[发明专利]具有可移动光栅的微分相位衬度成像装置

说明书

一种X射线微分相位衬度成像装置(10)包括：用于产生X射线束的X射线源(20)；用于从非相干X射线源(20)产生相干X射线束的源光栅(G0)；准直器(22)，用于将相干X射线束分离成多个扇形X射线束(28)以穿过对象(14)；用于产生干涉图案的相位光栅(G1)和用于根据所述干涉图案产生摩尔图案的布置在所述对象(14)后方的吸光器光栅(G2)；以及条纹检测器(24)，用于检测由所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)根据穿过所述对象(14)的所述扇形X射线束(28)产生的所述摩尔图案。所述X射线源(20)、源光栅(G0)、准直器(22)、相位光栅(G1)、吸光器光栅(G2)和条纹检测器(24)固定到公用的机架(12)，且可相对于所述对象(14)移动，使得可检测到来自所述机架的不同位置的大量干涉图案，以重构所述对象(14)的微分相位图像。以可供选择的方式，至少一个光栅(G0、G1、G2)包括光栅条纹(34)组(36)和透光区(38)。至少一个光栅(G0、G1、G2)可相对于所述机架(12)移动，使得在所述光栅(G1、G2)的第一位置，所述扇形X射线束(28)穿过所述光栅条纹(34)，且在所述光栅(G1、G2)的第二位置，所述扇形X射线束(28)穿过所述透光区(38)。

发明领域

本发明涉及微分相位衬度成像(dPCI)领域。具体地讲，本发明涉及一种用于X射线微分相位衬度成像和X射线衰减成像的装置和方法。

背景技术

X射线微分相位衬度成像(dPCI)使穿过被扫描物体的相干X射线的相位信息视觉化。例如，相干X射线可以由非相干X射线源与被扫描对象之间的源光栅产生。除了传统的X射线衰减成像外，dPCI不仅可以确定物体沿着投射线的吸光性能，还可以确定所传输X射线的相移。在对象之后，放置相移光栅(也称为相位光栅)，所述相移光栅产生包含所需信息的干涉图案，所述信息关于光束在其最小和最大相对位置中的相移，通常约为几微米。由于普通的X射线检测器可能无法分辨此等精细结构，因此干涉图案由分析器光栅(也称为吸光器光栅)取样，所述分析器光栅以周期性图案为主要特征，传输具有与干涉图案的周期性类似的周期性的吸光条带。所述类似周期性在光栅后面产生具有大得多的周期性的摩尔图案，而该摩尔图案可由普通的X射线检测器检测到。

为了执行dPCI，基本上存在两种不同的系统几何形状：平面2D检测和狭缝扫描系统。

在平面2D检测中，2D检测器阵列拍摄在单次X射线曝光下的整个投影图像，且必须通过具有(例如)4次、8次或16次曝光的称为“相位步进”的过程来实现相位采集，其中源光栅、相位光栅和吸光器光栅中的一个相对于其他两个光栅移动。

在狭缝扫描方法中，通过女性乳房下方的扫描臂或机架移动来扫描乳房。借助大量平行检测器条纹的典型布置实现数据采集的冗余可经开发以消除对相位步进的需要，且光栅无需相对于彼此移动。因此，可在通常的扫描运动中实施相位采集，例如在WO2013/004574A1中所描述。

然而，在两种情况下，以三个光栅的使用为特征的微分相位衬度技术具有以下缺点：已经穿过乳房组织的X射线的大约50％实际上由吸光器光栅吸收，且因此不能用于成像或不用于成像。

有时，可能期望不仅执行dPCI成像，而是相反地或另外地执行不借助光栅的衰减成像。例如，W2012/0099702 A1示出了具有可移动光栅的微分相位衬度成像装置。

检测器和dPCI系统的校准可能是困难的(如果光栅不能被移除)，且校准(例如，针对漂移或其他检测器性能改变)可能不止在出厂/初始安装时需要，而是定期地需要，且至少在每次维护之后需要。

WO 2013/111050 A1公开了一种设置有光栅结构的X射线系统，此类光栅结构包括狭缝组，所述狭缝组具有相互不同的方向。

US 2013/0202081 A1公开了一种用于相位衬度成像的包括可移动光栅的检测器布置。

US 2013/0230135 A1公开了一种包括光栅的关节成像设备。