CN102651994A - 微分相位对比成像系统的校准 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线成像系统和用于对对象进行微分相位对比成像的方法。为了改进微分相位对比成像系统的校准和光栅的对准，提供一种X射线成像系统，包括提供至少部分相干的X射线辐射的X射线发射装置和包括全部沿着光轴设置的相位偏移衍射光栅、相位分析器光栅和X射线图像检测器的X射线检测装置。为了步进，光栅和/或X射线发射装置提供有相对于光轴彼此相对设置的至少两个致动器。为了校准，在无对象的情况下获取校准投射，其中所发射的X射线辐射或一个光栅以校准移位值逐步移位。为了检查，在有对象的情况下获得测量投射，其中所发射的X射线辐射或一个光栅以测量逐步移位，通过将测量投射与校准投射配准，将校准投射关联到每个测量投射。

Description

微分相位对比成像系统的校准

技术领域

本发明涉及用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统，以及基于微分相位对比成像来获取关于对象的信息的方法。

背景技术

X射线微分相位对比成像（DPCI）使穿过扫描对象的相干X射线的相位信息可视化。除了传统的X射线透射成像，DPCI不仅确定扫描对象沿着投影线的吸收特性，还确定所透射的X射线的相位偏移，并从而提供可用于例如对比增强、材料组成或剂量减少的有价值的附加信息。如EP1731099A1所述，无论是独立使用相干X射线源，还是通过小开口确保相干性的以标准X射线源与附加源光栅一起使用，相位偏移光栅放置在对象之后用作分束器。所得到的干涉图案包括关于在其最小值和最大值的相对位置的光束相位偏移的所需信息，典型地为若干微米量级。由于普通X射线检测器的典型分辨率为大约150μm量级，因此不能分辨出这样的精细结构，所以利用相位分析器光栅对干涉进行采样，相位分析器光栅也已知为吸收器光栅。相位分析器光栅的特征在于透射和吸收具有与干涉图案类似的周期性的带的周期性图案。该类似的周期性导致光栅后面的具有更大周期性的Moire图像，具有更大周期性的Moire图像可通过普通X射线检测器而检测到。为了获得相位偏移，光栅之一横向偏移光栅间距的分数（fraction），为此还使用周期相位步进。从对于分析器光栅的每个位置而测量的特定Moire图像中可以抽取出相位偏移。已经表明具有不同光栅的设备需要良好的校准以获取可靠的数据。这对于包括若干片光栅和检测器的更大型系统更是严峻的考验，该若干片光栅和检测器布置为类似马赛克以具有大的有效检测面积。对于具有线性光栅的设备，光栅的平行对准是重要的，因为即使平行对准的小偏差也会生成检测的Moire图像中的额外条纹（fringe），这些额外条纹恶化了精确的图像分析并使系统对于机械不稳定性更加敏感。

发明内容

因此，需要改进微分相位对比成像系统的校准，以及微分相位对比成像系统中提供的光栅的对准。

根据示例性实施例，提供一种获取关于对象的信息的方法，包括以下步骤：a）从X射线发射装置朝向X射线检测装置发射至少部分相干的X射线辐射，其中X射线检测装置包括相位偏移衍射光栅、相位分析器光栅和X射线图像检测器，其中X射线发射装置、相位偏移光栅、相位分析器光栅和图像检测器沿着光轴设置，而且其中所发射的至少部分相干的X射线辐射、相位偏移光栅和相位分析器光栅具有共同的栅格取向；b）在无对象的情况下，执行第一组多个校准投射，其中在第一组多个校准投射期间，所发射的X射线辐射或相位偏移光栅和相位分析器光栅的组中一个以校准移位值逐步移位；c）在对象放置在X射线发射装置和相位分析器光栅之间的情况下，执行第二组多个测量投射，其中，在第二组多个测量投射期间，所发射的X射线辐射或相位偏移光栅和相位分析器光栅的组中的一个以测量增量逐步移位；以及d）通过将测量投射与校准投射配准，将校准投射中的至少一个关联到测量投射中的每一个。

根据示例性实施例，为了将校准投射与测量投射配准，对于直接照射的部分分析测量投射。取决于光栅的实际位置，例如由于平移、旋转、倾斜等，典型的条纹图案在这些区域是可见的。在配准过程的第二步骤中，从多个校准投射中识别出在同一区域中示出最相似的条纹图案的投射。

根据示例性实施例，在第二组多个测量投射期间，对象设置在X射线发射装置与相位偏移衍射光栅之间，以使得对象的感兴趣区域可暴露于从X射线发射装置朝向检测器发射的X射线辐射。

