本發(fā)明大體上涉及X射線放射成像。更具體而言，本發(fā)明涉及用于改善X射線圖像質(zhì)量的X射線防散射格柵。

數(shù)字放射成像的使用相對于多種技術(shù)應(yīng)用是非常重要的。數(shù)字放射成像是允許健康護(hù)理人員快速辨別和診斷其患者的內(nèi)部異常的醫(yī)療領(lǐng)域中的主要依靠。此外，其使用在用于使零件、行李、包裹和其它物品的內(nèi)容物顯現(xiàn)和用于使物體的結(jié)構(gòu)完整性顯現(xiàn)以及其它用途的工業(yè)領(lǐng)域中變得日益重要。實(shí)際上，數(shù)字X射線探測器的發(fā)展已經(jīng)提高了放射成像領(lǐng)域中的工作流程和圖像質(zhì)量兩者。

大體上，放射成像涉及朝相關(guān)物體引導(dǎo)的X射線的生成。X射線穿過且圍繞物體，且然后沖擊X射線膜、X射線盒或數(shù)字X射線探測器。在數(shù)字X射線探測器的背景下，這些X射線光子橫越閃爍器，閃爍器將X射線光子轉(zhuǎn)化成可見光或光量子。光量子然后與數(shù)字X射線接受器的光探測器相撞，且轉(zhuǎn)化成電信號，電信號然后被處理為數(shù)字圖像，數(shù)字圖像可容易地查看、儲(chǔ)存和/或電子傳輸。

為了減少散射輻射到達(dá)探測介質(zhì)，提出和使用了X射線防散射格柵。防散射格柵通常包括多個(gè)由高X射線吸收材料制成的隔片，其由較低X射線吸收性的材料分開。減小散射輻射的該途徑的缺點(diǎn)在于，不但散射輻射吸收到防散射格柵中，而且直接輻射的一部分將被吸收，其可具有圖像質(zhì)量退化效果，或可導(dǎo)致必須將物體(或患者)暴露于較高劑量來得到相同的圖像質(zhì)量。

防散射格柵通常由布置成幾何圖案以吸收散射輻射的X射線吸收材料的薄板以及吸收性板之間的較低X射線吸收性材料(允許大多數(shù)直接輻射穿過防散射格柵)制成。聚焦的防散射格柵通常通過在組裝期間對準(zhǔn)格柵構(gòu)件制成以獲得期望的焦點(diǎn)。用于產(chǎn)生格柵的一個(gè)特別有吸引力的方法依靠以聚焦模式在石墨材料(諸如石墨)中形成很細(xì)的縫隙，且縫隙填充有X射線吸收材料(諸如鉛鉍合金)來形成聚焦的格柵。例如，見序列號為5557650和5581592的美國專利，兩個(gè)專利都通過引用以其整體并入本文中。然而，該制造過程對于總是存在于大多數(shù)石墨材料中的氣孔很敏感。當(dāng)很細(xì)的縫隙加工到石墨中時(shí)，可切穿氣孔。當(dāng)隨后向縫隙填充鉛鉍時(shí)，氣孔也填滿，因此在期望高X射線透射性的位置處在格柵中形成X射線吸收位置。

本發(fā)明的概要

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種X射線防散射格柵組件。X射線防散射組件包括氮化硼基底和聯(lián)接至氮化硼基底的X射線吸收隔片。

在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種制作X射線防散射格柵的方法。該方法包括提供氮化硼基底和將X射線吸收隔片聯(lián)接至氮化硼基底。

附圖的簡要描述

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的X射線防散射格柵組件的截面視圖。

圖2為氮化硼基底的截面視圖。

圖3為加工多個(gè)通道之后的圖2的氮化硼基底的截面視圖。

圖4為向通道填充X射線吸收材料之后的圖3的氮化硼基底的截面視圖。

詳細(xì)描述

在以下詳細(xì)描述中，參照了形成其一部分的附圖，且附圖中通過圖示示出了可實(shí)施的特定實(shí)施例。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例以允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤?shí)施例，且將理解的是，可使用其它實(shí)施例，且在不脫離實(shí)施例的范圍的情況下可作出邏輯、機(jī)械、電氣和其它變化。因此，以下詳細(xì)描述不看作是限制意義。

