多方向相襯x射線成像的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對象的相襯X射線成像。為了提供在多于一個方向的相襯信息，提供一種X射線成像系統(tǒng)，所述X射線成像系統(tǒng)包括X射線源(12)、X射線探測器裝置(16)、以及具有相位-光柵結構(46)和分析器-光柵結構(48)的光柵裝置(18)。所述X射線探測器裝置包括在第一方向平行于彼此的至少八個線探測器單元(40)，所述至少八個線探測器單元在垂直于所述第一方向的方向(44)線性延伸。所述X射線源、所述X射線探測器裝置和所述光柵裝置適于在平行于所述第一方向的掃描方向執(zhí)行相對于對象的采集移動。所述相位-光柵結構具有若干線性相位-光柵，它們中的每個被布置為與所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)；第一部分作為在所述第一方向具有狹縫的第一相位-光柵，并且第二部分作為在不同于所述第一方向的第二方向具有狹縫的第二相位-光柵。所述分析器-光柵結構具有若干線性分析器-光柵，它們中的每個被布置為與所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)；第一部分作為在所述第一方向具有狹縫的第一分析器-光柵，并且第二部分作為在所述第二方向具有狹縫的第二分析器-光柵。所述線探測器單元中的至少四個毗鄰的線與所述第一相位-光柵和所述第一分析器-光柵關聯(lián)，并且所述線探測器單元中的至少四個毗鄰的線與所述第二相位-光柵和所述第二分析器-光柵關聯(lián)。所述光柵裝置可以包括被布置在所述X射線源與所述相位-光柵結構之間的源-光柵結構，用于為經(jīng)過所述源-光柵結構的所述X射線束提供足夠的相干性，使得在經(jīng)過所述相位-光柵結構之后，可以在所述分析器-光柵結構的位置處觀察到干涉。
【專利說明】多方向相襯X射線成像

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于對對象進行相襯成像的X射線成像系統(tǒng)，涉及用于對對象進行X 射線相襯成像的方法，并且涉及計算機程序單元以及計算機可讀介質。

【背景技術】
[0002] 相襯X射線成像，即差分相襯成像，被用于，例如與常規(guī)衰減對比圖像相比，增強 低吸收樣本的對比度。EP1731099A1描述了一種X射線干涉儀裝置，其包括多色X射線源、 源-光柵、相位-光柵和分析器-光柵、以及圖像探測器。對象被布置在所述源-光柵與所 述相位-光柵之間。所述光柵包括處于吸收材料（例如金）的條之間的多個X射線透明的 狹縫。然而，所述X射線干涉儀布置僅在一個方向提供相襯信息。


【發(fā)明內容】

[0003] 因此，存在對于在多于一個方向提供相襯信息的需要。
[0004] 本發(fā)明的目標通過獨立權利要求的主題得以解決，其中，在從屬權利要求中并入 了另外的實施例。
[0005] 應指出，下文描述的本發(fā)明的各方面也適用于X射線成像系統(tǒng)、X射線相襯成像的 方法、計算機程序單元和計算機可讀介質。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種用于對對象進行相襯成像的X射線成像系 統(tǒng)，其包括X射線源、X射線探測器裝置和光柵裝置。所述X射線探測器裝置包括在第一方 向平行于彼此布置的至少八個線探測器單元，其中，所述線探測器單元在垂直于所述第一 方向的方向線性延伸。所述X射線源、所述X射線探測器裝置和所述光柵裝置適于在掃描 方向執(zhí)行關于對象的米集移動，其中，所述掃描方向平行于所述第一方向。所述光柵裝置包 括被布置在所述X射線源與所述探測器之間的相位-光柵結構以及被布置在所述相位-光 柵結構與所述探測器裝置之間的分析器-光柵結構。所述相位-光柵結構具有若干線性 相位-光柵，它們中的每個被布置為與所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)。 所述相位-光柵的第一部分被提供為在所述第一方向具有狹縫的第一相位-光柵，并且所 述相位-光柵的第二部分被提供為在不同于所述第一方向的第二方向具有狹縫的第二相 位-光柵。所述分析器-光柵結構具有若干線性分析器-光柵，它們中的每個被布置為與 所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)。所述分析器-光柵的第一部分被提供為 在所述第一方向具有狹縫的第一分析器-光柵，并且所述分析器-光柵的第二部分被提供 為在所述第二方向具有狹縫的第二分析器-光柵。所述線探測器單元中的至少四個毗鄰的 線與所述第一相位-光柵和所述第一分析器-光柵關聯(lián)，并且所述線探測器單元中的至少 四個毗鄰的線與所述第二相位-光柵和所述第二分析器-光柵關聯(lián)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所提供的X射線輻射必須示出各自的橫向相干性，例如用適當?shù)剡m 配的源-光柵生成的。換言之，所述X射線的橫向相干性必須在垂直于與所述第一光柵方 向相關的所述掃描方向的方向大，并且在不同于所述第一方向的與所述相位光柵中具有其 不同光柵取向的各自區(qū)（即部分）相關的第二方向大。例如，在源-光柵中，金屬條結構， 例如金屬填充的槽或溝槽結構，必須被取向為在一個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射線在中間區(qū)域的投影面積中的相干性定義不清， 因而對應的（一個或多個）探測器線可能沒有被光柵覆蓋，如在上述范例之一中所提及的。 當然，代替提供適于所述至少兩個相干方向的源-光柵，也可以提供各自的X射線源，其提 供具有多重相干性的各自的輻射。在提供能夠應用各自相干的X射線輻射的X射線源的情 況中（其中，所述X射線輻射的不同部分的相干性的方向被對齊到或適配到所述各自光柵 結構部分的相干方向），也可以省略所述源-光柵結構。后者可以通過足夠小的焦斑來實 現(xiàn)。