根据另一示例性实施例，在第二组多个测量投射期间，对象设置在X射线发射装置与相位分析器光栅之间，或者换句话说，在相位偏移光栅与分析器光栅之间，例如在相位偏移光栅后面的X射线束的方向上，以使得对象的感兴趣区域可暴露于从X射线发射装置朝向检测器发射的X射线辐射。

根据示例性实施例，步骤d）之后执行以下步骤：e）通过从测量投射中的每一个减去相应的关联校准扫描，生成调整的测量投射；f）根据调整的测量投射，确定微分相位数据；g）生成代表所确定的微分相位数据的对象信息。

根据示例性实施例，在步骤g）之后提供对象信息，例如用于其他步骤。

根据示例性实施例，例如通过显示对象信息，将对象信息提供给用户。

根据示例性实施例，移位包括光栅的平移、旋转和倾斜。

术语“逐步移位（stepwise displacement）”包括一维运动以及二维或更多维运动，例如空间中的三维运动轨迹。

因此，可以建立多维参数空间，或多维运动空间。从而，校准投射可适用于不同的可能的错位（misalignment）。

根据示例性实施例，移位值是对于每个步骤具有相同值的预定因数。

可替换地，移位值不断改变，例如通过常数数学函数或通过预定固定值。

术语“逐步移位”还可包括连续运动，其相对于每个投射，在X射线源和检测器之间没有可测量的相对运动发生。例如，这是对于每个投射在相对较慢的运动和短暴露时间期间的情况。

例如，以精细的步长在垂直于光轴的线性方向上提供逐步移位或扫描，而且同时实现绕着光轴的旋转，其表示在X射线发射装置和相位偏移光栅或相位分析器光栅之间的旋转。

注意，“相位分析器光栅”也称为“分析器光栅”。另外，X射线图像检测器还称为X射线成像检测器。

根据示例性实施例，相位偏移光栅和相位分析器光栅设置在彼此平行的平面中。

根据示例性实施例，校准移位值不同于测量增量。

根据示例性实施例，第一组多个校准投射的数量是第二组多个测量投射数量的至少两倍。

这提供了校准投射可独立于对象在更早时间被获得的优点。例如，在对象是患者的情况下，可在之前获得校准投射，这减少了患者不得不在检查设备中停留的必要时间。本发明进一步提供的优点在于，即使患者的扫描导致错位，也能够确保精确的检测以及要吃的精确数据生成。例如，在检查程序是乳癌检查的情况下，两个保持装置之间的乳房布置经常导致倾斜或扭曲力，从而导致系统内的错位。但是因为已经提前获得较大数量的校准投射，可以将具体的测量扫描与匹配的校准扫描配准，从而对于每个测量投射提供校准可能性。因此，可生成精确数据，因为本发明提供扫描多个校准投射，从而对于正常情况下能够预料的所有错位，提供了相应的校准扫描。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统，其包括X射线发射装置和X射线检测装置。X射线发射装置提供至少部分相干的X射线辐射。X射线检测装置包括相位偏移衍射光栅、相位分析器光栅和X射线图像检测器。X射线发射装置、相位偏移光栅、相位分析器光栅和图像检测器依此顺序沿着光轴设置。待检查的对象可容纳在X射线发射装置和相位分析器光栅之间，以使得对象的感兴趣区域可暴露于从X射线发射装置朝向检测器发射的X射线辐射。光栅之一和X射线发射装置的组中的至少一个提供有相对于光轴彼此相对设置的至少两个致动器。

优点之一在于致动器允许系统的组件相对于彼此运动。

根据示例性实施例，X射线发射装置提供有至少20%相干辐射的X射线辐射。

根据另一示例性实施例，X射线发射装置提供有至少50%相干辐射的X射线辐射。

根据示例性实施例，X射线发射装置提供相干X射线辐射。

例如，X射线辐射是空间相干的。

根据示例性实施例，相位偏移光栅和相位分析器光栅设置在彼此平行的平面上。

根据示例性实施例，光栅是矩形的，而且致动器设置为彼此正相对。

从而，提供了至少一个光栅的运动，其可由彼此正相对的致动器的定位而受控。

根据本发明的示例性实施例，致动器设置在光栅的边缘附近，例如以便提供良好的杠杆作用或良好的转化比。

将致动器彼此分开一段距离设置实现了运动的微调，而致动器彼此接近设置将意味着，仅由致动器的小的致动运动，可造成光栅的大的平移或运动。

根据本发明的示例性实施例，至少两个致动器提供在垂直于光轴的平面上的运动。

这实现了光栅和X射线发射装置相应的对准，确保了光栅的平行设置的对准。

根据本发明的示例性实施例，至少两个致动器提供光栅之一和X射线发射装置的组中的至少一个的步进运动，用于相位步进图像获取，而且还提供用于校准该系统的校准运动，以便检测和补偿X射线发射装置、相位偏移光栅和相位分析器光栅的错位。

