用于X射线成像设备的光栅设备.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201580041982.1

申请日:

2015.07.20

公开号:

CN106575533A

公开日:

2017.04.19

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G21K 1/02申请日:20150720|||公开

IPC分类号:

G21K1/02; G21K1/06; G21K1/10

主分类号:

G21K1/02

申请人:

皇家飞利浦有限公司

发明人:

E·勒斯尔; T·克勒; H-A·维施曼

地址:

荷兰艾恩德霍芬

优先权:

2014.08.05 EP 14179793.6

专利代理机构:

永新专利商标代理有限公司 72002

代理人:

王英;刘炳胜

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内容摘要

本发明涉及用于X射线成像设备的光栅设备(1)、干涉仪单元(2)、X射线成像系统、X射线成像方法以及用于控制这样的设备的计算机程序单元和存储有这样的计算机程序单元的计算机可读介质。用于X射线成像设备的光栅设备(1)包括光栅布置(10)和致动布置。光栅布置(10)包括多个光栅分段(11)。所述致动布置被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少旋转部件来移动所述多个光栅分段(11)。在所述第一位置中,所述光栅分段(11)被布置在X射线射束(30)的路径中,使得所述光栅分段(11)影响所述X射线射束(30)的部分。在所述第二位置中,所述光栅分段(11)被布置在X射线射束(30)的所述路径的所述部分外部,使得所述X射线射束(30)的所述部分不受所述光栅分段(11)影响。

权利要求书

1.一种用于X射线成像设备的光栅设备(1),所述X射线成像设备包括被配置为提供X射
线射束(30)的X射线源布置(60),所述光栅设备包括:
光栅布置(10);
致动布置(20);
其中,所述光栅布置(10)包括多个光栅分段(11);
其中,所述致动布置(20)被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少旋转部件来移
动所述多个光栅分段(11);
其中,在所述第一位置中,所述光栅分段(11)在操作期间被布置在所述X射线射束(30)
的路径中,使得所述光栅分段(11)影响所述X射线射束(30)的部分,以用于差分相位对比成
像和/或暗场成像的目的;并且
其中,在所述第二位置中,所述光栅分段(11)在操作期间被布置在所述X射线射束(30)
的所述路径的部分的外部,使得所述X射线射束(30)的所述部分不受所述光栅分段(11)影
响,以用于衰减成像的目的;以及
X射线抗散射光栅或X射线准直器,其被提供有叶片(40),其中,(i)所述致动布置(20)
和/或所述光栅分段(11)当处在所述第二位置中时被集成在所述叶片(40)中;(ii)所述叶
片(40)的至少子集包括凹槽,所述凹槽被配置为容纳当处在所述第二位置中时的所述致动
布置(20)和/或所述光栅分段(11);和/或(iii)所述致动布置(20)和所述光栅分段(11)当
处在所述第二位置中时沿着所述X射线射束(30)的方向被定位在所述叶片(40)的后面或前
面,使得所述X射线射束(30)的所述部分不受所述致动单元(20)和所述光栅分段(11)影响。
2.根据权利要求1所述的光栅设备(1),其中,所述致动布置(20)被配置为在所述第一
位置与所述第二位置之间倾转所述光栅分段(11)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的光栅设备(1),其中,所述光栅布置(10)是分析器
光栅布置、相位光栅布置和/或源光栅布置。
4.根据前述权利要求中的一项所述的光栅设备(1),其中,所述致动布置(20)包括多个
致动单元;并且其中,至少一个致动单元(20)包括微机电系统。
5.根据前述权利要求中的一项所述的光栅设备(1),还包括控制单元,所述控制单元被
配置为控制所述致动布置(20)同时地或者彼此独立地移动所述光栅分段(11)。
6.一种干涉仪单元(2),包括:
根据权利要求1至5中的任一项所述的光栅设备(1);以及
X射线探测器(50);
其中,所述X射线探测器(50)被配置为探测穿过所述光栅设备(1)的所述X射线射束
(30)。
7.根据前述权利要求所述的干涉仪单元(2),其中,所述光栅设备(1)的光栅分段(11)
是光栅像素,所述光栅像素的尺寸实质上对应于所述X射线探测器(50)的像素尺寸,或者所
述光栅分段(11)是光栅行,所述光栅行的尺寸实质上对应于所述X射线探测器(50)的像素
的行的尺寸。
8.一种X射线成像系统(3),包括:
根据权利要求6或7所述的干涉仪单元(2);以及
X射线源布置(60);
其中,所述X射线源布置(60)被配置为提供X射线射束(30),以穿过所述干涉仪单元
(2)。
9.根据前述权利要求所述的X射线成像系统(3),其中,所述X射线成像系统(3)是CT系
统、乳房摄影系统、诊断X射线系统或介入X射线系统。
10.一种X射线成像方法,包括如下步骤:
-通过包括致动布置(20)和光栅布置(10)的光栅设备来提供用于在(i)差分相位对比
成像和/或暗场成像与(ii)衰减成像之间进行切换的双功能选项;其中,所述光栅布置(10)
包括多个光栅分段(11);并且其中,所述致动布置(20)被配置为在第一位置与第二位置之
间利用至少旋转部件来移动所述多个光栅分段(11);其中,在第一选项中,所述光栅分段
(11)被布置在X射线射束(30)的路径中的所述第一位置中,使得所述光栅分段(11)影响所
述X射线射束(30)的部分,以用于第一成像方法;其中,在第二选项中,所述光栅分段(11)被
布置在所述X射线射束(30)的所述路径的部分的外部的所述第二位置中,使得所述X射线射
束(30)的所述部分不受所述光栅分段(11)影响,以用于第二成像方法;并且还包括X射线抗
散射光栅或X射线准直器,其被提供有叶片(40),其中,(i)所述致动布置(20)和/或所述光
栅分段(11)当处在所述第二位置中时被集成在所述叶片(40)中;(ii)所述叶片(40)的至少
子集包括凹槽,所述凹槽被配置为容纳当处在所述第二位置中时的所述致动布置(20)和/
或所述光栅分段(11);和/或(iii)所述致动布置(20)和所述光栅分段(11)当处在所述第二
位置中时沿着所述X射线射束(30)的方向被定位在所述叶片(40)的后面或前面,使得所述X
射线射束(30)的所述部分不受所述致动单元(20)和所述光栅分段(11)影响;
-在所述第一选项与所述第二选项之间进行决策;并且
-执行所述选项中的一个选项。
11.一种用于控制根据权利要求1至9中的一项所述的设备中的一个设备的计算机程序
单元,所述计算机程序单元当由处理单元运行时适于执行根据前述权利要求所述的方法的
步骤。
12.一种存储有根据前述权利要求所述的程序单元的计算机可读介质。

