本发明专利技术总体涉及X射线图像采集技术。采用用于X射线图像采集的相称成像可以显著提高所采集图像中的结构的可见度。然而，可能仅在小的探测器区域获得相称信息，随后的图像采集要求个体相位步进状态，以允许X射线图像的重建。因此，提供了一种用于相称的光栅装置，该光栅装置可以允许在视场扫描期间的即时相位步进。根据本发明专利技术，提供了一种用于相称成像的光栅装置（1），该光栅装置包括第一光栅元件（8）和第二光栅元件（10）。第一光栅元件（8）和第二光栅元件（10）中的每个都包括沟槽结构。沟槽结构包括至少一个沟槽区域（9）和至少一个屏障区域（3）。至少一个沟槽区域（9）和至少一个屏障区域（3）至少局部被布置为平行。第一光栅元件（8）和第二光栅元件（10）被布置成使得第一光栅元件（8）的沟槽结构与第二光栅元件（10）的沟槽结构不平行，包括角度α。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有即时相位步进的非平行光栅装置、X射线系统及使用
本专利技术总体涉及X射线图像采集。更具体而言，本专利技术涉及采用相衬(phase-contrast)的图像采集。具体而言，本专利技术涉及用于相衬成像的光栅装置、X射线系统并且涉及光栅装置在X射线系统、传输X射线系统、CT系统和断层摄影合成系统的至少一个中的使用。
技术介绍
在X射线图像采集技术中，待检查的对象，例如患者，被置于例如X射线管的X射线生成装置或X射线源与X射线探测器之间。可能采用准直元件由X射线源沿X射线探测器的方向生成扇形束或锥形束。位于X辐射的路径中的待检查对象取决于其内部结构对X射线束进行空间衰减。经空间衰减的X辐射随后到达X射线探测器，X辐射的强度分布被确定并随后被转换为电信号，以用于X射线图像的进一步处理和显示。X射线生成装置和X射线探测器这两者都可以安装在机架上，以便围绕待检查的对象旋转。通过提供与改变相对于待检查对象的对准和取向的不同X射线图像的随后的采集相对应的旋转，可以获得对象内部形态的三维重建。然而，即使在对象内部的不同组织之内，特定对象可能仅具有较小的X辐射的衰减或衰减差异，因而导致相当均匀地衰减的X射线图像，该图像具有低的对比度，并因此阻碍区分待检查的对象内部的各个要件(element)。虽然对象体内的不同区域可能具有相似的衰减性质，但它们可能更大程度上影响穿透该对象的X辐射的相位。因而，可以采用相衬成像，以便对通过待成像对象的X辐射的相位信息进行可视化，具体而言，该X辐射至少部分为相干X射线。除了仅考虑X辐射的幅度衰减的X射线传输成像之外，相衬成像不仅可以沿投影线确定待成像的对象的吸收性质，而且还可以确定所传输的X射线的相移。所探测到的相移因而可以提供额外的信息，可以采用该信息，以便增强对比度，确定材料成分，这可能导致X辐射剂量的减少。由于波的相位可能不直接地测量，因而可以采用通过两个或更多个波的干涉来将相移转换成强度调制。在微分相衬成像中，锥形束几何结构的使用可以构成对X射线探测器元件的可用大小的限制，特别是当相位和/或吸收光栅与平行于光轴的沟槽(trench)对准时。在自X射线源起大约1m的距离处，相位灵敏度相对于成像系统的中央区域显著地下降的点距离光轴大约+-3cm。这种限制可能特别地取决于锥形束或扇形束的光栅性质、可见度、距离以及角度。对于例如医学成像应用、检测成像应用或安全成像应用的一些应用，至少沿二维X射线图像的一个方向的少于6cm的视场可能太小而不能合理可行。此外，对于相衬成像，必须采集区域的多幅图像，该多幅图像具有个体相位步进状态，以便对图像信息进行优选重建。因而，可能期望在减少由于采集图像信息时的相位步进必须的采集步进的同时，增加在采用相衬成像时能够获得的图像的视场。
技术实现思路
因而，提供在提供即时(onthefly)相位步进的同时允许对期望的视场进行扫描的光栅装置。根据本专利技术的示范性实施例，提供了一种用于相衬成像的光栅装置，该光栅装置包括第一光栅元件和第二光栅元件。第一光栅元件和第二光栅元件中的每个都包括沟槽结构，其中，所述沟槽结构包括至少一个沟槽区域和至少一个屏障区域。所述至少一个沟槽区域和至少一个屏障区域至少局部被布置为平行，并且其中，第一光栅元件和第二光栅元件被布置成使得第一光栅元件的沟槽结构与第二光栅元件的沟槽结构不平行，包括角度α。根据本专利技术的另一示范性实施例，提供了一种X射线系统，该系统包括X射线源和还包括X射线探测器元件的根据本专利技术的光栅装置。对象能被布置在X射线源和光栅装置之间，并且X射线源与光栅装置可操作地耦合，使得能够获得对象的相衬图像。根据本专利技术的另一示范性实施例，根据本专利技术的光栅装置用在X射线系统、CT系统和断层摄影合成系统的至少一个中。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辐射穿过待成像的对象，随后到达X射线探测器。由于可能不直接测量相位信息，因而可以采用可能导致能由X射线探测器探测的强度调制的两个或更多个波前的相消或相长的交互的含义。可以通过在待检查的对象与X射线探测器之间提供相移光栅或射束分裂器光栅来获得相对应的干涉。通过射束分裂器光栅的X辐射因而导致射束分裂器光栅后面的干涉图样(pattern)，包含关于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射线束的相应的局部强度。所得的强度图样包括具有通常处于大约数微米的距离的极小值和极大值。