DE69425957T2

DE69425957T2 - Zelluläres gitter für röntgenstrahlen

Info

Publication number: DE69425957T2
Application number: DE69425957T
Authority: DE
Inventors: Oleg Sokolov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: US5970118A; DE69425957D1; WO1994017533A1; EP0681736B1; EP0681736A1; EP0681736A4

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf zellulare Röntgengitter, welche in der medizinischen Röntgentechnik verwendet werden. Insbesondere bezieht sie sich auf ein zellulares Röntgengitter, welches verwendet werden kann während Untersuchungen, die mit Röntgenstrahlen durchgeführt werden, sowohl in der Medizin als auch auf anderen Gebieten.

Stand der Technik

Es sind Röntgengitter bekannt, bei welchen ein Gitter aufgebaut ist aus lichtempfindlichem Glas, mit einer Vielzahl von Zellen, die durch speziell orientierte Abtrennungen voneinander getrennt sind. Ein solches zellulares Röntgengitter wird zum Beispiel in dem sowjetischen Erfinderzertifikat 441019 offenbart. Die bekannten Gitter besitzen mehrere Nachteile. Zunächst sind die Abtrennungen in dem bekannten Gitter nur an ihren Seitenflächen mit einer gegenüber Röntgenstrahlen nicht durchlässigen Schicht bedeckt, und an ihren Endflächen nicht beschichtet. Als Ergebnis kann ein bestimmter Teil der gestreuten Strahlung durch die nicht geschützten Endseiten der Abtrennungen übertragen werden. Dies verringert etwas die informative Qualität der auf Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger. Andere Wege, durch welche die informative Qualität der auf Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger verringert wird, ist über den sogenannten "Compton-Effekt", welcher sich aus der Radiographie der Sekundärstrahlung des Objekts ergibt. Versuche zur Überwindung dieses Problems wurden unternommen durch die Verwendung von sogenannten "sekundären Diaphragmen" und haben einigen Erfolg erzielt (siehe US Patent 2,824,970 und DE 35 07 340). Die Zellen in dem bekannten Röntgengitter sind gefüllt mit einem strukturellen Material oder Luft, welches auch einen Teil der Information innerhalb des Langwellenteils der Belichtungsstrahlung, welche durch das Gitter läuft, absorbiert, da ein wesentlicher Prozentsatz der Langwellenstrahlung absorbiert wird. Als Ergebnis wird die informative Qualität des Gitters über Krankheiten, welche Ode bezüglich ihrer Dichte und Größen kaum unterscheidbar sind, verringert. Die Orientierung der Zellen in dem bekannten Röntgengitter schuf keine Auslöschung des Bilds der Zellen auf dem gegenüber Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger, was auch zu einer Verringerung der informativen Kapazität der auf Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger führen kann. Schließlich sind die Endflächen des Gitters nicht gegenüber mechanischen Wirkungen geschützt, wie Verbiegung oder Stoß.
Es wurde vorgeschlagen die Bilder der Zellen auf einem für Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger dadurch zu löschen, dass das Röntgengitter in Richtungen bewegt wird, die mit einem bestimmten Winkel gegenüber der Seite des Gitters gewählt sind, wie zum Beispiel offenbart in Acta Radiologica, Suppl. 120 (1955) von Seite 85 bis zum Ende, in welcher sogenannte Mattson-Formeln präsentiert werden, um den Winkel der Bewegung des Röntgengitters zu bestimmen. Während diese Lösung die Auslöschung des Bilds der Zellen auf dem für Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger schafft, ist es sehr kompliziert das Röntgengitter nicht rechteckig zu bewegen, sondern stattdessen mit bestimmten Winkeln gegenüber seiner Größe.