说明书

用于X射线成像设备的光栅设备

技术领域

本发明涉及用于X射线成像设备的光栅设备、干涉仪单元、X射线成像系统、X射线
成像方法以及用于控制这样的设备的计算机程序单元和存储有这样的计算机程序单元的
计算机可读介质。

背景技术

当采集X射线图像时,要被检查的对象,例如患者,被布置在X射线生成设备与X射
线探测器之间。从X射线生成设备发射的X射线辐射穿透要被检查的对象,随后到达X射线探
测器。位于X射线辐射的路径中的要被检查的对象根据对象内的特定组织结构而在空间上
衰减X射线射束。X射线探测器随后通过确定X射线辐射的强度分布来探测空间衰减的X射线
辐射,图像信息被用于生成、进一步处理并且随后显示要被检查的对象的X射线图像。

然而,要被检查的对象当衰减X射线辐射时可以提供仅微小的差异,从而导致具有
低对比度的相对均匀衰减的X射线图像,因此缺乏对象的被成像的内部结构的细节。

尽管特定对象或对象内的区域可以包括相似衰减性质,但是穿透对象的X射线辐
射的相位可能受到对象的结构的较大程度的影响。

在相位对比成像中,采用至少部分相干X射线辐射,例如由邻近于例如X射线管的X
射线源的附近布置的源光栅生成的。穿透对象的相干X射线可以允许对相位信息的随后的
检索。

然而,不能够直接侧测量波的相位,而是可能需要例如通过将两个或更多个波进
行干涉来将相位偏移转换为强度调制。为了生成符合的干涉图案,采用所谓的相位光栅,其
被布置在要检查的对象与X射线探测器之间。然而,通过仅采用相位光栅生成的干涉图案可
能太小而不能利用当前X射线探测器探测到,这是由于X射线探测器的空间分辨率的缺乏。

因此可以采用另外的分析器光栅,其被布置在相位光栅与X射线探测器之间,其随
后提供干涉图案,所述干涉图案足够大以能由当前X射线探测器检测到。

除了差分相位对比图像数据的生成之外,采用这样的光栅,实现了从去相干X射线
散射导出的图像数据的生成,后者类型的成像也被称为“暗场成像”。

WO 2012/029005 A1公开了一种用于相位对比成像的装置,包括X射线源、第一光
栅元件、第二光栅元件以及X射线探测器元件,所述X射线探测器元件包括多个探测器像素
元件。要被成像的对象能被布置在X射线源与X射线探测器元件之间。第一光栅元件以及第
二光栅元件能被布置在X射线源与X射线探测器元件之间。X射线源、第一光栅元件、第二光
栅元件以及X射线探测器被操作性地耦合以用于采集对象的相位对比图像。

