专利名称：利用改善的采样的微分相位对比成像的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及X射线成像技术。更具体而言，本发明涉及微分相位对比成像。具体而言，本发明涉及一种用于利用改善的采样的相位对比成像的设备、一种包括根据本发明的设备的X射线系统以及根据本发明的设备在X射线系统和CT系统之一中的使用。
背景技术：
当采集X射线图像时，待检查的对象，例如患者，被布置在X射线生成装置与X射线探测器之间。源自X射线生成装置的X射线辐射贯穿待检查的对象，随后到达X射线探测器。位于X射线辐射的路径中的待检查的对象对X射线束空间衰减，其取决于对象内的特定组织结构。X射线探测器随后通过确定X射线辐射的强度分布来探测经空间衰减的X射线辐射，采用所述图像信息以生成、进一步处理并且随后显示待检查的对象的X射线图像。然而，待检查的对象可能在对X射线辐射进行衰减时仅提供微小的差异，得到具有低对比度的相对均匀衰减的X射线图像，由此缺少对象的被成像的内部结构的细节。在对象内的特定对象 或区域可以包括相似的衰减属性时，贯穿对象的X射线辐射的相位可能受到对象的结构的较大程度的影响。在相位对比成像中，采用例如由被布置成邻近、接近例如X射线管的X射线源的源格栅生成的至少部分空间相干的X射线辐射。贯穿对象的相干X射线可以允许相位信息的随后的恢复(retrieval)。然而，波的相位可能不是直接测量的，而是需要将相位偏移(shift)例如通过干涉两个或更多个波来转换成强度调制。为了生成相应的干涉模式(pattern)，采用所谓的相位格栅，其被布置在待检查的对象与X射线探测器之间。然而，通过仅采用相位格栅生成的干涉模式可能过小而不能够利用现有的X射线探测器探测到，因为缺少X射线探测器的空间分辨率。由此，可以采用其他分析器格栅，其被布置在相位格栅与X射线探测器之间，随后提供干涉模式，其足够大从而能够被现有的X射线探测器探测到。为了获得适当的图像信息，执行所谓的相位步进。在相位步进中，源格栅、相位格栅和分析器格栅之一被相对于其他格栅和X射线探测器元件横向位移其格栅跨度(Pitch)的分数，例如，诸如相位格栅的格栅跨度的四分之一、六分之一、八分之一。如果使用特定的格栅执行相位步进，那么相位步进应当覆盖这一特定格栅的完整时段。基于格栅的微分相位对比成像系统的空间分辨率受到X射线源的焦斑的大小和单个探测器像素元件的大小的限制。尽管微分相位对比成像可以在仅考虑衰减的透射X射线成像中提供增强的图像信息，这样获得的图像信息的空间分辨率可以被认为仍然受到个体探测器像素元件及其相应尺寸的限制。
由此，为了获得具有增加的细节的图像信息，所采集的微分相位对比投影的图像信息的改善或增强的空间分辨率可能是有益的。在Optics Express 6296，2005 年 8 月 8 日/vol.13，n0.16 上的 Weitkamp Τ.、DiazA.> David C.等人的 “X-ray phase imaging with a grating interferometer” 以及在Proc of SPIE vol.762276220Q-1 上的 Bartl P.、Durst J., Haas ff.等人的 “Simulationof X-ray phase—contrast computed tomography of a medical phantom comprisingparticle and wave contributions”这两篇文献中都描述了相位对比成像。
发明内容
