CN105427914B - 用于制造准直器模块和准直器桥的方法以及准直器模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制造准直器模块和准直器桥的方法，并涉及准直器模块、准直器桥、准直器以及断层摄影仪。发明的用于辐射检测器的准直器模块具有多个准直器层。这些准直器层均具有平坦网格结构。发明人意识到如果第一准直器层具有保持结构，并且准直器层通过第一保持工具上的保持结构相对彼此对准，那么准直器模块可以特别高的精度被生产。这是因为通过这种保持结构，能够将对准的准直器层相互粘合，从而粘合的准直器层形成具有以网格形状布置的吸收器壁的准直器模块。在这种情况下，准直器层可以特别简单且仍精确的方式互相对准。通过此方式，实际网格形状特别准确地对应于预先设定的网格形状。

Description

用于制造准直器模块和准直器桥的方法以及准直器模块

技术领域

本发明涉及一种用于制造准直器模块和准直器桥的方法以及一种准直器模块。

背景技术

断层摄影是一种成像方法，其中从不同的投影角度记录x射线投影。在这种方法中，包括x射线源和x射线检测器的记录单元围绕旋转轴线以及也围绕待检查的对象旋转。x射线检测器一般由多个检测器模块构成，其线性地或以二维网格的形式布置。x射线检测器的每个检测器模块包括多个检测器元件，其中每个检测器元件可检测x射线辐射。检测器元件对应于由x射线检测器记录的x射线投影的单个图片元件。由检测器元件检测的x射线辐射对应于强度值。强度值形成层析图像的重构的起始点。

从x射线源发射的x射线在x射线投影的记录期间被辐射对象散射，所以与x射线源的主射线一样，散射射线也射入x射线检测器。散射射线造成x射线投影或重构图像中的噪声，并因此降低x射线图像中差异对比的可检测性。为降低散射辐射影响，x射线检测器可具有准直器，其使仅特定空间方向的x射线辐入射在检测器元件上。这种准直器一般具有带有多个准直器模块的多个准直器桥。单个的准直器模块具有吸收器壁以吸收散射辐射并被对准以聚焦x射线源。

已知的准直器示例来自公开DE 10 2010 062 192 B3。该公开描述了自支持准直器桥，其通过将准直器模块粘合在一起而制造。这些准直器桥具有高水平的刚性并因此允许可靠的准直。然而这种准直器桥的制造仅基于已生产的准直器模块被描述。其进一步公开了特别高的内在刚性可通过一体式制造的准直器模块获得。

在现代计算机断层摄影中，采用沿两个空间方向弯曲的大x射线检测器。换句话说，检测器模块具有子模块，其相互倾斜地布置使得检测器模块实现为沿旋转轴线弯曲。前述的自支持准直器未被用于这种x射线检测器，但准直器模块被直接附加到子模块。这是因为用于这种x射线检测器的准直器具有增加的刚性和生产精度的要求。为了保证这些要求，同样需要优化准直器模块的制造工艺。

发明内容

针对该背景，本发明的目的是给出一种具有高精度的准直器模块的制造。此外，这些准直器模块将以很少的工作步骤被特别精确地加工为尽可能强的弯曲准直器桥。

这一目的通过根据权利要求1至11的方法，根据权利要求12的准直器模块，根据权利要求13的准直器桥，根据权利要求14的准直器和根据权利要求16的断层摄影仪实现。

本发明将在下文中作为方法和物理设备的形式被描述。本文提及的实施例的特征、优点和替代形式同样被转换为其他要求保护的对象，反之亦然。换句话说，针对设备的物理权利要求例如同样可以被进一步发展成结合参照方法描述或要求保护的特征。在这种情况下，方法的对应功能特征可通过对应的物理模块被实施。

发明的用于辐射检测器的准直器模块具有多个准直器层。这些准直器层均具有平坦网格结构。发明人意识到如果第一准直器层具有保持结构并且准直器层通过第一保持工具上的保持结构被相互对准，那么可以以极高的精度生产准直器模块。这是因为通过这种保持结构，能够将对准的准直器层相互粘合，从而粘合的准直器层形成构造以网格形状布置的吸收器壁的准直器模块。在这种情况下，准直器层可以特别简单且仍精确的方式被互相对准。通过此方式，实际网格形状特别准确地对应于预先设定的网格形状。