这提供的优点在于，同一运动机构不仅可用于相位步进，而且可用于校准和对准。由此，该系统可实施为具有较少的组件，这实现了方便的制造过程以及经济效益。并且，还可以实现具有较小空间的系统。

根据本发明的示例性实施例，至少两个致动器均提供在垂直于栅格取向而且垂直于光轴方向的方向上的线性运动。

根据示例性实施例，至少两个致动器均提供在x轴上的运动，从而通过以相同速度在相同方向上致动器的运动提供光栅的线性运动，并通过在不同方向上运动提供旋转。

因此，虽然致动器提供有相同类型的运动，即线性运动，但是也可例如通过致动器的不同控制实现光栅的不同类型的运动。

根据示例性实施例，旋转运动取决于固定点的位置和类型。

根据示例性实施例，对于相位扫描，提供线性运动，而对于校准目的，提供旋转运动。

根据示例性实施例，至少两个致动器提供光栅垂直于光轴的横向移位，以及光栅绕着光轴的旋转运动。

根据本发明的示例性实施例，至少两个致动器提供在相位分析器光栅处，以提供等于光栅间距的分数的光栅横向偏移。

根据示例性实施例，横向偏移包括垂直于栅格取向的运动和垂直于光轴的运动。

根据示例性实施例，光轴称为z轴，垂直于z轴的栅格取向称为y轴，而垂直于栅格取向和光轴的轴称为x轴。

根据示例性实施例，至少两个致动器形成双致动器。

因此，双致动器提供不同方向的运动，其中可通过两个单独的致动器的各自运动组合该运动。

根据示例性实施例，提供微焦点管或同步型管作为X射线辐射源。

例如，提供碳纳米管以生成至少部分相干的X射线辐射。

根据不同的示例性实施例，X射线发射装置包括发射非相干X射线辐射的X射线源，而源光栅布置为接近X射线源，以提供至少部分空间束相干性。

因此，例如可使用常规X射线管。

根据示例性实施例，在源光栅处提供至少两个致动器，以提供等于光栅间距的分数的源光栅的横向偏移。

因此，例如可以运动源光栅以用于相位步进，也可以运动源光栅以提供正确的对准。

根据示例性实施例，源光栅是吸收光栅，其包括相距第一间距的多个透射狭缝，其中源光栅的狭缝产生独立相干的、但是相互非相干的源阵列。

根据示例性实施例，相位偏移光栅的特征在于具有第二间距的透射和吸收带的周期性图案。

根据本发明的示例性实施例，相位分析器光栅的特征在于具有第三间距的透射和吸收的周期性图案。

根据示例性实施例，源光栅提供了源光栅与相位偏移光栅之间的干涉图案。

根据示例性实施例，源光栅是横向可偏移的。

例如，源光栅可偏移源光栅的光栅间距的分数。因此，可运动源光栅，以提供用于相位步进动作的必要运动以及为了提供正确对准的运动。

根据示例性实施例，相位偏移光栅是可横向偏移的，例如偏移了光栅间距的分数。

根据示例性实施例，相位分析器光栅是可横向偏移的，例如偏移了光栅间距的分数。

通过提供一个或两个或所有三个横向可偏移的光栅，可通过控制相应的致动器实现沿着光轴的最优对准。

根据示例性实施例，至少两个光栅均具有在相应的光栅处相对于光轴彼此相对设置的至少两个致动器。

根据示例性实施例，相位偏移光栅和相位分析器光栅之一被固定安装，而另一个被可运动地安装。在可运动安装的光栅处提供至少两个致动器，以使得相位偏移光栅和相位分析器光栅可相对于彼此对准。