[0008] 以周期性布置的多個條或間隙提供用于提供相襯成像的光柵裝置的光柵，其中， 所述條被布置為使得它們改變X射線輻射的相位和/或幅度，并且其中，所述間隙為X射線 透明的。根據(jù)本發(fā)明，術語"X射線透明"涉及以下事實：經(jīng)過光柵的X射線輻射不改變其 相位，即沒有相移，并且不改變其幅度，兩者均到可測量或合理的量。根據(jù)本發(fā)明，術語"改 變相位"涉及移動X射線輻射的相位。所述分析器-光柵的條為X射線吸收性的，使得它們 改變經(jīng)過所述光柵的X射線輻射的幅度。所述相位-光柵的條改變經(jīng)過所述光柵的X射線 輻射的相位。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述固定關聯(lián)包括相位-光柵到分析器-光柵偏移 所述分析器-光柵的柵距的分數(shù)1/n的變化；其中，η為所述線探測器單元的與一種類型的 相位-光柵關聯(lián)的線數(shù)。
[0010] 根據(jù)一范例，與所述毗鄰的線相關，"固定關聯(lián)"包括所述相位-光柵與所述分析 器-光柵的光柵柵距之間額外的偏移，或額外的位移，使得所述第一部分或所述第二部分 的第X個分析器-光柵柵距到相位-光柵柵距的實際位置/偏移位置為d= (χ-1)/η。例 如，在η = 4的情況中，針對每個相位-光柵方向的探測器線，被分配到所述四個探測器線 的第一個的所述光柵被提供有偏移d = (1-1)/4 = 0,被分配到所述四個探測器線的第二個 的所述分析器-光柵被提供有偏移d = (2-1)/4 =所述分析器-光柵的1/4柵距，被分配 到所述四個探測器線的第三個的所述光柵被提供有偏移d= (3-1)/4 = 1/2,并且被分配到 所述四個探測器線的第四個的所述光柵被提供有所述分析器-光柵的d = (4-1)/4 = 3/4 柵距偏移。類似的規(guī)則適用于與其他方向的所述光柵關聯(lián)的探測器線。所述偏移可以遞增 或遞減。進一步地，必須指出，所述相位光柵柵距和所述分析器光柵柵距可以具有2比1的 比率，即所述分析器光柵的柵距為所述相位光柵的柵距大小的一半。對于平行幾何形態(tài)而 言是這樣的。在不同的錐形束幾何形態(tài)的情況中，存在與所述光柵的柵距相關的放大效應。 [0011] 根據(jù)另外的范例，提供所述線探測器單元中與一種類型的相位-光柵關聯(lián)的z*n 的線數(shù)，并且提供z的冗余；例如，每個方向四加四個線，每四個線被提供有1/4的偏移，提 供為2的冗余。
[0012] 根據(jù)另外的示范性實施例，提供至少十二個線探測器單元，其中，所述相位-光柵 的另外的部分被提供為在另外的方向的另外的相位-光柵，并且所述分析器-光柵的另外 的部分被提供為在所述另外的方向的另外的分析器-光柵，它們中的每個被布置為與所述 至少十二個線探測器單元中分配的線固定關聯(lián)。所述另外的方向不同于所述第一和第二方 向。
[0013] 例如，所述第一方向可以平行于所述掃描方向，所述第二方向可以被布置為與所 述第一方向成60°角，并且與所述另外的方向成120°角。
[0014] 根據(jù)另外的示范性實施例，針對所述采集移動，所述光柵相對于彼此并且相對于 所述探測器裝置保持固定。例如，針對所述采集移動，不提供相位階躍。
[0015] 根據(jù)另外的示范性實施例，針對所述采集移動，所述X射線源、所述光柵裝置和所 述X射線探測器裝置被安裝到一移動結構，所述移動結構能夠繞被對齊到所述X射線管的 焦斑的軸樞轉。
[0016] 根據(jù)另外的示范性實施例，至少一個另外的線探測器單元被提供為純衰減測量探 測器單元，其沒有關聯(lián)的相位-光柵結構和分析器-光柵結構。
[0017] 根據(jù)另外的示范性實施例，前準直器被提供在所述X射線源與所述分析器-光柵 之間，使得對象可以被布置在所述X射線源與所述分析器-光柵之間。后準直器被提供在 所述分析器-光柵與所述探測器之間。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種用于對對象進行X射線相襯成像的方法，包 括以下步驟：
[0019] a)用具有至少八個探測器線的探測器采集相襯圖像子數(shù)據(jù)，其中，至少四個探測 器線與光柵結構的第一相位方向相關，并且至少另外的四個探測器線與第二相位方向相 關；并且其中，所述線探測器單元中與一個相位方向相關的每個線均被布置為與所述光柵 結構棚距固定關聯(lián)；
[0020] b)以在單個方向的采集移動，關于所述對象移動所述探測器；
[0021] 其中，重復執(zhí)行a)和b)至少八次，使得由所述探測器線的每個采集一個點的圖像 信息；
[0022] c)計算相位恢復，針對所述探測器線的每個生成圖像數(shù)據(jù)；并且
[0023] d)提供所述圖像數(shù)據(jù)用于另外的步驟。
[0024] 所述固定關聯(lián)包括相位-光柵到分析器光柵偏移所述分析器-光柵的柵距的分數(shù) 1/n的變化；其中，η為所述線探測器單元中與一種類型的相位-光柵關聯(lián)的線數(shù)。針對所 述采集，根據(jù)各自不同取向的光柵結構，提供在至少兩個方向具有相干性的X射線輻射，即 在一個方向針對經(jīng)過第一套探測器的射線的相干性以及在另一方向針對第二套探測器的 相干性。
