X射线防散射格栅的制作方法

本发明大体上涉及X射线放射成像。更具体而言，本发明涉及用于改善X射线图像质量的X射线防散射格栅。

数字放射成像的使用相对于多种技术应用是非常重要的。数字放射成像是允许健康护理人员快速辨别和诊断其患者的内部异常的医疗领域中的主要依靠。此外，其使用在用于使零件、行李、包裹和其它物品的内容物显现和用于使物体的结构完整性显现以及其它用途的工业领域中变得日益重要。实际上，数字X射线探测器的发展已经提高了放射成像领域中的工作流程和图像质量两者。

大体上，放射成像涉及朝相关物体引导的X射线的生成。X射线穿过且围绕物体，且然后冲击X射线膜、X射线盒或数字X射线探测器。在数字X射线探测器的背景下，这些X射线光子横越闪烁器，闪烁器将X射线光子转化成可见光或光量子。光量子然后与数字X射线接受器的光探测器相撞，且转化成电信号，电信号然后被处理为数字图像，数字图像可容易地查看、储存和/或电子传输。

为了减少散射辐射到达探测介质，提出和使用了X射线防散射格栅。防散射格栅通常包括多个由高X射线吸收材料制成的隔片，其由较低X射线吸收性的材料分开。减小散射辐射的该途径的缺点在于，不但散射辐射吸收到防散射格栅中，而且直接辐射的一部分将被吸收，其可具有图像质量退化效果，或可导致必须将物体(或患者)暴露于较高剂量来得到相同的图像质量。

防散射格栅通常由布置成几何图案以吸收散射辐射的X射线吸收材料的薄板以及吸收性板之间的较低X射线吸收性材料(允许大多数直接辐射穿过防散射格栅)制成。聚焦的防散射格栅通常通过在组装期间对准格栅构件制成以获得期望的焦点。用于产生格栅的一个特别有吸引力的方法依靠以聚焦模式在石墨材料(诸如石墨)中形成很细的缝隙，且缝隙填充有X射线吸收材料(诸如铅铋合金)来形成聚焦的格栅。例如，见序列号为5557650和5581592的美国专利，两个专利都通过引用以其整体并入本文中。然而，该制造过程对于总是存在于大多数石墨材料中的气孔很敏感。当很细的缝隙加工到石墨中时，可切穿气孔。当随后向缝隙填充铅铋时，气孔也填满，因此在期望高X射线透射性的位置处在格栅中形成X射线吸收位置。

本发明的概要

在一个实施例中，本发明提供了一种X射线防散射格栅组件。X射线防散射组件包括氮化硼基底和联接至氮化硼基底的X射线吸收隔片。

在另一个实施例中，本发明提供了一种制作X射线防散射格栅的方法。该方法包括提供氮化硼基底和将X射线吸收隔片联接至氮化硼基底。

附图的简要描述

图1为根据本发明的一个方面的X射线防散射格栅组件的截面视图。

图2为氮化硼基底的截面视图。

图3为加工多个通道之后的图2的氮化硼基底的截面视图。

图4为向通道填充X射线吸收材料之后的图3的氮化硼基底的截面视图。

详细描述

在以下详细描述中，参照了形成其一部分的附图，且附图中通过图示示出了可实施的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例以允许本领域的技术人员能够实施实施例，且将理解的是，可使用其它实施例，且在不脱离实施例的范围的情况下可作出逻辑、机械、电气和其它变化。因此，以下详细描述不看作是限制意义。

本发明为X射线防散射格栅制品，其包括高X射线透射的实质上无气孔的氮化硼基底材料，带有以聚焦图案加工的很细的缝隙，缝隙随后填充铅铋合金，故填充的格栅形成聚焦的格栅的X射线吸收隔片。在另一个实施例中，在X射线吸收隔片之间至少部分地移除实质上无气孔的氮化硼基底材料。本发明的另一个方面为制作所述防散射格栅制品的方法。

参看图1，根据本发明的防散射格栅10包括氮化硼基底14和布置成形成隔片格栅20的多个隔片18。

参看图2，氮化硼基底14可以以热压氮化硼陶瓷板的形式提供，其在达到2000摄氏度的温度和达到2000psi的压力下压实以形成容易加工的致密的较强工程材料。在另一个实施例中，氮化硼基底14可为热解氮化硼(PBN)材料，其在1400摄氏度和2000摄氏度以上之间的温度下化学气相沉积(CVD)。

由于制造的性质(结晶或逐个原子的沉积)，这些氮化硼材料在本质上不可能包含在防散射格栅制造过程中有问题的尺寸的气孔。另一方面，常用的石墨材料(见背景)很易于呈现出相关尺寸的气孔。

