用于产生投影和断层造影的相位对比拍摄的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于利用Ｘ射线系统（１）产生检查对象、优选为患者（Ｐ）的投影的和断层造影的相位对比拍摄的方法，以及一种用于实施该方法的对应的Ｘ射线系统（１），其中，将调谐在不同的能量区域上的Ｘ射线光学光栅组（Ｇ↓［ｘｙ］）用于确定透射检查对象时取决于能量的相移（φ（Ｅｘ）），从这些取决于能量的相移（φ（Ｅｘ））中形成差值（ｕ（φ（Ｅ１）），（φ（Ｅ２）））并且从中产生断层造影的或者投影的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于利用X射线系统产生检查对象、优选为患者的投影和断层造影的相位对比拍摄的方法，此外，本专利技术还涉及一种用于执行该方法的相应的X射线系统。
技术介绍
在一般的计算机断层造影中，借助于对透射检查对象的X射线射束的吸收测量来进行检查对象、特别是患者的断层造影拍摄，其中，通常辐射源圆形或者螺旋形地环绕检查对象运动，并且在与辐射源相对一侧的检测器、大多为具有多个检测器元件的多行检测器上测量辐射透射检查对象时的吸收。为建立断层造影图像，从所有被测量的空间射束的所测量的吸收数据中重建断层造影剖面图像或者体数据。利用这些计算机断层造影拍摄可以非常好地显示对象中的吸收差别，但是，自然也具有类似吸收特性的类似化学组成的区域却显示得不够具体。此外公知的是，射束透射检查对象时相移的效果明显强于辐射所透射物质的吸收效果。按照公知方式通过使用两个干涉测量的光栅对这种相移进行检测。关于这些干涉测量的测量方法，例如参阅“X-ray phase imagingwith a grating interferometer，T.Weitkamp at all，8.August 2005/Vol.12，No.16/OPTICS EXPRESS”。在这种方法中，相干的X射线辐射对检查对象进行透射，随后通过光栅对并且直接在第二光栅之后测量辐射强度。第一光栅产生一个干涉图形(Interferenzmuster)，其借助于第二光栅在后置的检测器上映像成莫阿干涉条纹(Moiré-Muster)。如果第二光栅略微移动，那么从中同样产生莫阿干涉条纹的移动，也就是后置检测器上局部强度的改变，可以相对于第二光栅的移动确定该改变。如果为该光栅的每个检测器元件、也就是为每个射束根据第二光栅移动行程描绘强度变化，那么可以确定各自射束的相移。问题并因此不能用于较大对象的计算机断层造影实践的原因在于，这种方法要求非常小的辐射源，因为为构成干涉图形需要相干的辐射。上述文献中所介绍的这种方法要求带有极小焦点的辐射源，从而在所使用的辐射中存在足够程度的空间相干性。然而在使用这种小焦点时，却给不出用于检查较大对象的足够的剂量功率。不过，也存在将单色相干辐射、例如同步加速器辐射作为射束源的可能性，但由此CT系统在结构上非常昂贵，从而不可能广泛应用。这个问题可以由此回避，即，在焦点/检测器组合内部的射线路径上，直接在焦点之后设置第一吸收光栅。光栅刻线的定向在这种情况下与跟踪检查对象的干涉光栅的光栅刻线平行。第一光栅的间隙产生个性化相干射束的场，该场足够借助射束方向上设置在对象后面的相位光栅产生本身公知的干涉图形。按照这种方式可以使用具有与CT系统或透射光X射线系统中的标准X射线管对应的延伸的射束源，从而例如在常用的医学诊断范围内现在借助X射线装置也可以进行良好区分的软组织拍摄。然而情况表明，虽然取得了所描述的这种改进，但最好能够进一步改进对检查对象的组织、特别是患者软组织的区分。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，对相位对比拍摄的方法既在方法技术上也在装置上如下进行改进，使拍摄结果可以更强地区分化学上类似构成的结构。本专利技术人认识到，对化学上类似构成的结构的区分可以如下得到改进在根据不同X射线能量测量X射线射束透射对象时的相移，并随后为区分所扫描的组织从所测量的相移中建立微分函数。这样可以按照简单方式构成利用不同能量所测量的相移的差值，可以从两个取决于能量的、所测量的相移中形成商，或者可以为投影或者断层造影拍摄的每个所测量的像素或者体素，从这些数值中确定一种标准化的反差指数(Kontrastindex)，如后面所要介绍的那样。