这将必要组件的数量减少到最少，以便提供相位扫描运动和校准运动两者。

根据示例性实施例，可运动安装的光栅通过至少两个致动器，可运动地安装到固定安装的光栅。

因此，相同组件，即致动器，用于两个不同的目的，这进一步有利于系统的设置。

根据示例性实施例，源光栅提供有至少两个致动器，以使得其可对准而且独立地逐步扫描。相位偏移光栅和相位分析器光栅可运动地设置为一个单元。

根据示例性实施例，至少两个致动器设置为具有固态铰链的压电驱动元件。

压电驱动元件提供微米级的精确和准确的运动。压电驱动元件还提供小型和可靠的致动器，其提供甚至非常小量的运动。

根据示例性实施例，通过微机电系统方法，在硅中整体上实现致动器与光栅。

根据示例性实施例，提供至少一个附加的致动器，该致动器适于在光轴方向上的运动，以使得至少一个光栅可相对于光轴倾斜。

这也实现了光栅相对于光轴的对准。

根据示例性实施例，至少一个附加的致动器适用于提供光栅相对彼的此平行对准。

根据示例性实施例，栅格取向垂直于光轴。

根据示例性实施例，配准基于校准投射中和测量投射中提供的空间信息。

根据示例性实施例，校准投射的空间信息与测量投射的空间信息相比较，并且具有匹配空间信息的投射彼此关联。

根据示例性实施例，由校准投射中和测量投射中对象外部扫描的预定区域提供空间信息。

根据示例性实施例，在校准投射的自由区域中以及测量投射的自由区域中提供空间信息。

根据示例性实施例，X射线发射装置包括发射非相干X射线辐射的X射线源，而源光栅布置为接近X射线源，以提供空间束相干性。在校准投射期间和测量投射期间，源光栅被移位。

根据示例性实施例，在校准投射期间和测量投射期间，相位偏移光栅或分析器光栅被移位。

根据示例性实施例，光栅之一和X射线发射装置的组中的至少一个提供有在光栅处相对光轴彼此相对设置的至少两个致动器。在校准投射期间和测量投射期间，至少两个致动器提供移位。

根据示例性实施例，校准逐步移位包括在垂直于栅格取向的方向上的步进。

根据示例性实施例，校准逐步移位包括相对于光轴的扭曲移位。

这提供了生成不同运动顺序的可能性。

根据示例性实施例，相位偏移光栅和相位分析器光栅相对于彼此固定。

根据示例性实施例，第一组多个校准投射的数量是第二组多个测量投射数量的十倍。

因此，确保了提供多余或至少足够的校准投射来覆盖可能的错位。

根据示例性实施例，校准移位值是恒定值。

例如，通过将该值改变为足够小，确保了提供校准投射期间的精细步进。

根据示例性实施例，通过应用预定的数学函数，生成校准移位值。

根据示例性实施例，对于每个校准投射，预定校准移位值。

根据示例性实施例，校准移位值基于先前的校准测量。

因此，提供所谓的自学习系统，其中考虑已经测量的错位以用于进一步校准投射。因此，可以使校准投射适应于期望的系统空间行为。

根据示例性实施例，校准移位值在测量投射期间再现发射装置与检测装置之间的虚拟错位。

从而，可以使校准投射适应于期望的或已经测量的系统错位，从而可以考虑由用于构造的特定类型或材料造成的典型错位。这进一步改进了精度并因此改进了所获得的对象信息的可靠性。

根据示例性实施例，测量增量或测量增量因数是恒定值。

例如，校准移位值是测量增量值的至少一半。

根据示例性实施例，对象信息被提供用于进一步的步骤，例如分析或进一步的测量步骤。

根据示例性实施例，在显示器上向用户显示对象信息。

根据示例性实施例，由检测器检测吸收率，而且对象信息也包括吸收数据。

根据示例性实施例，对于每个校准投射，记录校准移位值，而且在执行第二组多个测量投射的步骤c）期间，在一个或多个测量投射之后，关联至少一个校准投射，而且将相应的校准移位值确定为错位因数，并且在进行第二组多个测量投射之前，激活至少两个致动器，以将X射线发射装置与相位偏移光栅、相位分析器光栅以及图像检测器重新对准。

这提供了测量扫描过程期间，例如在患者的检查期间的对准。因此提供所谓的现场重新对准，从而导致结果的高精度。

在本发明的另一示例性实施例中，提供计算机程序或计算机程序部件，其特征在于适于在合适的系统上执行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。

计算机程序部件可因此存储在计算机单元上，计算机单元也可以是本发明实施例的一部分。该计算单元可适于执行或引发上述方法的步骤的执行。另外，其可适于操作上述设备的组件。计算单元可适于自动地操作，和/或执行用户的命令。计算机程序可加载到数据处理器的工作存储器中。数据处理器可因此设置为执行本发明的方法。

本发明的这个示例性实施例覆盖了从一开始就使用本发明的计算机程序，以及通过更新将现存的程序转变为使用本发明的程序的计算机程序。

更进一步，计算机程序部件能够提供所有必要步骤，以执行上述方法的示例性实施例的过程。

根据本发明另一示例性实施例，提供了例如CD-ROM的计算机可读介质，其中计算机可读介质具有存储于其上的计算机程序部件，计算机程序部件在前面的部分已描述过。

然而，计算机程序也可提供在网络上，例如万维网，而且可从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明另一示例性实施例，提供使计算机程序部件可下载的介质，计算机程序部件被设置为执行根据本发明前述的一个实施例的方法。

