CN104837409B - 具有可移动光栅的微分相位衬度成像装置 - Google Patents

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Abstract

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)。

Description

具有可移动光栅的微分相位衬度成像装置
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。
WO 2011/070488 A1公开了一种用于相位衬度成像的装置，所述装置包括可移动离开X射线束的光栅。
发明内容
在2D检测系统中，吸光器光栅覆盖了整个检测区域，且必须从整个视场移除(多达约30cm x 40cm)，即移动相当长的一段距离。这可能导致在移动之后吸光器光栅与相位光栅的不良对准，且可能使图像品质降级。另外，2D乳房X射线摄影系统中的优选移动方向将是前后方向，使吸光器光栅远离乳房地漂移离开X射线成像路径。
可能需要提供一种能够在纯衰减成像和dPCI成像之间轻松切换(同时提供衰减、微分相位和散射成像)的X射线成像装置。可能还需要提供一种在这两种操作模式之间快速、简单、准确地且可靠地切换的装置。
这些需要可以通过独立权利要求的主题来满足。另外的示例性实施例从从属权利要求和以下说明中显而易见。
本发明的一方面涉及一种X射线微分相位衬度成像装置，例如一种乳房X射线摄影装置。
根据本发明的实施例，所述成像装置包括：用于产生X射线束的X射线源；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，包括用于将相干X射线束分离成多个扇形X射线束以穿过对象的狭缝；布置在所述对象之后的相位光栅和吸光器光栅；以及条纹检测器，包括用于检测由相位光栅和吸光器光栅从穿过对象的扇形X射线束产生的摩尔图案的检测器条纹。所述X射线源、源光栅、准直器、相位光栅、吸光器光栅和检测器固定到公用的机架，且可相对于所述对象移动，使得可检测到来自所述机架的不同位置的大量干涉图案，以重构对象的微分相位图像。所述源光栅、相位光栅和吸光器光栅中的至少一个光栅包括光栅条纹组以及位于所述光栅条纹组之间的透光区。在本文中，所述光栅条纹组和透光区沿垂直于检测器条纹方向的方向相对于彼此交替。源光栅、相位光栅和吸光器光栅中的至少一个光栅可相对于机架移动，使得：在源光栅的第一(dPCI)位置，X射线束穿过光栅条纹且随后穿过准直器的狭缝，且在源光栅的第二(衰减成像)位置，X射线束穿过透光区且随后穿过准直器的狭缝，或者，在所述相位光栅或所述吸光器光栅中的至少一个的第一位置，所述扇形X射线束穿过光栅条纹，且在所述相位光栅或吸光器光栅中的至少一个的第二位置，所述扇形X射线束穿过所述透光区。
因此，由于所述光栅条纹组和透光区沿垂直于检测器条纹的方向相对于彼此交替，因此在第一位置，所述光栅条纹组投影到邻近的检测器条纹之间的空间上(即，沿垂直于检测器条纹方向的方向邻近的检测器条纹之间的空间)，而在第二位置，透光区投影到此等空间上。因此，根据本发明的X射线微分相位衬度成像装置有效地利用相邻检测器条纹之间的空间，从而实现从dPCI成像切换到衰减成像(以及从衰减成像切换到dPCI成像)，同时避免将所述光栅中的一个或多个完全移出X射线视场的需要(以及将所述光栅中的所述一个或多个光栅分别移动到X射线视场中的需要)。
在狭缝扫描装置中，仅暴露在X射线下的相位光栅和/或吸光器光栅的区域需要具有光栅条纹。其他区域可以变得可透射X射线。
在所有光栅均位于使得狭缝与光栅的光栅条纹对准的位置的配置中，成像装置适于产生dPCI数据，所述dPCI数据通常含有关于X射线在对象中的衰减、微分相位和散射的信息。
在期望制作(纯)衰减图像时，所述相位光栅和/或吸光器光栅可以移动到一个位置中，使得其在不具有光栅条纹的可透射X射线的区域处暴露在X射线下。以此方式，可以减少在(纯)衰减成像期间光栅的衰减以及传递给对象(其可以是患者)的X射线剂量。
