包括可位移X射线探测器元件的用于相称成像的设备和方法技术

本发明专利技术总体上涉及X射线图像采集技术。为X射线图像采集采用相称成像可以显著提高所采集图像的质量和信息内容。不过，仅可以在小的探测器区域中获得相称信息，对于特定X射线成像应用的充分大视场而言这可能太小。因此，提供了一种用于相称成像的设备，其可以允许采集增大的视场。根据本发明专利技术，提供了一种用于相称成像的设备（1），其包括X射线源（2）、具有探测器大小的X射线探测元件（12）、分束器光栅（8）和分析器光栅（10）。能够在所述X射线源（2）和所述X射线探测器（12）之间布置对象（6）。能够在所述X射线源（2）和所述X射线探测器（12）之间布置分束器光栅（8）和分析器光栅（10）。操作性地耦合所述X射线源（2）、所述分束器光栅（8）、所述分析器光栅（10）和所述X射线探测器元件（12），从而使得能够获得所述对象（6）的相衬图像。所述设备（1）适于采集视场大于所述探测器大小的相称图像。X射线探测器元件（12）能够位移，通过位移X射线探测器元件（12），能够获得视场的相称图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及X射线图像采集。更具体而言，本专利技术涉及采用相称(phase-contrast)的图像采集。具体而言，本专利技术涉及ー种包括可位移X射线探测器元件的用于相称成像的设备、ー种X射线系统、ー种用于采集相称图像信息的方法以及在X射线系统、CT系统和断层摄影合成系统之一中使用用于相称成像的设备。
技术介绍
在X射线图像采集技术中，待检查对象，例如患者，位于X射线发生装置或X射线源(例如X射线管)与X射线探测器之间。X射线源在X射线探测器方向上产生扇束或锥束，这可能是采用准直元件实现的。位于X辐射路径中的待检查对象根据其内部结构在空间上 衰减X射线束。空间上被衰减的X辐射随后到达X射线探测器，其中确定X辐射的強度分布井随后转换成电信号，以供进一步处理和显示X射线图像。X射线发生装置和X射线探测器都可以安装在机架上，以绕着待检查对象旋转。通过提供一致的旋转，随后相对于待检查对象改变对准和取向来采集不同的X射线图像，可以获得对象内部形态的三维重建。不过，某种对象可能即使在对象内部的不同组织之内也仅有X辐射的少量衰减或衰减差异，从而获得具有低对比度的衰减相当均匀的X射线图像，从而不能区分待检查对象内部的単独元素。尽管对象之内的不同区域可能具有类似的衰减性质，但它们可能在更大程度上影响到穿透对象的X辐射的相位。于是，可以采用相称成像对通过待检查对象的X辐射、尤其是相干X射线的相位信息进行可视化。除了仅考虑X辐射的幅度衰减的X射线透射成像之外，相称成像不仅可以确定待检查对象沿投影线的吸收性质，而且可以确定透射X射线的相移。于是，探測到的相移可以提供额外信息，额外信息可用于增强对比度，确定材料成分，可能实现X辐射剂量的减小。由于不能直接測量波的相位，因此可以采用通过两个或更多波的干涉将相移转换成强度调制。在微分相衬成像中，使用锥束几何结构可能构成对X射线探测器元件有用大小的限制，尤其是在相位和/或吸收光栅以其沟槽平行于光轴而对准的时候。在距X射线源大约Im的距离，相位灵敏度相对于成像系统中心区域显著下降的点大约偏离光轴±3cm。对于ー些应用而言，例如，医疗成像应用、检查成像应用或安全成像应用，至少在ニ维X射线图像的ー个方向上低于6cm的视场，可能太小，而在可行性上不合理。于是，可能希望在采用相称成像时增大视场。
技术实现思路