然而，X射线探测器可以仅包括处于大约～50至150μm的分辨率，并且因而可能不能分辨所生成的干涉图样的相应地精细结构。因此，可以采用相位分析器光栅或吸收器光栅，包括传输和吸收条带单元或沟槽区域和屏障区域的周期性图样，该图样具有与干涉图样相似的周期性。通过单独地照射射束分裂器光栅，即使在不存在分析器光栅的情况下，也可以在分析器光栅的位置处生成干涉图样。因而，可能由于所采用的X射线探测器元件，仅要求分析器光栅，这不提供足够高以直接探测射束分裂器光栅的干涉图案或条纹的空间分辨率。由此，可以采用分析器。在一个相位步进位置，让条纹极大值在横向位移之后传输到达探测器，可以在金沟槽中吸收该极大值。由分析器光栅的相似的周期性，可以在X射线探测器表面上的分析器光栅后面生成强度调制图样。相对应的图样可以具有大体上较大的周期性，因而该图样能由具有处于50至150μm的分辨率的X射线探测器来探测。X射线探测器元件像素可以探测干涉图样，作为平均强度值。为了获得相衬图像，特别是为了获得微分相移，可以要求分析器光栅横向偏移，即沿垂直于分析器光栅和射束分裂器光栅这两者的栅格或条带的方向偏移，这些光栅被布置为以可以处于大约1μm的光栅间距p的分数倍相对于光栅条带大体平行。例如，可以将从一个光栅间隙或沟槽区域改变至随后的光栅间隙的位置改变例如大约4倍或8倍。以光栅间距p的分数倍进行的相对应的横向偏移可以被称为相位步进。单相位步进的实例中通过光栅的X射线束因而包括个体相位步进状态。然后，可以从在分析器光栅的针对每个位置(例如针对每个相位步进状态)测量的相位步进期间的两个栅格后面的X射线探测器元件中观察到的强度调制提取相移。具体而言，通过测量多个位置，例如具有不同的相位步进状态的4或8个位置，可以获得相位信息。由于X射线入射至光栅上的入射角，可见度可以视为相对于至光栅的沟槽的横向扩展针对较大的离轴位置而减小。为了确保足够的可见度并由此确保X射线探测器对X射线相位的探测能力，例如在系统长度，即X射线源与X射线探测器元件之间的距离大约为1m，能量大约为20-30kVp，并且沟槽结构具有平行结构的情况下，视场可以限于大约6cm的大小。增大视场的一种解决方案可以视为移动X射线探测器，由此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，可以要求个体相位步进，即例如具有不同相位步进状态的4或8个个体图像采集，因而X射线探测器的相对应的运动、位移、倾斜或旋转与相对应的相位步进的组合可能是繁长的过程。在常规的吸收对比投影成像中，在传输或投影图像中叠加沿入射X射线方向的多种对象结构。这可能常常使确定个体结构复杂化并因而使相对应的X射线的可读性变小。可以通过将总辐射剂量分布在若干角度视图之上以便改善关于对象内部结构的深度信息来获得图像质量的改善。相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.10 EP 09178705.11.一种用于相衬成像的光栅装置(1)，包括：第一光栅元件(8)；第二光栅元件(10)；以及具有探测器大小的X射线探测器元件(12)；其中，所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)中的每个都包括沟槽结构；其中，所述沟槽结构包括至少一个沟槽区域(9)和至少一个屏障区域(3)；其中，所述至少一个沟槽区域(9)和所述至少一个屏障区域(3)至少局部被布置为平行；其中，所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)被布置成使得所述第一光栅元件(8)的所述沟槽结构与所述第二光栅元件(10)的所述沟槽结构至少局部被布置为不平行；其中，所述X射线探测器元件(12)被布置为大体上平行于所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)中的至少一个；其特征在于：所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)被布置在所述X射线探测器元件(12)的顶部，其中，所述第一光栅元件(8)、所述第二光栅元件(10)以及所述X射线探测器元件(12)被提供作为具有各个元件相对于彼此的定义的关系的紧凑的单个单元；并且其中，所述第一光栅元件、所述第二光栅元件和所述X射线探测器元件能够在扫描运动中作为单个单元进行位移。2.根据权利要求1所述的光栅装置，其中，所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)被布置为大体上平行。3.根据权利要求1或2所述的光栅装置，其中，所述第一光栅元件(8)被作为射束分裂器光栅(8)来提供；并且/或者其中，所述第二光栅元件(10)被作为分析器光栅(10)来提供。4.根据权利要求1或2所述的光栅装置，其中，所述第一光栅元件(8)和所述第二光栅元件(10)中的至少一个适于影响电磁辐射的振幅和相位中的至少一个参数。5.根据权利要求1或2所述的光栅装置，其中，所述第一光栅元件(8)的所述沟槽结构与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·舒塞尔，G·福格特米尔，
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：
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