Offenbarung der Erfindung

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zellulares Röntgengitter zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zellulares Röntgengitter zu schaffen, wie es im Anspruch 1 beansprucht wird.
In Übereinstimmung mit diesen Aufgaben und mit anderen, welche im folgenden erkennbar werden, beruht ein Merkmal der vorliegenden Erfindung zusammengefasst in einem zellularen Röntgengitter, in welchem ein Röntgenstrahlen absorbierendes, Material nicht nur die Seitenflächen der Abtrennungen bedeckt, welche den Zellen gegenüber stehen, sondern auch die Endflächen der Abtrennungen, um so eine einstückige, Röntgenstrahlen absorbierende Schicht zu bilden, welche alle Flächen der Abtrennungen bedeckt. Als Ergebnis wird keine gestreute Strahlung durch die Endflächen der Abtrennungen übertragen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung bedeckt die Röntgenstrahlen absorbierende Schicht auch alle Oberflächen eines peripheren Abschnitts des Röntgengitters, welcher tatsächlich einen peripheren Rahmen des Gitters bildet. Die Röntgenstrahlen absorbierende Schicht bedeckt daher alle Oberflächen der Abtrennungen und alle Oberflächen des peripheren Abschnitts, um so eine einstückige, ununterbrochene Schicht zu bilden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Endflächen des Gitters geschützt durch dünne, für Röntgenstrahlen durchlässige Platten, welche mit den Endflächen des Gitters verbunden sind, und insbesondere mit den Endflächen der Röntgenstrahlen absorbierenden Schicht, welche die Endflächen der Abtrennungen und den peripheren Abschnitt des Gitters bedeckt. Bei dieser Konstruktion wird die Stossfestigkeit des Gitters bedeutend erhöht.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Zellen mit einem anderen Gas als Luft gefüllt, zum Beispiel einem Gas, welches gegenüber Röntgenstrahlen transparenter ist als Luft (wie zum Beispiel Wasserstoff). Dieses Gas erlaubt den Durchtritt einer längerwelligen Komponente zu einer Röntgenstrahl- Empfangseinrichtung (zum Beispiel ein Röntgenfilm), als jene die von Luft zugelassen wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Zellen evakuiert, und in diesem Fall kann eine noch längerwellige Komponente die Zellen passieren. Als Ergebnis empfangen die empfangenden Träger Information über wesentlich schlechter detektierbare krankhafte Veränderungen eines untersuchten Objekts. Frühere und genauere Diagnosen der Krankheit sind möglich.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Zellen, oder genauer gesagt ihre Seiten, relativ zur Bewegungsrichtung des Röntgengitters geneigt, mit einem solchen Winkel, dass das Bild der Zellen auf dem für Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger während der Belichtung und Bewegung des Gitters vollständig ausgelöscht wird. Bei dieser Konstruktion wird ähnlich zum Vorschlag von Mattson die Löschung des Bildes der Zellabtrennungen erhalten. Auf diese Weise ist es nicht länger notwendig das Gitter nicht rechteckig zu bewegen, sondern stattdessen bei bestimmten Winkeln. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird das Gitter rechteckig bewegt, und die Zellen in dem Gitter sind mit bestimmten winkeln geneigt, womit die Auslöschung des Bildes der Zellen sichergestellt wird.
Die neuen Merkmale, welche als für die Erfindung charakteristisch angesehen werden, sind insbesondere in den angehängten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst, sowohl im Hinblick auf ihre Konstruktion als auch ihr Betriebsverfahren zusammen mit zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen, werden jedoch besser verständlich aus der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungen, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Planansicht eines zellularen Röntgengitters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Teils eines zellularen Röntgengitters, das nur als veranschaulichendes Beispiel gegeben wird;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teils des zellularen Röntgengitters in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ist eine Seitenschnittansicht eines peripheren Abschnitts in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Beste Art die Erfindung zu verwirklichen