依照本发明的另一方面，准直器层被对准和被粘合，以使吸收器壁的表面被实现为平坦的。这表示吸收器壁对辐射的吸收仅发生在预先设定的网格结构为其提供的区域。因此准直器以特别高的精度被生产。

依照本发明的另一方面，保持结构延伸超过网格结构。这使依照该方面的网格结构特别易于从完成的准直器模块分离。

依照本发明的另一方面，在准直器模块被粘合到一起后，保持结构被分离。这表示保持结构能够不再影响准直器对辐射的吸收，特别是避免了不期望的保持结构对辐射的吸收。

本发明进一步涉及准直器桥，其中第一准直器模块和第二准直器模块依照本发明被制造，其中第一准直器模块和第二准直器模块被相互粘合，其中，位于第一准直器模块和第二准直器模块的边缘的吸收器壁被相互粘合。这使独立的准直器桥以特别牢固且精密的方式被生产。

依照本发明的另一方面，第一准直器模块的第二准直器层具有位于其边缘的定位元件，其中第一准直器模块可通过定位元件相对于第二准直器模块被定位。这允许以非常简单的方式实现准直器模块相互的非常准确的定位。

依照本发明的另一方面，第一准直器模块和第二准直器模块通过至少一部分保持结构在第一保持工具或第二保持工具上被相互对准，其中位于边缘的对准的第一准直器模块和对准的第二的准直器模块***吸收器壁被相互粘合，以使它们尽可能全等。换句话说，***吸收器壁被相互粘合，以使这些吸收器壁被相互平行地对准。这表示所提供用于粘附接触的表面尽可能大并且准直器桥被特别牢固地实现。

依照本发明的另一方面，通过依照本发明制造的第一准直器模块和第二准直器模块制造准直器桥，其中被指派至第一准直器模块和第二准直器模块的交替的准直器层被相互粘合，以使被指派至第一准直器模块和第二准直器模块的准直器层的***区域被相互粘合。这允许以极少的工作步骤制造准直器桥，因为不需要单个准直器模块的单独生产。这表示准直器桥被非常快速地生产。

依照本发明的另一方面，第一准直器模块的至少第二准直器层具有***定位元件，其中第二准直器层通过定位元件相对于第二准直器模块的第三准直器层被定位。由此，单个的准直器层以非常精确且简单的方式被对准。

依照本发明的另一方面，被指派至第一准直器模块和第二准直器模块的准直器层通过至少部分保持结构在第一保持工具或第二保持工具上相对彼此被对准，其中对准的准直器层的***区域被相互粘合，以使他们尽可能全等。由此，准直器模块被非常牢固地实施。

依照本发明的另一方面，准直器桥被实现用于准直能够围绕旋转轴线旋转的辐射检测器的辐射，其中准直器模块相对于彼此布置，使得准直器桥具有沿旋转轴线的曲率。准直器桥于是很好地适用于大面积弯曲的辐射检测器，特别是沿两个空间方向弯曲的辐射检测器。

此外，用于能够围绕旋转轴线旋转的辐射检测器的准直器可包括依照本发明制造的多个准直器桥，其沿旋转轴线相互连接。准直器桥同样可相互连接，以使准直器沿旋转的方向具有曲率。

附图说明

本发明基于附图所示的示例性实施例在下文被更详细地描述和解释，其中：

图1示出作为示例的使用计算机断层成像的断层摄影仪，

图2以部分透视、部分方框图的形式示出断层摄影仪，

图3示出准直器模块的准直器层的俯视图，

图4示出第一准直器层的俯视图，

图5示出准直器模块的侧视图，

图6示出具有检测器模块的准直器桥的侧视图，

图7示出准直器桥的侧视图，

图8示出多个准直器层的俯视图，

图9示出多个准直器层的侧视图，

图10示出多个准直器层的俯视图，以及

图11示出依照本发明实施例的第二形式的准直器桥的制造。

具体实施方式

图1示出作为示例的使用计算机断层成像的断层摄影仪。此处所示计算机断层成像具有记录单元17，包括以x射线源形式的辐射源8和以x射线检测器形式的辐射检测器9。记录单元17在x射线投影的记录期间围绕旋转轴线5旋转并且x射线源在记录期间以x射线的形式发射射线2。在本文所示实施例中，x射线源包括x射线管。在本文所示示例中，x射线检测器包括带有多个行的行检测器。