取代相移本身也可以使用与相移线性关联的吸收率n，并且形成相应的典型差值。如果将这种基本方法例如用于计算机断层造影的拍摄，就可能在实际的重建之前就形成这些差值，从而后面重建的投影因此已经由这些差值组成。不过，也存在着这样的可能性将相移或折射率用于重建取决于能量的断层造影分拍摄，并且在成功的重建之后采用各自相同位置剖面拍摄的各图像体素或像素并从中才形成差值。对应于本专利技术的基本思路，本专利技术人因此一方面提出一种用于在相位对比测量的基础上产生投影拍摄、也就是透射光X射线拍摄的方法，另一方面还提出一种用于在使用不同能量区域的情况下借助至少两个相位对比测量产生断层造影的拍摄的方法。同样，本专利技术人还提出用于产生上述投影的拍摄的相应X射线系统，以及用于在断层造影的重建的基础上产生这种拍摄的X射线计算机断层造影系统。所提出的用于利用X射线系统、利用借助于对透射检查对象的X射线辐射相移的测量的局部拍摄值(Aufnahmewert)产生检查对象、优选为患者的投影的或者断层造影的拍摄的方法，依据本专利技术因此包括测量针对至少两个不同的能量区域的特定能量的(energiespezifisch)相移，以及作为特定能量的相移的函数来构成拍摄值。由此，现在可以借助一个特别灵敏的“探针”检测所检查对象化学结构上已经很小的差别。这种方法的可选择性在下述条件下特别大，即，与所检查的物质或者所检查的组织相关所使用的X射线辐射的能量区域与本身公知的吸收边缘重叠，也就是说，X射线辐射的至少两个所使用的能量区域处于所检查物质的针对特定能量的折射率的一个边缘的两侧。虽然该方法因此原则上也适用于测量多个不同的能量区域，但特别提出确定对于恰好两个能量区域的恰好两个特定能量的相移。作为特定能量的相移的函数可以优选使用数值 其中，变量(Ex)表示在能量区域Ex内所测量的相移。作为替换，例如也可以选择使用商 或者差值(E1)-(E2)。正如此前已经提到的那样，也可以从所检测的特定能量的相移中分别计算特定能量的折射率，并且将这些数值用于拍摄值。特定能量的折射率的换算可以依据公式 确定，其中，λ表示所观察能量区域的X射线辐射的波长，而υ表示一个体素的延伸。在这种关联中需要指出的是，在本专利技术的框架内大多数情况下不是指特定的能量，而是指特定的能量区域，因为不言而喻通过所给出的方法不是测定针对精确的和点确切的能量的相移，而是这种情况下在实践范围内实际上是能量区域，也就是能量距离。与特定能量的相移的上述函数相应，也可以优选通过函数 或者商 或者简单地通过Δ值n(E1)-n(E2)使用特定能量的折射率的相应函数。针对用于产生断层造影的X射线相位对比拍摄的该方法的应用，还提出至少执行下列方法步骤-利用至少一个焦点/检测器系统对检查对象进行圆形或者螺旋形扫描，其中，检测器系统具有多个并排设置的检测器元件，它们形成至少一个、优选为多个检测器行，-为进行测量在至少一个焦点与至少一个检测器之间设置一组由X射线辐射透射的X射线光学光栅，其中，-利用至少一个源光栅在焦点与检查对象之间产生一个具有个性化相干辐射的射线源的场，-检查对象由X射线辐射透射并且X射线辐射根据透射的物质受到不同的相移，-利用被调谐在第一能量区域(E1)上的第一相位光栅产生该能量区域辐射的一个干涉图形，-利用至少一个被调谐在另一能量区域(E2)上的第二相位光栅产生该能量区域辐射的至少另一干涉图形，-通过分析光栅将辐射导向检测器，以及在分别不同错开的分析光栅的条件下通过对相同空间射束的至少三个强度测量确定每条射束在透射检查对象时的相移，以及-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用Ｘ射线系统或者Ｘ射线ＣＴ系统（１）、利用借助于对透射检查对象的Ｘ射线辐射（Ｓ↓［１］）相移（φ）的测量的局部拍摄值产生检查对象、优选为患者（Ｐ）的投影的或者断层造影的拍摄的方法，其特征在于，测量针对至少两个不同的能量区域（Ｅ１，Ｅ２）的特定能量的相移（φ（Ｅ１），φ（Ｅ２）），以及作为特定能量的相移（φ（Ｅ１），φ（Ｅ２））的函数来构成拍摄值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩海斯曼，埃克哈德亨普尔，斯蒂芬波佩斯库，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]