然而,这样的成像设备仍能够被改进,尤其是对于成像设备,其中,差分相位对比
成像能够容易地被打开和关闭。

发明内容

因此,可能存在对提供用于X射线成像设备的经改进的光栅设备的需要,其允许容
易地打开和关闭差分相位对比成像。

本发明的问题由独立权利要求的主题来解决,其中,在从属权利要求中并入了另
外的实施例。应当注意,在下文中所描述的本发明的各方面还应用于用于X射线成像设备的
光栅设备、干涉仪单元、X射线成像系统、X射线成像方法、计算机程序单元以及计算机可读
介质。

根据本发明,提出了一种用于X射线成像设备的光栅设备,所述X射线成像设备包
括被配置为提供X射线射束的X射线源布置。所述光栅设备包括光栅布置和致动布置。所述
光栅布置包括多个光栅分段。所述致动布置被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少
旋转部件来移动所述多个光栅分段。在所述第一位置中,所述光栅分段在操作期间被布置
在X射线射束的路径中,使得所述光栅分段影响所述X射线射束的相应部分,以用于差分相
位对比成像和/或暗场成像的目的。在所述第二位置中,所述光栅分段被布置在X射线射束
的路径的这些部分外部,使得所述X射线射束的这些部分不受所述光栅分段影响,以用于衰
减成像的目的。所述光栅设备还包括:X射线抗散射光栅或X射线准直器,其被提供有叶片,
其中,(i)所述致动布置和/或所述光栅分段当处在所述第二位置中时被集成在所述叶片
中;(ii)所述叶片的至少子集包括凹槽,所述凹槽被配置为容纳当处在所述第二位置中时
的所述致动布置和/或所述光栅分段;和/或(iii)所述致动布置和/或所述光栅分段当处在
所述第二位置中时沿着所述X射线射束的方向被定位在所述叶片的后面或前面,使得所述X
射线射束的所述部分不受所述致动单元和所述光栅分段影响。

因此,根据本发明的光栅设备允许容易地打开和关闭X射线成像设备中的差分相
位对比成像(DPCI)。换言之,根据本发明的光栅设备提供除了(或者没有)常规衰减成像之
外使用差分相位对比成像和/或暗场成像的实践选项,并且因此为临床医师提供在相位对
比和/或暗场检查与正常检查之间进行选择的灵活性。这是通过利用至少旋转部件通过致
动布置将光栅分段移入或移出X射线射束的路径来实现的。光栅分段相对于X射线射束的引
入和移除是在不以任何方式折衷成像的情况下实现的。这被实现为根据本发明的光栅设
备,其允许以实质上无间隙的方式利用光栅布置覆盖整个X射线探测器区域,即,没有安装
结构等妨碍对X射线的连续采样,以避免重建错误和结果图像伪影。所述致动布置和/或所
述光栅分段能够被布置在叶片的前端或后端处,或者被布置在两个邻近叶片之间的某处
(当在X射线的方向上查看时)。示范性地,在微剂量狭缝扫描乳房摄影系统中,使用在乳房
的第一侧上的前准直器以及在乳房的第二侧上并且在条形探测器线的前面的后准直器。两
者准直器被提供有狭缝结构,其中,仅狭缝或照明窗口允许X射线通过。在第二位置中的致
动布置或MEMS和光栅分段能够被集成到后准直器的叶片或条带中,并且因此能够从主要X
射线射束被隐藏。在第一位置中,光栅分段然后被移动或翻转到照明窗口中,使得光栅分段
覆盖叶片之间的狭缝,并且影响X射线射束的部分。所述叶片可以是一维抗散射光栅的结
构,其通常由例如钨的强衰减材料制成。在“DPCI-关”位置中,MEMS光栅未被照射并且边缘
未被探测,即使它们在相位光栅布置和源光栅布置被留在X射线射束中的情况下能够存在。
在“DPCI-开”位置中,分析器光栅布置处在X射线射束中,并且差分相位对比成像是激活的。
到叶片中的集成允许隐藏整体结构,并且保护其免受“DPCI-关”位置中的不想要辐射。在所
有情况下,X射线准直器,X射线抗散射光栅等,术语“集成”可以被定义为其中致动布置和/
或光栅分段能够被容纳或布置在第二位置中的叶片的至少子集的凹槽中。换言之,一些叶
片可以包括具有被配置用于在第二位置中容纳致动布置和/或光栅分段的尺度的至少一个
凹槽。所述凹槽可以在叶片的部分或整体长度上延伸。所述凹槽可以为连续凹槽或分段的、
不连续的凹槽。