在本文所示示例中，患者3在x射线投影的记录期间躺在患者床6上。患者床连接到床座4，使得该座承载患者床6和患者3。患者床6被设计为通过记录单元17的开口10沿记录方向移动患者3。记录方向一般由旋转轴线5给出，其中在x射线投影的记录期间记录单元17围绕其旋转。在螺旋记录期间，患者床6通过开口10连续移动，而记录单元17围绕患者3旋转并记录x射线投影。因此，x射线在患者3的表面上描述螺旋线。

为重构x射线图像，本文所示计算的断层成像具有重构单元14，设计为重构层析图像。重构单元14可以硬件和软件形式实施。计算机12被连接到输出单元11和输入单元7。此外，记录x射线投影的不同视图，即重构图像、渲染表面或切片图像，可被显示在以屏幕形式的显示单元11上。输入单元7包括例如键盘、鼠标、触摸屏或用于语音输入的麦克风。

图2以部分透视、部分方框图的形式示出断层摄影仪。在计算的断层成像中，辐射检测器9一般沿由指示的空间方向相对于z轴弯曲。但辐射检测器9的子模块14也可设置为使得辐射检测器9相对于x轴弯曲并且检测器模块18沿二维对准到辐射源8的焦点13。辐射检测器9具有带有多个检测器元件19的多个检测器模块18。在本文所示示例中，检测器模块18由沿旋转轴线的实线相互定界，其中每个检测器模块18具有四个子模块14。检测器元件19在此未更详细示出。此外，辐射检测器9具有准直器，其在此未更详细示出。准直器可包括多个准直器模块30。单个的准直器模块30和准直器的吸收器壁可对准到辐射源8的焦点13。

图3示出准直器模块的准直器层的俯视图。准直器层40具有宽度b和长度a并且被实现为平坦的，由于其具有平坦网格结构。网格结构通过以网格形状设置的吸收器元件22来构造。如本文所示的示例，吸收器元件22可实现为规律的网格结构，以使在一个空间方向的相邻的吸收器元件22相互处于相同的距离。然而吸收器元件22也可实现为无规律网格结构，其中相邻吸收器元件22在一个空间方向的距离是变化的。此外，吸收器元件22可相互平行设置也可不平行设置。吸收器元件22的层高度h，即图3中延伸到附图平面内，通常值在0.5mm和10mm之间，特别地在1mm和5mm之间。宽度b和长度a的数量级一般在几厘米的范围内。

吸收器元件22必须能够吸收辐射2，特别是x射线辐射。因此，准直器层40，41，42，43，44可具有金属元件并通过金属元件的真空铸造生产。准直器层40，41，42，43，44也可通过3D打印机由印刷金属粉末打印或通过激光器由熔融金属粉末打印来制成。

图4示出第一准直器层的俯视图。第一准直器层41每个特征在于其具有保持结构45。保持结构45可与准直器层41作为一体式组件一同生产，特别是通过真空铸造。在图4所示的示例中，保持结构45位于相关准直器层41的平面内。保持结构45包括围绕第一准直器层41的保持框架45，其中此处的保持框架具有带有圆角的矩形形状。保持框架45也可具有围绕第一准直器层41的其它形状。该保持框架通过多个网连接到第一准直器层41。此外，保持结构45具有环形结构，其适于销钉或螺丝通过。特别地，在每种情况下环形结构能够使销钉从其通过，其中锁紧第一保持工具，以使第一准直器层41相对于保持工具对准。此外，准直器模块30，31，32，33的准直器层40，41，42，43，44现在可通过第一保持工具上的销钉对准。在此情况下，准直器层40，41，42，43，44相互对准，以使带有吸收器壁的准直器模块30，31，32，33的准直器层40，41，42，43，44以网格形状设置。