本发明的一方面可以被视为提供用于克服直接取决于探测器像素元件的物理尺寸的空间分辨率的限制，由此提高超出探测器像素元件的实际尺寸的空间分辨率。这可以允许例如通过提高个体探测器像素元件的个体像素面积，在采用现有的X射线探测器或者在缓解对探测器的空间分辨率的需求时维持微分相位对比投影的空间分辨率的同时，来改善微分相位对比投影的空间分辨率。相应地，提供了根据独立权利要求的用于利用改善的采样的相位对比成像、包括根据本发明的设备的X射线系统以及根据本发明的设备在X射线系统和CT系统的至少一种中的使用。可以从从属权利要求获得优选实施例。具体而言，增加用于相位对比成像的设备的分辨率而无需进一步降低个体像素元件的面积将是有益的。本发明的这些和其他方面从参考上下文描述的实施例将变得显而易见并得以阐述。下文将参考附图描述本发明的示范性实施例。附图中的图示说明是示范性的。在不同的附图中，为相似或相同的元件提供相似或相同的参考标记。附图未按照比例绘制，然而，其可以描绘定性属性。
图1示出了根据本发明的X射线系统的示范性实施例；图2示出了根据本发明的相位对比成像的装置的示范性细节；以及图3示出了根据本发明的格栅装置的示范性细节。附图标记列表
2X射线系统
4X射线源
6X射线探测器
8探测器像紊元件
!O机架
12支撑物
14对象
16控制系统
18.M示器20X射线输I射
22 源格栅
24 相位格柵G1
26 分析器格栅G2
28a、b波前
30a、b慮拟像素
32 位移/相位少进
34 W蔽兀件/W蔽K域
36 沟梢K域
38 川I.相位对比成像的设搭
40 格栅装W.
具体实施例方式本发明的一个方面可以被视为采用相对于每个探测器像素具有不均匀或变化的跨度结构的相位格栅和分析器格栅。具体而言，相位格栅和分析器格栅中的每个可以被视为分在两个个体面积中，其中每个个体面积对应于X射线探测器的单个探测器像素元件的面积和/或尺寸。在对应于单个探测器像素元件的每个面积内，相位格栅和分析器格栅的格栅结构可以是非均匀格栅结构。所述非均匀格栅结构可以被视为采用针对每个探测器像素元件的至少两种个体格栅跨度。 每个格栅元件的格栅结构可以被视为包括个体屏蔽元件，每个个体屏蔽元件形成彼此间隔开的屏蔽区域，由此形成屏蔽元件之间的凹槽区域。优选地，凹槽区域和屏蔽区域两者都包括相同的宽度，由此凹槽区域和屏蔽区域或屏蔽元件是基本相同的尺寸。邻近彼此布置的两个屏蔽元件之间的距离可以是指格栅的跨度。由此，格栅结构的跨度要么是凹槽区域的宽度加上屏蔽区域的宽度，或者，由于屏蔽区域和凹槽区域优选包括相同的宽度，格栅结构的跨度还等于凹槽区域或者屏蔽区域的宽度的两倍。
格栅的跨度还可以被是指格栅的周期性。优选地，与单个探测器像素元件的面积或大小对应的格栅的面积或大小可以被平分，其中所述区域的每一半对应于单个探测器像素元件，所述单个探测器像素元件包括具有个体格栅跨度的个体格栅结构。换言之，一个探测器像素元件的面积的第一半被具有第一格栅跨度的格栅结构覆盖，并且一个探测器像素元件的所述面积的第二半被具有不同于第一格栅跨度的第二格栅跨度的格栅结构覆盖。在具体实施例中，可以采用针对相位格栅G1的两个不同的格栅跨度P1和P2，其中每个格栅跨度覆盖相应的面积A、A2,即，单个探测器像素元件的像素面积A的一半。第一格栅元件、相位格栅G1与第二格栅元件、分析器格栅G2之间的距离可以经验性地选择作为与例如跨度P1相关的跨度的第一分数Talbot距离。η阶分数Talbot距离可以通过采用如下方程来确定:
权利要求
1.一种用于相位对比成像的格栅装置(40)，包括: 第一格栅兀件G1 (24)； 第二格栅元件G2 (26);并且 其中，所述第一格栅元件(24)和所述第二格栅元件(26)中的至少一个包括:具有第一格栅跨度P1^1的第一面积A1，以及具有与所述第一格栅跨度Pl、qi不同的第二格栅跨度p2、Q2的第二面积A2。