需要注意的是，根据不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，根据方法权利要求描述一些实施例，而根据产品权利要求描述其它的实施例。然而，本领域技术人员将从上面和下面的描述中获知，除非有特别的说明，除了属于一种类型主题的特征的任意结合，涉及不同主题的特征之间的任意结合也视为在本申请中公开。然而，所有特征可被结合以生成大于特征的简单相加的协作效果。

需要注意的是，根据不同的主题描述本发明的示例性实施例。特别地，根据产品权利要求描述一些示例性实施例，而根据方法权利要求描述其它的示例性实施例。然而，本领域技术人员将从上面和下面的描述中获知，除非有特别的说明，除了属于一种类型主题的特征的任意结合，涉及不同主题的特征之间的任意结合，特别是产品权利要求的特征和方法权利要求的特征之间的结合，也被视为在本申请中公开。

附图说明

本发明的以上限定的方面和进一步的方面、特征和优点也可从以下描述的实施例的示例中得出而且参照实施例的示例进行解释，但本发明不限于此。以下将参照附图更详细地描述本发明。

图1示意性示出了根据本发明的用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统；

图2示意性示出了根据本发明的X射线发射装置和X射线检测装置；

图3示意性示出了图2的装置；

图4示意性示出了图3的检测装置的光栅；

图5示意性示出了根据本发明的示例性实施例的基本方法步骤；

图6示出了该方法的另一实施例；

图7示出了该方法的进一步实施例；以及

图8示意性示出了进一步示例性实施例的进一步步骤。

具体实施方式

图1示意性示出了用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统10，例如用于例如医院中的检查实验室。X射线成像系统包括X射线发射装置12，适于提供至少部分相干的X射线辐射。桌子14提供为安放待检查的受试体。并且，X射线检测装置16定位为与X射线发射装置12相对，即在辐射过程期间，受试体位于X射线发射装置12与X射线检测装置16之间。X射线检测装置16发送数据到数据处理单元18，数据处理单元18被连接到X射线检测装置16和X射线发射装置12两者。处理单元18位于桌子14下面，以节约实验室内的空间。当然，其也可位于不同的地方，例如位于不同的房间。另外，显示装置20设置在桌子14附近，以便向操作X射线成像系统的人员，例如外科医生的临床人员显示信息。优选地，显示装置20可运动地安装，以实现取决于检查情况而进行单独调整。而且，接口单元22设置为由用户输入信息。基本上，X射线检测装置16通过将受试体暴露于X射线辐射而生成图像，其中所述图像进一步在数据处理单元18中处理。注意，所示的示例是所谓的C型X射线图像获取装置。当然，本发明还涉及其它类型的X射线图像获取装置，例如CT台架等。本发明还涉及患者以站立方式安置而不是躺在桌子14上的X射线图像获取装置，例如用于乳房X线照相术和层析X射线照相组合的获取装置。以下将更详细的描述X射线发射装置12和X射线检测装置16。

为了更好地理解，图2示出了对象24布置在X射线发射装置12与X射线检测装置16之间。图1的桌子14以及显示装置20等在图2中未示出。

X射线发射装置12提供至少部分相干的X射线辐射26。例如，X射线辐射包括至少20%的相干辐射。优选辐射是50%相干的。

根据未示出的实施例，X射线发射装置提供空间相干X射线辐射。

X射线检测装置16包括相位偏移衍射光栅28、相位分析器光栅30和X射线图像检测器32。

X射线发射装置12、相位偏移光栅28和相位分析器光栅30以及图像检测器32以这一顺序沿着光轴34设置。

进一步，例如，相位偏移光栅28和相位分析器光栅30设置在彼此平行的平面中。

对象24可容纳在X射线发射装置12与相位分析器光栅30之间，以使得对象的感兴趣区域能够暴露于从X射线发射装置12朝向检测器32发射的X射线辐射26。

根据一个示例，对象24可容纳在X射线发射装置12与相位偏移衍射光栅28之间。

根据另一个未示出的示例，对象24可容纳在X射线发射装置12与相位分析器光栅30之间，即在相位偏移光栅28后面的X射线束的方向上，或者换句话说，在相位偏移光栅28与分析器光栅30之间，以使得对象的感兴趣区域能够暴露于从X射线发射装置12朝向检测器32发射的X射线辐射26。

根据本发明，光栅28、30之一和X射线发射装置12的组中的至少一个提供有相对于光轴34彼此相对设置的至少两个致动器，致动器在图2中未示出，但将参考图3进行解释。

作为示例性实施例，图3示出了图2的示例性实施例的相似设置，其中为了更好地理解，X射线检测装置16以及X射线发射装置12所示为它们的组件彼此间隔分开。

在图3的实施例中，X射线发射装置12包括发射非相干X射线辐射的X射线源36，而源光栅38布置为接近X射线源36，以提供空间束相干性，从而提供上述的至少部分相干的X射线辐射26。相位偏移衍射光栅28提供有相对于光轴34彼此相对设置的两个致动器40。作为示例，光栅38、28、30是矩形的，而且致动器40设置为彼此正相对。

