多方向相衬X射线成像制造技术

本发明专利技术涉及对象的相衬X射线成像。为了提供在多于一个方向的相衬信息，提供一种X射线成像系统，所述X射线成像系统包括X射线源(12)、X射线探测器装置(16)、以及具有相位-光栅结构(46)和分析器-光栅结构(48)的光栅装置(18)。所述X射线探测器装置包括在第一方向平行于彼此的至少八个线探测器单元(40)，所述至少八个线探测器单元在垂直于所述第一方向的方向(44)线性延伸。所述X射线源、所述X射线探测器装置和所述光栅装置适于在平行于所述第一方向的扫描方向执行相对于对象的采集移动。所述相位-光栅结构具有若干线性相位-光栅，它们中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联；第一部分作为在所述第一方向具有狭缝的第一相位-光栅，并且第二部分作为在不同于所述第一方向的第二方向具有狭缝的第二相位-光栅。所述分析器-光栅结构具有若干线性分析器-光栅，它们中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联；第一部分作为在所述第一方向具有狭缝的第一分析器-光栅，并且第二部分作为在所述第二方向具有狭缝的第二分析器-光栅。所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第一相位-光栅和所述第一分析器-光栅关联，并且所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第二相位-光栅和所述第二分析器-光栅关联。所述光栅装置可以包括被布置在所述X射线源与所述相位-光栅结构之间的源-光栅结构，用于为经过所述源-光栅结构的所述X射线束提供足够的相干性，使得在经过所述相位-光栅结构之后，可以在所述分析器-光栅结构的位置处观察到干涉。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多方向相衬X射线成像
本专利技术涉及用于对对象进行相衬成像的X射线成像系统，涉及用于对对象进行X 射线相衬成像的方法，并且涉及计算机程序单元以及计算机可读介质。
技术介绍
相衬X射线成像，即差分相衬成像，被用于，例如与常规衰减对比图像相比，增强 低吸收样本的对比度。EP1731099A1描述了一种X射线干涉仪装置，其包括多色X射线源、 源-光栅、相位-光栅和分析器-光栅、以及图像探测器。对象被布置在所述源-光栅与所 述相位-光栅之间。所述光栅包括处于吸收材料（例如金）的条之间的多个X射线透明的 狭缝。然而，所述X射线干涉仪布置仅在一个方向提供相衬信息。
技术实现思路
因此，存在对于在多于一个方向提供相衬信息的需要。 本专利技术的目标通过独立权利要求的主题得以解决，其中，在从属权利要求中并入 了另外的实施例。 应指出，下文描述的本专利技术的各方面也适用于X射线成像系统、X射线相衬成像的 方法、计算机程序单元和计算机可读介质。 根据本专利技术的第一个方面，提供一种用于对对象进行相衬成像的X射线成像系 统，其包括X射线源、X射线探测器装置和光栅装置。所述X射线探测器装置包括在第一方 向平行于彼此布置的至少八个线探测器单元，其中，所述线探测器单元在垂直于所述第一 方向的方向线性延伸。所述X射线源、所述X射线探测器装置和所述光栅装置适于在扫描 方向执行关于对象的米集移动，其中，所述扫描方向平行于所述第一方向。所述光栅装置包 括被布置在所述X射线源与所述探测器之间的相位-光栅结构以及被布置在所述相位-光 栅结构与所述探测器装置之间的分析器-光栅结构。所述相位-光栅结构具有若干线性 相位-光栅，它们中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联。 所述相位-光栅的第一部分被提供为在所述第一方向具有狭缝的第一相位-光栅，并且所 述相位-光栅的第二部分被提供为在不同于所述第一方向的第二方向具有狭缝的第二相 位-光栅。所述分析器-光栅结构具有若干线性分析器-光栅，它们中的每个被布置为与 所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联。所述分析器-光栅的第一部分被提供为 在所述第一方向具有狭缝的第一分析器-光栅，并且所述分析器-光栅的第二部分被提供 为在所述第二方向具有狭缝的第二分析器-光栅。所述线探测器单元中的至少四个毗邻的 线与所述第一相位-光栅和所述第一分析器-光栅关联，并且所述线探测器单元中的至少 四个毗邻的线与所述第二相位-光栅和所述第二分析器-光栅关联。 根据本专利技术，所提供的X射线辐射必须示出各自的横向相干性，例如用适当地适 配的源-光栅生成的。换言之，所述X射线的横向相干性必须在垂直于与所述第一光栅方 向相关的所述扫描方向的方向大，并且在不同于所述第一方向的与所述相位光栅中具有其 不同光栅取向的各自区（即部分）相关的第二方向大。