2.根据前述权利要求所述的格栅装置，还包括: X射线探测器元件(6 )，其包括多个探测器像素元件(8 )，每个探测器像素元件(8 )具有像素面积A ； 其中，所述第一面积A1和所述第二面积A2相邻布置；并且 其中，所述第一面积A1和所述第二面积A2的大小对应于单个探测器像素元件(8)的所述像素面积A。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的格栅装置，其中，所述第一面积和所述第二面积具有相似的大小。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的格栅装置，其中，所述第一格栅元件(24)和所述第二格栅元件(26)中的至少一个包括针对每个像素元件的:具有所述第一格栅跨度P1^1的所述第一面积，以及具有与所述第一格栅跨度P1^1不同的所述第二格栅跨度P2、q2的所述第二面积。
5.一种用于相位对比 成像的设备(38)，包括: X射线源(4);以及 根据权利要求1至4中的一项所述的格栅装置(40)； 其中，待成像的对象(14)能够被布置在所述X射线源(4)与所述X射线探测器元件(6)之间； 其中，所述第一格栅元件(24)和所述第二格栅元件(26 )能够被布置在所述X射线源(4)与所述X射线探测器元件(6)之间； 其中，所述X射线源(4)、所述第一格栅元件(24)、所述第二格栅元件(26)和所述X射线探测器元件(6)操作地耦合以用于所述对象(14)的相位对比图像的采集。
6.根据前述权利要求所述的设备， 其中，所述X射线源(4)适于发射具有限定波长的设计能量水平的X射线辐射(20)； 其中，所述第一格栅元件(24)和所述第二格栅元件(26)被间隔开距离d ； 其中，距离d对应于所述限定波长的所述第一格栅跨度P1和所述第二格栅跨度P2中的一个的分数Talbot距离。
7.根据前述权利要求所述的设备， 其中，所述距离d对应于针对所述第一格栅跨度P1和所述第二格栅跨度P2两者的分数Talbot 距离。
8.根据权利要求5至7中的至少一项所述的设备， 其中，通过如下方程将所述第一格栅跨度P1与所述第二格栅跨度P2相关联:
9.根据权利要求5至8中的至少一项所述的设备， 其中，所述距离d是所述第一格栅跨度P1的第一和第三分数Talbot距离以及所述第二格栅跨度P2的第三和第四分数Talbot距离之一。
10.根据权利要求5至9中的至少一项所述的设备， 其中，所述第一格栅元件(24 )和所述第二格栅元件(26 )被基本平行地布置；并且其中，所述第一格栅元件(24)和所述第二格栅元件(26)适于能够相对于彼此移动以提供相位步进。
11.一种X射线系统，包括根据权利要求5至10中的一项所述的设备(38)。
12.根据权利要求5至10中的一项所述的设备在X射线系统和CT系统中的至少一种中的使用。
全文摘要
本发明涉及对象的微分相位对比成像。为了增加X射线成像系统(2)的空间分辨率，探测器像素元件(8)的大小可以被认为是限制因素。相应地，增加用于相位对比成像的设备(38)的分辨率，而无需进一步降低个体像素元件(8)的面积。相应地，提供了利用改善的采样的相位对比成像的设备(38)，其包括X射线源(4)、第一格栅元件G1(24)、第二格栅G2(26)以及包括多个探测器像素元件(8)的X射线探测器元件(6)，每个探测器像素元件(8)具有像素面积A。待成像的对象(14)能够被布置在X射线源(4)与X射线探测器元件(6)之间。X射线源(4)、第一格栅元件G1(24)、第二格栅元件G2(26)和X射线探测器(6)能操作地耦合以用于对象(14)的相位对比图像的采集。第一格栅元件G1(24)和第二格栅元件G2(26)中的至少一个包括具有第一格栅跨度p1的第一面积A1和具有与第一格栅跨度不同的第二格栅跨度p2的第二面积A2。
文档编号G01N23/20GK103079469SQ201180041580
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月26日 优先权日2010年9月3日
发明者T·克勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司