X射線防散射格柵的制作方法

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

數字放射成像的使用相對于多種技術應用是非常重要的。數字放射成像是允許健康護理人員快速辨別和診斷其患者的內部異常的醫療領域中的主要依靠。此外，其使用在用于使零件、行李、包裹和其它物品的內容物顯現和用于使物體的結構完整性顯現以及其它用途的工業領域中變得日益重要。實際上，數字X射線探測器的發展已經提高了放射成像領域中的工作流程和圖像質量兩者。

大體上，放射成像涉及朝相關物體引導的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射線盒或數字X射線探測器。在數字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射線光子轉化成可見光或光量子。光量子然后與數字X射線接受器的光探測器相撞，且轉化成電信號，電信號然后被處理為數字圖像，數字圖像可容易地查看、儲存和/或電子傳輸。

為了減少散射輻射到達探測介質，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，其可具有圖像質量退化效果，或可導致必須將物體(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格柵構件制成以獲得期望的焦點。用于產生格柵的一個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石墨材料中的氣孔很敏感。當很細的縫隙加工到石墨中時，可切穿氣孔。當隨后向縫隙填充鉛鉍時，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。

本發明的概要

在一個實施例中，本發明提供了一種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接至氮化硼基底的X射線吸收隔片。

在另一個實施例中，本發明提供了一種制作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射線吸收隔片聯接至氮化硼基底。

附圖的簡要描述

圖1為根據本發明的一個方面的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。

詳細描述

在以下詳細描述中，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施的特定實施例。足夠詳細地描述了這些實施例以允許本領域的技術人員能夠實施實施例，且將理解的是，可使用其它實施例，且在不脫離實施例的范圍的情況下可作出邏輯、機械、電氣和其它變化。因此，以下詳細描述不看作是限制意義。

本發明為X射線防散射格柵制品，其包括高X射線透射的實質上無氣孔的氮化硼基底材料，帶有以聚焦圖案加工的很細的縫隙，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。在另一個實施例中，在X射線吸收隔片之間至少部分地移除實質上無氣孔的氮化硼基底材料。本發明的另一個方面為制作所述防散射格柵制品的方法。

參看圖1，根據本發明的防散射格柵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，其在達到2000攝氏度的溫度和達到2000psi的壓力下壓實以形成容易加工的致密的較強工程材料。在另一個實施例中，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氣相沉積(CVD)。

由于制造的性質(結晶或逐個原子的沉積)，這些氮化硼材料在本質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)很易于呈現出相關尺寸的氣孔。

參看圖3，多個窄(即，細)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刀片切割以同時切割通道，或單個刀片可相繼地切割各個通道。如果刀片不具有足夠深度，則一種制造技術是使基底翻轉且在基底的相對表面上切割以形成具有兩個部分的通道。作為優選，為了易于隨后制造，通道22并未完全延伸穿過基底14。

通道構造可為若干類型中的一者。在所示實施例中，至少一個通道22(例如，通道22')定向成實質上垂直于基底14的表面26。在一些實施例中，所有通道均垂直于基底的表面。在所示實施例中，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。市售的切割鋸通常垂直于平基底切割。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)下方使用的可動支撐臺也有用，因為用于加工的刀片并非總是大到足以產生期望的通道長度(或并非總是具有足夠的運動范圍)。

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于石墨的另一個益處在于相比大多數石墨成分實質上更容易加工。常見的是，切割刀片需要在當前制造中的單個聚焦格柵的加工期間更換。容易加工的氮化硼材料將實質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'')。在本發明的一個實施例中，通道22在真空狀態下填充吸收材料，其可容易熔化流入通道中。在優選實施例中，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。這是優選的填充材料，因為其形成低熔點共晶體，且其具有125Kev下3.23的質量吸收系數，這優于純鉛的質量吸收系數(125KeV下3.15)。其它實質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的遠側部分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。當使氮化硼基底14和隔片格柵20暴露于氟化等離子時，等離子將移除氮化硼材料，同時留下典型的高X射線吸收材料(比如鉛鉍合金)在原位(見圖1d)。因此，有可能進一步提高防散射格柵10的X射線透射，這將導致甚至更高的X射線圖像質量，或可用于減少用于X射線成像的總劑量。

還非預期地發現，氮化硼還可比石墨更加透射X射線。使用實質上類似于GE Senograph Essential系統的圖像鏈在熱解氮化硼(PBN)材料上進行的X射線透射測量示出了氮化硼材料在臨床相關的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)。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，發現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線成像術的防散射格柵的厚度的1.4mm厚的板，將預計到88.3%到90.2%的透射。

將這些結果與在熱退火的熱解石墨(TPG)的0.4mm厚的板上進行的類似測量相比較，測量到發生大約95.5%到96.4%的透射，推斷至1.4mm厚的板時，將導致85%到88%的透射。因此，這些測量指出PBN在例如臨床上關于乳房X線成像的X射線能量區域(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，可推斷出該結論跨過關于醫療X射線成像的整個能量范圍適用。

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。當將以上發明的格柵暴露于氟化等離子時，等離子將移除氮化硼材料，同時留下典型的高X射線吸收材料，比如鉛鉍合金(見圖1d)。因此，有可能進一步提高防散射格柵的X射線透射，這將導致甚至更高的X射線圖像質量，或可用于減少用于X射線成像的總劑量。

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