專利名稱：準直器，檢測裝置和ct 系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于檢測器，尤其是CT系統的X射線檢測器的準直器，該準直器具有多個準直器模塊，該準直器模塊至少具有兩個外準直器壁和至少一個內準直器壁。此夕卜，本發明還涉及一種帶有這種準直器的檢測裝置和一種具有這種檢測裝置的CT系統。
背景技術：
在CT系統中圖像重建時，重要的信息存在于來自X射線管的焦點的X射線的衰減中。CT系統的檢測器對X射線敏感的檢測元件(在不用其它技術措施的情況下)對照射在較大的角度范圍內的X射線是靈敏的。由此，在X射線管外部的X射線源也對檢測元件的信號做一定的貢獻。在CT系統中，散射主要是這種在X射線管外部的附加的X射線源。在圖像重建中從該散射中獲得附加的信號份額。但該附加的信號份額致使信噪比降低，因此在散射份額局部地，也就是對各相鄰的檢測元來說變化時會獲得干擾的圖像偽影。通過使用所謂的防散射準直器，簡稱ASC，檢測元件角度可接受性限制為到管焦點的方向并且散射份額減少，因此最后重建圖像的質量得到改善。迄今已知的和CT系統中采用的ASC —維地構造并且角度可接受性僅限制在ph1-方向上。使角度可接受性既限定在Ph1-方向上又限定在z方向的二維的ASC(二維防散射準直器)仍然處于開發階段。迄今開發的二維防散射準直器具有由制造決定地不可再減小的最小壁厚85 ym。該二維防散射準直器模塊式地構造。它一般在寬度上遮蓋一模塊。或者多個(一般兩至四個)二維防散射準直器在z方向上并排設置，或者也可以制造遮蓋每個模塊的二維防散射準直器。二維防散射準直器在所有四個外側面上具有連貫的準直器壁。由此，兩個相鄰的檢測元件的邊緣像素或設置在模塊邊緣上的準直器壁有效地具有準直器的雙倍壁厚。基于此原因，在檢測元件的邊緣區域內的散射輻射比在中央布置于模塊上的檢測元件中受到的抑制得更厲害。由于邊緣效應，在圖像重建中獲得環形的圖像偽影。在一維防散射準直器中，相比二維防散射準直器不出現此問題。通過由各準直器壁構成防散射準直器，這些模塊構造可以構造成，使得對于邊緣的檢測元件和中央的檢測元件來說，每一側各有一個準直器壁。在二維防散射準直器中，迄今不存在解決該技術問題的解決方案。在具有X射線管的CT系統工作中，該偽影可以迄今僅在對稱的水幻影中通過所謂的平衡進一步減少。至于在臨床應用中這是否也實現此目的，還未得到證實。在CT系統的雙源工作中，該效應更強并且不能單獨通過平衡消除。

發明內容
因此，本發明所要解決的技術問題是，提供一種準直器，其中，避免在檢測元件的邊緣區域上的邊緣效應，以便可以在CT系統中盡可能無偽影地圖像重建。該技術問題通過一種用于檢測器，尤其是CT系統的X射線檢測器的準直器解決，該準直器帶有多個準直器模塊，準直器模塊至少具有兩個外準直器壁和至少一個內準直器壁。按本發明，至少一個內準直器壁具有多個梯級。按本發明的另一方面的技術問題通過一種檢測裝置解決，該檢測裝置具有用于吸收輻射，尤其是吸收X射線的檢測器和至少一個按本發明的準直器，以及通過一種CT系統解決。本申請的發明人認識到，CT系統中在圖像重建時的邊緣效應以及由此導致的偽影可以通過準直器的準直器壁的一種新設計方案顯著地降低。為了達到該效果，二維的準直器，例如二維防散射準直器的中央準直器壁構造成梯級形。在此，各梯級設計成從下往上逐漸減小或逐漸縮窄。各梯級的高度合理地保持相等。梯級的結構例如可以借助傳統的制造準直器的方法實現。為了容易實施按本發明的準直器的制造方法，例如一梯級與一層相應，其中，準直器壁由個性化定制的六至二十層組成。準直器壁的級形形狀或梯級形狀可以優選既在Phi方向延伸又在z方向延伸。模塊的中部的或內準直器壁優選設計具有多個不同厚度的梯級。在此，各梯級的寬度從上向下增大，以便內準直器壁具有梯級形狀。所述梯級可以在此沿Phi方向和z方向延伸。按梯級形狀，最下方的梯級設計成最寬，最上方的梯級設計成最窄。為簡化準直器壁的制造，例如各梯級分別由一層構成。但可選地，一梯級也可以由多層構成或一層可以具有多個梯級。狹窄的、最上方的梯級可以以在制造時可行的最小寬度或壁厚制成。