本发明允许在临床环境中的有用应用,更具体而言,本发明非常适于应用于成像
模态中,诸如乳房摄影、诊断放射学、介入放射学以及计算机断层摄影(CT)。另外,本发明允
许在工业环境中的有用应用。更具体而言,本发明非常适合应用于无损测试(例如,对生物
以及非生物样本的组成、结构和/或量的分析)以及安全扫描(例如,机场的行李的扫描)。

在范例中,光栅分段的移动是局部地被执行的,亦即,多个光栅分段中的每个光栅
分段在个体基础上(也可能同时)被移动。更具体而言,在该范例中,致动布置被配置用于经
由旋转将光栅分段中的每个光栅分段而从第一位置移动到第二位置(并且反之亦然)。为此
目的,多个光栅分段中的每个光栅分段被提供有个体旋转轴。这样的个体旋转轴可以被包
括在相应光栅分段中,以便实现小型化。备选地,从小型化观点同等有效地,个体旋转轴被
安装到光栅分段的每个表面。因此,在该范例中,多个光栅分段当被从第一位置移动到第二
位置(并且反之亦然)时,改变相对于X射线射束或者其相应部分的取向,然而,个体旋转轴
并不改变相对于X射线射束或者其相应部分的位置。作为其结果,根据该范例的光栅设备有
效地围绕采用第二位置,其中,多个光栅分段被定位于X射线成像设备的视场的外部的其整
体中。因此,根据该范例的光栅设备实现采用最小量的移动从第一位置切换到第二位置(并
且反之亦然)。因此,根据该范例的光栅设备能够以最小量的时间实现这样的切换,从而切
实增强临床灵活性。

根据本发明的光栅设备还允许容易地打开和关闭DPCI以用于X射线成像模态,针
对其而言大的X射线探测器覆盖是重要的。大的X射线探测器覆盖可以涉及在500与1500cm2
之间的、优选在700与1300cm2之间的、并且更优选在900与1100cm2之间的探测器面积。大的X
射线覆盖例如对于计算机断层摄影(CT)和乳房摄影而言是重要的。

在范例中,致动布置被配置为在所述第一位置与所述第二位置之间倾转(tilt)所
述光栅分段,优选倾转约90度。换言之,利用至少旋转部件对多个光栅分段中的一个光栅分
段的移动可以是倾转、枢轴、旋转或翻转移动。所述移动还可以包括平移分量,其意指移动
可以是旋转和平移的组合。换言之,多个光栅分段中的一个光栅分段的移动可以是倾转和
位移的组合。示范性地,光栅分段能够首选被提升,并且然后被旋转。光栅分段也能够首先
被横向移动(垂直于X射线射束)并且然后被旋转。该横向移动还能够被用于实现相位步进。
移动能够是二维或三维的。移动的结果是光栅分段相对于X射线射束的位置和/或取向的改
变。

在范例中,所述致动布置包括多个致动单元。所述致动单元中的全部或子集能够
由具有公共旋转轴的一个公共驱动杆来驱动。备选地,所述致动单元中的每个或子集能够
个体地或者直接由多个驱动杆来驱动。在范例中,致动单元中的至少一个包括微机电系统
(MEMS)。MEMS能够由尺寸在1至100μm(即,0.001至0.1mm)之间的部件制成。示范性地,MEMS
具有在50与1000μm之间的尺寸,更优选在100与500μm之间的尺寸。示范性地,MEMS结构尺寸
能与计算机断层摄影或乳房摄影的像素尺寸兼容。MEMS可以包括处理数据的中心单元以及
与周围交互的至少一个微型部件,诸如致动器和/或传感器。MEMS可以例如通过沉积过程、
平板印刷、蚀刻、溅射等来制造。MEMS可以静电地或磁力地被致动。使用MEMS的优点在于:不
需要探测器尺寸的光栅结构的大的平移,而是单个像素尺寸的光栅结构能够被翻转出X射
线路径。