[0025] 根據(jù)另外的示范性實施例，在步驟c)中的所述相位恢復提供：i)差分相位數(shù)據(jù)； ii)散射信息；以及iii)衰減數(shù)據(jù)。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述光柵被提供有至少兩個不同的光柵方向，由此提供有 關分別的兩個不同方向的相襯圖像信息。代替常用的所述光柵的階躍以掃描得到的干涉圖 案的不同部分，而是相對于要被檢查的對象移動所述成像系統(tǒng)。最少提供四個線探測器單 元，以能夠例如，通過對應于所述各自的相位光柵與分析光柵之間的不同偏移的不同探測 器線，在針對相同的物理射線測量的強度中識別正弦曲線。當然，更高數(shù)目的所謂掃描線 (其每個涉及所述干涉圖案的不同部分）由于從一個掃描線到下一個掃描線的偏移（即所 述相位-光柵與所述分析器-光柵之間遞增或遞減的偏移），而提供各自的圖像信息，其然 后可以在相位恢復步驟中得到計算而獲得期望的相襯圖像數(shù)據(jù)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另外一方面，所述X射線成像系統(tǒng)為乳房攝影系統(tǒng)，例如飛利浦 MicroDose乳房攝影系統(tǒng)，其中，用幾個線性探測器單元掃描整個視場。例如，所述探測器單 元被安裝到移動結構，所述移動結構被可樞轉地安裝，使得所述X射線管的焦點為旋轉點。 根據(jù)本發(fā)明，這樣的乳房攝影系統(tǒng)被提供有根據(jù)本發(fā)明的所述光柵裝置，如上所述，從而所 謂的狹縫掃描系統(tǒng)可以采集相襯信息，而無需常規(guī)意義上的相位階躍，在常規(guī)意義上的相 位階躍中，所述系統(tǒng)中的相位光柵或分析器光柵中的一個必須被相對于另一個移開。例如， 利用所述飛利浦MicroDose系統(tǒng)中存在的二十一個探測器線，在所述系統(tǒng)中實施所述相位 階躍的等價方案，其中，一個接一個的探測器線提供為通過乳房的同一個物理射線路徑的 樣品。因此不同的線探測器由具有不同凍結相位狀態(tài)的光柵干涉儀補充。
[0028] 通過將相位-相關的光柵結構取向為相對于所述掃描方向的各個角度，而用線探 測器系統(tǒng)同時地采集兩個或多個相位周期。在一個可能的實施例中，第一組七個線探測器 被用于在平行于所述掃描方向的方向中采集相襯，隨后的七個線探測器被用于采集純衰減 信息，并且最后七個線探測器被用于采集垂直于所述掃描方向的相襯信息。代替七加七加 七，也可以針對在兩個不同方向針對所述相襯采集使用總X射線通量的大部分的梯度，提 供兩組十個探測器線，并且僅一個線（例如中間探測器線）不被設計為采集相襯，而是采集 純衰減信息。
[0029] 根據(jù)另外的方面，本發(fā)明允許例如通過提供兩個垂直的掃描方向，來解決一維差 分相襯成像的對稱破缺性質。在三個或更多個（例如四個）方向（例如相對于所述掃描方 向為0°、45°、90°和135° )的情況中，可以提供（尤其是針對對象的低吸收部分，例如 針對乳房成像）改進的圖像信息。因此，由于可以采集兩個或多個方向的梯度，因而顯著減 小了所述對稱破缺，缺少強梯度或強散射組織分量的可能性得以顯著降低。
[0030] 根據(jù)后文描述的實施例，本發(fā)明的這些以及其他方面將變得顯而易見，并且將參 考后文描述的實施例來闡述本發(fā)明的這些以及其他方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 下面將參考附圖描述本發(fā)明的示范性實施例：
[0032] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的X射線成像系統(tǒng)。
[0033] 圖2示出了乳房攝影系統(tǒng)的透視圖，作為根據(jù)本發(fā)明的用于對對象進行相襯成像 的X射線成像系統(tǒng)的范例。
[0034] 圖3示意性地示出了本發(fā)明的X射線成像系統(tǒng)的布置的基本設置。
[0035] 圖4示出了除圖3以外的另外的可能的布置。
[0036] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的光柵裝置和X射線探測器裝置的透視 圖。
[0037] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光柵裝置和X射線探測器裝置的另外的范例的另外的透 視圖。
[0038] 圖7分別示出了在毗鄰的相位-光柵與分析器-光柵之間的偏移。
[0039] 圖8A和圖8B不出了與偏移相關的更詳細圖不。
[0040] 圖9A和圖9B示出了所述光柵裝置的至少一個另外的相干方向的范例。
[0041] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的源-光柵的范例。
[0042] 圖11A和圖11B在兩個不同布置中示出了具有前準直器和后準直器的示范性設 置。
[0043] 圖12A和圖12B示出了針對21線探測器裝置的兩種不同設置。
[0044] 圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的、用于對對象進行X射線相襯成像的方 法的基本步驟。

【具體實施方式】
[0045] 圖1示出了用于對對象進行相襯成像的X射線成像系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括X射線 源12,其用于向X射線探測器裝置16輻射X射線輻射14。進一步地，提供光柵裝置18,以 簡化方式用方框示出。然而，也將參考下圖，尤其是圖3和圖4以及圖5至圖9描述根據(jù)本 發(fā)明的光柵裝置18。
[0046] 進一步地，以符號方式指示對象20。X射線源12、X射線探測器裝置16和光柵裝 置18適于在掃描方向22執(zhí)行相對于對象的米集移動M A，其中，所述掃描方向也被稱作第一 方向，即所述掃描方向平行于所述第一方向。