由制造決定地，最小寬度約為80 ii m。最下方和最寬的梯級也叫做撐腳或厚支腳(Dickfuss),并且用于將準直器壁穩定地設置在檢測元件上，并且定義各圖像元素的孔徑。外準直器壁具有優選兩個梯級。該兩個梯級可以由作為下部梯級的厚撐腳和各高梯級構成。該高梯級可以以可行的最小寬度，也就是約SOiim制成。此外，高梯級可以由多層構造。 由位置確定的概念準直器模塊的上方和內部在本申請的范圍內理解為與相鄰準直器模塊相鄰的邊緣區域或中間區域。通過在內準直器模塊中的梯級形準直器壁和準直器模塊外邊緣處兩級的準直器壁可以補償準直器壁在所有檢測元件的全部側面的平均的壁厚，也就是寬度，而在此沒有放棄重要的和對圖像重建有利的準直器特性。準直器可以用各種制造技術制造，例如通過澆鑄方法或通過由薄層組成的結構，因為最小的壁厚不低于80 u m。按本發明的準直器在所有外側面還具有連貫的準直器壁，這確保部件和模塊的易操作性和穩定性。撐腳的寬度相比傳統的準直器壁保持相等，因為準直器壁的附加材料，也就是更寬的層或梯級在撐腳的寬度投影的區域內沿Phi方向設置。由此，柵比，也就是準直器壁的高度與準直器壁在撐腳處的最大寬度的比就檢測元件而言未變化并且相同。因此附加地也不影響制造的必要精度和準直器壁的定位。最后這兩點，保持相同的柵比和準直器壁的定位在內部準直器壁寬度均勻增大的情況下不存在。但附加地通過有效更寬的準直器壁總體上明顯提升散射輻射的衰減。據此本發明人建議，如下這樣改進用于檢測器，尤其是用于CT系統的X射線檢測器的準直器，該準直器具有多個準直器模塊，這些準直器模塊至少具有兩個外準直器壁和至少一個內準直器壁，使得該至少一個內準直器壁具有多個梯級。通過這種準直器可以有效過濾X射線的散射，以便幾乎完全避免在圖像重建中的與散射輻射有關的偽影。外準直器壁應理解為設置在準直器模塊邊緣上的準直器壁，而內準直器壁相應地在外準直器壁之間設置在準直器模塊內部。有利地設計至少一個內準直器壁，優選至少兩個，例如三個、四個或更多內準直器壁。內準直器壁按本發明具有多個，例如三個、四個或五個梯級，因此實現了梯級形狀。各梯級的寬度有利地從下向上減小。相應地，最下方的梯級具有最大寬度。例如最下方的梯級設計成撐腳。此外，最上方的梯級具有最小寬度。外準直器壁優選按傳統已知的準直器壁構造，例如也就是具有作為最下方梯級的寬撐腳和一個另外窄寬度的最小梯級。在按本發明的準直器的一種優選的實施形式中，內準直器壁和外準直器壁高度相等，亦即，內準直器壁和外準直器壁的各梯級的總和相等。一種按本發明的準直器優選的實施形式規定，梯級既沿phi方向也沿z方向構造。因此，從由下向上逐漸變小的、上下層疊的層結構中獲得準直器壁的級形或階梯形的形狀。內準直器壁的梯級在一種實施方案中設計具有相等的高度。由此，有利地進行準直器壁的制造，亦即構造梯級。梯級的高度優選位于100到500 ilm之間，進一步優選在200到400i!m之間。此外有利的是，各梯級的寬度除了撐腳外向上均勻地減小，例如使得最下方的梯級具有最上方層的雙倍或三倍厚度。
在按本發明的準直器的一種實施方案中規定，最上方的梯級具有在50到IlOiim之間，優選60到IOOiim之間，進一步優選70到90 iim之間的范圍內的最小寬度。最上方梯級特別優選的寬度為約80 u m。這相當于在傳統的制造技術中可行的最小壁厚。在按本發明的準直器的另一種實施方案規定，最下方的梯級具有在150到300 iim之間，優選180到220 iim之間范圍內的最大寬度。最下方的和最寬的梯級用作所謂的用于將準直器壁穩定設置在檢測器元件上的撐腳。在一種例示的實施方案中，最下方的梯級寬度是最上方的，最狹窄的梯級寬度的兩倍至三倍。各種不同的準直器壁的梯級優選在其寬度和/或高度上相等。這簡化了準直器壁的制造。準直器壁優選一層一層地制造。一般的準直器壁具有例如單獨澆鑄的五至二十層。為了進一步簡化準直器壁的制造，準直器壁的一個梯級與準直器壁的一層相應。在其它實施方案中，一梯級與多層，例如兩或三層相應。可選地，一層具有多個梯級。在此，該梯級或層有利地由一種材料構成。