器20被设计成使得偏离第一空间方向z的散射射线被“截取”，并且(至少尽可能地)仅有在第一空间方向z上延伸的X射线束10的X射线子射束才能入射到X射线探测器4上。

从图2和图3中可以看出，每个散射射线滤波器20具有多个辐射通道22，这些辐射通道22以阵列状彼此相邻地布置。在此，每个辐射通道22对应于X射线探测器4的一个像点(像素)。在此，辐射通道22由在第二空间方向x上延伸的滤波壁24和在第三空间方向y上延伸的滤波壁26形成，第二空间方向x垂直于第一空间方向z，第三空间方向y垂直于第一空间方向z和第二空间方向x。为此，滤波壁24和26以格栅状彼此交叉地布置。在此，每个散射射线滤波器20覆盖通过空间方向x和y展开的滤波面28。滤波面28由位于外部的滤波壁24或26限定，位于外部的滤波壁24或26在下文中称为外壁30。辐射通道22在第一空间方向z上呈细长状地构造。如图1所示，第一空间方向z为半径状指针。在这种情况下，滤波壁24和26分别定向为在局部平行于第一空间方向z，从而彼此倾斜。由此可以使得在X射线探测器4的每个区域中，X射线束10的相应X射线子射束可以沿着分别对应的辐射通道22不受阻碍地入射到X射线探测器4上。然而，为了简化图示，在图2和图3中相应的滤波通道24和26被示出为彼此平行。

为了实现相应的散射射线滤波器20精确对准X射线探测器4，具体而言实现每个辐射通道22精确对准X射线探测器4的对应像素，相应的散射射线滤波器20具有多个参考元件38(在根据图2和图3的实施例中分别具有三个)。这些参考元件38分别包括支承面40。在此，这些支承面40分别由滤波壁24或26之一的自由端侧的部分区段形成。具体而言，各个支承面40作为用于贴靠在定向工具处的止挡，定向工具例如为被构造在X射线探测器4处的具有对应支承面的突出部。

如图2所示，相应滤波壁24或26的形成相应支承面40的部分区段延伸经过两个辐射通道22。

此外，如图3中详细所示，参考元件40还具有凹槽42，通过在空间方向x或y上位于相应支承面40前方的滤波壁24或26的部分区域形成该凹槽，该部分区域向散射射线滤波器20中缩进一定偏移量z。因此，相应滤波壁24或26的与相应支承面40相邻且位于凹槽42内的区段缩短了偏移量z。在所示实施例中，相应的凹槽42覆盖二乘四个辐射通道22的面积。由此，对应的定向工具分别可以具有相对较大的面积，从而被设计得相对较为稳固，即，不易受机械损坏。此外，相应的凹槽42还可以将相应的散射射线滤波器20在第一空间方向z上简单地定位在定向工具上，特别是相对于凹槽42的面积更小的定向工具上。于是降低了定向工具被滤波壁24或26止挡的风险。通过随后在第二空间方向x或第三空间方向y上推移相应的散射射线滤波器20，可以进行散射射线滤波器20的定向。

然而，在根据图2和图3的两个实施例中，支承面40(以及参考元件38)被布置为与滤波面28的面积二等分线或中心线50具有微小的距离(具体而言具有几个辐射通道22的距离)。这是有利的，因为相应的散射射线滤波器20通过成型方法、特别是铸造工艺来制造，使得具有最小加工收缩的区域位于中心线50附近的区域中。

本实用新型的方案不局限于上述实施例。本领域技术人员可以从前述说明中得出本实用新型的其他实施方式。特别地，本实用新型的参考各种实施例说明的各个特征及其变型也可以通过其他方式彼此组合。

设计图

散射射线滤波器、X射线探测器和X射线设备论文和设计

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