所述相位光栅和吸光器光栅可以被视为成像装置的干涉仪，所述成像装置可以被视为具有可回缩干涉仪的狭缝扫描装置，所述可回缩干涉仪允许实现相位衬度成像与传统成像(乳房X射线摄影)之间的切换。这是通过从所述结构中移除(和引入)具有光栅条纹的区域而实现的。例如，所述吸光器光栅可以具有硅晶片作为基板，所述基板包括(50％)吸光部分(晶片中的沟槽填充有金，用于形成光栅条纹)和透光区(普通的硅(plain silicon))。开-关机构可以通过吸光器光栅在相对小的距离上的横向漂移实现。
与此相反，在诸如全面数位化乳房X射线摄影(FFDM)的平面2D检测中，必须在较大的距离上从X射线视场中完全移除相位光栅和/或吸光器光栅或将其重新插入到所述X射线视场中。
本发明的另一方面涉及一种用于借助同一装置采集微分相位图像数据和衰减图像数据的方法，所述装置可以是如上文和下文所述的图像装置。
根据本发明的实施例，所述方法包括：将从装置的相位光栅和吸光器光栅中选出的光栅移动到第一位置，使得由准直器产生的扇形X射线束可以穿过光栅上的光栅条纹组；通过相对于对象移动具有相位光栅和吸光器光栅和条纹检测器的机架且通过在机架的多个位置处检测穿过所述对象、所述相位光栅和吸光器光栅的X射线来采集微分相位图像数据；将所述光栅移动到第二位置，使得扇形X射线束可以穿过光栅上的透光区；以及通过相对于所述对象移动机架且通过在机架的多个位置处检测穿过对象的X射线来采集(纯)衰减图像数据。
例如，通过简单地将吸光器光栅和/或相位光栅移动相对小的距离，可以将微分相位成像切换到(纯)衰减成像。
在乳房X射线摄影中，取决于临床应用，乳房X射线摄影工作量的某些部分将受益于微分相位成像。然而，所述工作量的一部分仍可以在传统模式(仅衰减成像)下实施。临床医生可能期望基于患者(或甚至基于视图)来在不同模式之间选择。
根据下文所述的实施例将显而易见本发明的这些和其它方面，并将结合所述实施例来说明这些和其它方面。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明实施例的成像装置。
图2示意性地示出了用于根据本发明实施例的成像装置的准直器。
图3示意性地示出了用于根据本发明实施例的成像装置的条纹检测器。
图4示意性地示出了用于根据本发明实施例的成像装置的光栅的一部分。
图5示意性地示出了根据本发明另一实施例的成像装置。
图6示出了根据本发明实施例的用于采集dPCI和衰减图像数据的方法的流程图。
图中使用的元件符号及其含义均以概括的方式列于元件符号列表中。原则上，一致的部件在图中提供有相同的元件符号。
具体实施方式
图1示出了具有可移动机架12的X射线成像装置10，所述可移动机架可在一定角度范围内相对于对象14移动。X射线成像装置10可以是乳房X射线摄影装置，且对象14可以是支撑在支撑平台18上的女性乳房，所述支撑平台固定到装置10，例如固定到也承载机架10的框架16。
机架10承载X射线源20(例如X射线管)、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。光栅G0、G1、G2、准直器18和条纹检测器24以相对于X射线源16呈固定距离的方式附接到机架10。
为了采集图像数据，装置10的控制器26使机架12围绕对象14在一定角度范围内移动，且借助条纹检测器24沿着所述角度范围在不同位置处采集大量投影图像。
由源光栅G0根据来自X射线源20的(非相干)X射线束产生的相干X射线束被准直器22分成扇形光束28(其中一个在图1中指出)。
准直器22在图2中示出。其包括基本上矩形的基板，具有多个平行等距狭缝30。通常，准直器22的较长边基本上平行于机架12的移动轴线。
返回图1，扇形光束28穿过对象14和光栅G1、G2并落到如图3所示的条纹检测器24上。而且，检测器24包括基本上矩形的形状(从X射线源20观看)，其中较长的边通常大致垂直于机架的移动轴线。检测器24包括的检测器条纹32的数量与准直器包括的狭缝30的数量相同。每一个检测器条纹32都包括一行像素检测器元件，所述检测器条纹与狭缝30对准，使得穿过狭缝30的每个扇形X射线束28均落到相应的条纹检测器32上。狭缝布置和/或检测器条纹32的布置可以比图中所示更为复杂。狭缝30和/或检测器条纹32可能无法整体穿过(否则将不需要若干狭缝)，且其可能稍微偏离。