模块被对准为，例如，准直器模块30，31，32，33仅具有带有保持结构45的第一准直器层41。如果准直器模块30，31，32，33的第一准直器层41的保持结构45具有相同形状和大小，那么保持结构45可以刚好完全吻合地将一个放置在另一个上。特别地，销钉或螺丝可通过设置在不同的第一准直器层41的一个放置在另一个上的环形结构，因此使所述层相互对准。如果销钉螺丝在第一保持工具上对准，那么第一准直器层41同样在保持工具上对准。

如果保持结构45突出网格结构，那么对准准直器模块30，31，32，33的准直器层40，41，42，43，44是特别简单的。在另一形式的实施例中，保持结构45也可位于网格结构内或实现为网格结构的部分。例如，保持结构45可以网格结构内的环形结构的形式被形成。此外，保持结构45在单个准直器层40，41，42，43，44连接到准直器模块30，31，32，33后，可至少部分地被分离。

图5示出准直器模块的示意侧视图。在该图中。多个准直器层40形成准直器模块30。单个准直器层40通过例如粘合或其它接合技术被相互连接，以使吸收器元件22形成吸收器壁。如此处所示，十个准直器层40，每个具有2mm的层高h，可形成具有2cm模块高度H的准直器模块30。因此，准直器模块30的多种准直器层40的宽度b和长度a可变化，以便准直器模块30被实现为图5中侧视图中的梯形形状。

在另一形式的实施例中，准直器模块30，31，32，33的外轮廓不实现为阶梯形状，但具有连续过渡或平滑轮廓。同样，吸收器壁的表面可被实现为平滑的。此外，多种准直器层40，41，42，43，44的吸收器元件22每个可被倾斜，以使对应的准直器模块30，31，32，33具有向彼此延伸的吸收器壁。特别地，当准直器模块30，31，32，33被用于断层摄影仪，吸收器壁可被对准到辐射源8的焦点13。

图6示出具有检测器模块的本发明的准直器桥的侧视图。准直器桥包括第一准直器模块31、第二准直器模块32和第三准直器模块33。在本文所示示例中，吸收器壁被对准到辐射源8的焦点13，其中准直器桥具有延旋转轴线5的曲率。该曲率由第一准直器模块31、第二准直器模块32形成，且第二准直器模块32和第三准直器模块33每个以限定的角度相互连接。这允许生产甚至可用于大面积弯曲辐射检测器9的具有出色准直特性的准直器。

在本文所示示例中，辐射检测器9包括多个子模块15，其中每个子模块15被被指派至准直器模块。子模块15形成检测器模块18，其中多个检测器模块18延图2中指示的方向布置，以形成辐射检测器9。此外，在本文所示示例中，准直器桥具有两个保持元件60，其中每个紧固一个***准直器模块30，31，32，33，并因此整体的准直器桥紧固到检测器模块18。特别地，保持结构60可用于相对于检测器模块18对准准直器桥或相对于辐射检测器9对准整体的准直器。保持结构60通过例如螺丝连接、***连接、粘结或其它接合技术在一侧被连接到***准直器模块30，31，32，33和检测器模块18。此外，单个准直器模块30，31，32，33可不直接连接到单个子模块15，以使准直器桥被自支撑地形成。

图7示出准直器桥的侧视图。在该图中，第一，第二和第三准直器模块31，32，33的单个准直器层40在每种情况下相互平行设置。在每种情况下虚线说明第一、第二和第三准直器模块31，32，33之间的不同准直器层40之间的分割线。该示例说明为什么没有一件式的成角度的准直器层被生产用于准直器桥，以及为什么每个具有单个准直器层40的不同准直器模块30，31，32，33被组合为准直器桥。这是因为通过常规的金属网格结构制造方法，特别是真空铸造，不能够或仅能够困难地制造成角度的网格结构。在铸造金属熔融期间，由于重力实现为平坦的表面；但成角度网格结构不会设置在一个平面内并且不具有平坦表面。