[0047] 在進一步解釋根據(jù)本發(fā)明的X射線探測器裝置16和光柵裝置18之前，參考圖2， 其示出乳房攝影成像系統(tǒng)24,其中，用第一箭頭26指示掃描方向22,并用第二箭頭28指示 相反方向。在圖2中所示的系統(tǒng)中，X射線源12和X射線探測器裝置16被安裝到移動結 構30,其能夠繞與所述X射線管的焦斑34對齊的軸32樞轉。因此，針對所述采集移動，光 柵裝置18 (未在圖2中進一步示出）相對于探測器裝置16保持固定。聯(lián)系所述乳房攝影 調查，提供下乳房支撐板36和上乳房支撐板38,它們可以相對于彼此位移，以容納要被檢 查的乳房作為所述對象。針對所述采集，乳房停留在適當位置，而是所述探測器與所述X射 線源一起相對于所述乳房移動。通過提供與所述X射線管的焦斑34對齊的軸32,可以實現(xiàn) 樞轉運動。當然，也可以以不同的各自機制，提供其他移動類型，例如所述X射線源與所述 X射線探測器及所述光柵裝置的平移運動。
[0048] 如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明，X射線探測器裝置16包括在第一方向（用第一方向 箭頭42指示）平行于彼此布置的至少八個線探測器單元40,其中，所述線探測器單元在垂 直于所述第一方向的方向（用第二方向箭頭44指示）線性延伸。換言之，所述線探測器單 元在垂直于由第一方向42表示的平行堆疊順序的方向44連續(xù)。
[0049] 光柵裝置18包括被布置在X射線源12與探測器裝置16之間的相位-光柵結構 46,和被布置在相位-光柵結構46與探測器裝置16之間的分析器-光柵結構48。
[0050] 必須指出，關于圖3以及還關于圖1，可以在始于X射線源12的這種定位中提供不 同光柵結構和對象20的布置，所述對象被提供在相位-光柵結構46前方，或者根據(jù)另外的 范例，被布置在相位-光柵結構46之后且在分析器-光柵結構48之前。因此，盡管未在圖 3中示出，對象20也可以被布置在相位-光柵結構46與分析器-光柵結構48之間（也參 見圖4)。
[0051] 進一步地，光柵裝置18可以包括被布置在X射線源12與相位-光柵結構46之間 的源-光柵結構50。下文也聯(lián)系圖10進一步解釋源-光柵結構50。所述源-光柵結構適 于對經(jīng)過所述源-光柵結構的X射線提供足夠的相干性，使得在經(jīng)過所述相位-光柵結構 之后，可以在所述分析器-光柵結構的位置處觀察到干涉。所述源-光柵結構具有若干線 性源-光柵，其中，所述源-光柵的第一部分被提供為提供與所述第一方向相關的相干性的 第一源-光柵，并且所述源-光柵的至少第二部分被提供為提供與所述第二方向相關的相 干性的第二源-光柵。必須指出，輻射14必須被提供有至少兩個相干方向，這將在下面聯(lián) 系圖5及以下得到解釋。根據(jù)第一個范例，這可以由多色X射線輻射向其輻射的源-光柵 結構50和提供需要的相干性的源-光柵結構50提供。當然，根據(jù)另外的范例（未進一步 示出），所需要的相干性也可以由X射線源自身提供，使得也可以省略源-光柵結構50。
[0052] 源-光柵結構50具有若干線性源-光柵，其中第一部分提供與所述第一方向相關 的相干性，并且至少第二部分提供與所述第二方向相關的相干性。
[0053] 例如，所述源-光柵，或源-光柵結構50,被布置為接近所述X射線管的所述焦斑。
[0054] 圖4示出示意性設置，如上文提及的，其中，對象20被布置在相位-光柵結構46 與分析器-光柵結構48之間。
[0055] 如圖5中所不，相位-光柵結構46具有若干線性相位-光柵52,它們中的每個均 被布置為與所述至少八個線探測器單元40中指定的線固定關聯(lián)。
[0056] 所述范例示出了八個線，除用附圖標號40以外還以標記A至Η指示，即線40A至 4〇 H。類似的標號被用于相位-光柵52A至52H。相位-光柵52的第一部分54,即相位-光 柵52 A、52B、52。和52D被提供為在第一方向42具有狹縫的第一相位-光柵56。相位-光柵 52的第二部分60,即52 E、52F、52e和52H被提供為在不同于所述第一方向的第二方向66具 有狹縫64的第二相位-光柵62。第二方向66可以被提供為平行于延伸方向44。
[0057] 以類似的方式提供分析器-光柵結構48,但是在平行束幾何形態(tài)的情況中，各自 光柵的柵距為相位-光柵結構46的柵距大小的一半。理論上，可以根據(jù)所述束的散度來提 供所述相位柵距與所述分析器柵距之間的其他關系。由于在差分相襯X射線成像中，各自 的光柵結構原理對本領域技術人員是已知的，這里也不進一步討論所述光柵與所述探測器 的所述柵距與所述距離之間的關系。
[0058] 參考圖5,分析器-光柵結構48具有若干線性分析器-光柵68,例如在八個線探 測器的情況中為八個線性分析器-光柵68 A至68H。分析器-光柵68的每個被布置為與所 述至少八個線探測器單元40中指定的線固定關聯(lián)。分析器-光柵68的第一部分70被提 供為在第一方向42具有狹縫74的第一分析器-光柵72。分析器-光柵68的第二部分76 被提供為在第二方向66具有狹縫80的第二分析器-光柵78。因此，第一部分70包括分析 器-光柵68 a至68d，并且第二部分76包括分析器-光柵68e至68h。
[0059] 如從圖5可見，以所述各自光柵結構關于在所述輻射路徑（用中心輻射線82指 示）的后續(xù)布置中的重疊布置對齊的取向，來布置所述相位-光柵結構和所述分析器-光 柵結構的各自的第一和第二部分。
[0060] 線探測器單元40的至少四個毗鄰的線與第一相位-光柵56關聯(lián)，例如線40A至 40 D與相位-光柵52A至52D關聯(lián)。線探測器單元的所述四個毗鄰的線也與第一分析器-光 柵72關聯(lián)，例如分析器-光柵68 A至68D。進一步地，線探測器單元40的至少四個毗鄰的線 與第二相位-光柵62和第二分析器-光柵78關聯(lián)。例如，線40 e至40h與相位-光柵52e 至52h以及分析器-光柵68e至68h關聯(lián)。