例如，在源-光栅中，金属条结构， 例如金属填充的槽或沟槽结构，必须被取向为在一个部分平行于所述第一方向并且在另一 部分平行于所述第二方向。由于所述X射线在中间区域的投影面积中的相干性定义不清， 因而对应的（一个或多个）探测器线可能没有被光栅覆盖，如在上述范例之一中所提及的。 当然，代替提供适于所述至少两个相干方向的源-光栅，也可以提供各自的X射线源，其提 供具有多重相干性的各自的辐射。在提供能够应用各自相干的X射线辐射的X射线源的情 况中（其中，所述X射线辐射的不同部分的相干性的方向被对齐到或适配到所述各自光栅 结构部分的相干方向），也可以省略所述源-光栅结构。后者可以通过足够小的焦斑来实 现。 以周期性布置的多个条或间隙提供用于提供相衬成像的光栅装置的光栅，其中， 所述条被布置为使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且其中，所述间隙为X射线 透明的。根据本专利技术，术语X射线透明涉及以下事实：经过光栅的X射线辐射不改变其 相位，即没有相移，并且不改变其幅度，两者均到可测量或合理的量。根据本专利技术，术语改 变相位涉及移动X射线辐射的相位。所述分析器-光栅的条为X射线吸收性的，使得它们 改变经过所述光栅的X射线辐射的幅度。所述相位-光栅的条改变经过所述光栅的X射线 辐射的相位。 根据本专利技术的示范性实施例，所述固定关联包括相位-光栅到分析器-光栅偏移 所述分析器-光栅的栅距的分数1/n的变化；其中，η为所述线探测器单元的与一种类型的 相位-光栅关联的线数。 根据一范例，与所述毗邻的线相关，固定关联包括所述相位-光栅与所述分析 器-光栅的光栅栅距之间额外的偏移，或额外的位移，使得所述第一部分或所述第二部分 的第X个分析器-光栅栅距到相位-光栅栅距的实际位置/偏移位置为d= (χ-1)/η。例 如，在η = 4的情况中，针对每个相位-光栅方向的探测器线，被分配到所述四个探测器线 的第一个的所述光栅被提供有偏移d = (1-1)/4 = 0,被分配到所述四个探测器线的第二个 的所述分析器-光栅被提供有偏移d = (2-1)/4 =所述分析器-光栅的1/4栅距，被分配 到所述四个探测器线的第三个的所述光栅被提供有偏移d= (3-1)/4 = 1/2,并且被分配到 所述四个探测器线的第四个的所述光栅被提供有所述分析器-光栅的d = (4-1)/4 = 3/4 栅距偏移。类似的规则适用于与其他方向的所述光栅关联的探测器线。所述偏移可以递增 或递减。进一步地，必须指出，所述相位光栅栅距和所述分析器光栅栅距可以具有2比1的 比率，即所述分析器光栅的栅距为所述相位光栅的栅距大小的一半。对于平行几何形态而 言是这样的。在不同的锥形束几何形态的情况中，存在与所述光栅的栅距相关的放大效应。 根据另外的范例，提供所述线探测器单元中与一种类型的相位-光栅关联的z*n 的线数，并且提供z的冗余；例如，每个方向四加四个线，每四个线被提供有1/4的偏移，提 供为2的冗余。 根据另外的示范性实施例，提供至少十二个线探测器单元，其中，所述相位-光栅 的另外的部分被提供为在另外的方向的另外的相位-光栅，并且所述分析器-光栅的另外 的部分被提供为在所述另外的方向的另外的分析器-光栅，它们中的每个被布置为与所述 至少十二个线探测器单元中分配的线固定关联。所述另外的方向不同于所述第一和第二方 向。 例如，所述第一方向可以平行于所述扫描方向，所述第二方向可以被布置为与所 述第一方向成60°角，并且与所述另外的方向成120°角。 根据另外的示范性实施例，针对所述采集移动，所述光栅相对于彼此并且相对于 所述探测器装置保持固定。例如，针对所述采集移动，不提供相位阶跃。 根据另外的示范性实施例，针对所述采集移动，所述X射线源、所述光栅装置和所 述X射线探测器装置被安装到一移动结构，所述移动结构能够绕被对齐到所述X射线管的 焦斑的轴枢转。 根据另外的示范性实施例，至少一个另外的线探测器单元被提供为纯衰减测量探 测器单元，其没有关联的相位-光栅结构和分析器-光栅结构。 根据另外的示范性实施例，前准直器被提供在所述X射线源与所述分析器-光栅 之间，使得对象可以被布置在所述X射线源与所述分析器-光栅之间。