光栅布置包括多个光栅分段,所述光栅分段能够被布置为垂直于X射线射束邻近
于彼此。每个光栅分段可以包括相应发送特性的光栅结构。例如光栅结构包括被布置为相
应发送特性的线性条带的分类。利用术语“发送特性”,意味着吸收性质和/或相位移位方面
的性质。光栅结构可以形成周期性布置的多个棒和间隙。所述棒可以被布置为改变X射线辐
射的相位和/或幅度。所述间隙可以将X射线辐射的相位和/或幅度改变到另一个,尤其是比
棒更少的程度。间隙可以是X射线透明的。术语“X射线透明”意指穿过的X射线辐射在其相位
中不被改变并且在其幅度中不被改变到可测量或合理的量两者。在范例中,光栅布置是源
光栅布置G0、相位光栅布置G1和/或分析器光栅布置G2。注意,术语“源光栅”、“吸收器光栅”
和“相位光栅”涉及在它们对穿过的X射线辐射的效应方面的光栅的功能。然而,该术语在一
定意义上还可以涉及用于相位对比成像的干涉仪内的定位或位置。

示范性地,将差分相位对比成像打开或关闭的选项通过对仅分析器光栅布置的翻
转来实现。相位光栅布置和源光栅布置的翻转对于关闭差分相位对比成像而言不是必要
的。相位光栅布置仅吸收非常少的辐射,而源光栅布置吸收许多,但是被定位在患者前面
(当在X射线的方向上查看时)。此外,能够通过其他手段,例如通过将源光栅布置滑出视场
来移除源光栅布置,因为其比分析器光栅布置小得多,并且因为其被布置在其中X射线射束
被准直到仅数平方厘米的位置处。

示范性地,将差分相位对比成像打开或关闭甚至通过同步翻转分析器光栅布置和
源光栅布置更有效地实现。然后,能够使用根据本发明的两个光栅设备,一个用于分析器光
栅布置,并且一个用于源光栅布置。

在范例中,光栅布置还包括控制单元,其被配置为控制所述致动布置以同时地或
者彼此独立地移动所述光栅分段。所述致动能够以各种方式进行控制。所述致动能够同时
影响整个X射线探测器,或者仅特定探测器线或者甚至个体探测器像素能够被影响。此外,
器件能够被放置就位以保证由致动布置对例如分析器光栅布置的定位中的特定准确性和
再现性,以执行具有在相位光栅布置相对于分析器光栅布置的周期结构之间的明确定义的
相对偏离的相位采集。在范例中,所述光栅分段对应于X射线射束的部分。

根据本发明,还提出了一种干涉仪单元。所述干涉仪单元包括:光栅设备以及X射
线探测器。所述X射线探测器被配置为探测穿过所述光栅设备的所述X射线射束。

根据本发明的干涉仪单元可以是X射线成像系统的部分,所述X射线成像系统是CT
系统或(狭缝扫描)乳房摄影系统。根据本发明的光栅设备还可以是差分相位对比X射线成
像系统的部分。

X射线探测器可以是闪烁体或直接转换探测器。在范例中,探测器是大覆盖探测
器,其意指具有在500与1500cm2之间的、优选在700与1300cm2之间的、并且更优选在900与
1100cm2之间的探测器面积的探测器。

在范例中,所述光栅分段是光栅行,所述光栅行的尺寸实质上对应于所述X射线探
测器的像素的行的尺寸。在另一范例中,光栅分段是光栅像素,所述光栅像素的尺寸实质上
对应于所述X射线探测器的像素尺寸。致动布置或MEMS可以将个体像素或像素的组的光栅
分段进行致动,并且因此,添加光栅分段,或者将其翻转出局部X射线射束。

根据本发明,还提出了一种X射线成像系统。所述X射线成像系统可以提供对例如
用于医学成像的X射线成像设备中的基于光栅的差分相位对比成像的使用的控制。所述X射
线成像系统包括干涉仪以及X射线源布置。所述X射线源布置被配置为提供X射线射束,以穿
过所述干涉仪单元。X射线源布置可以包括X射线源和源光栅布置。在范例中,X射线成像系
统是具有差分相位对比X射线成像选项的CT系统或乳房摄影系统。X射线成像系统可以用在
诊断系统中,如CT、介入X射线系统、乳房摄影系统以及采用大面积X射线探测器的一般X射
线系统。

根据本发明,还提出了一种X射线成像方法。其包括如下步骤(但不必按此顺序):

-通过包括致动布置和光栅布置的光栅设备来提供用于X射线成像的双功能选项。
所述光栅布置包括多个光栅分段,并且所述致动布置被配置为在第一位置与第二位置之间
利用至少旋转部件来移动所述多个光栅分段。在第一选项中,所述光栅分段被布置在所述X
射线射束的路径中的所述第一位置中,使得所述光栅分段影响所述X射线射束的部分,以用
于第一成像方法。在第二选项中,所述光栅分段被布置在所述X射线射束的所述路径的所述
部分外部的所述第二位置中,使得所述X射线射束的所述部分不受所述光栅分段影响,以用
于第二成像方法。