[0061] 應聯(lián)系圖6進一步解釋術語"固定關聯(lián)"，圖6在底部示出探測器裝置16的示意性 布置，在其頂部示出分析器-光柵結構48,隨后是相位-光柵結構46。當然，附圖未按比例 繪制，并且未示出關于距離或縱橫比的任意特定關系。探測器裝置16被示為具有9個探測 器線40。必須指出，以相比較前面的圖旋轉的取向示出各自的線40A至40H的布置和順序， 即以右側的A起始，并以左側的Η結束，因此也有在右半部分的第一光柵56、72和在左半部 分的第二光柵62、78。
[0062] 除上述八個探測器線40Α至40Η以外，另外的探測器線84被提供為純衰減測量探 測器單元，沒有任何關聯(lián)的相位-光柵結構和分析器-光柵結構。必須指出，有關下文描述 的偏移方面，也可以省略另外的線探測器單元84,或由更大數(shù)目的衰減測量探測器線代替。
[0063] 相位-光柵結構46的相位-光柵52被示為針對第一部分54具有在一個方向延 續(xù)的狹縫58,并且針對第二部分60具有在所述第二方向延續(xù)的狹縫64。分析器-光柵68 的情況類似，其被示為針對第一部分70具有平行于的狹縫58延續(xù)的狹縫74 (未進一步指 示）以及針對所述第二部分的狹縫80。
[0064] 進一步地，探測器線40被示為具有到毗鄰的線單元的各自距離，該距離可能是由 于所述線探測器的制造方面而提供的。然而，所述距離并非條件，并且在所述各自的探測器 技術提供線探測器單元的無縫布置的情況中也可以被省略。類似的適用于所述光柵的所示 結構，其中，所述光柵也被示為具有到彼此的距離，用于對附圖的改善的可讀性。當然，所述 光柵也可以被提供為彼此抵靠，或者也可以具有較大距離。所述不同的光柵結構可以被提 供在集成的光柵體結構中。
[0065] 點劃線86指示所謂的光柵結構軸。例如，相位-光柵52中的第一個，在從圖6中 的左邊開始時，具有從光柵結構軸86到所述各自的光柵結構的第一條的起始點的距離88。 該距離被提供為全部相位-光柵52的相同的距離。然而，對于分析器-光柵68,這些也被 提供為具有在光柵結構軸86 (或所謂的系統(tǒng)軸）與所述分析器-光柵結構的所述第一條 的所述起始之間的距離90。所述固定關聯(lián)包括相位-光柵到分析器-光柵偏移所述分析 器-光柵的柵距的分數(shù)1/η的變化，其中η為所述線探測器單元中與一種類型的相位-光 柵關聯(lián)的線數(shù)。換言之，距離90從一個分析器-光柵到下一個增加，這用標記90ρ90 π、和 9〇m指示。由于相位-光柵52被提供為具有相同的距離88,因而關于相位-光柵52到分析 器-光柵68的布置提供增大的偏移。類似的適用于所述光柵的其他部分，即與分析器-光 柵68的第一部分70相關的相位-光柵52的第一部分54。
[0066] 這被示于圖7中，其中，出于圖示的目的僅在X射線輻射14的視向的平面視圖中 示出分析器-光柵68?？梢?，第二部分76,其為分析器-光柵68E至68H的形式，被提供有 各自的偏移90。在右半部分，示出為分析器-光柵68A至68D形式的第一部分70,其中，所 述光柵結構的起始被示為與另外的系統(tǒng)軸92 (用另外的點劃線指示）相關。分析器-光柵 68D以具有距離94的第一條起始，該距離94被提供有與上述與第二部分76相關的距離90 類似的為分數(shù)1/η的偏移。因此，也使用相同的標記i至iii。
[0067] 這也從圖8A可見，圖8A示出針對第二部分76的另外的范例，在上部以分析器-光 柵68 H開始，并且在底部以68E開始。如可見，上面的分析器-光柵直接在系統(tǒng)軸86以條狀 結構開始，其中，下面的一個被提供有第一偏移96。進一步下面的一個，即分析器-光68 f 被提供有進一步增加的偏移98,并且其下面的一個，即分析器-光柵68e被提供有還要進一 步增加的偏移100。
[0068] 類似的適用于在圖8B中示出的分析器光柵68的第一部分70,其中，從上到下示出 分析器-光柵68 D至68A。所述光柵在上面的分析器-光柵68D在第二系統(tǒng)軸92起始，并且 下面的分析器-光柵68。的光柵被提供有偏移102。下一個分析器-光柵，即分析器-光柵 68B，以進一步增加的偏移104開始，這對于下面的分析器-光柵68A也是同樣，其被提供有 還要進一步增加的偏移106。
[0069] 一般必須指出，根據(jù)可選的范例（未示出），所有的分析器光柵均被對齊到所述結 構軸，并且在所相位光柵處實施偏移。
[0070] 根據(jù)另外的示范性實施例，提供至少十二個線探測器單元。所述相位-光柵的另 外的部分被提供為在另外的方向的另外的相位-光柵，并且所述分析器-光柵的另外的部 分被提供為在所述另外的方向的另外的分析器-光柵，它們中的每個被布置為與所述至少 十二個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)。例如，所述光柵的第一部分被提供為與所述掃 描方向成+60°角，所述光柵的第二部分被提供為平行于所述掃描方向，并且所述光柵的第 三部分被提供為與所述掃描方向成-60°角。這在圖9A中得以圖示，圖9A示出所述布置和 所述方向，并且沒有特定的光柵層。如可見，中間部分被提供有在第一方向42的光柵結構， 并且在兩側上均應用各自為60°的角，如上文提及的（也參見在方向方案的右側上具有三 個方向的圖）。在圖9A中也未示出被布置在所述光柵后面的輻射方向的所述探測器線。
[0071] 當然，也可以提供針對多于三個部分的多于三個方向。作為范例，圖9B示出四個 方向，其中，第一方向42和第二方向66輔之以兩個為45°角的不同變化的兩個另外的方 向。因此，提供相對于所述掃描方向為0°的第一方向、大致45°的第二方向、大致90°的 第三方向，以及大致135°的第四方向（也參見在方向方案的右側上具有四個方向的圖）。 當然，在這樣的情況中，提供至少十六個線探測器單元，以能夠針對每個光柵取向，或相干 方向，具有至少四個線。要指出，類似于圖9A，圖9B也僅示出方向，并且沒有特定光柵；也 未示出所述探測器線。