在另一未示出的实施例中，X射线发射装置12包括发射至少部分相干的X射线辐射的X射线源，例如通过提供微焦点管或同步型管作为X射线源。在另一示例中，提供碳纳米管以生成至少部分相干的X射线辐射。

如由坐标系42所指示的，光轴称为z轴，垂直于z轴的栅格取向称为y轴，而且垂直于栅格取向并且垂直于光轴的轴称为x轴。

如由图3可见的，致动器40形成双致动器，其将在以下解释。两个致动器40均提供在垂直于栅格取向而且垂直于光轴34的方向上的线性运动。换句话说，致动器40提供在x轴上的运动，如图4的箭头44所示。

在图4中，相位分析器光栅30提供有致动器40，而不是如图3所示的，相位偏移衍射光栅28提供有致动器40。

图4的左下部分示出了光轴34方向上的相位分析器光栅30的视图，右上部分示出了所谓俯视图中的相位偏移衍射光栅28和相位分析器光栅30。如箭头46所示，在x轴上提供运动44的至少两个致动器40，通过运动致动器40提供相同方向上相同速度的光栅的线性运动，如箭头46所示。

通过在不同方向上运动致动器40，提供了如箭头48所示的旋转运动。当然，该旋转运动取决于光栅的固定点。

根据本发明，至少两个致动器40提供光栅28、30之一和X射线发射装置12的组中的至少一个的步进运动，用于相位步进图像获取，并且提供用于校准该系统的校准运动，以便检测和补偿X射线发射装置12、相位偏移光栅28和相位分析器光栅30的错位。

根据另一示例性实施例，源光栅38提供有两个致动器（未示出）。

两个致动器40被提供作为例如具有固态铰链的压电驱动元件。例如，致动器40整体上实现为在例如硅中具有即源光栅38的光栅、相位偏移衍射光栅28或相位分析器光栅30。根据另一未示出的示例性实施例，提供了至少一个附加的致动器，该致动器适于在光轴34方向上的运动，以使得至少一个光栅可相对于光轴倾斜。

根据示例性实施例，提供了获取关于对象的信息的方法，将参照图5进行解释。至少部分相干的X射线辐射从X射线发射装置12朝向X射线检测装置16发射112。X射线检测装置16包括相位偏移衍射光栅28、相位分析器光栅30和X射线图像检测器32。X射线发射装置12、相位偏移光栅28、相位分析器光栅30和图像检测器32沿着光轴34设置。

并且，作为示例，相位偏移光栅28和相位分析器光栅30设置在彼此平行的平面中。

所发射的相干X射线辐射26、相位偏移光栅28和相位分析器光栅30具有共同的栅格取向，例如坐标系42的y轴。在第一执行步骤114中，在无对象的情况下执行第一组多个校准投射116。在第一组多个校准投射116期间，所发射的X射线辐射26、或相位偏移光栅28和相位分析器光栅30的组中的一个在该校准投射的执行期间逐步移位如图3的箭头50所示的校准移位值。

例如，移位包括光栅的平移、旋转和倾斜。术语“逐步移位”包括一维运动以及二维或更多维运动，例如空间中的三维运动轨迹。因此，可以建立多维参数空间，或多维运动空间。从而，校准投射可适用于不同的可能错位。作为示例，移位值是对于每个步骤具有相同值的预定因数。或者，移位值例如通过常数数学函数或通过预定固定值而不断改变。

进一步，在第二执行步骤118中，在对象设置在X射线发射装置12与相位分析器光栅30之间的情况下，执行第二组多个测量投射120。在第二组多个测量投射120期间，所发射的X射线辐射12，或相位偏移光栅28和相位分析器光栅30的组中的一个以测量增量逐步移位。校准移位值不同于测量增量，这将在以下进一步描述。

例如，对象设置在X射线发射装置12与相位偏移衍射光栅28之间。

根据另一未示出的实施例，对象设置在相位偏移光栅28与分析器光栅30之间。

例如，测量投射期间的逐步移位被提供作为垂直于栅格取向的逐步运动。

在关联步骤122中，通过将测量投射120与校准投射116配准，将至少一个校准投射116关联至每个测量投射120。

例如，为了将测量投射与校准投射配准，对于直接照射的部分分析测量投射。取决于光栅的实际位置，例如平移、旋转、倾斜等，典型的条纹图案在这些区域是可见的。在配准过程的第二步骤中，从多个校准投射中识别出在同一区域中示出最相似的条纹图案的投射。