因此，提供了根据独立权利要求所述的ー种具有増大视场的用于相称成像的设备、ー种包括用于相称成像的设备的X射线系统、ー种用于采集相称图像信息的方法以及在X射线系统、CT系统和断层摄影合成系统之一中使用用于相称成像的设备。根据本专利技术的示范性实施例，提供了一种用于相称成像的设备，其包括X射线源、具有探測器大小的X射线探测器元件、第一光栅元件和第二光栅元件。对象能够布置于X射线源与X射线探测器之间，并且第一光栅元件和第二光栅元件也能够布置于X射线源与X射线探测器之间。操作性耦合第一光栅元件、第二光栅元件和X射线探测器，从而使得能够获得对象的相称图像。相称图像包括视场大于所述探測器大小的相称图像信息。X射线探測器元件能够位移，其中，通过使X射线探测位移，能够获得视场的相称图像。根据本专利技术的另ー示范性实施例，提供了ー种X射线系统，其包括根据本专利技术的用于相称成像的设备。根据本专利技术的另ー示范性实施例，提供了一种采集相称图像信息的 方法，其包括如下步骤在第一相位步进状态下采集第一相称图像信息，使X射线探测器元件相对于待检查对象和X射线源中的至少ー个移位、倾斜和/或旋转，并使第一光栅元件和第二光栅元件相对于彼此移位。采集第二相称图像信息，其包括第二相位步进状态。根据本专利技术的另ー示范性实施例，在X射线系统、CT系统和断层摄影合成系统中的至少ー个中使用根据本专利技术的用于相称成像的设备。为了获得X射线束的相位信息，可以采用干涉仪。优选地，相干X辐射通过待检查对象，随后到达X射线探测器。由于不能直接測量相位信息，因此可以采用两个或更多波前相长或相消交互的暗示，可能使得能够由X射线探测器探測到强度调制。通过在待检查对象和X射线探测器之间提供相移光栅或分束器光栅可以获得相应的干渉。X辐射通过分束器光栅，从而在分束器光栅之后获得干涉图样，包含X射线束之内其极小值和极大值的相对位置的相移的信息，即X射线束的相应局部強度。所得的強度图样包括具有通常大约数微米的距离的极小值和极大值。不过，X射线探测器可以仅包括大约 50到150 u m的分辨率，于是可能不能分辨所产生的干涉图样的相应精细结构。因此，可以采用相位分析器光栅或吸收器光栅，包括透射和吸收条带元件或沟槽区域和遮挡区域的周期性图样，其周期性类似于干渉图样。通过仅照射分束器光栅，即使在没有分析器光栅的情况下，也可以在分析器光栅的位置处产生干渉图样。因而，由于采用了 X射线探测器元件，可能仅需要分析器光栅，这不提供足够高的空间分辨率以直接探測干涉图样或分束器光栅的条纹。因此，可以采用分析器。在ー个相位步进位置，让条纹极大值通过探测器，在横向位移之后，该极大值可能在金沟槽中被吸收。通过分析器光栅的类似周期性，可以在X射线探测器的表面上在分析器光栅后方产生莫尔图样。相应的莫尔图样可能具有显著更大的周期性，于是可以被分辨率大约为50到150i!m的X射线探测器探測到。为了获得相称图像，尤其是为了获得微分相移，可能需要分析器光栅横向偏移，即在垂直于分析器光栅和分束器光栅两者的格栅或条带的方向上偏移光栅间距P的一小部分(大约为I Pm)，这些光栅被布置成基本上平行于光栅条带。例如，可以将从ー个光栅间隙或沟槽区域到随后的光栅间隙的位置改变大约例如4倍或8倍。可以将ー小部分的光栅间距P的相应横向偏移称为相位步进。于是，在単一的相位步进情况下通过光栅的X射线束包括単独相位步进状态。可以从针对分析器光栅的每个位置，例如针对每个相位步进状态实测的相位步进期间在两个格栅后方在X射线探测器元件中观测到的強度调制提取出相移。由于X射线入射到光栅上的入射角，可以看到，相对于横向延伸到光栅的沟槽，偏轴位置越大，可见度越小。为了保证充分高的可见度，因而为了保证X射线探测器对X射线相位有充分高探測能力，可以将视场限制为约6cm的大小，例如对于系统长度而言，X射线源和X射线探测器元件之间的距离约为lm，能量约为20-30kVp。可以看出，增大视场的ー个方案是移动X射线探測器，从而随后获得视场的多个子区域。