Ein Röntgengitter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hat einen Hauptkörper, der zum Beispiel als Platte ausgebildet ist, und durch Bezugsziffer 1 identifiziert wird. Der Hauptkörper besteht aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material, zum Beispiel einem photoempfindlichen Glas. Der Hauptkörper hat zwei Endflächen, nämlich eine obere Oberfläche 8 und eine untere Oberfläche 9 der Fig. 2-4, und eine periphere Oberfläche 10, welche linke, obere, rechte und untere Teiloberflächen der Fig. 1 enthält. Ein linker peripherer Abschnitt 11 der peripheren Oberfläche des Hauptkörpers ist auch in Fig. 4 abgebildet. Periphere Oberflächen 10 bilden die Seiten des Gitters.
Der Hauptkörper 1 hat eine Vielzahl von Zellen, welche mit Bezugsziffer 2 identifiziert werden, und sich durch den Hauptkörper von einer Endfläche 8 zur anderen Endfläche 9 erstrecken. Die Zellen 2 sind durch Abtrennungen 3 voneinander getrennt. Die Abtrennungen haben Seitenoberflächen 12, welche zu entsprechenden Zellen zeigen, und auch zu Endflächen, welches obere Oberflächen 8 und untere Oberflächen 9 in den Fig. 2-4 sind. Die Größe der Zellen und der Abtrennungen werden bestimmt in Abhängigkeit von der vorbestimmten Zahl von Zellen/cm².
Wie aus den Fig. 2-4 ersichtlich ist, ist jede der Abtrennungen 3 bedeckt mit einer Röntgenstrahlen absorbierenden Schicht 5, zum Beispiel bestehend aus Blei. Die Schicht 5 hat eine Dicke, welche eine vollständige Absorption von gestreuter Strahlung, die auf sie einfällt, schafft. Die Schicht 5 bedeckt alle Oberflächen jeder Abtrennung, insbesondere in den Fig. 2-4 beide Seitenoberflächen 12 jeder Abtrennung, welche zu den benachbarten Zellen zeigen, und beide Endflächen jeder Abtrennung, welches die obere Oberfläche 8 und die untere Oberfläche 9 der Abtrennung in diesen Figuren sind. Die Röntgenstrahlen absorbierende Schicht ist als einstückige, ununterbrochene Schicht ausgebildet. Fig. 4 zeigt auf der linken Seite einen peripheren Abschnitt 11 des Hauptkörpers 1, welcher keine Abtrennungen bildet, sondern stattdessen einen peripheren Rahmen 4 des Hauptkörpers bildet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist auch der periphere Abschnitt des Hauptkörpers mit der Röntgenstrahlen absorbierenden Schicht 5 bedeckt, welche alle Oberflächen des peripheren Abschnitts 11 bedeckt. Insbesondere umgibt die Röntgenstrahlen absorbierende Schicht 5 die periphere Oberfläche 10, welche vom Hauptkörper nach außen zeigt, als Seitenteil des durch Ziffer 4 identifizierten Rahmens, die innere Oberfläche 14, welche zu den Zellen zeigt, die der Peripherie des Hauptkörpers am nächsten liegen, und beide Endflächen, oder in anderen Worten die obere und untere Oberfläche in Fig. 4 des peripheren Abschnitts des Hauptkörpers, und bilden zusammen eine einstückige, ununterbrochene Schicht.
Platten oder Abdeckungen 6 und 7 sind an beiden Endseiten des Hauptkörpers 1 angeordnet, oder in anderen Worten auf der oberen Seite und der unteren Seite des Hauptkörpers, wie in den Fig. 2-4 gezeigt. Die Abdeckungen 6 und 7 sind fest verbunden mit der Röntgenstrahlen absorbierenden Schicht 5, welche auf den Endflächen der Abtrennungen 3 und den Endflächen des peripheren Abschnitts des Hauptkörpers (oder in anderen Worten der oberen und unteren Oberflächen in den Fig. 2-4) angebracht sind, zum Beispiel durch ein Klebemittel. Die Platten 6 und 7 sind durchlässig für eine Langwellenkomponente der belichtenden Röntgenstrahlen, und schützen gleichzeitig das Gitter vor mechanischen Belastungen.
Jede Zelle des Gitters ist mit einem anderen Gas als Luft gefüllt oder ist evakuiert.
Die Zellen sind auf eine spezielle Weise relativ zu den Seiten des Hauptkörpers orientiert, oder insbesondere relativ zu einer der longitudinalen Seiten, wobei der Hauptkörper in der Planansicht eine rechteckige Form haben kann. Insbesondere in der Planansicht erstrecken sich zwei entgegengesetzte Seiten jeder Zelle, welche sich parallel zueinander erstrecken, mit einem Winkel α, der verschieden ist von 0º und 90º, in Richtung einer longitudinalen Seite, welche in Fig. 1 die untere Seite ist. Der Winkel α ist so gewählt, dass während der Belichtung eines für Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträgers, zum Beispiel eines Röntgenfilms durch das Röntgengitter der vorliegenden Erfindung, die Bewegung des Röntgengitters in eine Richtung entlang der oben erwähnten longitudinalen Seite des Gitters, die Bilder der Zellen, einschließlich der Spuren ihrer Bewegung, auf einem für Röntgenstrahlen empfindlichen Bildträger gelöscht werden. Der Winkel α kann wie folgt gewählt sein:
tgα&sub1; = l/3l + 3i; tgα&sub2; = l/2l + 2i;
tgα&sub3; = l/l +i; tgα&sub4; = 2l + i/l + i;
tgα&sub5; = 3l + 2i/l + i; tgα&sub6; = 2l + i/2l + 2i;
tgα&sub7; = l + i/3l + 2i; tgα&sub8; = l + i/2l + i;
tgα&sub9; = l + i/l; tgα&sub1;&sub0; = 2l + 2i/l;
tgα&sub1;&sub1; = 3l + 3i/l; tgα&sub1;&sub2; = 2l + 2i/2l + i
wobei l die Dicke jeder der Abtrennungen in einer zu parallelen Seiten benachbarter Zellen 2 senkrechten Richtung ist, und i eine Länge der Seite jeder der Zellen 2 ist.
Fig. 2 zeigt ein sogenanntes paralleles Gitter, bei welchem die Achsen der Zellen sich senkrecht zur Ebene des Gitters erstrecken, oder in anderen Worten senkrecht zu den Endflächen des Gitters. Im Gegensatz dazu zeigt die Fig. 3 die Zellen eines sogenannten fokussierten Gitters, bei welchem die Achsen der Zellen geneigt sind bezüglich der Linie, welche sich durch den Brennpunkt einer Röntgenstrahlungsquelle und senkrecht zu den Endflächen des Gitters erstreckt.
Während die Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurde als Ausführung in einem zellularen Röntgengitter, ist nicht beabsichtigt, dass sie auf die gezeigten Details beschränkt ist, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen durchgeführt werden können, ohne sich auf irgendeine Weise vom Wortlaut der folgenden Ansprüche zu entfernen.