控制器26可以评估所采集的图像数据和其中编码的干涉图案，且可以确定/重构指示对象16的相移的图像。
光栅G0、G1和G2的可能实施例在图4中示出。图4示出了光栅G0、G1和G2中的一个的一个区段。由于最终落到检测器上的X射线束的部分仅需被光栅衍射，因此仅光栅G0、G1和G2的数个区域需要具有光栅条纹34，所述光栅条纹位于扇形光束28的路径上。因此，光栅条纹34可以被分组成光栅条纹34组36，所述光栅条纹组由其间不具有光栅条纹的区域分隔。
然而，也可能将所述光栅中的仅一个或仅两个设计成如图4所示，且其他光栅在其整个区域上具有光栅条纹，这尤其可能是针对源光栅G0的情况。
由于衍射光栅G0、G1和G2使X射线束或多或少地衰减(至少通过光栅条纹34的区域)，因此在用条纹检测器24采集衰减成像数据时，从X射线束移除所述光栅将是有益的。
在图1所示的实施例中，这是用对光栅G1和G2中设置的可透射X射线的区域38(见图4)实现的。通过横向移动光栅G1和/或G2，光栅可以从“开”位置移动到“关”位置，其中在“开”位置X射线束28延展穿过组36，且在“关”位置X射线栅28延展穿过透光区38。
根据本发明实施例，相位光栅G1和吸光器光栅G2中的至少一个光栅包括光栅条纹34组36和介于所述光栅条纹组之间的透光区38，且所述至少一个光栅可相对于机架12移动，使得在光栅的第一“开”位置，扇形X射线束28穿过光栅条纹34，且在光栅的第二“关”位置，扇形X射线束28穿过透光区38。
应注意，光栅条纹34的方向可以大致垂直于图1的平面，即所述光栅条纹可以大致垂直于光栅G0和G1的移动方向延展。
透光区38通常是大致矩形的。矩形的较短边可以比两个相邻的光栅条纹34之间的距离长得多。由于准直器22的等距狭缝30，组36和区域38可以交替且可以都具有距彼此相同的距离。
根据本发明的实施例，光栅条纹34组36与透光区38相对于彼此交替。
根据本发明的实施例，光栅条纹34组36是等距的且透光区38是等距的。
通常，光栅G0、G1和G2是通过蚀刻晶片(基板)和/或在晶片的至少一侧上进行结构性金属化来制造的。例如，所述晶片可以是薄的硅晶片(300mu-500mu厚)，其基本上可透射X射线。光栅G0、G2的光栅条纹34可以是填充有金的硅沟槽，其吸收垂直入射到光栅G0、G2的辐射的大致50％。相位光栅G1的光栅条纹34可以是基板中的(空)沟槽。
根据本发明的实施例，光栅条纹可以是基板上的金属条纹，和/或可以是或可以包括基板中的沟槽。
透光区38可以以基板/硅晶片的未处理部分提供，例如根本没有金且没有沟槽的部分。
根据本发明的实施例，光栅G0、G1和G2中的至少一个包括可透射X射线的基板，且透光区38是基板上的没有金属化的区域。
然而，也可能是透光区38由基板中的孔洞提供。
根据本发明的实施例，透光区38可以是或者可以包括在光栅基板中的孔洞。
如图1中进一步指示，可以用另一种方法从X射线束28移除光栅G0。光栅G0可以附接到铰链48，且可以摆动离开X射线28的光学路径，例如借助由控制器26控制的马达40。然而，也可能是G0的沟槽填充有可被倒空的液态金属。
根据本发明的实施例，成像装置10还包括用于从X射线束移除源光栅G0的铰链48。
另外两个光栅G1和G2可以由控制器26所控制的(另一)马达40线性移动。
根据本发明的实施例，装置10包括用于在第一位置和第二位置之间移动光栅G1、G2中的至少一个的马达40，其中控制器26控制所述移动。
所述运动可以由步进马达、带驱动器或类似装置实施，只要“开”端点是机械稳固且被明确限定的。
由于“对齐”设定需要光栅G1、G2的非常准确对准，因此机械移动的距离可能必须受限以便保护准确性。相似地，G2可能必须在数秒内来回移动，以便不打断工作流程。
在采用dPCI是重要的时，光栅G1和G2尤其是在第一“开”位置(dPCI模式)的定位通常必须被明确限定为光栅G、G2的对准。因此，可能需要用于确保在“开”位置的高机械精确度的装置。
