[发明专利]具有弯曲的干涉光栅的设备和X射线相衬成像装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于干涉型X射线成像（interferometrische Roentgenbildgebung）的具有干涉光栅和框式的紧固装置的设备。本发明也涉及一种具有这样的设备的X射线相衬成像装置（Roentgenphasenkontrastbildgebungseinrichtung）以及一种用于使得针对干涉型X射线成像的干涉光栅弯曲（biegen）的方法。

背景技术

X射线相衬成像是一种X射线成像方法，所述X射线成像方法不仅仅将X射线辐射被对象的吸收用作信息源。所述X射线成像方法将所述吸收与X射线辐射在穿过所述对象时的相位的位移（Verschiebung）相结合。因为一方面所述吸收提供强烈吸收性的骨骼的准确的图像，另一方面相衬提供软组织的结构的清晰的图像，所以信息内容是高得多的。这提供了如下可能性：可以较早地识别病态的（krankhaft）变化，如肿瘤的形成、血管变窄或者软骨的病态的变化。

借助于复折射指数来描述X射线辐射穿过物质。折射指数的虚部说明了所述吸收的强度，而折射指数的实部说明了延伸穿过材料的X射线波的相位移（Phasenverschiebung）。在相衬成像中，确定了局部相位的相位信息或者贯穿对象的波前（Wellenfront）的相位的局部梯度。与X射线断层扫描术类似，所述相位移的断层扫描图示也可以基于大量图像来重建。

存在实现X射线相衬成像的多种可能性。在已知的解决方案中涉及：通过特定的装置和方法来使X射线辐射在穿过对象时的相位移作为强度波动（Intensitaetsschwankung）可见。一种非常有前途的方法是如多次在文献中描述的、例如也在欧洲公开文献EP 1 879 020 A1中描述的光栅相衬成像、也被称作Talbot-Lau干涉法。Talbot-Lau干涉仪的主要部件（Wesentliche）是三个X射线光栅，所述三个X射线光栅被布置在X射线辐射器与X射线探测器之间。

这样的干涉仪除了常规的吸收图像之外还可以以如下其它的图像的形式来显示两个附加的测量参量：相衬图像和暗场图像。在此，X射线波的相位通过由于使用干涉型光栅装置而引起的与参考波的干涉来确定。

EP 1 879 020 A1公开了一种具有X射线辐射器和像素化的（pixeliert）X射线探测器的装置，在所述X射线辐射器与所述像素化的X射线探测器之间布置有要透射的对象。也被称为相干光栅（Kohaerenzgitter）的源光栅被布置在X射线管的焦点与所述对象之间。所述源光栅用于模拟具有X射线辐射的在空间上的部分相干（Teilkohaerenz）的多个线发射源（Linienquelle），这是干涉型成像的前提。

也被称为相光栅或者泰伯（Talbot）光栅的衍射光栅（Beugungsgitter）被布置在所述对象与所述X射线探测器之间。所述衍射光栅给波前的相位加载（aufpraegen）通常为π（Pi）的相位移。

衍射光栅与X射线探测器之间的吸收光栅用于测量通过所述对象产生的相位移。在所述对象之前的波前被所述对象“弄弯（verkruemmen）”。所述三个光栅必须彼此平行地并且彼此以精确的间距地来布置。

X射线探测器用于对X射线量子的位置相关的检测（Nachweis）。因为所述X射线探测器的像素化一般来说不足以分辨泰伯图案（Talbot-Muster）的干涉条纹，所以通过移动所述光栅之一（=“phase-stepping（相移）”）来扫描强度图案。所述扫描与X射线束的方向垂直地并且与所述吸收光栅的缝隙方向垂直地逐步地或者连续地进行。可以记录或者重建三种不同类型的X射线图像：吸收图像、相衬图像和暗场图像。

在使用常规的X射线辐射器的情况下，为了实现对于成像来说足够的横向的相干性，源光栅被放置在X射线束中。由于由锥形射线束几何结构（Kegelstrahlgeometrie）引起的球面发散，在具有高的纵横比（Aspektverhaeltnis）的平面光栅的情况下在小的发散角度的情况下就已经得出辐射的阴影（Abschattung）。所述强度的大部分直接在射线源后面被源光栅吸收。避免由于源光栅引起的阴影的可能性在于使用弯曲的光栅。