本發(fā)明為X射線防散射格柵制品，其包括高X射線透射的實(shí)質(zhì)上無氣孔的氮化硼基底材料，帶有以聚焦圖案加工的很細(xì)的縫隙，縫隙隨后填充鉛鉍合金，故填充的格柵形成聚焦的格柵的X射線吸收隔片。在另一個(gè)實(shí)施例中，在X射線吸收隔片之間至少部分地移除實(shí)質(zhì)上無氣孔的氮化硼基底材料。本發(fā)明的另一個(gè)方面為制作所述防散射格柵制品的方法。

參看圖1，根據(jù)本發(fā)明的防散射格柵10包括氮化硼基底14和布置成形成隔片格柵20的多個(gè)隔片18。

參看圖2，氮化硼基底14可以以熱壓氮化硼陶瓷板的形式提供，其在達(dá)到2000攝氏度的溫度和達(dá)到2000psi的壓力下壓實(shí)以形成容易加工的致密的較強(qiáng)工程材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，氮化硼基底14可為熱解氮化硼(PBN)材料，其在1400攝氏度和2000攝氏度以上之間的溫度下化學(xué)氣相沉積(CVD)。

由于制造的性質(zhì)(結(jié)晶或逐個(gè)原子的沉積)，這些氮化硼材料在本質(zhì)上不可能包含在防散射格柵制造過程中有問題的尺寸的氣孔。另一方面，常用的石墨材料(見背景)很易于呈現(xiàn)出相關(guān)尺寸的氣孔。

參看圖3，多個(gè)窄(即，細(xì))通道22通過材料移除過程(諸如加工)形成到氮化硼基底14中。通道22可使用并排布置的多個(gè)刀片切割以同時(shí)切割通道，或單個(gè)刀片可相繼地切割各個(gè)通道。如果刀片不具有足夠深度，則一種制造技術(shù)是使基底翻轉(zhuǎn)且在基底的相對表面上切割以形成具有兩個(gè)部分的通道。作為優(yōu)選，為了易于隨后制造，通道22并未完全延伸穿過基底14。

通道構(gòu)造可為若干類型中的一者。在所示實(shí)施例中，至少一個(gè)通道22(例如，通道22')定向成實(shí)質(zhì)上垂直于基底14的表面26。在一些實(shí)施例中，所有通道均垂直于基底的表面。在所示實(shí)施例中，一些通道22(例如，通道22'')定向成與表面26成非垂直角度以形成聚焦的格柵。市售的切割鋸?fù)ǔ４怪庇谄交浊懈?。如果期望非垂直角度，則例如可使用基底支撐表面來獲得角度，基底支撐表面可旋轉(zhuǎn)以用于提供基底通道的期望角度。即使不期望成角度的通道，用于在基底(諸如可從Anorad Corporation(Hauppaugue, N.Y.)獲得)下方使用的可動(dòng)支撐臺(tái)也有用，因?yàn)橛糜诩庸さ牡镀⒎强偸谴蟮阶阋援a(chǎn)生期望的通道長度(或并非總是具有足夠的運(yùn)動(dòng)范圍)。

通道22不限于利用上述切割鋸可獲得的矩形形狀。通道22可備選地為圓形，或包括其它類型的腔，且可通過多種方法中的任一者形成，諸如蝕刻、模制、熱變形和/或重整、磨削、鉆孔或它們的任何組合。

使用氮化硼作為基底材料的優(yōu)于石墨的另一個(gè)益處在于相比大多數(shù)石墨成分實(shí)質(zhì)上更容易加工。常見的是，切割刀片需要在當(dāng)前制造中的單個(gè)聚焦格柵的加工期間更換。容易加工的氮化硼材料將實(shí)質(zhì)上延長切割刀片的壽命。

