[发明专利]基于光栅的差分相位对比成像

说明书

一种成像系统(200)被配置用于基于光栅的DPCI。所述成像系统包括：旋转机架(204)，其绕检查区域旋转；由所述旋转机架支撑的辐射源(208)，其发射贯穿所述检查区域的辐射；由所述旋转机架支撑的探测器阵列(212)，其探测贯穿所述检查区域的辐射；以及由所述旋转机架支撑的干涉仪，其包括源光栅(214)、相位光栅(218)和吸收器光栅(220)。在整合周期期间，所述相位光栅或所述吸收器光栅中的至少一个相对于另一个连续地平移，并且所述探测器生成并输出指示所探测的辐射的电信号，其中，所述电信号包括吸收分量、相干分量和相位分量。

技术领域

下文总体上涉及基于光栅的差分相位对比成像(DPCI)并且结合对计算机断层摄影(CT)的具体应用加以描述。

背景技术

在常规CT成像中，通过被扫描目标的组分的吸收剖面的差异来获得对比。这在诸如骨骼的高吸收结构被嵌入在诸如人体的周围组织的相对弱的吸收材料的基体中的情况下产生好的结果。然而，在调查具有相似吸收剖面的不同形式的组织(例如，乳房造影或血管造影)的情况下，X射线吸收对比比较差。因此，在利用基于当前医院的X射线系统获得的吸收射线照片中区分病理组织与非病理组织对于某些组织构成仍然困难。

基于光栅的DPCI克服了以上指出的限制。在于2012年6月8日提交并被授权给皇家飞利浦电子有限公司的名称为“Phase Contrast Imaging”的申请序列号13/514682中讨论了范例基于光栅的DPCI装置，，通过引用将该申请整体并入本文中。在图1中示出了在13/514682中描述的装置。该装置包括X射线源102和探测器106，探测器106跨检查区域106位于源102的对面。源光栅108位于源102与探测器104之间与源102相邻，吸收器(或分析器)光栅110位于源102与探测器104之间与探测器104相邻，并且相位光栅112位于检查区域106中的目标114与吸收器光栅110之间。

源光栅108与相位光栅112被分开距离(“l”)116。相位光栅112与吸收器光栅110被分开距离(“d”)118，距离(“d”)118对应于泰伯距离(其中，λ是入射辐射的波长)。源光栅108、相位光栅110和吸收器光栅112分别具有光栅线周期p₀、p₁和p₂，其中并且源光栅108创建单独相干但互不相干的源的阵列。束路径中的目标114引起X射线的每个相干子集的轻微折射，该轻微折射与目标的局部相位梯度成比例。该小角度偏差产生通过相位光栅112与吸收器光栅114的组合的局部透射强度的变化。

相位光栅110用作分束器并且将进入X射线束基本上分成两个第一衍射级。在泰伯距离中，衍射束干涉并且形成具有周期性的线性周期性条纹图案，该周期性等于半个相位光栅乘以由1/(1+d)定义的几何放大因子。入射波前的扰动，例如在束中由折射在目标114上引发的入射波前的扰动，导致条纹的局部移位。吸收器光栅110用作探测器104的透射掩膜并且将局部条纹位置转变成信号强度变化。因此，所探测的信号曲线包含关于由目标114引发的相移的量化信息。为了编码和提取相位信息，已经利用相位步进方法。

US2009/0092227A1讨论了一种用于基于光栅的DPCI的相位步进方法。利用该方法，将相位光栅112或吸收器光栅110中的一个相对于另一个光栅在横向方向上平移，该横向方向垂直于光栅以预定步长通过光栅线的周期的线。例如，在将吸收器光栅110平移K离散步的情况下，每个步长将是p₂/K，并且对于每个投影，光栅110或112将逐步通过全部K步。因此，对于具有L个投影的扫描，将存在K×L次采集，其中L个投影中的每个K次采集。US2010/0220832A1在具有旋转机架和基于光栅的DPCI的计算机断层摄影的背景下讨论了相位步进方法。