用于Ｘ射线相位对比成像的探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于生成对象（１）的相位对比度Ｘ射线图像的方法和设备。该设备包括Ｘ射线源（１０），其例如可由光栅（Ｇ０）之后的空间延伸发射器（１１）实现。衍射光学元件（ＤＯＥ），例如相位光栅（Ｇ１），从已经经过该对象（１）的Ｘ辐射中生成干涉图样（Ｉ），并且谱分辨Ｘ射线探测器（３０）用于测量该ＤＯＥ之后的这一干涉图样。使用在不同波长／能量的Ｘ辐射下获得的信息，可以重建由该对象引起的相移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生成对象的相位对比X射线图像的X射线设备和方法。
技术介绍
当传统的X射线成像测量由对象引起的X射线吸收时，相位对比成像旨在探测 当X射线穿过对象而其经受的相移。根据已经在文献(T. Weitkamp等人，“X_ray phase imaging with a grating interferometer , Optics Expressl3 (16), 2005)中描述的设 计，当对象受(相干)X射线辐照时，相位光栅放置在对象后面以生成强度最大值和最小值 的干涉图样。由对象在X射线波中引入的任意相移引起干涉图样中一些特性位移。因而测 量这些位移允许重建感兴趣对象的相移。所描述方法的问题在于，现有X射线探测器的可行像素尺寸(远远)大于干涉图 样的最大值和最小值之间的距离。因而这些图样不能被直接空间分辨。为了解决这一问题， 已经提出了使用紧靠探测器像素之前的吸收光栅，因而使用探测器像素只观看干涉图样的 小分区。相对于像素移动吸收光栅允许恢复干涉图样的结构(即，从无对象的默认图样的 偏离)。然而光学元件的必要移动是很重要的机械任务，尤其在其必须以高准确度且很快完 成的情况下，正如在相位对比成像应用于医学环境的情况下所要求的。基于这一背景，本专利技术的目的在于提供用于生成对象的X射线相位对比图像的装 置，其尤其适于在医学成像，例如在计算机断层摄影(CT)中应用。
技术实现思路
这一目的通过如权利要求1所述的X射线设备、如权利要求9所述的方法、如权利 要求10所述的计算机程序产品、如权利要求11所述的记录载体、以及如权利要求12所述 的传输过程实现。优选实施例在从属权利要求中公开。根据本专利技术的X射线设备用于生成于对象的相位对比图像，即该图像中的图像点 的值与由在透射X射线中对象引起的相移相关，同时图像点的位置与对象空间相关(例如， 经由投影或者剖面绘图)。X射线设备包括以下部件-用于生成X射线的X射线源。为了允许干涉图样的生成，所生成的X射线应具有 足够大的空间和时间相干性。-衍射光学元件，其在以下将缩写为“DOE”。该DOE暴露于X射线源，即它如此设 置以使得它在X射线源被激活的情况下被后者的发射撞击。_谱分辨X射线探测器，其用于探测由DOE生成的干涉图样。所描述的X射线设备具有的优点在于随着以谱分辨地方式检查由DOE生成的干涉 图样，从这一图样中提取最大量的信息。这使得以快速方式获得相位对比图像成为可能，这 在由于各种原因使得可用于进行曝光的时间受限制的医学成像中是尤其有利的。此外，所描述的X射线设备允许(或者甚至要求)在医学成像中是标准源的多色 X射线源的应用。具体而言，可以使用具有相对于光子能量大于10%，优选是大约20-40%的发射带宽的X射线源(意味着X射线光子的能量分布的一半最大值的全宽是在最大值处 能量的大约20-40% )。衍射光学元件DOE可是当用X射线辐照时能够生成期望干涉图样的任意设备。优 选的，DOE包括相位光栅，即其狭缝具有可忽略吸收但大量相移的光栅，因而将X射线光子 的损失最小化。原则上，X射线探测器可具有一个单独的允许在相对应的敏感区域中进行测量的 敏感元件。然而，该探测器优选包括具有多个X射线敏感元件(像素)的阵列，具体是一维 或者二维阵列。然后可以在多个位置处同时进行测量，例如允许在一个步骤中采样空间分 辨的二维投影图像。在本专利技术的另一实施例中，X射线探测器包括调制器，其用于以与DOE的周期具有 固定关系(例如，具有DOE的周期基本两倍的周期)的周期来调制其空间敏感度。这种调 制器的应用在与普通X射线敏感元件(例如，包括具有相关联光电探测器的闪烁体的像素， 或者包括直接转换材料的像素)的结合中是尤其有用的，因为后者具有的尺寸典型地远远 大于干涉图样的间距。在这种情况下，调制器可以用于将X射线探测器的空间分辨率提高 至干涉图样周期所给定的界限。该调制器例如可由如US2007/0183580A1中所描述的吸收 光栅或者闪烁体结构来实现。X射线设备优选还包括评估单元，其用于确定由安置在X射线源和DOE之间的X射 线路径上的对象引起的相移。