[0072] 參考圖10,如上文已指示的，源-光柵結構50適于為經(jīng)過所述源-光柵結構的 所述X射線束提供足夠的相干性，使得在經(jīng)過所述相位-光柵結構之后，可以在所述分析 器-光柵結構的位置處觀察到干涉。因此，源-光柵結構50具有若干線性源-光柵108,其 中，第一部分110提供與所述第一方向相關的相干性，并且其中，最后第二部分112提供與 所述第二方向相關的相干性。
[0073] 源-光柵50被提供有源-光柵柵距，其中，源-光柵柵距與所述分析器-光柵柵 距的比率等于所述源-光柵與所述相位-光柵之間的距離與所述相位-光柵與所述分析 器-光柵之間的距離的比率。
[0074] 在另外的方向的另外的光柵的情況中，所述源-光柵的所述另外的部分提供與所 述另外的方向（未不出）相關的相干性。
[0075] 根據(jù)在圖11A和圖11B中示出的范例，前準直器114被提供在X射線源12與分析 器-光柵48之間，使得對象可以被布置在X射線源12與分析器-光柵48之間。后準直器 116被提供在分析器-光柵48與探測器16之間。
[0076] 例如，如在圖11A中所指示，當始于所述源時，提供以下布置：前準直器114、相 位-光柵結構46、用于容納對象20的空間、分析器-光柵結構48、后準直器116和探測器 裝置16。
[0077] 如在圖11B中所示，當從源12起始時，提供以下布置：前準直器114、用于容納對 象20的空間、相位-光柵結構46、分析器-光柵結構48、后準直器116和探測器裝置16。
[0078] 前準直器114因此被提供在X射線源12與相位-光柵46之間，使得對象20可以 被布置在X射線源12與相位-光柵46之間，其中，所述后準直器116被提供在所述對象與 探測器16之間，例如，在分析器-光柵48之前或之后。
[0079] 根據(jù)另外的范例（未示出），相位-光柵結構46被安裝到前準直器114,并且分析 器-光柵結構48被安裝到后準直器116。所述對象可以以使得所述對象被布置為更接近相 位-光柵結構46的方式，被布置在相位-光柵結構46與分析器-光柵結構48之間。
[0080] 所述準直器以如下方式提供減小被應用于對象的X射線劑量的可能：使得所有所 應用的劑量均被用于獲得圖像數(shù)據(jù)。由于所述線探測器可以被提供為彼此有一距離，因此 所述準直器可以優(yōu)選地適于所述線結構。因此，在給定時間僅有患者的小的切片被輻射。由 于所述移動，所述切片可以被提供為這樣的序列中，使得感興趣區(qū)域中的每個點僅關于考 慮所述偏移的每個光柵結構被輻射一次，即例如僅八次，每次具有所述分析器光柵到所述 相位光柵的進一步偏移，即針對一個方向四次，并且針對所述第二方向四次。當然，總計八 次在一個或多個另外的方向的情況中將會更高。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)10適于采集至少八個子圖像用于相位恢復，即至少四個子圖像 與一個相干方向相關，并且至少四個子圖像針對第二相干方向。例如，如在圖12A中所示， 所述探測器裝置包括21線探測器單元118,其中，七個毗鄰的線探測器單元120與第一相位 和分析器-光柵每個關聯(lián)。另外的七個毗鄰的線探測器單元122與第二相位和分析器-光 柵關聯(lián)。還另外的七個毗鄰的線探測器單元124被提供為純衰減測量探測器單元。例如， 所述衰減測量探測器單元被提供在第一組與第二組七個線之間。然而，必須指出，當提供一 個或多個衰減探測器線時，也可以以不同的順序提供這些，即所述第一探測器線的組隨后 是與所述第二相干方向相關的第二組，并且然后隨后是所述衰減線（一個或多個）。進一步 地，代替擁有七個線，另一線數(shù)也可以被提供為衰減線。
[0082] 關于所述源-光柵，根據(jù)一范例（未示出），所述源-光柵在這里被以這樣的方式 設計：使得針對根本不要求相干性的探測器線（例如圖12中的所述中間線），不通過所述 源-光柵發(fā)生衰減。換言之，所述源-光柵可以包括自由段，在所述自由段處，針對所述X 射線束中被輻射到純衰減測量探測器單元的部分，不提供對所述各自X射線束部分的相干 效應。
[0083] 如在圖12B中所示，探測器裝置包括21個線探測器單元118,其中，十個毗鄰的線 探測器單元126與第一相位和分析器-光柵關聯(lián)，并且另外的十個毗鄰的線探測器單元128 與第二相位和分析器-光柵關聯(lián)。一個線探測器單元130被提供為純衰減測量探測器單元。 例如，所述純衰減測量探測器單元被通過在第一組與第二組線探測器單元之間。
[0084] 圖13示出了用于對對象進行X射線相襯成像的方法200,包括以下步驟。在第一 步驟210中，用具有至少八個探測器線的探測器采集圖像子數(shù)據(jù)，其中，至少四個探測器線 與光柵結構的第一相位方向相關，并且至少另外的四個探測器線與第二相位方向相關。所 述線探測器單元中與一個相位方向相關的每個線被布置為與所述光柵結構柵距固定關聯(lián)。 在第二步驟212中，以在單個方向的采集移動，關于所述對象移動所述探測器。根據(jù)本發(fā) 明，重復執(zhí)行第一步驟210和第二步驟212至少八次，使得由所述探測器線的每個采集一個 點的圖像信息。這用從第二步驟212回到第一步驟210的箭頭214指示。也由虛線的周圍 框架216指示第一步驟210和第二步驟212的所述提供與重復。在第三步驟218中，計算 相位恢復，生成針對所述探測器線的每個的圖像數(shù)據(jù)。在第四步驟220中，提供所述圖像數(shù) 據(jù)用于另外的步驟。