根据图6中示出的一个示例性实施例，在生成步骤124中，通过从每个测量投射120中减去各自的相关联的校准扫描116，来生成调整的测量投射126。

在确定步骤128中，根据调整的测量投射126，确定微分相位数据130。接着，在生成步骤132中，生成代表所确定的微分相位数据130的对象信息134。

根据实施例，提供对象信息134。

例如，在显示器上向用户136显示对象信息。

通过上述的致动器40提供校准投射116期间的移位以及测量投射120期间的移位。

根据图7所示的另一示例性实施例，在第一执行步骤114之后，对于每个校准投射116，确定146相位梯度数据144，而且在第二执行步骤118之后，对于每个测量投射120，确定150相位梯度数据148。

根据另一实施例，检测出系统的错位。因此，对于每个校准投射，记录校准移位值。这个因数代表一种系统的虚拟的错位。该信息随后可用于确定测量投射期间的实际或真实的错位。该结果，即真实的错位因数可用于修改校准移位值以用于进一步的投射。换句话说，校准移位值是基于在先的校准测量。这提供了自学习系统，其中考虑已经测量的错位以用于进一步的校准投射。因此，可以使校准投射适应于期望的系统的空间行为。例如，特定类型的测量投射将具有例如由于构造方面造成的特定的错位配置文件（profile）。例如，在C形臂检查期间，特定的弯曲或扭曲将发生在相同位置。作为另一示例，在乳癌检查中，保持乳房的板片将引起相同类型的弯曲力，导致相似的错位。

在未示出的另一示例性实施例中，X射线发射装置12包括发射非相干X射线辐射的X射线源36，而源光栅38设置为接近X射线源36，以提供空间束相干性。在校准投射116期间和测量投射120期间，使源光栅移位。

根据本发明的另一示例性实施例，如图8所示，对于每个校准投射116，记录校准移位值。在执行第二组多个测量投射120的执行步骤118期间，在一个或多个测量投射120之后，关联122a至少一个校准投射126，而且各自的校准移位值被确定138a为错位因数140a。在进行第二组多个测量投射120b之前，激活至少两个致动器40，以使得X射线发射装置12与相位偏移光栅28、相位分析器光栅30以及图像检测器32重新对准142a。接着，在进一步的执行步骤118b中执行第二组多个测量投射，从而得到测量投射120b。接着，在进一步的关联步骤122b中，所获得的测量投射120b被关联122b到至少一个校准投射116，而且在进一步的测量投射120c在执行步骤的另一部分，即例如第三执行步骤118c中获得之前，对于进一步重新对准步骤142b，将各自的校准移位值确定138b为错位因数140b。

接着是进一步的关联步骤122c，其可根据需要而重复。

接着是上述的生成步骤124。

换句话说，即使在测量过程期间，可以重新对准该系统，以便改进生成的对象或患者信息的质量和精确性。因此，本发明提供现场对准或实时对准。

注意，图5、图6、图7和图8所示的方法步骤的实施例可以不同的结合方式彼此结合。

尽管在附图和前面的描述中已经详细示出和描述了本发明，但是这样的示出和描述应视为是阐释性的或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。所公开的实施例的其它变型是本领域技术人员在实践所要求的发明时，通过附图、公开内容和所附的权利要求可以理解和完成的。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，而且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可完成权利要求中记载的若干项的功能。特定手段记载在互不相同的从属权利要求中的事实并不表示这些手段的结合不能用于获得优点。

计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质中，例如与其它硬件的一部分一起或作为其它硬件的一部分提供的光存储介质或固态介质，但也可以其它形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。

权利要求中的任何参考标记不应解释为对范围进行限制。

Claims (14)

1.用于对对象进行微分相位对比成像的X射线成像系统，包括：

X射线发射装置（12）；以及

X射线检测装置（16）；

其中，所述X射线发射装置（12）提供至少部分相干的X射线辐射（26）；

其中，所述X射线检测装置（16）包括：

相位偏移衍射光栅（28）；

相位分析器光栅（30）；以及

X射线图像检测器（32）；

其中，所述X射线发射装置（12）、所述相位偏移光栅（28）、所述相位分析器光栅（30）以及所述图像检测器（32）依此顺序沿着光轴（34）设置；

其中，待检查的对象可容纳在所述X射线发射装置（12）与所述相位分析器光栅（30）之间，以使得所述对象的感兴趣区域可暴露于从所述X射线发射装置（12）朝向所述检测器（32）发射的X射线辐射；并且