作為用于準直器壁的材料適合的是例如鎢、鑰、鉭、鉛、銅或具有較高含量這些金屬的金屬合金。這些壁既可以是純金屬的，又可以由塑料基質中的金屬粉末組成。準直器材料有利地具有較高的原子序數。此外，本發明還涉及一種檢測裝置，其至少具有用于吸收輻射，尤其用于吸收X射線的檢測器和至少一個按本發明的準直器，該準直器具有至少一個前面描述的特性。該檢測器有利地帶有大量檢測元件。準直器的每個準直器模塊優選都遮蓋多個檢測元件。各準直器壁例如分別設置在兩個相鄰檢測元件的過渡區域上。同樣本發明還涉及CT系統，其具有至少一個前述的檢測裝置，借助該檢測裝置可以制作檢查對象的斷層X射線拍攝。由于散射輻射被梯級形的內準直器壁更好地吸收，因而通過使用按本發明的準直器有利地幾乎無偽影地在CT系統中進行圖像重建。


下列根據優選的實施例并且借助附圖進一步闡述本發明，其中，僅表示出為理解本發明必要的特征。采用下面的附圖標記n，n+1 :準直器模塊；la :內準直器壁；lb :外準直器壁；2 :撐腳3 :梯級；10 :檢測元件。在各附圖中圖1是在多個檢測元件上的傳統的二維準直器的示意橫截面圖，圖2是在多個檢測元件上的按本發明的二維準直器的示意橫截面圖，
圖3是按本發明的準直器壁的示意橫截面圖，以及圖4是與初級信號相比的模擬散射信號的圖形。
具體實施例方式圖1示出在多個檢測元件10上的二維準直器的兩個準直器模塊n和n+1的示意橫截面圖。在該圖中，不完全地示出準直器模塊n和n+1，而僅在其過渡區域或與另一個準直器模塊鄰接的模塊邊界處。該準直器模塊n和n+1分別帶有多個準直器壁la，lb，亦即，在模塊邊界處的每個外準直器壁lb，其中，在此僅示出模塊邊界并因此僅示出外準直器壁lb，和三個示出的內準直器壁la。該外準直器壁Ib分別設置在準直器模塊n和n+1的邊緣區域內，亦即，在模塊邊界處，內準直器壁Ia設置在準直器模塊n和n+1的內部中，也就是分別在外準直器壁Ib之間。在準直器壁la，Ib的下方設置檢測元件10。準直器壁la，Ib分別定位在兩個相鄰檢測元件10的邊界上。準直器壁Ia和Ib分別具有用于定位在檢測元件10上的撐腳2。此外，準直器壁Ia和Ib分別具有四個在設計成最下方層的撐腳上相同寬的層，其中，四個上方的層設計成梯級3。撐腳2比下方層或第二梯級3明顯更寬，在該實施方案中比它寬約六倍。上方的梯級3具有由制造決定的最小寬度約80 V- m。如圖1所示，示出傳統實施形式的準直器壁la，lb。據此，內準直器壁Ia和外準直器壁Ib設計為相同，直到朝相鄰的外準直器壁Ib縮短的撐腳2為止。因為在模塊邊界上兩個外準直器壁Ib分別相互碰撞，并且同時上方的梯級3的寬度可以不再減小，所以在模塊邊界上用于檢測元件10的寬度是其它準直器壁Ia的兩倍大。圖2示出在多個檢測元件10上的按本發明的二維準直器的兩個準直器模塊n和n+1的示意橫截面圖。檢測元件10以及外準直器和內準直器壁Ib和Ia的布置與圖1的實施形式對應。相同的部件用相同的附圖標記表示。因此，省略了已描述部件的詳細說明。按本發明，內準直器壁Ia構造為具有五個梯級3的級形或階梯形。撐腳2形成最下方的梯級3。在撐腳2上的上方四個梯級3分別由一層構成。在該實施方案中，每層形成一個梯級3。梯級3的寬度向上均勻減小。最上方的梯級3具有可行的最小寬度，約80 iim。按圖2，梯級3沿phi方向和z方向設計。在此，梯級3按圖2設計成矩形的，以便每層構成一個直角平行六面體，這些平行六面體上下相疊地涂層。圖3示意示出按本發明的階梯形內準直器壁Ia的橫截面。另外，用虛線表示多條X射線。在此，可見X射線延伸經過準直器壁Ia和各個梯級3的走向。為了將內準直器壁Ia的有效寬度與傳統的(外)準直器壁比較，按本發明的梯級3的附加材料用虛線表示。X射線在圖3的圖示中從上，亦即，從最狹窄的上方梯級落到準直器壁上。因此，附加的材料對X射線來說位于入射邊緣與撐腳之間的連接線以內。因此，由附加的材料僅吸收來自即使在傳統準直器中會被遮住的方向的X射線。在適合的梯級3的寬度下，中間滲透的材料是在傳統的準直器中的兩倍。因此，準直器壁具有與在模塊邊界上兩個無梯級的準直器壁Ib相同的作用，而沒有擴大死角區域。