Claims

1. Zellulares Röntgengitter, umfassend einen Hauptkörper (1), der eine obere Endfläche (8) und eine untere Endfläche (9) hat, wobei der Hauptkörper (1) ausgestattet ist mit einer Vielzahl von durchgängigen Zellen (2), die sich zwischen den Endflächen erstrecken, wobei die Zellen getrennt sind durch eine Vielzahl von röntgenstrahlabsorbierenden Abtrennungen (3), die jeweils Seitenflächen (12) haben, welche einer jeweiligen Zelle (2) gegenüberstehen; wobei jede Abtrennung zwei entgegengesetzte Endflächen hat, eine obere Endfläche als Teil der oberen Fläche des Hauptkörpers und eine untere Endfläche als Teil der unteren Fläche des Hauptkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass das zellulare Gitter ein punktfokussiertes Flachgitter ist und Seiten der Zellen entlang einer Ansicht von jeder der Endoberflächen relativ zu einer Bewegungsrichtung (m-m) des Gitters geneigt sind, mit einem Winkel (α), so dass ein Bild der Zellen (2) auf einem Röntgenbildträger während der Belichtung durch das Röntgenstrahlgitter vollkommen ausgelöscht wird, wenn das Gitter in eine Richtung m-m bewegt wird.

2. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Seiten der Zellen zur Richtung der Bewegung des Gitters mindestens einer der folgenden Winkel ist

tanα&sub1; = l/(3l + 3i) tanα&sub7; = (l + i)/(3l + 2i)

tanα&sub2; = l/(2l + 2i) tanα&sub8; = (l + i)/(2l + i)

tanα&sub3; = l/(l + i) tanα&sub9; = (l + i)/l

tanα&sub4; = (2l + i)/(l + i) tanα&sub1;&sub0; = (2l + 2i)/l

tanα&sub5; = (3l + 2i)/(l + i) tanα&sub1;&sub1; = (3l + 3i)/l

tanα&sub6; = (2l + i)/(2l + 2i) tanα&sub1;&sub2; = (2l + 2i)/(2l + i).

3. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper (1) eine röntgenstrahlabsorbierende Schicht (5) hat, welche vollständig alle Oberflächen der Abtrennungen des Hauptkörpers bedeckt.

4. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter zwei Platten (6, 7) umfasst, die an entgegengesetzten Endflächen des Hauptkörpers (1) angeordnet sind und mit der röntgenstrahlabsorbierenden Schicht (5) an der oberen Fläche (8) und der unteren Fläche (9) verbunden sind, und an den Endflächen des peripheren Abschnitts (4) des Hauptkörpers (1), wobei die Platten (6, 7) aus Material bestehen, welches durchlässig ist für die langwellige Komponente der Röntgenstrahlung und den Hauptkörper (1) gegenüber Stoßbelastung schützt.

5. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (2) evakuiert sind.

6. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (2) mit einem anderen Gas als Luft gefüllt sind.

7. Zellulares Röntgenstrahlgitter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (2) mit einem Gas gefüllt sind, das röntgenstrahldurchlässiger ist als Luft.