其中，所述光栅（28、30）之一和所述X射线发射装置（12）的组中的至少一个提供有相对于所述光轴（34）彼此相对设置的至少两个致动器

（40）。

2.根据权利要求1所述的X射线成像系统，其中，所述至少两个致动器（40）提供所述光栅（28、30）之一和所述X射线发射装置（12）的组中的至少一个的步进运动，用于相位步进图像获取，并且提供用于校准所述系统的校准运动，以便检测和补偿所述X射线发射装置（12）、所述相位偏移光栅（28）和所述相位分析器光栅（30）的错位。

3.根据权利要求1或2所述的X射线成像系统，其中，所述X射线发射装置（12）包括发射非相干X射线辐射的X射线源（36）；并且其中，源光栅（38）布置为接近所述X射线源（36）以提供空间束相干性。

4.根据权利要求1到3中的一项所述的X射线成像系统，其中，所述至少两个致动器（40）均提供在垂直于栅格取向并且还垂直于所述光轴（34）的方向上的线性运动。

5.根据前述权利要求中的一项所述的X射线成像系统，其中，所述至少两个致动器（40）提供为具有固态铰链的压电驱动元件。

6.用于获取关于对象的信息的方法，包括以下步骤：

a）从X射线发射装置（12）朝向X射线检测装置（16）发射（112）至少部分相干的X射线辐射（26）；

其中，所述X射线检测装置（16）包括相位偏移衍射光栅（28）、相位分析器光栅（30）和X射线图像检测器（32）；

其中，所述X射线发射装置（12）、所述相位偏移光栅（28）、所述相位分析器光栅（30）和所述图像检测器（32）沿着光轴（34）设置；并且

其中，所发射的至少部分相干的X射线辐射、所述相位偏移光栅（28）和所述相位分析器光栅（30）具有共同的栅格取向；

b）在无对象的情况下执行第一组多个校准投射(116)；

其中，在所述第一组多个校准投射期间，所发射的X射线辐射，或所述相位偏移光栅（28）和所述相位分析器光栅（30）的组中的一个以校准移位值逐步移位；

c）在对象（24）设置在所述X射线发射装置（12）与所述相位分析器光栅（30）之间的情况下，执行（118）第二组多个测量投射（120）；

其中，在所述第二组多个测量投射期间，所发射的X射线辐射（26），或所述相位偏移光栅（28）和所述相位分析器光栅（30）的组中的一个以测量增量逐步移位；以及

d）通过将所述测量投射（120）与所述校准投射（116）配准，将所述校准投射（116）中的至少一个与所述测量投射（120）中的每一个关联（122）。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤d）之后执行以下步骤：

e）通过从所述测量投射（120）的每一个中减去相应的关联的校准扫描（116），生成（124）调整的测量投射（126）；

f）根据所述调整的测量投射（126），确定（128）微分相位数据（130）；以及

g）生成（132）代表所确定的微分相位数据（130）的对象信息（134）。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤b）之后，对于所述校准投射（116）中的每一个，确定（146）相位梯度数据（144）；并且其中，在步骤c）之后，对于所述测量投射（120）中的每一个，确定（150）相位梯度数据（148）。

9.根据权利要求6到8中的一项所述的方法，其中，所述X射线发射装置（12）包括发射非相干X射线辐射的X射线源（36），并且源光栅（38）布置为接近X射线源（36）以提供空间束相干性；

其中，在所述校准投射（116）期间以及所述测量投射（120）期间，使所述源光栅（38）移位。

10.根据权利要求6到9中的一项所述的方法，其中，所述光栅（28，30；38）之一和所述X射线发射装置（12）的组中的至少一个提供有在所述光栅处相对于所述光轴（34）彼此相对设置的至少两个致动器（40）；其中，在所述校准投射（116）期间以及所述测量投射（120）期间，所述至少两个致动器（40）提供所述移位。

11.根据权利要求6到10中的一项所述的方法，其中，所述校准逐步移位包括在垂直于所述栅格取向的方向上的步进。

12.根据权利要求6到11中的一项所述的方法，其中，对于所述校准投射（116）中的每一个，记录所述校准移位值；并且其中，在执行（118a，118b，118c）所述第二组多个测量投射（120a，120b，120c）的步骤c）期间，在一个或多个测量投射之后，关联（122a，122b，122c）所述校准投射（116）中的至少一个，并且将相应的校准移位值确定（138a，138b，138c）为错位因数（140a，140b，140c）；并且在进行所述第二组多个测量投射之前，激活所述至少两个致动器（40），以将所述X射线发射装置（12）与所述相位偏移光栅（28）和所述相位分析器光栅（30）以及所述图像检测器（32）重新对准（142）。

13.用于控制根据权利要求1到5中的一项所述的设备的计算机程序部件，当由处理单元执行时，所述计算机程序部件适于执行根据权利要求6到12中的一项所述的方法步骤。

14.已存储有根据权利要求13所述的程序部件的计算机可读介质。

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