-在所述第一选项与所述第二选项之间进行决策。

-执行所述选项中的一个选项。

因此,所述X射线成像方法允许放射科医师在相位对比检查与正常检查之间选择
的灵活性。示范性地,利用至少旋转部件对多个光栅分段中的一个光栅分段的移动可以是
倾转、枢轴、旋转或翻转移动。移动还可以包括平移分量,例如用于相位步进。示范性地,所
述致动布置是MEMS的至少一个致动器。示范性地,打开或关闭差分相位对比成像的选项通
过仅翻转分析器光栅布置来实现。示范性地,在第二位置中,所述致动布置和光栅分段被集
成到准直器的叶片中或者被集成到抗散射光栅的叶片中。

根据本发明,还提出了一种计算机程序单元,其中,所述计算机程序单元包括程序
代码模块,当所述计算机程序被运行在控制根据独立设备权利要求所述的X射线成像设备
的计算机上时,所述程序代码模块用于令所述X射线成像设备执行X射线成像方法的步骤。

应当理解,根据独立权利要求所述的X射线成像设备、X射线成像系统、X射线成像
方法、用于控制这样的设备的计算机程序单元和存储有这样的计算机程序单元的计算机可
读介质具有相似和/或相同的优选实施例,尤其是如在从属权利要求中所定义的。还应当理
解,本发明的优选的实施例还可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任何组合。

本发明的主旨可以是使用微机电系统(MEMS)来致动个体X射线探测器像素或X射
线探测器像素的组的光栅硬件,并且因此添加光栅或者将其翻转出局部X射线射束。

本发明允许在诸如医院的临床环境中的有用应用。更具体而言,本发明非常适合
应用于成像模态中,包括,但不限于:乳房摄影、用于患者的医学检查。另外,本发明允许在
工业环境中的有用应用。更具体而言,本发明非常适合应用于无损测试(例如,对生物以及
非生物样本的组成、结构和/或量的分析)以及安全扫描(例如,机场的行李的扫描)。

本发明的这些和其他方面将根据下文中描述的实施例变得显而易见,并且将参考
下文中描述的实施例得以阐述。

附图说明

在下文中将参考附图描述本发明的示范性实施例:

图1示出了根据本发明的光栅设备、干涉仪单元以及X射线成像系统的范例的示意
图。

图2示意性且示范性示出了根据本发明的干涉仪单元的实施例。

图3a示意性且示范性示出了狭缝扫描乳房摄影系统并且图3b和3c示出了具有根
据本发明的示范性光栅设备1的其细节。

图4示意性且示范性示出了根据本发明的用于X射线成像设备的光栅设备的实施
例。

图5示出了根据本发明的X射线成像方法的范例的基本步骤。

具体实施方式

图1示意性且示范性示出了根据本发明的光栅设备1、干涉仪单元2以及X射线成像
系统3的范例的实施例。X射线成像系统3可以提供对例如用于医学成像的基于光栅的、差分
相位对比成像的使用的控制。X射线成像系统3能够用被在如CT的诊断系统、介入X射线系
统、乳房摄影系统和采用大面积X射线探测器的一般X射线系统中。

X射线成像系统3包括干涉仪单元2和X射线源布置60。X射线源布置60提供X射线射
束30以穿过干涉仪单元2。干涉仪单元2包括光栅设备1和X射线探测器50。X射线从顶部撞击
在探测器表面上。X射线探测器50探测穿过光栅设备1的X射线射束。X射线探测器50可以是
大覆盖探测器,其意指具有在500与1500cm2之间的探测器面积的探测器。

图2示意性且示范性示出了根据本发明的干涉仪单元2的实施例。干涉仪单元2包
括光栅设备1和X射线探测器50。所示出的X射线探测器50的方框指代能够是闪烁体或直接
转换探测器的个体探测器像素。光栅设备1在此处为分析器光栅。干涉仪单元2还包括相对
于X射线射束30被布置在分析器光栅的上游的相位光栅(未示出)。

光栅设备1包括光栅布置10和致动布置20(未示出)。光栅布置10包括多个光栅分
段11,所述光栅分段能够被布置为垂直于X射线射束30临近于彼此。每个光栅分段11可以包
括相应发送特性的光栅结构。光栅布置10在此处为分析器光栅布置,但是也可以是或者代
替地为相位光栅布置和/或源光栅布置。