装置10可以包括双态切换机构40、44，具有几何形状非常明确限定的可锁定的“开”位置和几何形状不太明确限定的“关”位置。前者将更多地考虑到精确度，一旦需要相位衬度时光栅G2将必须相对于G1以所述精确度放置。例如，所需的准确度可以通过刚性机械止动件来确保，或者借助传感器46对光栅G2在“开”位置处的位置的光学检测来确保。所述准确度需要足以消除对新的校准的需要。
根据本发明的实施例，光栅G1、G2的第一位置由机械止动件44确定。
根据本发明的实施例，光栅G1、G2的第一位置由位置传感器46确定。
如果G1保持固定，且仅G2是可移动的，则通过在使G2往回漂移时测量摩尔图案(Moiré pattern)(即空气图像(air image))，直至其再次处于校准位置且然后使马达停止，可以确保适用于dPCI模式的准确锁定位置和/或运动端点。
特氟龙导轨42等可以设置为光栅G1、G2沿其他空间方向、竖直和其它平面内轴线的引导件，而不造成将累积在检测器上或光栅G1、G2上的灰尘/残留物的风险。
根据本发明的实施例，成像装置10还包括用于引导光栅的特氟龙导轨42。
通常，仅吸光器光栅G2大致影响装置10的有效量子检测效率(effectivedetective quantum efficiency)，即X射线的吸光性。源光栅G0可以位于X射线源20的离开窗口处，且因此位于对象14前面，所述源光栅仅影响可用的X射线通量而非剂量。相位光栅G1尽管位于乳房后方，但仅对剂量施加少量影响，因为G1通常被设计成仅具有约5-10％的少量衰减的相位光栅。因此，从相位衬度切换到常规成像可以通过仅从所述结构中移除吸光器光栅G2、即从对象后方的X射线成像路径移除吸光器光栅而实现。
根据本发明的实施例，仅吸光器光栅G2具有透光区38，和/或可以在第一位置和第二位置之间移动。
然而，也可能为相位光栅G1提供透光区并使其漂移，以便使透光区38在扇形X射线束38的光学路径中移动。
根据本发明的实施例，相位光栅G1和吸光器光栅G2具有透光区38，和/或可以在第一位置和第二位置之间移动。
如图1所示，两个光栅均借助在相应导轨42上的相应马达40移动，即他们可以彼此独立地移动。
根据本发明的实施例，相位光栅G1和吸光器光栅G2可在第一位置和第二位置之间彼此独立地移动。可存在用于移动相位光栅G1的第一马达40和用于移动吸光器光栅G2的第二马达。
图5示出了光栅G0、G1和G2可如何移动的其他可能实施例。在图5中，光栅G1和G2彼此连接，例如借助公用的框架，且不能相对于彼此移动，这可以增强两个光栅G1、G2的准确对准。
根据本发明的实施例，相位光栅G1和吸光器光栅G2彼此固定连接，且可在第一位置和第二位置之间一起移动。包括两个光栅G1、G2的适用于dPCI的整个干涉仪可以是可回缩的。
所述移动可以借助由控制器26控制的公用马达40执行。
此外，图5示出了光栅G0(在可移动时)可以类似于图5所示的光栅G1和G2来移动。具体地讲，光栅G0可以包括光栅条纹34组36，且可以借助在导轨42上的马达40横向漂移。
根据本发明的实施例，源光栅G0包括光栅条纹34组36和介于所述光栅条纹组之间的透光区38，且可相对于机架12移动，使得在源光栅G0的第一位置，来自所述光栅条纹组的X射线束经过准直器22中的狭缝30，且在源光栅G0的第二位置，来自源光栅中的透光区的X射线束穿过准直器22中的狭缝30。
根据本发明的实施例，装置10包括用于移动源光栅G0的马达和/或用于引导源光栅G0的特氟龙导轨42。源光栅G0的光栅条纹移动离开光学路径可能也加快了采集的速度。在源光栅并未使X射线束衰减时，可能存在3至4倍多的X射线通量，且扫描时间可能比同样的图像品质短得多。
图6示出了一种用于借助图1或5中示出的装置10来采集微分相位图像数据和衰减图像数据的方法。
一开始，假设装置10和光栅G0、G1、G2处于“关”位置，即第二位置，其中X射线束28可以穿过光栅G0、G1、G2中的一个或多个的区域38。此外，光栅G0可以借助铰链48(见图1)摆动离开X射线束28的光学路径。
在步骤60中，决定应采集dPCI数据。例如，使用装置10的临床医生可以将对应的命令输入到控制器26中。