图8示出多个准直器层的俯视图。第二准直器层42的特征在于其具有至少一个定位元件55；然而在另一个形式的实施例中，其它准直器层40，41，43也可具有定位元件55。特定准直器层40，41，42，43的定位元件55可以和这些准直器层40，41，42，43一起作为一件式组件来制造，特别是在真空中铸造。第一准直器模块31能够具有带有***定位元件55的第二准直器层42，以便第一准直器模块31可相对于第二准直器模块32被定位。

定位元件55可被实现为突起部或凹进部。如果第二准直器模块32也具有带有定位元件的第三准直器层43，第一准直器模块31和第二准直器模块32的定位元件55可彼此互补地形成。通过定位元件55的定位可基本在三个空间方向被实现。定位元件55可位于相关准直器层40，41，42，43的平面内；但它们也可凸出该平面或通过垂直于该平面的凹进部来构造。

此外，定位元件55，特别是连附到准直器模块30，31，32，33下侧或上侧，可被设计为在第一保持工具或第二保持工具上对准准直器模块30，31，32，33。这特别地允许具有定位元件55的第一准直器模块31和具有定位元件55的第二准直器模块32通过保持工具上的校准件相互定位。例如，第一或第二保持工具可包括具有凸起和凹陷的板型结构，以便定位元件55通过板型结构的凸起和凹陷互补地适配以连附到准直器模块30，31，32，33的下侧或上侧。

图9示出多个准直器模块的侧视图。依照本发明实施例的第一形式，首先单个准直器模块30，31，32，33被制造，其随后相互连接。特别地，在此情况，第一准直器模块31和第二准直器模块32的***吸收器壁可被相互粘合。优选地，***吸收器壁被尽可能全等地相互粘合，以使粘合连接的表面尽可能大。在此情况，相互粘合的准直器模块30，31，32，33可基本以相同方式形成，即特别地具有相同尺寸的***吸收器壁。此处所示准直器模块31，32，33每个具有多个定位元件55，以使在每种情况下相邻准直器模块31，32，33可相互定位。此外，准直器模块31，32，33可通过第一保持工具或第二保持工具相互对准。这使准直器桥被特别精确地生产。

图10示出多个准直器层的俯视图。不同于图8，分隔线在此表示为虚线，至少一部分保持结构45可沿其被分隔。分隔线可通过预断点或孔被实现并可以此处所示不同的方式延伸。分隔一般仅在具有保持结构45的第一准直器层在不同情况下被实现为准直器模块30，31，32，33的部分后发生。在保持结构45的剩余部分将被再次使用时，沿图10所示的分隔线分隔各自的保持结构45是有益的，其便于相互对准已经制造的准直器模块30，31，32，33。在第一准直器模块31、第二准直器模块32和第三准直器模块33被制造并且这些准直器模块31，32，33通过剩余的保持结构45对准到第二保持工具之后，这在本文所示示例中可通过如图10所示的部分分隔的保持结构45实现。

在本发明实施例的第二形式中，至少一个第一准直器模块31和至少一个第二准直器模块32被制造，其中交替地被指派至第一准直器模块31和第二准直器模块32的准直器层40，41，42，43，44被粘合，以使被指派至第一准直器模块31和第二准直器模块32的准直器层40，41，42，43，44的***区域彼此粘合。准直器桥因此在层内构造。该第二形式的实施例在图11中示出。在图11中仍未完成的第一、第二和第三准直器模块31，32，33在不同情况下由对应的虚线指示。在该示例中，从左到右，第一层61的三个准直器层42，43，44被建立，其被被指派至不同的准直器模块31，32，33。然后相应地，准直器桥的第二层62被制造，等。

通过该第二形式的实施例，第一准直器模块31的第二准直器层42可具有***定位元件55，以便第二准直器层42通过定位元件55相对于第二准直器模块32的第三准直器层43定位。同样，在第二形式的实施例，被指派至第一准直器模块31和第二准直器模块32的准直器层40，41，42，43，44可通过至少一部分保持结构45在第一保持工具或第二保持工具上相对彼此对准，其中对准准直器层40，41，42，43，44的***区域尽可能全等地彼此粘合。

