[发明专利]放射线成像系统和放射线照相图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用条纹扫描方法的放射线成像系统，及其放射线照相图像处理方法。

背景技术

由于X射线的衰减取决于构成对象的元素的原子数和对象的密度和厚度这一特性，X射线用作用于无创地对对象内部进行成像的探头。使用X射线的放射线照相术变为在医疗诊断、非破坏性检查等等领域中广泛使用。

在用于捕捉对象的放射线照相图像的传统X射线成像系统中，被检体置于用于发射X射线的X射线源与用于检测X射线的X射线图像检测器之间。在这种情况下，从X射线源发射至X射线图像检测器的X射线根据在通向X射线图像检测器的X射线路径中存在的物质的特性(原子数、密度和厚度)而衰减(吸收)。此后，X射线入射在X射线图像检测器的像素上，因此，X射线图像检测器检测到对象的X射线吸收对比图像。作为X射线图像检测器，除了X射线增光屏和胶片的组合以及辉尽性荧光体之外，广泛使用由半导体电路组成的平板检测器(FPD)。

构成物质的元素的原子数越小，物质所具有的X射线吸收率越低。因此，存在以下问题：由于较低的X射线吸收率，活体软组织、柔软物质等等的X射线吸收对比图像不能具有足够的图像对比度。以人体关节的情况为例，关节软骨及其周围的滑液均具有水作为主要成分，其间的X射线吸收率的差别很小。因此，关节的X射线吸收对比图像不能具有足够的对比度。

以这一问题为背景，近年来对X射线相位成像进行了有效研究。在X射线相位成像中，基于由对象的折射率的差异而导致的X射线的相位改变(角度改变)，而不是基于对象对X射线的强度改变，来获得图像(以下称为相位对比图像)。当X射线入射在对象上时，X射线的相位改变大于强度改变。相应地，即使对象由具有低X射线吸收率的物质构成，使用相位改变的X射线相位成像也允许获得具有高对比度的图像。

采用X射线相位成像，提出了一种使用Talbot效应来捕捉相位对比图像的放射线成像系统(例如参见与日本专利No.4445397相对应的美国专利No.7,180,979和C.David等人于2002年10月编写的AppliedPhysics Letters Vol.81，No.17，page 3287)。在这种系统中，第一和第二栅格平行布置，其间具有预定距离。利用Talbot效应，在第二栅格的位置形成第一栅格的本身图像。第二栅格对该本身图像应用强度调制，并产生条纹图像。在通过对本身图像进行强度调制而获得的条纹图像中，反映对象的相位信息。

存在各种方法来从条纹图像获得对象的相位信息，如条纹扫描方法、莫尔干涉方法和傅立叶变换方法。美国专利No.7,180,979使用条纹扫描方法。在条纹扫描方法中，只要第二栅格沿与栅格方向近似垂直的方向相对于第一栅格平移(扫描)小于栅格间距的预定量，则捕捉图像，从而获得多个条纹图像。根据多个条纹图像，基于每个个体像素值的强度改变，获得与X射线的相位改变量相对应的微分相位值。基于微分相位值的二维图像(微分相位图像)，产生相位对比图像。条纹扫描方法可用于使用激光而不是X射线的成像系统中(参见例如Hector Canabal等人于1998年9月编写的Applied Optics Vol.37，No.26，page 6227)。

然而，在条纹扫描方法中，如果在第一和第二栅格中出现制造误差、失真、未对准等等，则将与对象无关的值添加到每个像素的微分相位值。为了解决这一问题，美国专利No.7,180,979公开了在存在对象情况下执行的实际放射线照相和在不存在对象的情况下执行的初步放射线照相中的每一个中捕捉微分相位图像。通过从在实际放射线照相中获得的第一微分相位图像中减去在初步放射线照相中获得的第二微分相位图像，获得归因于对象本身的微分相位图像。

这种校正方法在校正初步放射线照相与实际放射线照相之间共有的因子(如第一和第二栅格的制造误差以及失真)时是有效的。然而，在校正初步放射线照相与实际放射线照相扫描位置的偏离时，这种校正方法是无效的。美国专利No.7,180,979描述了利用相同表达式来计算第一微分相位图像和第二微分相位图像。因此，美国专利No.7,180,979显然未考虑扫描位置的偏离。

发明内容

本发明的目的是提供一种放射线成像系统和放射线照相图像处理方法，可以校正由于初步放射线照相与实际放射线照相之间扫描位置的偏离而导致的伪像。