控制器26将所述光栅G0、G1、G2移动到“开”位置(第一位置)中(在他们可移动时)，例如通过光栅的横向漂移而移动一定距离，所述距离对应于小于两个检测器条纹32之间的距离一半的距离。
由于准直器22的两个相邻狭缝30之间的距离通常是装置10中的单个像素的检测器宽度的许多倍，其中每条纹宽度一个像素，因此易于制造具有仅在需要时才填充金的硅沟槽的光栅G0和/或G2，同时将相邻的区域保留为无金属的。
例如，光栅(或者光栅中的一个或两个)可以移动一定的距离，所述距离等于一组36光栅条纹34与相邻的透光区38之间的距离。
根据本发明的实施例，装置10的光栅G0、G1、G2中的至少一个光栅、所述光栅中的两个或者所有光栅移动到第一位置；使得由准直器22产生的扇形X射线束28可以穿过光栅上的光栅条纹34组36。
光栅G0、G1、G2在移动后的恰当定位可以由机械止动件44和/或传感器46控制，所述数据是由控制器26评估的。此外，光栅G1、G2可以彼此独立地移动(图1)，或者可以借助公用框架移动(图2)。
在步骤62中，通过相对于对象14移动具有相位光栅G1和吸光器光栅G2以及条纹检测器24的机架12，并通过在机架12的多个位置处检测穿过对象14、相位光栅G1和吸光器光栅G2的X射线来采集微分相位图像数据。
控制器26可以控制机架12的移动，且此外可以评估来自条纹检测器24的所采集数据以产生微分相位衬度图像数据。
在步骤62中，决定应借助装置10来采集纯衰减图像数据。而且，此命令可以由临床医生输入到控制器26中。光栅G0、G1、G2(如果可移动)往回移动到“关”位置中，即第二位置。
根据本发明的实施例，光栅G0、G1、G2中的至少一个移动到第二位置，使得扇形X射线束28可以穿过光栅G0、G1、G2上的透光区38。
在步骤64中，通过相对于对象14移动机架12且通过在机架12的多个位置处检测穿过对象14的X射线来采集衰减图像数据。
控制器26可以控制机架12的移动，且此外可以评估来自条纹检测器24的所采集数据以产生衰减图像数据。
另外，装置10允许在两个单独步骤中执行dPCI干涉仪G1、G2的校准：不具有吸光“分析器”光栅G1和G2的图像检测器(例如，用于暗电流、敏感度)的通用校准，其中源光栅优选地处于第二“关”位置，以及dPCI干涉仪G1、G2的后续额外校准，其中光栅G1和G2均处于第一“开”位置，且源光栅G0处于第二“关”位置。其中干涉仪锁定到图像路径中的系统需要高得多的复杂度和时间消耗，且可能具有不够准确的组合校准。
在步骤66中，光栅G1和G2以及可选地源光栅G0移动到第二“关”位置，且条纹检测器24被校准。
在步骤68中，光栅G1和G2移动到第一“开”位置中，且源光栅G0移动到第二“关”位置中。此后，包括相位光栅G1和吸光器光栅G2的干涉仪被校准。
能够用于微分相位衬度成像和衰减成像这两者的成像装置10可能具有许多优点。一方面，微分相位衬度乳房X射线摄影(dPCM)目前正鉴于其可能的优势而被非常密集地开发，例如增加的对微钙化的可视性和锐度、更好地描绘肿瘤和健康组织、以及增加的总体图像锐度和品质。然而，在目前的研究状态下，尚不明确经过改善的图像品质是否将允许剂量减少，以便补偿在患者后方的干涉仪的吸光部分中损失的X射线量。另一方面，取决于临床应用(借助手动读取或借助计算机辅助诊断、诊断检查、图像引导的活组织检查等实现的筛查)，临床方案和局部指南将需要在“常规”结构中实施乳房X射线摄影工作量的一部分，而不需要患者后方的干涉仪(即光栅G1和G2)，而其他部分将受益于具有干涉仪的“dPCI”结构。尽管对于临床批准研究本身和将dPCI系统引入到市场之后的最初几年是显而易见的，但仍期望永远保留针对一次次扫描对插入/移除相位衬度干涉仪的需要。
此外，在具有广泛混合类型的临床设定中，例如紧致对肥胖的乳房，或者白人对非洲人-美国对亚洲女性，临床医生将需要能够针对每个患者或者甚至针对每个视角来选择。最终，如果临床医生并非被迫在不具有dPCI的传统系统与仅可执行dPCI的系统之间进行先验选择，而是可以购买具有dPCI的传统系统作为选项以便他可以针对其临床判断来打开或关闭dPCI，那么占有市场将更快。