用于解释附图所描述的准直器层40的性质同样沿用到第一准直器层41、第二准直器层42、第三准直器层43和第四准直器层44。以完全相同的方式，用于解释附图所描述的准直器层30的性质同样沿用到第一准直器层31、第二准直器层32和第三准直器层33。

Claims (16)

1.一种用于制造用于辐射检测器(9)的准直器模块(30，31，32，33)的方法，其中所述准直器模块(30，31，32，33)具有多个准直器层(40，41，42，43，44)，其中所述多个准直器层(40，41，42，43，44)均具有平坦网格结构，其中所述准直器模块(30，31，32，33)仅具有多个带有保持结构(45)的第一准直器层(41)，其中所述多个准直器层(40，41，42，43，44)通过在第一保持工具上的所述保持结构(45)被对准，其中所述准直器模块(30，31，32，33)的多个所述第一准直器层的所述保持结构(45)具有相同的形状和大小，并且所述保持结构(45)精确吻合地一个放置在另一个之上，其中所对准的准直器层(40，41，42，43，44)被相互粘合，使得所粘合的准直器层(40，41，42，43，44)形成具有被布置为网格形状的吸收器壁的所述准直器模块(30，31，32，33)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述准直器层(40，41，42，43，44)被对准并被粘合，使得所述吸收器壁的表面被实现为平坦的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述保持结构(45)延伸超过所述网格结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在所述准直器模块(30，31，32，33)的粘合之后，所述保持结构(45)被至少部分地分离。

5.一种用于制造准直器桥的方法，其中根据权利要求1-4所述的方法制造至少一个第二准直器模块(32)和至少一个第一准直器模块(31)，其中所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)被相互粘合，其中所述第二准直器模块(32)和所述第一准直器模块(31)的***吸收器壁被相互粘合。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一准直器模块(31)的第二准直器层(42)具有***定位元件(55)，其中所述第一准直器模块(31)通过所述定位元件(55)相对于所述第二准直器模块(32)被定位。

7.根据权利要求5或6所述的用于制造准直器桥的方法，其中所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)通过至少一部分所述保持结构(45)在所述第一保持工具或第二保持工具上被相互对准，其中所对准的第一准直器模块(31)和所对准的第二准直器模块(32)的***吸收器壁被尽可能全等地相互粘合。

8.一种用于制造准直器桥(35)的方法，其中根据权利要求1-4所述的方法制造至少一个第二准直器模块(32)和至少一个第一准直器模块(31)，其中被指派至所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)的准直器层(40，41，42，43，44)被交替地粘合，使得被指派至所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)的所述准直器层(40，41，42，43，44)的***区域相互粘合。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一准直器模块(31)的第二准直器层(42)具有***定位元件(55)，其中所述第二准直器层(42)通过所述定位元件(55)相对于所述第二准直器模块(32)的第三准直器层(43)被定位。

10.根据权利要求8或9所述的用于制造准直器桥(35)的方法，其中被指派至所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)的所述准直器层(40，41，42，43，44)通过至少部分所述保持结构(45)在所述第一保持工具或第二保持工具处被相互对准，其中所对准的准直器层(40，41，42，43，44)的***区域被尽可能全等地彼此粘合。

11.根据权利要求7或10所述的用于制造准直器桥(35)的方法，其中所述准直器桥被实现用于准直能够围绕旋转轴线旋转的辐射检测器(9)的射线(2)，其中所述第一准直器模块(31)和所述第二准直器模块(32)相对于彼此布置，使得所述准直器桥具有沿所述旋转轴线(5)的方向的曲率。

12.一种准直器模块，所述准直器模块根据权利要求1-4中任一项所述的方法制造。

13.一种准直器桥，所述准直器桥根据权利要求5-11中任一项所述的方法制造。

14.一种用于能够围绕旋转轴线(5)旋转的辐射检测器(9)的准直器，其中根据权利要求5-11中任一项所述的方法制造的多个准直器桥沿旋转的方向相互连接。

15.根据权利要求14所述的准直器，其中所述准直器桥被相互连接，使得所述准直器具有沿所述旋转的方向的曲率。

16.一种断层摄影设备，具有用于准直x-射线的根据权利要求14或15所述的准直器。