由于对于X射线探测器的每个位置，可能需要相位步进，即，例如4或8次具有不同相位步进状态的单独图像采集，所以X射线探测器的相应移动、位移、倾斜或旋转与相应相位步进组合可能是很长的过程。视场至少在ー个方向或扩展(extension)上小于6cm,使用平面探测器的可能要求可以在相称成像中，例如微分相称乳腺摄影中受到限制。克服视场限制的方案可以是采用多片块(multi-tile)探測器，例如包括多个探测器元件(可能相对于探測器平面彼此倾斜)的探測器，和/或在视场上方扫描片块或探測器，从而采集多个后续图像，构成更大的视场。 在常规的吸收衬度投影成像中，在图像中叠加沿入射X射线方向的众多对象结构。这常常可能使确定单独结构复杂化，从而减小相应X射线图像的可读性。通过在数个角视图上分布总的辐射剂量以改善关于对象内部结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.10 EP 09178692.11.一种用于相衬成像的设备(I)，包括 X射线源(2)； 具有探測器大小的X射线探测器元件(12)； 第一光栅元件(8，10);以及 第二光栅元件(8，10); 其中，对象(6)能够布置于所述X射线源(2)和所述X射线探测器元件(12)之间； 其中，所述第一光栅元件(8，10)和所述第二光栅元件(8，10)能够布置于所述X射线源(2)和所述X射线探测器元件(12)之间； 其中，操作性地耦合所述X射线源(2)、所述第一光栅元件(8，10)、所述第二光栅元件 (8，10)和所述X射线探测器元件(12)，从而使得能够获得所述对象(6)的相衬图像； 其中，所述设备(I)适于采集视场大于所述探測器大小的相称图像； 其中，所述X射线探测器元件(12)能够位移；并且 其中，通过所述X射线探测器元件(12)的位移，能够获得所述视场的相称图像。2.根据前述权利要求所述的设备， 其中，所述X射线探测器元件(12)的位移包括绕所述X射线源(2)和所述X射线源(2)的焦斑中的至少ー个旋转。3.根据前述权利要求之一所述的设备， 其中，所述第一光栅元件和所述第二光栅元件是分束器光栅(8)和分析器光栅(10)之 其中，所述第一光栅元件(8，10)和所述第二光栅元件(8，10)能够彼此相对位移，以提供相位步进；和/或 其中，所述第一光栅元件(8，10)和所述第二光栅元件(8，10)被布置成彼此平行并平行于所述X射线探测器元件(12)。4.根据前述权利要求之一所述的设备， 其中，所述X射线源(2)能够相对于所述第一光栅元件(8，10)、所述第二光栅元件(8，10)和/或所述X射线探测器元件(12)位移。5.根据前述权利要求之一所述的设备， 其中，所述X射线源(2)、所述第一光栅元件(8，10)、所述第二光栅元件(8，10)和所述X射线探测器元件(12)能够绕所述对象(6)旋转。6.根据权利要求4或5之一所述的设备， 其中，所述第一光栅元件(8，10)和所述第二光栅元件(8，10)中的至少ー个包括沟槽结构； 其中，所述沟槽结构包括分别平行于所述沟槽结构和沟槽的第一扩展；并且 其中，所述X射线源的位移平行于所述第一扩展。7.根据前述权利要求之一所述的设备， 其中，所述X射线探测器元件(12)适于采集所述视场的子区；并且其中，在所述X射线探测器元件(12)能够从用于采集所述视场的第一子区的第一位置位移到用于采集所述视场的第二子区的第二位置时，使所述第一光栅元件(8，10)和所述第ニ光栅元件(8，10)彼此相对位移，以在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·勒斯尔，K·J·恩格尔，G·福格特米尔，D·格勒，G·马滕斯，S·S·舒塞尔，T·克勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：