圖4示出了散射輻射信號與在CT檢測器的檢測器中心的初級信號相比的模擬圖表。它僅示出局部剖面。圖像元素在此具有寬度1000單位。在該實施例中，內準直器壁在位置-2000，-1000，+1000，+2000，…14000，+15000，+17000 和 +18000 處模擬，在位置O和16000處模擬不同的外準直器壁。在掃描具有約30cm的直徑和大的Z向遮擋(Z-Abdeckung)的水幻影時，各圖像元素的信號的散射份額作為phi坐標的函數。散射份額，也就是入射到檢測元件上的直接輻射與入射的散射輻射的比，在縱坐標上描繪。傳統的二維的準直器(參見圖1)覆蓋0至16000的區域，其中，準直器壁設置在位置0，1000，2000，. . .，15000和16000上。具有兩個準直器壁的模塊邊界位于0和16000。在點劃線矩形內部的數據點是理想的、但不可制造的二維準直器的模擬結果，其中，兩個外準直器壁總共具有與內準直器壁相等的寬度。在點線圈中表示具有傳統準直器壁的傳統二維準直器(參見圖1)的模擬結果的數據點。在邊緣檢測元件與檢測器模塊的中央檢測元件之間的差別為幾個百分點并且對圖像很重要，并且在沒有修正的情況下導致環形偽影。用于按本發明的具有梯級形的內準直器壁的二維準直器(參見圖2)的模擬結果用虛線包圍。總之在此出現對散射最好的抑制。保持在中央和邊緣處的檢測元件之間就還有最小的差別，以便最小化直至完全消除圖像偽影。雖然通過優選的實施例詳細說明并且記載了本發明，但所公開的實施例并不限制本發明，并且其它的變型可以由本領域的技術人員推導出，只要不背離本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于檢測器，尤其是CT系統的X射線檢測器的準直器，該準直器帶有多個準直器模塊(η)，所述準直器模塊至少具有兩個外準直器壁(Ib)和至少一個內準直器壁(Ia)，其特征在于，所述至少一個內準直器壁(Ia)具有多個梯級(3)。
2.按權利要求1所述的準直器，其特征在于，所述梯級(3)沿phi方向和ζ方向構造。
3.按權利要求1或2所述的準直器，其特征在于，所述梯級(3)分別具有相等的高度。
4.按權利要求1至3之一所述的準直器，其特征在于，最上方的梯級(3)具有在50到110 μ m之間，優選60到100 μ m之間，進一步優選70到90 μ m之間的寬度范圍內的最小寬度。
5.按權利要求1至4之一所述的準直器，其特征在于，最下方的梯級(3)具有在150到300μπι之間，優選180到220μπι之間的寬度范圍內的最大寬度。
6.按權利要求1至5之一所述的準直器，其特征在于，梯級(3)由準直器材料的至少一層組成。
7.按權利要求1至6之一所述的準直器，其特征在于，所述準直器壁(la，lb)主要含有以下材料組中的一種材料鎢、鑰、鉭、鉛、銅或具有大份額這些金屬的金屬合金。
8.按權利要求7所述的準直器，其特征在于，所述壁由純金屬構成。
9.按權利要求7所述的準直器，其特征在于，所述壁由塑料基質中的金屬粉末組成。
10.一種檢測裝置，至少具有用于吸收輻射，尤其用于吸收X射線的檢測器，和至少一個按權利要求1至9之一所述的準直器。
11.一種CT系統，具有至少一個按權利要求10所述的檢測裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用于檢測器，尤其是CT系統的X射線檢測器的準直器，該準直器帶有多個準直器模塊(n)，所述準直器模塊至少具有兩個外準直器壁(1b)和至少一個內準直器壁(1a)。本發明的特征在于，所述至少一個內準直器壁(1a)具有多個梯級(3)。此外，本發明還涉及一種檢測裝置，該檢測裝置至少具有用于吸收輻射，尤其是吸收X射線的檢測器和至少一個按本發明的準直器。本發明還涉及一種CT系統。
文檔編號G01T1/00GK103021494SQ20121036386
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者B.克賴斯勒, B.賴茨 申請人:西門子公司