參看圖4，隔片18可通過首先向通道22(圖3)填充吸收材料來形成。由于通道22的定向，隔片18可定向成垂直于表面26(例如，隔片18')，或不垂直于表面(例如，隔片18'')。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通道22在真空狀態(tài)下填充吸收材料，其可容易熔化流入通道中。在優(yōu)選實(shí)施例中，吸收材料包括鉛鉍合金。由Belmont Metals(Brooklyn, N.Y.)市售的一種合金具有125攝氏度熔點(diǎn)的44%的鉛-56%的鉍的共晶體。50%的鉛-50%的鉍也將有利地接近共晶體。這是優(yōu)選的填充材料，因?yàn)槠湫纬傻腿埸c(diǎn)共晶體，且其具有125Kev下3.23的質(zhì)量吸收系數(shù)，這優(yōu)于純鉛的質(zhì)量吸收系數(shù)(125KeV下3.15)。其它實(shí)質(zhì)上吸收性的材料可包括金屬，諸如鉛、鉍、金、鋇、鎢、鉑、汞、鉈、銦、鈀、硅、銻、錫、鋅及其合金。

參看圖1，圍繞隔片18的遠(yuǎn)側(cè)部分30移除氮化硼基底14。氮化硼基底14可利用各種方法容易地移除，包括氟化等離子蝕刻。當(dāng)使氮化硼基底14和隔片格柵20暴露于氟化等離子時(shí)，等離子將移除氮化硼材料，同時(shí)留下典型的高X射線吸收材料(比如鉛鉍合金)在原位(見圖1d)。因此，有可能進(jìn)一步提高防散射格柵10的X射線透射，這將導(dǎo)致甚至更高的X射線圖像質(zhì)量，或可用于減少用于X射線成像的總劑量。

還非預(yù)期地發(fā)現(xiàn)，氮化硼還可比石墨更加透射X射線。使用實(shí)質(zhì)上類似于GE Senograph Essential系統(tǒng)的圖像鏈在熱解氮化硼(PBN)材料上進(jìn)行的X射線透射測量示出了氮化硼材料在臨床相關(guān)的X射線能量范圍中具有高于石墨材料的X射線透射性(例如，在相比于作為參考材料的熱解石墨時(shí))。更具體而言，在將1.8mm厚的PBN放置在GE Senograph Essential大視場(LFOV)乳房X線成像探測器上且利用典型的乳房X線成像光譜照射PBN板時(shí)，發(fā)現(xiàn)X射線通量的大約90.2%到91.7%透射穿過PBN板。推斷至類似于通常用來作為用于乳房X線成像術(shù)的防散射格柵的厚度的1.4mm厚的板，將預(yù)計(jì)到88.3%到90.2%的透射。

將這些結(jié)果與在熱退火的熱解石墨(TPG)的0.4mm厚的板上進(jìn)行的類似測量相比較，測量到發(fā)生大約95.5%到96.4%的透射，推斷至1.4mm厚的板時(shí)，將導(dǎo)致85%到88%的透射。因此，這些測量指出PBN在例如臨床上關(guān)于乳房X線成像的X射線能量區(qū)域(即，大約30keV)中比TPG更透射。基于隨能量變化的公開的X射線衰減曲線，可推斷出該結(jié)論跨過關(guān)于醫(yī)療X射線成像的整個(gè)能量范圍適用。

最后，氮化硼可容易利用各種方法移除，包括氟化等離子蝕刻。當(dāng)將以上發(fā)明的格柵暴露于氟化等離子時(shí)，等離子將移除氮化硼材料，同時(shí)留下典型的高X射線吸收材料，比如鉛鉍合金(見圖1d)。因此，有可能進(jìn)一步提高防散射格柵的X射線透射，這將導(dǎo)致甚至更高的X射線圖像質(zhì)量，或可用于減少用于X射線成像的總劑量。

因此，本發(fā)明提供了X射線防散射格柵和制造X射線防散射格柵的方法。以下權(quán)利要求中提出了本發(fā)明的各種特征。