如上文所指出且取决于所采集的乳房X射线摄影扫描的本质(筛查或诊断或介入)，临床方案和指南以及针对扫描做出的临床偏好将通常需要能够在传统成像和相位衬度成像之间切换的能力，正如对于上文所述的成像装置所可能的。
尽管已在附图和前述说明中详细示出和描述了本发明，但此类图示和说明应当视为例示性或示例性而非约束性的；本发明并不限于所公开的实施例。根据对附图、公开内容和随附权利要求的研究，本领域的技术人员可理解和实施所公开实施例的其它变化形式，以及实践所主张的本发明。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或控制器或其它单元可满足权利要求书中陈述的若干物项的功能。在相互不同的从属权利要求中描述某些措施并不表明这些措施不能够有利地结合起来使用。在权利要求书中的任何元件符号不应视为限制其范围。
元件符号列表：
G0 源光栅
G1 相位光栅
G2 吸光器光栅
10 X射线成像装置
12 机架
14 对象
16 框架
18 支撑平台
20 X射线源
22 准直器
24 条纹检测器
26 控制器
28 扇形光束
30 狭缝
32 检测器条纹
34 光栅条纹
36 光栅条纹组
38 透光区
40 马达
42 导轨
44 止动件
46 位置传感器
48 铰链

Claims (15)

1.一种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)，其包括狭缝(30)，所述狭缝用于将所述相干X射线束分离成用以穿过对象(14)的多个扇形X射线束(28)；
布置在所述对象(14)之后的用于产生干涉图案的相位光栅(G1)和用于从所述干涉图案产生摩尔图案的吸光器光栅(G2)；
条纹检测器(24)，其包括检测器条纹(32)，所述检测器条纹用于检测由所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)从穿过所述对象(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)、所述源光栅(G0)、所述准直器(22)、所述相位光栅(G1)、所述吸光器光栅(G2)和所述条纹检测器(24)固定到公用的机架(12)，且能够相对于所述对象(14)移动，使得能够检测来自所述机架的不同位置的许多干涉图案，以重构所述对象(14)的微分相位图像；
光栅条纹(34)组(36)和透光区(38)沿与所述检测器条纹(32)的方向垂直的方向相对于彼此交替；
所述源光栅、所述相位光栅和所述吸光器光栅中的至少一个光栅(G0、G1、G2)包括光栅条纹(34)组(36)和介于所述光栅条纹组之间的透光区(38)，且能够相对于所述机架(12)移动，使得
在所述源光栅(G0)的第一位置，所述X射线束(28)穿过所述光栅条纹(34)且随后穿过所述准直器的狭缝，且在所述源光栅(G0)的第二位置，所述X射线束(28)穿过所述透光区(38)且随后穿过所述准直器的狭缝，或者
在所述相位光栅(G1)或所述吸光器光栅(G2)中的至少一个的第一位置，所述扇形X射线束(28)穿过所述光栅条纹(34)，且在所述相位光栅(G1)或所述吸光器光栅(G2)中的至少一个的第二位置，所述扇形X射线束(28)穿过所述透光区(38)。
2.根据权利要求1所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，所述光栅条纹(34)组(36)是等距的且所述透光区(38)是等距的。
3.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置，
其特征在于，所述光栅(G0、G1、G2)包括可透射X射线的基板，且所述透光区(38)包括在所述基板上的没有金属化的区域。
4.根据权利要求3所述的X射线微分相位衬度成像装置，
其特征在于，所述光栅条纹(34)是所述基板上的金属条纹；和/或
所述光栅条纹(34)是所述基板中的填充有金属的沟槽；和/或
所述光栅条纹(34)是所述基板中的沟槽。
5.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置，