致动布置20在此处包括至少一个致动单元,其包括MEMS。每个致动单元被配置为
在第一位置与第二位置之间利用至少一个旋转部件移动多个光栅分段11中的一个光栅分
段。移动可以是倾转、枢轴、旋转或翻转移动。移动还可以包括平移分量,例如用于相位步
进,其意指多个光栅分段11中的一个光栅分段的移动可以是倾转和位移的组合。所述移动
的结果是光栅分段11相对于X射线射束30的位置和/或取向的改变。

在图2a和图2b中,差分相位对比成像的打开和关闭是通过仅翻转分析器光栅布置
10来实现的。在分析器光栅布置10上的MEMS致动在图2a中由四个黑色箭头指示。相位光栅
布置和源光栅布置的翻转出不是关闭差分相位对比成像所必要的。

在图2b中所示的第一位置中,光栅分段11被布置在X射线射束30的路径中,使得光
栅分段11影响X射线射束30的至少部分。在图2a中所示的第二位置中,光栅分段11被布置在
X射线射束30的路径的所述部分外部,使得X射线射束30的所述部分不受所述光栅分段影
响。

在图2a中,在第二位置中,致动分段20(未示出)和光栅分段11被集成到抗散射光
栅的叶片40中。叶片40在此处为通常由强衰减材料制成的一维抗散射光栅的结构。一个叶
片被挑选出来以用于图示。其右侧的叶片40出于图示的目的被忽略。术语“集成”意味着致
动布置20和光栅分段11被容纳在叶片内的凹槽中,并且与来自顶部的X射线辐射被屏蔽。致
动布置20(未示出)被布置在抗散射光栅的下端处。在该所谓的“DPCI-关”位置中,光栅分段
11未被照射并且边缘未被探测,即使它们在相位光栅布置和源光栅布置被留在X射线射束
30中的情况下能够存在。

在图2b中,在第一位置中,光栅分段11垂直于X射线射束30被布置在两个邻近的叶
片40之间以覆盖在两个叶片40之间的狭缝。在该所谓的“DPCI-开”位置中,分析器光栅布置
10位于X射线射束30中,并且差分相位对比成像是激活的。

在该范例中,光栅分段11中的每个光栅分段被提供有个体旋转轴。在该范例中,这
样的个体旋转轴被安装到——沿着X射线射束30的方向查看——光栅分段11的底部表面。
每个致动单元被配置为相对于其个体旋转轴将相应光栅分段11从第一位置旋转到第二位
置(并且反之亦然)。

图2c示出了抗散射光栅的叶片40和集成光栅分段11,在此处为分析器光栅的部
分。箭头90示出了CT系统的旋转或方向。当CT开始在旋转方向90上转动时,在直立或关闭位
置中的光栅分段11由叶片40的部分支撑,以经受加速力。在其水平或打开位置中,光栅分段
11由被布置在下面的X射线探测器9(未示出)来支撑,其吸收在分析器光栅分段11上的向心
力。优选地,在关闭和打开位置之间的切换在CT系统的旋转期间不受影响。

图3a示意性且示范性示出了狭缝扫描乳房摄影系统,并且图3b和图3c示出了具有
根据本发明的示范性光栅设备1的其细节。前准直器71被布置在乳房80的第一侧上,并且后
准直器72被布置在乳房80的第二侧上并且在X射线探测器50的条带探测器线的前面。两者
准直器71、72被提供有如在图3b所示的狭缝结构,其中,仅狭缝或照明窗口73允许X射线通
过。如上面在图3c中所示的,致动布置20的各单致动单元或MEMS以及第二位置中的光栅分
段11被定位为在X射线射束30的方向上靠近后准直器72的叶片后面,并且因此从X射线射束
30被隐藏,使得X射线射束30不受光栅分段11的影响。在如下文在图3c中所示的第一位置
中,光栅分段然后被移动或翻转90度以到照明窗口73中,使得光栅分段11影响X射线射束30
的部分。在该范例中,光栅分段11中的每个光栅分段被提供有个体旋转轴。在该范例中,这
样的个体旋转轴被安装到——沿着X射线射束30的方向查看——光栅分段11的底部表面。
每个致动单元被配置为相对于其个体旋转轴将相应光栅分段11从第一位置旋转到第二位
置(并且反之亦然)。

图4示意性且示范性示出了用于X射线成像设备的光栅设备1的实施例,所述X射线
成像设备包括光栅布置10和致动布置20的多个致动单元。光栅布置10包括多个光栅分段,
其被布置为垂直于X射线射束30邻近于彼此。每个光栅分段11可以包括相应发送特性的光
栅结构12。光栅布置10在此处为分析器光栅布置10。