[0085] 假使在不同的線上出現(xiàn)不同的增益，則所述第三步驟可以包括增益校正。
[0086] 第一步驟210也被稱為步驟a)，第二步驟212為步驟b)，第三步驟218為步驟c)， 并且第四步驟220為步驟d)。
[0087] 根據(jù)（未示出的）另外的范例，所述X射線源、所述光柵裝置和所述X射線探測器 裝置被安裝到移動結構，所述移動結構能夠繞與所述X射線管的焦斑對齊的軸樞轉。在第 二步驟212中，所述X射線探測器與所述X射線源一起針對所述采集移動而關于所述對象 樞轉。
[0088] 步驟c)中的相位恢復提供差分相位數(shù)據(jù)、散射信息和衰減數(shù)據(jù)。
[0089] 在本發(fā)明的另一示范性實施例中，提供一種計算機程序或計算機程序單元，其特 征在于，適于在合適的系統(tǒng)上，運行根據(jù)前述實施例之一的所述方法的方法步驟。
[0090] 所述計算機程序單元因此可以被儲存在計算機單元上，所述計算機單元也可以為 本發(fā)明的實施例的部分。該計算單元可以適于執(zhí)行上述方法的步驟或引起上述方法的步驟 的執(zhí)行。而且，其可以適于操作上述裝置的所述部件。所述計算單元可以適于自動操作和 /或執(zhí)行用戶的命令。計算機程序可以被載入數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。所述數(shù)據(jù)處理 器因此可以被裝配為執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0091] 本發(fā)明的該示范性實施例覆蓋以下兩者：從一開始就使用本發(fā)明的計算機程序， 以及借助于升級將已有程序轉為使用本發(fā)明的程序的計算機程序。
[0092] 進一步地，所述計算機程序單元可以能夠提供用于履行上述方法的示范性實施例 的程序的全部所需步驟。
[0093] 根據(jù)本發(fā)明另外的示范性實施例，提供一種計算機可讀介質，例如CD-ROM，其中， 所述計算機可讀介質具有儲存于其上的計算機程序單元，所述計算機程序單元由前段描 述。
[0094] 計算機程序可以被儲存和/或發(fā)布在合適的介質上，例如與其他硬件一起或作為 其他硬件的部分提供的光學儲存介質或固態(tài)介質，但也可以用其他形式發(fā)布，例如經(jīng)由互 聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。
[0095] 然而，所述計算機程序也可以被提供在諸如萬維網(wǎng)的網(wǎng)絡上，并且可以從這樣的 網(wǎng)絡被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。根據(jù)本發(fā)明另外的示范性實施例，提供一種用 于使計算機程序單元可供下載的介質，所述計算機程序單元被布置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的前 述實施例之一的方法。
[0096] 必須指出，本發(fā)明的實施例是參考不同主題進行描述的。尤其地，一些實施參考方 法型權利要求進行描述，而其他實施例參考裝置型權利要求進行描述。然而，本領域技術人 員將從以上及以下描述獲悉，除非另行指定，除屬于一種類型的主題的特征的任意組合以 夕卜，涉及不同主題的特征之間的任意組合也被視為被本申請公開。然而，可以組合所有特 征，提供大于特征的簡單加合的協(xié)同效應。
[0097] 盡管已在附圖和前文的描述中詳細圖示并描述了本發(fā)明，但要將這種圖示和描述 視為示例性或示范性的而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領域技術人員在 實踐要求保護的本發(fā)明時，根據(jù)對附圖、公開內容以及所附權利要求書的研究，可以理解并 實現(xiàn)對所公開實施例的其他變型。
[0098] 在權利要求書中，詞語"包括"不排除其他元件或步驟，并且限定詞"一"或"一個" 不排除復數(shù)。單個處理器或其他單元可以履行權利要求書中記載的幾個項目的功能。盡 管在互不相同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地組合這些措 施。權利要求書中的任何附圖標記不應被解釋為對范圍的限制。
【權利要求】
1. 一種用于對對象進行相襯成像的X射線成像系統(tǒng)（10)，包括： -X射線源（12); -X射線探測器裝置（16);以及 -光柵裝置（18); 其中，所述X射線探測器裝置包括在第一方向（42)平行于彼此布置的至少八個線探測 器單元（40);其中，所述線探測器單元在垂直于所述第一方向的方向（44)線性延伸； 其中，所述X射線源、所述X射線探測器裝置和所述光柵裝置適于執(zhí)行在掃描方向（22) 關于對象的米集移動（MA)，其中，所述掃描方向平行于所述第一方向； 其中，所述光柵裝置包括：被布置在所述X射線源與所述探測器之間的相位-光柵結 構（46);以及被布置在所述相位-光柵結構與所述探測器裝置之間的分析器-光柵結構 (48)； 其中，所述相位-光柵結構具有若干線性相位-光柵（52)，所述若干線性相位-光柵中 的每個被布置為與所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)； 其中，所述相位-光柵的第一部分（54)被提供為在所述第一方向具有狹縫（58)的第 一相位-光柵（56);并且所述相位-光柵的第二部分（60)被提供為在不同于所述第一方 向的第二方向（66)具有狹縫（64)的第二相位-光柵（62);并且 其中，所述分析器-光柵結構具有若干線性分析器-光柵（68)，所述若干線性分析 器-光柵中的每個被布置為與所述至少八個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)； 