其特征在于，所述透光区(38)包括所述光栅的基板中的孔洞。
6.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，其特征在于，所述成像装置还包括：
用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述光栅(G1、G2)的马达(40)；及
用于控制所述移动的控制器(26)。
7.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，所述光栅(G1、G2)的所述第一位置由机械止动件(44)确定。
8.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，所述光栅(G1、G2)的所述第一位置由位置传感器(46)确定。
9.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，其特征在于，所述成像装置还包括：
用于引导所述光栅的导轨(42)。
10.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，仅所述吸光器光栅(G2)具有所述透光区(38)。
11.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)均具有所述透光区(38)。
12.根据权利要求11所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，
其特征在于，所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)能够彼此独立地在所述第一位置和所述第二位置之间移动；和/或
所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)彼此固定连接且能够在所述第一位置和所述第二位置之间一起移动。
13.根据权利要求1或2所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)，其特征在于，所述成像装置还包括：
用于从所述X射线束移除所述源光栅(G0)的铰链(48)。
14.一种用于借助根据权利要求1-13任一所述的X射线微分相位衬度成像装置(10)来采集微分相位图像数据和衰减图像数据的方法，所述方法包括：
将从所述X射线微分相位衬度成像装置的源光栅、相位光栅和吸光器光栅中选出的一个光栅(G0、G1、G2)移动到第一位置，使得由准直器(22)产生的扇形X射线束(28)穿过所述光栅(G0、G1、G2)上的光栅条纹(34)组(36)；
通过相对于对象(14)移动具有所述源光栅(G0)、所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)和条纹检测器(24)的机架(12)且通过在所述机架(12)的多个位置处检测穿过所述对象(14)、所述源光栅(G0)、所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)的X射线来采集微分相位图像数据；
将所述光栅(G0、G1、G2)移动到第二位置，使得所述扇形X射线束(28)穿过所述光栅(G0、G1、G2)上的透光区；以及
通过相对于所述对象(14)移动所述机架(12)且通过在所述机架(12)的多个位置处检测穿过所述对象(14)的X射线来采集衰减图像数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述吸光器光栅(G2)和所述相位光栅(G1)处于所述第二位置时，校准所述条纹检测器(24)；以及
在所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)处于所述第一位置且所述源光栅(G0)处于所述第二位置时，校准所述相位光栅(G1)和所述吸光器光栅(G2)。
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