在该范例中,致动布置20的致动单元包括MEMS。MEMS可以静电地或磁力地被致动。
每个致动单元被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少旋转部件倾转多个光栅分段
11中的一个,如箭头所示。移动的结果是光栅分段11相对于X射线射束30的位置和/或取向
的改变。

图5示出了X射线成像方法的步骤的示意性概览。所述方法包括如下步骤(不必按
此顺序):

通过光栅设备提供用于X射线成像的双功能选项,所述光栅设备包括致动布置
(20)和光栅布置(10);其中,光栅布置(10)包括多个光栅分段(11);并且其中,致动布置
(20)被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少旋转部件来移动多个光栅分段(11);

其中,在第一选项中,光栅分段11被布置在X射线射束30的路径中的第一位置中,
使得光栅分段11影响X射线射束30的部分,以用于第一成像方法;

其中,在第二选项中,光栅分段11被布置在X射线射束30的路径的部分外部的第二
位置中,使得X射线射束30的所述部分不受光栅分段11影响,以用于第二成像方法;

在第一选项与第二选项之间进行决策;并且

执行所述选项中的一个选项。

因此,所述X射线成像方法允许放射科医师在相位对比检查与正常检查之间选择
的灵活性。利用至少旋转部件对多个光栅分段11中的一个光栅分段的移动可以是倾转、枢
轴、旋转或翻转移动。所述移动还可以包括平移分量,例如用于相位步进。致动布置20的致
动单元是MEMS的至少一个致动器。打开或关闭差分相位对比成像的选项是通过翻转仅分析
器光栅布置10来实现的。在第二位置中,致动单元和光栅分段11被集成到准直器的叶片中
或者被集成到抗散射光栅的叶片40中。

在本发明的另一示范性实施例中,提供了一种计算机程序或一种计算机程序单
元,其特征在于:适于在适当的系统上执行根据前面的实施例之一所述的方法的方法步骤。

因此,所述计算机程序单元可能被存储在计算机单元上,所述计算机单元也可以
是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或诱发上文所描述的方法的步骤。此
外,其可以适于操作上文所描述的装置的部件。所述计算单元能够适于自动地操作和/或运
行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器由
此可以被装备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序或借助于更
新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

更进一步地,所述计算机程序单元能够提供实现如上文所描述的方法的示范性实
施例的流程的所有必需步骤。

根据本发明的另一示范性实施例,提出了一种计算机可读介质,例如CD-ROM,其
中,所述计算机可读介质具有存储在所述计算机可读介质上的计算机程序单元,其中,所述
计算机程序单元由前面部分描述。

计算机程序可以被存储和/或分布在与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部
分来提供的诸如光学存储介质或固态介质的适当的介质上,但是计算机程序也可以以其他
的形式分布,诸如经由因特网或其他有线或无线的远程电信系统分布。

然而,所述计算机程序也可以存在于诸如万维网的网络上并且能够从这样的网络
中被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示范性实施例,提供了一种用
于使得计算机程序单元能够被下载的介质,其中,所述计算机程序单元被布置为执行根据
本发明的之前描述的实施例之一所述的方法。

必须指出,本发明的实施例参考不同主题加以描述。具体而言,一些实施例参考方
法类型的权利要求加以描述,而其他实施例参考设备类型的权利要求加以描述。然而,本领
域技术人员将从以上和下面的描述中了解到,除非另行指出,除了属于一种类型的主题的
特征的任何组合之外,涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。然而,
所有特征能够被组合以提供超过特征的简单加和的协同效应。

尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明,但这样的说明和描述
被认为是说明性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、
说明书和从属权利要求,本领域的技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所
公开的实施例的其他变型。

在权利要求中,词语“包括”不排除其他单元或步骤,并且,词语“一”或“一个”并不
排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求书中记载的若干项目的功能。尽管在
互不相同的从属权利要求中记载了特定措施,但是这并不指示不能有利地使用这些措施的
组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

用于X射线成像设备的光栅设备.pdf_第1页
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用于X射线成像设备的光栅设备.pdf_第2页
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用于X射线成像设备的光栅设备.pdf_第3页
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资源描述

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本发明涉及用于X射线成像设备的光栅设备(1)、干涉仪单元(2)、X射线成像系统、X射线成像方法以及用于控制这样的设备的计算机程序单元和存储有这样的计算机程序单元的计算机可读介质。用于X射线成像设备的光栅设备(1)包括光栅布置(10)和致动布置。光栅布置(10)包括多个光栅分段(11)。所述致动布置被配置为在第一位置与第二位置之间利用至少旋转部件来移动所述多个光栅分段(11)。在所述第一位置中,所述。

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