评估单元可任选地由专用电子硬件、具有相关联软件的数字 化数据处理硬件或者两者的混合来实现。评估单元利用这个事实在由对象引起的相移和 因而得到的可以在DOE之后观察到的干涉图样改变之间具有定义明确的关系；将这一关系 颠倒允许计算对象的期望相位对比图像。在前述实施例的进一步发展中，评估单元另外包括重建模块，其用于从所述对象 的从不同方向获得的相位对比投影重建对象的横截面相位对比图像。重建模块可应用对于 吸收X射线成像领域的技术人员是公知的计算机断层摄影(CT)的算法。已经提及X射线源应具有对于DOE之后的干涉图样的生成是必需的时间和空间相 干性。X射线源可任选地包括设置在光栅之后的空间延伸的发射器，其中术语“之后”涉及 X射线源的发射方向(即，发射X射线经过光栅)。该延伸发射器可以是在常规X射线源中 使用的标准阳极，并且它自身可是空间非相干的。在光栅的帮助下，发射器被有效地分为多 个线发射器，其每一个都是空间相干的(在垂直于其长度的方向上)。X射线源可任选地包括至少一个滤波器，例如抑制由X射线源发射的X射线谱的特 定波带的滤波器。因而X射线谱中对于期望的相位对比成像是无用的或者甚至会扰乱这种 成像的部分可以被融合。这帮助将对象对X辐射的暴露最小化，这在医学应用中是尤其重 要的。本专利技术还涉及用于生成对象的X射线相位对比图像的方法，所述方法包括以下步 骤_用多色X辐射辐照该对象。-用设置在该对象之后的衍射光学元件(DOE)生成干涉图样，其中术语“之后”涉 及所应用X辐射的传播方向。-以谱分辨的方式来探测该干涉图样，即相对于至少一个阈值(例如，“低于70keV”或者“高于70keV”)来鉴别该X射线的光子能量。-基于所探测的干涉图样来确定由该对象引起的相移。X射线设备将典型地是可编程的，例如，其可包括微处理器或者FPGA。因此，本发 明还包括计算机程序产品，当在计算设备上执行时其提供根据本专利技术的任意方法的功能。此外，本专利技术包括例如软盘、硬盘或者光盘(⑶-ROM)的数据载体，其以机器可读 形式存储计算机产品，并且当存储在数据载体上的程序在计算设备上执行时，数据载体执 行本专利技术的至少一个方法。现今，这种软件常常提供在因特网或者公司内部网上用于下载，因而本专利技术也包 括在局域网或者广域网上传输根据本专利技术的计算机产品。计算设备可包括个人计算机或者 工作站。计算设备可包括微型处理器和FPGA中的一个。以上方法、计算机程序产品、数据载体和传输过程包括作为主要部件的以上描述X 射线设备的设想。因此为了关于这些元件的细节、优点和修改的更多信息，参照了以上描 述。附图说明通过参考以下描述的(各)实施例本专利技术的这些和其它方面将变得显而易见并且 得以阐明。通过举例的方式在单一附图的帮助下将描述这些实施例，该附图示意性图示了 根据本专利技术的用于生成对象的相位对比图像的X射线设备。具体实施例方式相位对比X射线成像旨在测量当X射线穿过对象时其相移。相位敏感测量 的益处在于相位对比度的可能数量级高于吸收对比度(参阅AMomose，“ Phase sensitive 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成对象（１）的相位对比图像的Ｘ射线设备（１００），包括－Ｘ射线源（１０）；－衍射光学元件（Ｇ↓［１］），称为ＤＯＥ，其暴露于所述Ｘ射线源（１０）；－谱分辨Ｘ射线探测器（３０），其用于探测由所述ＤＯＥ（Ｇ↓［１］）生成的干涉图样（Ｉ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-11-26 07121478.7一种用于生成对象(1)的相位对比图像的X射线设备(100)，包括-X射线源(10)；-衍射光学元件(G1)，称为DOE，其暴露于所述X射线源(10)；-谱分辨X射线探测器(30)，其用于探测由所述DOE(G1)生成的干涉图样(I)。2.如权利要求1所述的X射线设备(100)，其特征在于，所述X射线源(10)具有大于10%，优选为大约20-40%的发射带宽。3.如权利要求1所述的X射线设备(100)， 其特征在于，所述DOE包括相位光栅(G》。4.如权利要求1所述的X射线设备(100)，其特征在于，所述X射线探测器(30)包括X射线敏感元件(31)的阵列。5.如权利要求1所述的X射线设备(100)，其特征在于，所述X射线探测器(30)包括调制器(G2)，所述调制器用于以与所述 DOE (G:)的周期相对应的周期来调制所述X射线探测器的空间敏感度。6.如权利要求1所述的X射线设备(100)，其特征在于，其包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：T克勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]