参看图3，多个窄(即，细)通道22通过材料移除过程(诸如加工)形成到氮化硼基底14中。通道22可使用并排布置的多个刀片切割以同时切割通道，或单个刀片可相继地切割各个通道。如果刀片不具有足够深度，则一种制造技术是使基底翻转且在基底的相对表面上切割以形成具有两个部分的通道。作为优选，为了易于随后制造，通道22并未完全延伸穿过基底14。

通道构造可为若干类型中的一者。在所示实施例中，至少一个通道22(例如，通道22')定向成实质上垂直于基底14的表面26。在一些实施例中，所有通道均垂直于基底的表面。在所示实施例中，一些通道22(例如，通道22'')定向成与表面26成非垂直角度以形成聚焦的格栅。市售的切割锯通常垂直于平基底切割。如果期望非垂直角度，则例如可使用基底支撑表面来获得角度，基底支撑表面可旋转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(诸如可从Anorad Corporation(Hauppaugue, N.Y.)获得)下方使用的可动支撑台也有用，因为用于加工的刀片并非总是大到足以产生期望的通道长度(或并非总是具有足够的运动范围)。

通道22不限于利用上述切割锯可获得的矩形形状。通道22可备选地为圆形，或包括其它类型的腔，且可通过多种方法中的任一者形成，诸如蚀刻、模制、热变形和/或重整、磨削、钻孔或它们的任何组合。

使用氮化硼作为基底材料的优于石墨的另一个益处在于相比大多数石墨成分实质上更容易加工。常见的是，切割刀片需要在当前制造中的单个聚焦格栅的加工期间更换。容易加工的氮化硼材料将实质上延长切割刀片的寿命。

参看图4，隔片18可通过首先向通道22(图3)填充吸收材料来形成。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'')。在本发明的一个实施例中，通道22在真空状态下填充吸收材料，其可容易熔化流入通道中。在优选实施例中，吸收材料包括铅铋合金。由Belmont Metals(Brooklyn, N.Y.)市售的一种合金具有125摄氏度熔点的44%的铅-56%的铋的共晶体。50%的铅-50%的铋也将有利地接近共晶体。这是优选的填充材料，因为其形成低熔点共晶体，且其具有125Kev下3.23的质量吸收系数，这优于纯铅的质量吸收系数(125KeV下3.15)。其它实质上吸收性的材料可包括金属，诸如铅、铋、金、钡、钨、铂、汞、铊、铟、钯、硅、锑、锡、锌及其合金。

参看图1，围绕隔片18的远侧部分30移除氮化硼基底14。氮化硼基底14可利用各种方法容易地移除，包括氟化等离子蚀刻。当使氮化硼基底14和隔片格栅20暴露于氟化等离子时，等离子将移除氮化硼材料，同时留下典型的高X射线吸收材料(比如铅铋合金)在原位(见图1d)。因此，有可能进一步提高防散射格栅10的X射线透射，这将导致甚至更高的X射线图像质量，或可用于减少用于X射线成像的总剂量。

还非预期地发现，氮化硼还可比石墨更加透射X射线。使用实质上类似于GE Senograph Essential系统的图像链在热解氮化硼(PBN)材料上进行的X射线透射测量示出了氮化硼材料在临床相关的X射线能量范围中具有高于石墨材料的X射线透射性(例如，在相比于作为参考材料的热解石墨时)。更具体而言，在将1.8mm厚的PBN放置在GE Senograph Essential大视场(LFOV)乳房X线成像探测器上且利用典型的乳房X线成像光谱照射PBN板时，发现X射线通量的大约90.2%到91.7%透射穿过PBN板。推断至类似于通常用来作为用于乳房X线成像术的防散射格栅的厚度的1.4mm厚的板，将预计到88.3%到90.2%的透射。

将这些结果与在热退火的热解石墨(TPG)的0.4mm厚的板上进行的类似测量相比较，测量到发生大约95.5%到96.4%的透射，推断至1.4mm厚的板时，将导致85%到88%的透射。因此，这些测量指出PBN在例如临床上关于乳房X线成像的X射线能量区域(即，大约30keV)中比TPG更透射。基于随能量变化的公开的X射线衰减曲线，可推断出该结论跨过关于医疗X射线成像的整个能量范围适用。

最后，氮化硼可容易利用各种方法移除，包括氟化等离子蚀刻。当将以上发明的格栅暴露于氟化等离子时，等离子将移除氮化硼材料，同时留下典型的高X射线吸收材料，比如铅铋合金(见图1d)。因此，有可能进一步提高防散射格栅的X射线透射，这将导致甚至更高的X射线图像质量，或可用于减少用于X射线成像的总剂量。

因此，本发明提供了X射线防散射格栅和制造X射线防散射格栅的方法。以下权利要求中提出了本发明的各种特征。