其中，所述分析器-光柵的第一部分（70)被提供為在所述第一方向具有狹縫（74)的 第一分析器-光柵（72);并且所述分析器-光柵的第二部分（76)被提供為在所述第二方 向具有狹縫（80)的第二分析器-光柵（78);并且 其中，所述線探測器單元中的至少四個毗鄰的線與所述第一相位-光柵和所述第一分 析器-光柵關聯(lián)，并且其中，所述線探測器單元中的至少四個毗鄰的線與所述第二相位-光 柵和所述第二分析器-光柵關聯(lián)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述固定關聯(lián)包括相位-光柵到分析 器-光柵偏移所述分析器-光柵的柵距的分數(shù)1/n的變化；其中，η為所述線探測器單元中 與一種類型的相位-光柵關聯(lián)的線的數(shù)量。
3. 根據(jù)權利要求1或2的X射線成像系統(tǒng)，其中，至少十二個線探測器單元被提供； 其中，所述相位-光柵的另外的部分被提供為在另外的方向的另外的相位-光柵并且 所述分析器-光柵的另外的部分被提供為在所述另外的方向的另外的分析器-光柵，它們 中的每個被布置為與所述至少十二個線探測器單元中指定的線固定關聯(lián)；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. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，針對所述采集移動，所述光柵 相對于彼此并且相對于所述探測器裝置保持固定。
5. 根據(jù)前述權利要求之一所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，針對所述采集移動，所述X射 線源、所述光柵裝置和所述X射線探測器裝置被安裝到移動結構（30)，所述移動結構（30) 能夠繞與X射線管的焦斑（34)對齊的軸（32)樞轉。
6. 根據(jù)前述權利要求之一所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適于采集至少八個 子圖像用于相位恢復。
7. 根據(jù)前述權利要求之一所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，至少一個另外的線探測器單 元（84)被提供為沒有任何關聯(lián)的相位-光柵結構和分析器-光柵結構的純衰減測量探測 器單元。
8. 根據(jù)前述權利要求之一所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述光柵裝置包括被布置在 所述X射線源與所述相位-光柵結構之間的源-光柵結構（50); 其中，所述源-光柵結構適于為經(jīng)過所述源-光柵結構的X射線束提供足夠的相干性， 使得在經(jīng)過所述相位-光柵結構之后，干涉能夠在所述分析器-光柵結構的位置處被觀察 至IJ ;并且 其中，所述源-光柵結構具有若干線性源-光柵（108);其中，第一部分（110)提供與 所述第一方向相關的相干性；并且其中，最終第二部分（112)提供與所述第二方向相關的 相干性。
9. 根據(jù)權利要求8所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，所述源-光柵包括自由段，在所述自 由段處，針對所述X射線束中被輻射到純衰減測量探測器單元的部分，不提供對各自X射線 束部分的相干效應。
10. 根據(jù)前述權利要求之一所述的X射線成像系統(tǒng)，其中，前準直器（114)被提供在 所述X射線源與所述分析器-光柵之間，使得對象能夠被布置在所述X射線源與所述分析 器-光柵之間；并且 其中，后準直器（116)被提供在所述分析器-光柵與所述探測器之間。
11. 一種用于對對象進行X射線相襯成像的方法（200)，包括以下步驟： a) 用具有至少八個探測器線的探測器采集（210)相襯圖像子數(shù)據(jù)； 其中，至少四個探測器線與光柵結構的第一相位方向相關，并且至少另外的四個探測 器線與第二相位方向相關；并且其中，所述線探測器單元中與一個相位方向相關的每個線 被布置為與所述光柵結構柵距固定關聯(lián)； b) 以在單個方向的采集移動，關于所述對象移動（212)所述探測器； 其中，a)和b)被重復執(zhí)行至少八次，使得由所述探測器線的每個采集一個點的圖像信 息； c) 計算（218)相位恢復，針對所述探測器線的每個生成圖像數(shù)據(jù)；并且 d) 提供（220)所述圖像數(shù)據(jù)用于另外的步驟。
12. 根據(jù)權利要求11的方法，其中，所述X射線探測器和X射線源被安裝到移動結構， 所述移動結構能夠繞與所述X射線管的焦斑對齊的軸樞轉；并且其中，在步驟b)中，所述X 射線探測器與所述X射線源一起被關于所述對象樞轉。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的方法，其中，步驟c)中的相位恢復提供： i) 差分相位數(shù)據(jù)； ii) 散射信息；以及 iii) 衰減數(shù)據(jù)。
14. 一種用于控制根據(jù)權利要求1至10之一所述的裝置的計算機程序單元，所述計算 機程序單元在被處理單元運行時，適于執(zhí)行根據(jù)權利要求11至13所述的方法。
15. -種其上儲存有根據(jù)權利要求14所述的程序單元計算機可讀介質。
【文檔編號】A61B6/00GK104066375SQ201380006588
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月22日 優(yōu)先權日:2012年1月24日
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