后准直器被提供在 所述分析器-光栅与所述探测器之间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对对象进行相衬成像的X射线成像系统(10)，包括：‑X射线源(12)；‑X射线探测器装置(16)；以及‑光栅装置(18)；其中，所述X射线探测器装置包括在第一方向(42)平行于彼此布置的至少八个线探测器单元(40)；其中，所述线探测器单元在垂直于所述第一方向的方向(44)线性延伸；其中，所述X射线源、所述X射线探测器装置和所述光栅装置适于执行在扫描方向(22)关于对象的采集移动(MA)，其中，所述扫描方向平行于所述第一方向；其中，所述光栅装置包括：被布置在所述X射线源与所述探测器之间的相位‑光栅结构(46)；以及被布置在所述相位‑光栅结构与所述探测器装置之间的分析器‑光栅结构(48)；其中，所述相位‑光栅结构具有若干线性相位‑光栅(52)，所述若干线性相位‑光栅中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联；其中，所述相位‑光栅的第一部分(54)被提供为在所述第一方向具有狭缝(58)的第一相位‑光栅(56)；并且所述相位‑光栅的第二部分(60)被提供为在不同于所述第一方向的第二方向(66)具有狭缝(64)的第二相位‑光栅(62)；并且其中，所述分析器‑光栅结构具有若干线性分析器‑光栅(68)，所述若干线性分析器‑光栅中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联；其中，所述分析器‑光栅的第一部分(70)被提供为在所述第一方向具有狭缝(74)的第一分析器‑光栅(72)；并且所述分析器‑光栅的第二部分(76)被提供为在所述第二方向具有狭缝(80)的第二分析器‑光栅(78)；并且其中，所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第一相位‑光栅和所述第一分析器‑光栅关联，并且其中，所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第二相位‑光栅和所述第二分析器‑光栅关联。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.24 US 61/589,9341. 一种用于对对象进行相衬成像的X射线成像系统（10)，包括： -X射线源（12); -X射线探测器装置（16);以及 -光栅装置（18); 其中，所述X射线探测器装置包括在第一方向（42)平行于彼此布置的至少八个线探测 器单元（40);其中，所述线探测器单元在垂直于所述第一方向的方向（44)线性延伸； 其中，所述X射线源、所述X射线探测器装置和所述光栅装置适于执行在扫描方向（22) 关于对象的米集移动（MA)，其中，所述扫描方向平行于所述第一方向； 其中，所述光栅装置包括：被布置在所述X射线源与所述探测器之间的相位-光栅结 构（46);以及被布置在所述相位-光栅结构与所述探测器装置之间的分析器-光栅结构 (48)； 其中，所述相位-光栅结构具有若干线性相位-光栅（52)，所述若干线性相位-光栅中 的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联； 其中，所述相位-光栅的第一部分（54)被提供为在所述第一方向具有狭缝（58)的第 一相位-光栅（56);并且所述相位-光栅的第二部分（60)被提供为在不同于所述第一方 向的第二方向（66)具有狭缝（64)的第二相位-光栅（62);并且 其中，所述分析器-光栅结构具有若干线性分析器-光栅（68)，所述若干线性分析 器-光栅中的每个被布置为与所述至少八个线探测器单元中指定的线固定关联； 其中，所述分析器-光栅的第一部分（70)被提供为在所述第一方向具有狭缝（74)的 第一分析器-光栅（72);并且所述分析器-光栅的第二部分（76)被提供为在所述第二方 向具有狭缝（80)的第二分析器-光栅（78);并且 其中，所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第一相位-光栅和所述第一分 析器-光栅关联，并且其中，所述线探测器单元中的至少四个毗邻的线与所述第二相位-光 栅和所述第二分析器-光栅关联。2. 根据权利要求1所述的X射线成像系统，其中，所述固定关联包括相位-光栅到分析 器-光栅偏移所述分析器-光栅的栅距的分数1/n的变化；其中，η为所述线探测器单元中 与一种类型的相位-光栅关联的线的数量。3. 根据权利要求1或2的X射线成像系统，其中，至少十二个线探测器单元被提供； 其中，所述相位-光栅的另外的部分被提供为在另外的方向的另外的相位-光栅并且 所述分析器-光栅的另外的部分被提供为在所述另外的方向的另外的分析器-光栅，它们 中的每个被布置为与所述至少十二个线探测器单元中指定的线固定关联；并且其中，所述 另外的方向不同于所述第一方向和所述第二方向。4. 根据权利要求1、2或3所述的X射线成像系统，其中，针对所述采集移动，所述光栅 相对于彼此并且相对于所述探测器装置保持固定。5. 根据前述权利要求之一所述的X射线成像系统，其中，针对所述采集移动，所述X射 线源、所述光栅装置和所述X射线探测器装置被安...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·勒斯尔，T·克勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL