专利名称：微分相位对比成像的制作方法
技术领域：
本发明涉及微分相位对比成像，具体而言涉及用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅、用于产生对象的相位对比图像的X射线系统的探测器装置、用于产生对象的相位对比图像的X射线图像采集设备、用于微分相位对比成像的医学X射线成像系统、用于微分相位对比成像的方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术：
微分相位对比成像例如用于相对于常规振幅对比图像提高了低吸收样品的对比度。在EP1731099A1中，描述了一种X射线干涉仪布置，其包括标准的多色X射线源、源光栅、分束器光栅和分析器光栅以及图像探测器。对象被布置于源光栅和分束器光栅、即相位光栅之间。通过使分析器光栅进行相位步进，能够记录包括相位信息的原始图像数据。光栅，例如相位光栅和分析器光栅，包括吸收材料的沟槽之间的多个能透过X射线的裂缝，吸收材料例如是金。
发明内容
已经发现，施加到对象、例如患者的X射线辐射的量部分被分析器光栅吸收，从而不是完全被用于由传感器记录图像数据。因此，可能需要更好地利用通过对象的X射线辐射。本发明的目的是由独立权利要求的主题解决的，其中，从属权利要求结合了其他实施例。应当指出，本发明的下述方面还适用于衍射光栅、探测器装置、X射线图像采集设备、医学X射线成像系统、方法、计算机程序和计算机可读介质。根据本发明的示范性实施例，提供了一种用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅，其包括第一子区域的至少一个部分和第二子区域的至少一个部分。所述第一子区域包括具有多个以第一光栅间距Pei周期性布置的条和间隙的光栅结构，其中，所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，且其中，所述间隙是能透过X射线的。所述第二子区域是能透过X射线的，且所述第二子区域的至少一个部分在光栅中提供能透过X射线的孔径。沿至少一个方向以交替方式布置第一和第二子区域的各部分。根据本发明，术语“改变相位”涉及到X射线辐射的相位偏移。根据本发明，术语“能透过X射线的”涉及通过光栅的X射线辐射其相位不改变(即不发生相位偏移)且其幅度不改变到可测量或合理的量。根据另一示范性实施例，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的分析器光栅。根据另一方面，分析器光栅的条吸收X射线，使得它们改变通过光栅的X射线辐射的幅度。根据另一示范性实施例，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的相位光栅。
根据另一方面，相位光栅的条改变通过光栅的X射线辐射的相位。根据另一示范性实施例，在衍射光栅的区域上以棋盘格图案布置第一子区域和第二子区域的各部分。根据本发明的另一示范性实施例，在包括第一子区域的各部分的至少一条线的至少一个线性光栅组中线性地布置第一子区域的各部分，并且在包括第二子区域的各部分的至少一条线的至少一个线性孔径组中线性地布置第二子区域的各部分。提供至少两个线性光栅组和至少两个线性孔径组，并以第一线距Pu以交替方式布置所述线性光栅组和线性孔径组。根据本发明的另一示范性实施例，第一子区域的光栅结构包括至少一个第一光栅区段和至少一个第二光栅区段；其中，第一光栅区段的第一光栅取向Gw布置于第一取向中，并且其中，第二光栅区段的第二光栅取向Gtj2布置于与第一取向横向的第二取向中。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种用于产生对象的相位对比图像的X射线系统的探测器装置，其包括第一衍射光栅、第二衍射光栅以及具有传感器的探测器。所述传感器包括第一子组像素的至少一个传感器像素和第二子组像素的至少一个传感器像素。第一衍射光栅是相位光栅，且第二衍射光栅是分析器光栅。分析器光栅和/或相位光栅适于相对于分析器光栅的周期横向步进。提供相位光栅和分析器光栅作为根据上述示范性实施例之一的用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅。第一衍射光栅和第二衍射光栅均适于相对于传感器从第一位置以第一平移间距Pti平移到至少第二位置。为了沿至少一个方向以交替方式布置第一子区域和第二子区域的各部分而调整平移间距Pn，并且在第一位置和第二位置中，在第一子区域和第二子区域的各部分后方布置传感器的不同部分。根据另一示范性实施例，提供了其他子组的其他传感器像素。根据另一示范性实施例，提供了一种用于产生对象的相位对比图像的X射线图像采集设备，其具有X射线源、源光栅、相位光栅、分析器光栅和探测器。所述X射线源产生X射线多色谱的X射线束。源光栅适于提供足够的横向相干性，以相干地照射相位光栅的至少一个完整的光栅间距，从而使得能够在分析器光栅的位置处观察到干涉。相位光栅被若干裂缝照射，并能够称为分束器光栅，它将射束分裂成前两级，即第一级衍射，因为O级被完全消除了。分析器光栅和/或相位光栅适于相对于分析器光栅的周期横向步进。提供相位光栅、分析器光栅和探测器作为根据上述示范性实施例之一所述的探测器装置。根据另一示范性实施例，提供了一种用于微分相位对比成像的医学X射线成像系统，其具有根据上述实施例的用于产生对象的相位对比图像的X射线图像采集设备。此外，具备处理单元、接口单元和对象接收设备。所述处理单元适于控制所述X射线源，以及所述分析器光栅和/或所述相位光栅的相位步进，以及所述相位光栅和所述分析器光栅的平移。所述接口单元适于向所述处理单元提供记录的第一原始图像数据和第二原始图像数据。所述对象接收设备适于接收用于相位对比图像采集的感兴趣对象。根据另一示范性实施例，提供了一种用于微分相位对比成像的方法，包括如下步骤:al)在第一位置中向具有两个衍射光栅的干涉仪施加相干的X射线辐射，所述衍射光栅均包括至少一个光栅部分和至少孔径部分，其中，第一衍射光栅是相位光栅，而第二衍射光栅是分析器光栅。a2)使分析器光栅进行相位步进。a3)利用具有至少两个部分的传感器记录第一原始图像数据；其中，第一部分和第二部分分别记录相位对比图像信息和密度信息。b)将所述分析器光栅和所述相位光栅平移到第二位置。Cl)在所述第二位置中向所述干涉仪施加相干的X射线辐射。c2)使分析器光栅发生进行步进。c3)利用具有至少两个部分的传感器记录第二原始图像数据，其中，所述第一部分和第二部分记录密度信息和相位对比信息。d)提供所记录的第一原始图像数据和第二原始图像数据作为原始图像数据。应当注意，光栅部分也包含一些强度信息。不过，以上区别更多是指用于例示的一般差异。根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种方法，其中，步骤al)包括向相位光栅和分析器光栅施加相干的X射线辐射，其均包括第一子区域的至少一个部分。所述第一子区域包括具有多个以第一光栅间距Pei周期性布置的条和间隙的光栅结构。所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，所述间隙是能透过X射线的。相位光栅和分析器光栅还均包括第二子区域的至少一个部分，所述第二子区域是能透过X射线的，并且其中，第二子区域的至少一个部分在光栅中提供能透过X射线的孔径。沿至少一个方向以交替方式布置第一子区域和第二子区域的各部分。此外，步骤a3)包括在第一位置中利用传感器记录第一原始图像数据，其中，所述传感器包括第一子组像素的至少一个传感器像素和第二子组像素的至少一个传感器像素。在所述第一位置中，所述分析器光栅和所述相位光栅的第一子区域均被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方，以及所述第二子区域被布置成至少部分在所述第二子组像素的前方。所述第一子组和第二子组分别记录所述相位对比图像信息和密度信息。此外，步骤b)包括将所述相位光栅和所述分析器光栅相对于所述传感器从所述第一位置以第一平移间距Pn平移到至少第二位置，其中，为了沿所述至少一个方向以交替方式布置所述相位光栅和分析器光栅的所述第一子区域和第二子区域的各部分而调整所述平移间距。在所述第二位置中，所述相位光栅和所述分析器光栅的第一子区域均被布置成至少部分在所述第二子组像素的前方，以及所述第二子区域被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方。此外，步骤c3)包括在第二位置中利用传感器记录第二原始图像数据，其中，第一子组和第二子组分别记录密度信息和相位对比图像信息。本发明的发明点可以视为提供一种具有光栅部分和孔径部分的衍射光栅，使得在一个图像采集步骤期间，能够记录相位对比图像信息以及密度信息。于是，能够使用更大程度的通过对象、例如患者的辐射以记录图像数据。作为另一个优点，简单地说，记录两种不同类型的信息，即两种不同的图象类型，即相位对比图像信息以及密度信息，例如常规的X射线图像。当然，光栅部分还提供一些关于平均衰减的信息，例如通过在相位步进扫描上求平均值。通过将根据本发明的相位光栅和分析器光栅平移到第二位置，具有吸收X射线的条的分析器光栅、在第一采集步骤中已记录了相位信息的那些传感器区域或传感器像素现在被孔径部分覆盖，使得这些像素现在能够记录密度信息，而在第一采集步骤中已记录了密度信息的像素现在能够在第二采集步骤中记录相位对比图像信息。作为范例，对于在整个光栅区域上具有光栅结构的普通分析器光栅，其中，条覆盖50%的区域，于是间隙提供了不吸收的50%区域，仅有50%到达分析器光栅的X射线剂量实际被传感器记录。其他50%被分析器光栅吸收。对于根据本发明的衍射光栅，如果光栅子区域包括50%的衍射光栅区域，从而孔径子区域包括50%的衍射光栅区域，并且假设条/间隙比与前相同为50%，根据本发明的衍射光栅仅吸收入射到衍射光栅的辐射的25%。这是因为在50%的区域中，孔径子区域的部分不吸收X射线辐射，在具有光栅子区域的部分的其余50%中，仅有50%，即总剂量的25%被条吸收。本发明的这些和其他方面将从下文描述的示范性实施例变得明显并参考其加以阐述。
下文将参考以下附图描述本发明的示范性实施例。图1示意性示出了根据本发明的医学X射线成像系统的范例。图2示意性示出了根据本发明用于产生相位对比图像的X射线图像采集设备。图3示意性示出了根据本发明的具有衍射光栅的探测器装置。图4-5示出了图3的探测器装置的其他示范性实施例。图6-17示出了根据本发明的探测器装置的其他示范性实施例。图18-19示出了根据本发明的探测器装置的其他示范性实施例。图20示意性示出了根据本发明用于产生相位对比图像的X射线图像采集设备的其他示范性实施例。图21示出了本发明示范性实施例的基本方法步骤。图22示出了根据本发明的方法的另一示范性实施例。图23示出了根据本发明的方法的另一示范性实施例。
具体实施例方式图1示意性示出了用于微分相位对比成像的医学X射线成像系统500。该系统包括X射线图像采集设备510，其用于产生对象、例如患者的相位对比图像。X射线图像采集设备510包括X射线源512以及C臂结构516上与X射线源相对布置的探测器514。此外，X射线图像采集设备510包括源光栅518 (未进一步示出)、相位光栅520和分析器光栅522，它们也未进一步示出。下面将参考图2更详细地描述这些方面。提供桌台524作为对象接收设备。桌台524被布置成至少部分位于X射线源512和探测器514之间。此外，还提供了处理单元526和接口单元528 (未进一步示出)。再者，在桌台上方布置显示设备530以向用户显示信息。此外，布置交互面板532以供用户输入。处理单元526位于桌台524下方以节省检查室之内的空间。当然，也可以在不同地方，例如不同房间处定位处理单元。应当注意，所示的范例是所谓的C型X射线图像采集设备，其包括C形的臂，其中图像探测器布置于C臂的一端，而X射线辐射源位于C臂的相反一端。C臂能够可移动地固定，并且能够绕位于桌台524上的感兴趣对象旋转。换言之，可以从不同的观看方向采集图像。应当进一步注意，当然，其他形式的X射线图像采集设备也是可能的，例如具有可旋转的X射线源和探测器对的扫描架。根据示范性实施例，处理单元526适于控制X射线源512，以及分析器光栅和/或相位光栅的相位步进，以及相位光栅和分析器光栅的平移，下文将对此进行进一步解释。
接口单元528适于向处理单元提供探测器记录的数据。现在将参考图2描述X射线图像采集设备510。用于产生相位对比图像的X射线图像采集设备510包括X射线源512、源光栅518、相位光栅520、分析器光栅522和用于检查以附图标记534表示的对象的探测器514，用作为常规X射线源的X射线源512提供X射线多色谱的X射线束536。将X射线辐射束536施加到源光栅518。源光栅518，也称为G0，适于提供足够的横向相干性，以相干地照射相位光栅的至少一个完整的光栅间距，从而使得能够在分析器光栅的位置处观察到干涉。简单地说，源光栅“分裂” X射线辐射，从而提供相干的X射线辐射(未进一步示出)。通过源光栅的射束用附图标记538表示。相位光栅通过若干裂缝照射，可以称为分束器光栅，它将射束分裂成前两级，即第一级衍射，因为O级被完全消除了。通过相位光栅520，分裂的射束击中分析器平面中的分析器光栅。在相位光栅520后方重新组合分裂的射束之后，重新结合的射束被施加到分析器光栅522。然后，具有传感器(未进一步示出)的探测器514记录原始图像数据，同时相对于分析器光栅522的一个周期横向步进分析器光栅522。提供相位光栅520、分析器光栅522和探测器514作为根据本发明的探测器装置10，在下文中将加以描述。分析器光栅和/或相位光栅适于至少相对于分析器光栅的周期横向步进。此外，提供相位光栅和分析器光栅作为根据如下所述实施例之一的用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅。根据另一方面，相位光栅，也称为G1，也相对于称为G2的分析器光栅步进。不过，然后，将相位光栅步进仅其间距的1/2就够了，因为分析器处干涉条纹的频率是G1、即相位光栅的间距的两倍，这是平行射束的情况。对于锥束，放大率导致与倍数2的轻微偏离。第一衍射光栅和第二衍射光栅均适于相对于传感器从第一位置Pl以第一平移间距Pti平移到至少第二位置P2，为了沿至少一个方向以交替方式布置第一子区域和第二子区域的各部分而调整第一平移间距。在第一位置和第二位置中，在第一和第二子区域的各部分后方布置传感器的不同部分。根据另一方面，源光栅也提供作为吸收光栅，因为这里也可以观察到Talbot效应。根据示范性实施例，传感器包括第一子组像素的至少一个传感器像素和第二子组像素的至少一个传感器像素(见下文)。在图3中，示意性示出了用于产生对象的相位对比图像的X射线系统的探测器装置10。该探测器装置包括具有传感器的探测器12以及第一和第二衍射光栅，如上所述，第一和第二衍射光栅被提供作为分析器光栅14和相位光栅15。图3a示出了平面图，图3b示出了等距视图。相对于施加辐射的方向，根据以下附图在探测器12前方布置相位光栅15和分析器光栅14,其中,在分析器光栅14前方布置相位光栅15。为了更好地理解，图3b示出了示意性布置的透视图。在图3a中，在探测器12上方布置分析器光栅14,在分析器光栅14上方布置相位光栅15。明确指出，在下文中描述分析器光栅14。不过，根据本发明，分析器光栅14的光栅特征也是为相位光栅15提供的。此外，与根据针对分析器光栅所述的实施例之一以相同的(子)光栅结构在彼此前方布置相位光栅15和分析器光栅14，以便提供相位梯度信息的探测。
换言之，针对分析器光栅14描述的特征和特性也适用于相位光栅15，为了更好理解附图不再进一步示出。可以看出，探测器12的传感器包括第一子组像素18的至少一个传感器像素16(以下也参见图6)，以及第二子组像素22的至少一个传感器像素20 (以下也参见图6)。用于X射线微分相位对比成像的分析器光栅14包括第一子区域26的至少一个部分24和第二子区域30的至少一个部分28。第一子区域26包括光栅结构32，其具有多个以第一光栅间距PG138周期性布置的条34和间隙36。所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且所述间隙是能透过X射线的。第二子区域30是能透过X射线的，并且第二子区域30的至少一个部分28提供能透过X射线的孔径40。沿至少一个方向D142以交替方式布置第一子区域26和第二子区域30的各部分。分析器光栅14适于相对于传感器从第一位置Pl以箭头44所示的第一平移间距Pn平移到至少第二位置P2。为了沿至少一个方向以交替方式布置第一子区域26和第二子区域30的各部分而调整平移间距PT1。在第一位置Pl和第二位置Ρ2，在第一子区域和第二子区域的各部分后方布置传感器的不同部分。根据另一方面，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的分析器光栅，其中，分析器光栅的条吸收X射线，使得它们改变通过光栅的X射线辐射的幅度。根据另一示范性实施例，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的相位光栅，其中，相位光栅的条改变通过光栅的X射线辐射的相位。根据另一方面，传感器适于记录原始图像数据。根据另一方面，分析器光栅14适于相对于分析器光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei32进行横向相位步进。可以看出，在图3中，由虚线箭头44示出了平移方向。由垂直于光栅结构的较小双箭头46指示相位步进。可以看出，将分析器光栅14沿垂直方向从图3左侧所示的第一位置平移到图3右侧所示的第二位置。用宽箭头48表示平移的过程。图3左侧中的箭头44指示将在平移期间应用这个平移的步骤。接下来，由于在右侧所示的状态中，已经应用了平移，因此虚线箭头50指示先前的平移步骤，即已经执行的步骤。应当注意，在以下所有图中都使用指示待执行平移步骤的箭头44和指示前一平移步骤、即已经执行了平移步骤的箭头50，因此在图中示出这种情况时不会在所有情况下都明确指出。不过，应当注意，以清晰的方式示出和解释这些符号，使得它们对于技术人员而言是清晰的，从而不需要在书面描述中进一步解释。在图3b中，在透视图中示出了从第一位置Pl向第二位置P2的平移。当然，并非所有附图都是按比例示出的。特别是透视图例示中的光栅结构和光栅的距离仅仅是示意性示出的。在图4中可以看出，根据本发明的另一方面，分析器光栅14和探测器12能够被布置成使得水平地、即垂直于光栅结构发生平移。当然，由双箭头46指示的(有效)相位步进必须要垂直于光栅结构进行。从图5可以看出，能够将第一子区域26和第二子区域30的各部分提供为矩形，其中，它们在一个方向上的延展不同于在第二方向上的延展。或者，如图3和4中所示，每个部分都具有正方形形状。根据本发明的另一(未示出)方面，以不同的形状，例如三角形、六边形等提供光栅部分、即第一子区域的各部分和孔径部分、即第二子区域的各部分。通过这些非常示意性的图示可以看出，利用根据本发明的分析器光栅14，能够在第一子组像素18记录相位信息的第一步骤中采集图像数据，因为光栅部分、即第一子区域26相对于辐射方向布置于其上方或前方。第二子组像素22记录包括密度信息的图像数据，因为分析器光栅14被布置成使得在传感器的这个部分之前布置第二子区域30，或换言之，能透过X射线的孔径40。由于利用箭头48指示的平移，分析器光栅14然后被定位成使得光栅部分、即第一子区域26被布置于第二子组像素22的前方，即在图3到5中，第二子组像素22的至少一个传感器像素20的前方，使得这个传感器像素20现在记录包括相位梯度信息的图像数据。第二子区域30现在被布置于第一子组像素18的至少一个传感器像素16的前方，从而在这个第二采集步骤中记录密度信息。当然，为了记录相位梯度信息，分析器光栅14适于在第一位置Pl和至少第二位置P2中被相位步进。根据本发明的另一个方面，在第一位置和第二位置中，分析器光栅的第一子区域或第二子区域之一被布置于第一子组像素或第二子组像素之一的前方，并且在第二位置中，分析器光栅的第一子区域或第二子区域的另一个被布置于第一子组像素或第二子组像素的另一个的前方，未进一步示出这种情况。根据另一方面，在第一位置和/或第二位置中，第一子区域或第二子区域的至少一个部分被部分布置于第一子组像素或第二子组像素之一的前方。根据本发明的另一个方面，沿第一方向和第二方向以交替方式布置第一子区域26和第二子区域30的各部分。例如，将第一方向称为X方向，将第二方向称为y方向。根据另一方面，沿X方向以第一 X重复间距Pk1x布置第一子区域的多个部分。根据另一方面，沿y方向以第一 I重复间距PKly布置第一子区域的多个部分。根据另一方面，沿X方向以第二 X重复间距Pk2x布置第二子区域的多个部分。根据另一方面，沿y方向以第二 y重复间距PK2y布置第二子区域的多个部分。根据另一方面，第一 X重复间距Pk1x和第二 X重复间距Pk2x相等。根据另一方面，第一 y重复间距PKly和第二 y重复间距PK2y相等。根据另一方面，X重复间距Pkx和y重复间距PKy相等。应当注意，可以自由组合上述各方面。根据另一方面，第一子区域和第二子区域的各部分尺寸相等。参考图6，在分析器光栅14的区域上以棋盘格图形50布置第一子区域26和第二子区域30的各部分。如图示意性示出，沿水平方向、即X方向，以附图标记56指示的第一 X重复间距Pk1x布置第一子区域26的多个部分52，即用整个图中以线性线结构54指示的光栅结构的部分。此外，沿y方向，以附图标记60指示的第一 y重复间距PKly布置第一子区域26的多个部分58。可以看出，第一重复间距尺寸相等。在分析器光栅14下方布置探测器12。传感器包括第一子组像素18的传感器像素16，其被分析器光栅14的第一子区域26的各部分覆盖。传感器还包括用虚线图案指示的第二子组像素22的传感器像素20，该图案仅仅用于解释，而并不指示第一和第二子组传感器像素的任何结构差异。图6a示出了能够由传感器记录原始图像数据的第一位置。如上所述，第一子组像素18的传感器像素16记录相位梯度信息(当然，连同一些密度信息一起；参见上文)，而第二子组像素22的传感器像素20记录这个位置的密度信息，同时应用相位步进。通过平移光栅，在第二子组像素22的传感器像素20前方布置第一子区域26的各部分24。现在在第二子区域30的各部分28后方布置第一子组像素18的像素16。于是，在第二位置中，如图6b中所示，第一子组18的传感器像素16记录密度信息，而第二子组像素22的像素20现在记录相位梯度信息。由指示第一子区域26的光栅结构特定部分的粗框62指示光栅的平移。不过，框62仅仅用于例示的目的。在图6中，已经相对于传感器沿水平方向平移了分析器光栅14，其中，传感器保持不动。此外，应当注意，该图示示出了根据本发明的衍射光栅(相位光栅/分析器光栅)的一段，可以看出，尽管从图6a到图6b将分析器光栅向右移动了一个间距，但是图6b的左面一列也利用光栅区段示出。根据本发明的另一个方面，也可以沿另一个方向、即沿垂直方向平移分析器光栅14，如平移箭头44、50所示。这是利用在平移分析器光栅14时向下移动一个间距的框62例示的。由于除了平移方向之外，结合图6描述的特征不变，因此在图7a和7b中不重复这些附图标记。如图8中所示，也可以将棋盘格图案布置成具有矩形区段。可以看出，第一子区域和第二子区域的各部分是矩形，其中，在一个方向上的延展不同于在第二方向上的延展。根据另一方面(未示出)，也可以沿垂直方向移动图8的分析器光栅14，而非图8a和图8b所示的水平平移。根据本发明的另一个方面，如图9a和9b中所示，将第一子区域和/或第二子区域的若干部分相邻布置作为第一子集64和/或第二子集66。沿至少一个方向分别以附图标记68指示的第一子集重复间距Pski和/或(用附图标记70指示的)第二子集重复间距Psk2在分析器光栅的区域上布置第一子集和/或第二子集。在图9中可以看出，子集重复间距Psk是相等的。不过，当然也可以提供不同的重复间距。根据图9中所示的范例，一种图案在分析器光栅14中获得开放区段，即在水平方向以及垂直方向上仅在每隔一个区段中提供第二子区域30的部分28。通过在水平方向上将分析器光栅14平移一个平移间距，现在在属于第二子组像素22的传感器相邻像素上方或前方布置由第二子区域30的部分28提供的孔径40。可以看出，这样在每隔一条水平线中记录了密度信息。在第一位置和第二位置中的中间的另一条线记录相位梯度信息数据。不过，通过计算步骤，能够基于密度信息计算所谓的X射线图像的缺失像素。根据另一方面，在y方向上偏移(未示出)之后重复测量。根据另一方面，在两个方向上以交替方式在分析器光栅上布置第一子区域的第一数量部分和第二子区域的第二数量部分。从图10中可以看出，在水平方向上仅在每隔两个区段中，并且在垂直方向上仅在每隔两个区段中提供具有光栅结构的区段。在列之间，光栅区段沿对角线方向移位一个间距。为了采集针对所有传感器像素的相位梯度信息，在传感器像素与分析器光栅14的第一子区域和第二子区域的部分尺寸相等时，需要提供如图10a、IOb和IOc所示的三个采集步骤。如框62所示，在图1Oa中的第一位置Pl处布置分析器光栅14，然后通过第一平移步骤将其平移到图1Ob中的第二位置。接下来，在第二平移步骤中将分析器光栅14平移到图1Oc中所示的第三位置P3。在这种情况下，传感器包括第三子组像素74的像素72，出于例示目的，其用第二虚线图案75表示。相对于特定像素，通过提供三个采集步骤，像素在一个采集步骤中记录相位梯度数据，在两个采集步骤中记录密度信息。根据本发明的另一个方面，在包括第一子区域的各部分24的至少一条线78的至少一个线性光栅组76中线性地布置第一子区域26的各部分。在包括第二子区域的至少一条线82的至少一个线性孔径组80中线性地布置第二子区域30的各部分28。在图11中可以看出，提供了至少两个线性光栅组76和至少两个线性孔径组80。以图11中用附图标记84指示的第一线距Pu以交替方式布置所述线性光栅组和线性孔径组。为了为所有传感器像素提供相位梯度信息，从图1la到图1lb在垂直方向上向下平移分析器光栅，再次用框62指示。在图11中可以看出，线性光栅组和线性孔径组在交叉方向上可以具有相同的尺度。根据另一方面，线性光栅组可以在交叉方向上具有与线性孔径组在交叉方向上的尺度不同的尺度。例如，线性光栅组在交叉方向上比线性孔径组更小或更大。根据另一方面，线性光栅组和线性孔径组均包括不同的线数。在图12中可以看出，线性光栅组76包括第一子区域26的部分24的一条线。线性孔径组80包括第二子区域30的部分28的两条线82。因此，必须要三个位置P1、P2和P3覆盖具有分析器光栅14的光栅区段的所有传感器元件，由图12a到12c示出。根据本发明的另一个方面，像素的尺寸与分析器光栅14的第一子区域和/或第二子区域的部分的尺寸不同。例如，第一子组像素的像素与第二子组像素的像素在至少一个方向上尺寸不同，第一子区域的部分比第一或第二子组的像素中的较大一个更小。在图13中示出了范例，其中底层传感器包括第一子组像素18的第一传感器像素16和第二子组像素22的传感器像素20，如上所述，由虚线图案表示它们。可以看出，第一子组18的传感器像素16在水平方向上有两倍大。提供分析器光栅14，其包括交替方式的光栅区段和孔径区段。如图13中所示，光栅区段的尺寸，即第一子区域26的部分24的尺寸，在水平方向上是第一子组18的像素16尺寸的一半。光栅区段24的尺寸和第二子组像素22的像素20的尺寸相等。为了覆盖整个传感器像素16，必须要以平移间距平移分析器光栅14，这由平移箭头84指出，平移间距是指分析器光栅的间距。出于例示目的，用虚线框86指示第一子组18的传感器像素16。在图13a中可以看出，在虚线框86的右半部中布置光栅区段，而在图13b中，在虚线框86的左半部中布置分析器光栅的光栅区段。于是，传感器的所有区段都能够在第一和第二步骤中记录相位光栅信息和密度信息。在图13中，相对于垂直方向以交替移位的方式布置第二子组像素22的传感器像素20。图14不出了图13实施例的另一实施例,其中相对于垂直方向依次移位第二子组像素22的像素20。根据本发明的另一个方面，像素可以比图15中所示的第一子区域的部分更大。为了利用分析器光栅14的光栅区段覆盖第一子组18的传感器像素16，必须要有两个步骤，这在图15a和图15b中指出。可以看出，将分析器光栅14平移一个间距，针对表示光栅结构区段的第一子区域26的部分24的宽度调节该间距，即该间距是区段宽度的一半。根据另一个范例(未示出)，该间距是区段的宽度。为了覆盖第二子组像素22的传感器像素20，必须要有图15c和15d所示的另外两个步骤。根据另一方面，该像素可以比图16中所示的第一子区域的部分更小。可以看出，为了利用所有传感器像素区域，例如第二子组像素22的传感器像素20，采集密度信息，必须要有两个采集步骤，即图16a中所述的第一步骤和图16d中所示的第四步骤。类似地，第一子组18的传感器像素16必须要有两个采集步骤，即图16b中所示的第二步骤和图16c中所示的第三步骤。根据本发明的另一个方面，还提出布置分析器光栅14，使得第一子区域26的部分24被布置成至少部分在第一子组像素18的像素16的前方以及至少部分在第二子组像素22的传感器像素20的前方。根据另一方面，第三位置中覆盖的部分的子部分和第四位置中覆盖的部分的子部分在第五位置中被覆盖。根据图17中所示的另一示范性实施例，在第一位置和第二位置中，分析器光栅14的第一子区域26和第二子区域30均被布置成至少部分在第一子组像素18的前方以及至少部分在第二子组像素22的前方。在第一位置和第二位置，第一子组像素18和第二子组像素22的不同的第一部分90和第二部分92分别被分析器光栅第一子区域的部分覆盖。如图17中示意性所示，其中作为范例，示出了具有第一子组像素18的传感器像素16和第二子组像素22的传感器像素20的传感器，以棋盘格图案布置传感器像素16、20，这由第二像素20的虚线图案指示。此外，分析器光栅14被示为具有第一子区域26的部分24和第二子区域30的部分28。应当注意，第二子区域30的部分28被示为光栅结构中的切口，因此为了清晰起见，未进一步示出。利用线光栅示意性示出了具有光栅结构的部分24。用棋盘格图案提供分析器光栅14，其中在两个方向上以交替方式布置具有光栅结构的部分24和作为孔径的部分28。此外，在图17a中，示出了第一位置P1，其中布置分析器光栅14以相对于传感器位移半个间距，其中，传感器的棋盘格图案的间距和光栅14的棋盘格图案的间距是相等的。于是，每个光栅区段，即第一子区域26的每个部分24覆盖第一传感器像素16的一半和传感器像素20的一半。例如，框92指示图17a中特定光栅区段的第一位置。参考由第三排传感器像素，即第三列传感器像素中的虚线框94指示的特定传感器像素，光栅部分24覆盖由虚线框94a指示的像素94的右半边。参考由附图标记96指示的右方相邻像素，光栅区段24覆盖其由虚线框96a表示的左半部。通过如平移箭头48所示，相对于传感器将光栅14平移一个间距，传感器像素94现在被另一个光栅区段部分覆盖。于是，光栅结构现在覆盖由虚线框94b表示的传感器94的左半部。参考传感器像素96，在图17a中覆盖左半部96a的光栅区段24现在覆盖由虚线框96b表示的右半部。于是，在图17b中所示的第二位置P2中，每个像素的不同部分被分析器光栅14的光栅区段覆盖。在图17c中所示的第三位置P3中，光栅结构被布置成使得其覆盖传感器像素的上下半部分，而非图17a和17b中所示的左右半部分。利用虚线平移箭头98指示到第三位置的平移。参考传感器像素94，第一子区域26的部分24，即光栅14的光栅区段，覆盖由虚线框94c指示的下半部。相对于传感器像素96，光栅区段覆盖由虚线框96c指示的上半部。从第三位置将光栅平移到另一位置，其中记录更多原始图像数据，同时应用相干的X射线辐射并使分析器光栅进行相位步进。在另一位置中，分析器光栅和相位光栅的第一子区域和第二子区域均被布置成至少部分在第一子组像素的前方和至少部分在第二子组像素的前方；其中，在另一位置中，第一子组像素和第二子组像素的不同其他部分分别被分析器和相位光栅的第一子区域的部分覆盖；该其他部分分别与第一部分和第二部分部分交叠。通过将光栅平移到另一位置，例如图17d中所示的第四位置P4，该平移由平移箭头48指示，将光栅向下平移一个间距，这再次以框92例示。在第四位置P4中，参考传感器像素94，光栅区段现在覆盖由虚线框94d指示的上半部。类似地，参考传感器像素96，光栅区段现在覆盖由虚线框96d指示的下半部。通过提供光栅平移到的第三位置P3和第四位置P4，提供两个额外的位置，在其每个中记录原始图像数据，同时应用相干的X射线辐射并使分析器光栅相位步进。于是，到此为止提供了四组原始图像数据。此外，提供光栅平移到其中的第五位置P5，在其中记录第五原始图像数据，同时施加相干的X射线福射并使分析器光栅相位步进。在第五位置P5,第一部分、第二部分、第三部分和第四部分的子部分被分析器光栅的第一子区域的部分覆盖。对于第五位置，在图17e和17f中示出了两种替代可能性。从第四位置开始，可以通过将分析器光栅平移半个间距到达图17e所示的第一第五位置P51;由虚线平移箭头100和尺度是前一间距箭头的一半的间距指示符箭头102指示。由框92可以看出，分析器光栅14的每个光栅区段现在都同时覆盖四个传感器像素，SP两个第一传感器像素和两个第二传感器像素。参考传感器像素94，区段的右上四分之一被虚线框94ei指示的一个光栅区段覆盖，而左下四分之一被虚线框94e2指示的另一个光栅区段覆盖。参考像素96，左上四分之一和右下四分之一被光栅区段覆盖，这由虚线框96&和96e2指示。于是，框94ei覆盖框94a的一部分和框94d的一部分。此外，框94e2现在覆盖框94b的一部分和框94c的一部分。此外，还参考像素96，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分，即框96a、96b、96c和96d被部分96ei和96e2以参考像素94所述的类似方式部分覆盖。图17f中示出了替代的第五位置P52。可以从第三位置开始通过将分析器光栅14向右平移半个间距到达这个第五位置P52，这是由虚线平移箭头104和半间距箭头106指示的。可以看出，在第五位置P52*，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分的子部分被分析器光栅14的光栅区段的部分覆盖。由于传感器像素94和96的部分被以所谓的镜像方式覆盖，即并非右上四分之一和左下四分之一，在像素94中，覆盖左上四分之一和右下四分之一，类似情况适用于像素96，在这一点上不必重复上述方面。根据另一方面，从第三位置，将分析器光栅相对于传感器从第三位置以第二平移间距Pt2平移到第四位置，第二平移方向垂直于第一平移方向。例如，在图17c中以向下指的间距箭头108c指示这种情况，而在图17a和17b中，由指向右方的间距箭头108a和108b指示平移。在图17中，间距Pt2与从Pl到P2的第一平移步骤中应用的间距相比具有相等长度。当然，第二平移间距Pt2也可以具有不同的值。参考图17，可以在图17a和17b所示的水平方向上或在图17c和17d所示的垂直方向上实现2倍的空间分辨率改善。如上所述，对于分析器光栅的每个平移位置，必须要执行完整的相位步进循环。通过仅执行图17a和17b的步骤或图17c和图17d的步骤，能够在垂直方向或水平方向上，但并非同时在两个方向上改善所述分辨率。图17e或17f示出了有可能是如上所述这种情况的实施例。换言之，如果图17a到17d的四个相位步进流程由图17e和17f中所示的两个步进循环的任一个支持，能够同时在垂直方向和水平方向上改善空间分辨率。于是，从所得的五个阶段，能够计算图17a到17d结合图17e或17f中所示像素95的每个四分之一中的相位梯度。根据另一不范性实施例,第一衍射光栅和/或第二衍射光栅均适于相对于衍射光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei与第一衍射光栅和/或第二衍射光栅的光栅结构成锐角α进行相位步进。根据另一示范性实施例，分析器光栅适于相对于分析器光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei与分析器光栅的光栅结构成锐角α进行相位步进。例如，锐角小于90°。根据另一示范性实施例，相位光栅也适于相对于分析器光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei与分析器光栅的光栅结构成锐角α进行相位步进。例如，锐角小于90°。根据另一方面，从第三位置，将分析器光栅相对于传感器从第三位置以第二平移间距Pt2平移到第四位置；该第二平移方向垂直于第一平移方向(未示出)。根据另一示范性实施例，图18和19中示出了其范例，其中，出于例示目的，已经将分析器光栅14与探测器12 —起旋转了以附图标记109指示的45°角。如偏移双箭头113所示，沿水平方向，即向左和向右，对分析器光栅进行相位步进。应当注意，像“右”、“左”、“向上”或“向下”以及“水平”和“垂直”的术语涉及在以
可以阅读字母和数字的方式看页面时附图所在的页面，即在大部分情况下，在横向上考虑附图页面。施加到光栅的X射线辐射在两个方向上具有相干性。例如，使用具有两个光栅方向的源光栅，例如格栅状源光栅或具有格栅或栅格结构的源光栅。根据另一个范例，提供了微聚焦管。根据另一个范例，对于相干的X射线辐射，提供多个纳米管以便产生相应的多个X射线束。根据图18和19中所示的实施例，施加在两个方向上具有高横向相干性的辐射，这由具有线的格栅象征性指示，为其使用附图标记114。应当注意，格栅114被示为正方形状的格栅图案的角部延伸超过格栅，因为格栅90仅指示相干性和光栅结构的旋转取向而非实际尺寸。当然，能够利用具有两个相干方向的辐射完全照射光栅，即在其整个区域上照射探测器和光栅。
根据另一个方面，提供仅部分覆盖光栅和/或探测器的辐射。根据另一个实施例，尽管未示出，例如，通过提供一个或几个线光源，提供仅在图中所示的方向之一中具有横向相干性的X射线束。参考传感器中由附图标记116指示的选定像素，通过将光栅向左和右的相位步进，能够采集垂直于布置在像素116前方的特定光栅子结构的相位梯度信息，因为相位步进方向被旋转45°的角度，但能够计算所得的投影，从而实现该信息。在考虑由附图标记118指示的右方相邻像素时，通过在与最高横向相干性114的方向成一定角度的水平方向上对光栅进行相位步进，对于这个特定像素，实现垂直于布置在像素118前方的特定子光栅的相位梯度信息。接下来，即在这个第一相位步进采集之后，将光栅平移一个像素，如用指示光栅要被平移的间距箭头120a和指示光栅已被平移的箭头120b所示。不过，提供框122，以指示所有平移步骤中相同的光栅区段。于是，将分析器光栅从图18a中的第一位置Pl平移到图18b中的第二位置P2。可以看出，在像素116和118前方，现在未布置子光栅区段，而是布置分析器光栅的孔径区段。于是，参考这些特定像素，现在采集密度信息。在下一个平移步骤中，即图18b中的平移箭头122a和图18c中的平移箭头122b指示的第二平移步骤中，再次将分析器光栅步进一个间距，在这种情况下，向右下方向步进。通过图18c中的例示可以看出，在像素116的前方，在这个像素的前方布置分析器光栅的区段，与图18a中在位置Pl布置于这个像素前方的光栅区段相比，光栅结构在垂直方向上取向。于是，提供第三位置，其中两个传感器像素116和118均被分析器光栅14的光栅区段覆盖。根据本发明的另一个方面，第一子区域的光栅结构包括具有第一光栅取向Gm的至少一个第一光栅区段110和具有第二光栅取向Gre的至少一个第二光栅区段112，其中第一光栅区段的光栅取向Gra布置于第一取向中，且其中第二光栅区段的光栅取向Gffi布置于与第一取向横向的第二取向中。在图18c中，第一像素116和第二像素118现在被方向垂直于图18a中特定光栅区段的该光栅取向的光栅结构覆盖。因此，现在针对像素116和118采集不同方向中的相位梯度信息。然后，在第三平移步骤中，如图18c中的平移箭头124a和图18d中的平移箭头124b所示，提供第四位置P4，其中像素116和118再次未被光栅结构覆盖，而是具备分析器光栅的孔径区段。于是，在这个位置，对于两个像素，记录密度信息。不过，如果观看附图标记126和128指示的相邻像素，对于这两个像素，在第四位置中记录相位梯度信息，在第二位置中也是这种情况。当然，第二位置和第四位置中的相位梯度信息具有不同方向，因为光栅区段的光栅在这两个位置中具有不同取向。在图19a、19b、19c和19d中，示出了相位步进方向的第二种可能性，如在垂直方向上取向的相位步进箭头130所示，即平行于源的两个相干方向之一。不过，由于光栅结构在朝向这个相位步进方向130成一定角度布置，因此与图18a到18d的图示相比，可以在四个位置中实现相同的相位梯度信息。于是，不进一步描述这些步骤，而是利用类似附图标记指
/Jn ο相对于常规设置，对横向相干性的要求提高了 2的平方根倍，以便补偿向垂直方向或水平方向上投射的间距增大。优点是能够仅通过垂直或平行于源光栅的取向的光栅平移来执行两个垂直方向上的相位步进。如上所述，旋转角被示为45°，这是优选角度。
通过相对于源的两个相干方向提供旋转的光栅，可以通过提供具有第一子区域26具有不同方向的部分的分析器光栅针对两个不同方向实现梯度信息。不过，为了为所有像素提供相位梯度信息，额外的步骤是必要的。根据另一未示出的示范性实施例，可以将图18和19的光栅结构与同步辐射，即在两个方向都具有相干性的辐射，或微聚焦管组合，其中，不需要旋转光栅。根据未示出的另一示范性实施例，相位步进方向包括与光栅结构的方向所成的30-60。角度。例如，为相位步进方向应用与45°明显不同的角度，例如30°。通过在与45°不同的角度进行步进；能够通过相位步进期间的调制频率在像素的两个部分上的相位梯度之间进行区分。这样能够改进图像信息的采集。根据示范性实施例，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的分析器光栅。根据另一示范性实施例，衍射光栅是用于X射线微分相位对比成像的相位光栅。根据另一示范性实施例，将两个衍射光栅组合为相位光栅和分析器光栅，以便提供用于X射线微分相位对比成像的干涉仪，也称为TalbOt-Lau干涉仪。应当注意，术语“衍射”光栅也适用于分析器光栅，尽管未检测到这种光栅的衍射效应，因为探测器被布置得靠近分析器光栅。不过，由于衍射实际是由这样的光栅诱发的，因此术语衍射光栅是适当的。还应当注意，相位光栅的目的是诱发衍射，从而诱发可检测的干涉图案。于是，相位光栅不需要吸收X射线，以便改变X射线辐射的相位。不过，这也可以通过如权利要求书中所限定的吸收光栅来实现。明确还应当注意，根据另一示范性实施例(未示出)，相对于相位光栅可以省略衍射光栅的吸收特性。根据本发明，提供诱发干涉、即提供衍射的子区域，以及不发生衍射的子区域。图20中示出了具有旋转相位和分析器光栅15、14 (也用附图标记520，522指示)的探测器装置10。作为源光栅518’，格栅状结构被示为指示如上所述两个方向上的横向相干性。当然，替代源光栅518’和作为常规X射线源提供的源512，可以提供微聚焦管或微聚焦管装置，例如阵列。根据另一示范性实施例(未示出)，提供了仅在一个方向上导致相干性的线性源光栅替代格栅状源光栅。根据另一示范性实施例，提供了一种用于微分相位对比成像的方法400，其参考图21加以解释。该方法包括如下步骤:在第一位置Pl中，在第一施加步骤410中，向第一位置Pl的相位光栅和分析器光栅施加相干的X射线辐射。相位光栅和分析器光栅均包括至少一个光栅部分和至少孔径部分。接下来，在相位步进步骤412中，对分析器光栅进行相位步进，并在另一个记录步骤414中，利用具有至少两个部分的传感器记录第一原始图像数据416，其中，第一部分和第二部分记录相位对比信息和密度信息。利用三个步骤周围的虚线矩形418指示同时执行的三个步骤410、412和414。此外，在附图标记420指示的平移步骤Tl中，将相位光栅和分析器光栅平移到第二位置P2。然后，在第二施加步骤425中，向第二位置中的相位光栅和分析器光栅施加相干的X射线辐射。在施加期间，在第二相位步进步骤424中，对分析器光栅进行相位步进。同时，在第二记录步骤426中，利用具有至少两个部分的传感器记录第二原始图像数据428，其中，在第一部分和第二部分中记录密度信息和相位对比图像信息。利用第二虚线矩形430指示三个步骤422、424和426的同时执行。在提供步骤432中，提供记录的第一原始图像数据和第二原始图像数据作为原始图像数据434。利用箭头436指示第一原始图像数据416和第二原始图像数据428的组合。施加步骤410也称为步骤al),相位步进步骤412也称为步骤a2),记录步骤414也称为步骤a3)，平移步骤420也称为步骤b)，第二施加步骤422也称为步骤cl )，第二相位步进步骤422也称为步骤c2)，第二记录步骤426也称为c3)，并且提供步骤432也称为步骤d)。根据另一示范性实施例(未进一步示出)，步骤a2)包括相对于分析器光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei在第一位置中对分析器光栅进行横向相位步进。此外，步骤c2)包括相对于分析器光栅结构的一个周期以第一光栅间距Pei在第二位置中对分析器光栅进行横向相位步进。根据另一方面，在第一位置中，相位光栅和分析器光栅的第一子区域布置在第一子组像素的前方，而第二子区域布置在第二子组像素的前方。此外，第一子组记录相位对比图像信息，而第二子组记录密度信息。根据另一方面，在第二位置中，相位光栅和分析器光栅的第一子区域布置在第二子组像素的前方，而第二子区域布置在第一子组像素的前方。第一子组记录密度信息，而第二子组记录相位对比图像信息。根据另一方面，如上所述，在第一位置中，探测器的第一部分记录相位对比图像信息，而第二部分记录密度信息。在第二位置中，第一部分记录密度信息，而第二部分记录相位对比图像信息。在图22中，示意性示出了该方法的另一示范性实施例。继第二虚线矩形430指示的第二采集步骤之后，提供利用附图标记438指示的第二平移步骤T2，其中将相位光栅和分析器光栅平移到第三位置P3。在第三位置中，与上文参考图21所述的相应步骤以类似方式提供第三施加步骤440、第三相位步进步骤442和第三记录步骤444。再次同时执行提供第三图像数据445的这些步骤，这利用第三虚线矩形446指示。此外，提供附图标记448指示的第三平移步骤T3，其中将相位光栅和分析器光栅平移到第四位置P4。在这个第四位置中，同时提供第四施加步骤450、第四相位步进步骤452和第四记录步骤454，以提供图像数据455，这由附图标记456的第四虚线矩形指示。于是，提供第一原始图像数据、第二原始图像数据、第三原始图像数据和第四原始图像数据，在提供步骤458中它们被提供为原始图像数据460，其中，由箭头462指示组合步骤和计算步骤。本发明衍射光栅结构的优点之一是为整个光栅区域采集相位梯度信息，以及为整个区域采集密度信息。与利用常规光栅的常规第一步骤和不用任何光栅形成X射线图像的第二步骤相比，不需要移除光栅，这样节省了时间和构造空间，还意味着临床工作人员的很大减压，因为这些步骤可以自动执行。此外，例如在提供棋盘格图案时，在第一步骤中，对每隔一个像素，采集相位梯度信息，并且对每隔一个像素，采集密度信息。在第二步骤中，反之亦然。不过，还是从每个“光栅化”像素，可以通过从相位步进结果计算平均密度来检索密度信息。通过修改光栅结构，使得并非整个衍射光栅都被例如金的吸收材料的等间距沟槽均匀覆盖，可以形成若干实施例，其中一些在上文描述了。例如，金沟槽在简单情况下将仅覆盖由探测器的正方形像素形成的图示棋盘格图案的一种颜色的正方形。如果利用与白色正方形上方对准的金沟槽执行一个完整的相位步进循环，可以如通常那样在那里确定X射线波场的相位梯度，而黑色正方形上方的干涉条纹保持未分辨。之后，可以沿着X射线探测器在两个维度的任一个上将分析器光栅和相位光栅平移一个像素尺寸，以将填充金的沟槽与棋盘的黑色正方形对准。现在可以在那里重复相位步进，从而在整个探测器上测量相位光栅。于是，实现了剂量效率和产生相位对比期间利用的X射线功率之间有益的权衡。在金棋盘沟槽图案与白色或黑色正方形偏离半个像素宽度或高度时，该位置的相位步进将把相位梯度的空间采样改善2倍。为了完成相位梯度的采样，必须要利用在实现半个间距偏移的相同方向上偏移完整像素间距的分析器光栅和相位光栅重复相位步进。为了获得各向同性的分辨率改善，根据一个方面，需要至少两个其他的相位步进流程，其偏移垂直于之前实现的偏移。于是，所述成像序列允许在两个方向上都将相位梯度的空间分辨率改善2倍，并且剂量效率改善2倍，但代价是相位灵敏度减小2倍。不过，在焦斑尺寸是空间分辨率的限制因素的情况下，光栅结构需要相应的调整。根据图23所示的另一示范性实施例，继位置P4的第四次采集之后，执行由附图标记464指示的第四平移步骤T4，其中将光栅平移到第五位置P5，其中记录474第五原始图像数据475，同时施加470相干X射线辐射并使分析器光栅发生相位步进472。在第五位置中，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分在图17e中的子部分94e1、94e2、96e1、96e2或图17f中的944、94&、9 64、964被分析器光栅和相位光栅的第一子区域的部分覆盖。同时提供X射线施加步骤、记录步骤和相位步进步骤，用虚线矩形476表示。然后，提供478记录的第一原始图象数据集、第二原始图象数据集、第三原始图象数据集、第四原始图象数据集和第五原始图象数据集作为原始图像数据480。当然，提供计算步骤以便提供原始图像数据480 ;组合步骤和计算步骤是用箭头482指示的。根据图17所示的另一示范性实施例，不应用第四采集步骤，而是提供第五采集步骤。于是，也可以实现增强的图像数据，以由于如下计算步骤进行进一步处理。例如，在图17a中，在位置Pl，对于像素96，测量a+c=ml ;在位置P2，测量b+d=m2，并且在位置P3，测量a+b=m3。在位置P4，将测量c+d=m4。这样为这个线性方程组获得的矩阵会是奇异的。如上所述，如果省去测量P4，代之以测量位置P5，获得序列PU P2、P3、P5，以下方程成立:A.x=m 其中
(I O I OVx ) (m \
aI
O I O I JC4m:=
IlOOxm 3
c3
K1 00 1 JUJ根据另一示范性实施例，替代第四和第五位置，提供第五位置(PS1 ;P52)之一，将分析器光栅和相位光栅平移到其中(464)，并且在其中记录第五原始图像数据(474)，同时施加(470)相干的X射线辐射并使分析器光栅发生相位步进(472);其中，在第五位置中，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分的子部分(94ei,94e2,96ei,96e2 ；94:f1,94:f2,96f1,96f2)被分析器光栅和相位光栅的第一子区域的部分覆盖。
权利要求
1.一种用于进行X射线微分相位对比成像的衍射光栅(14，15)，包括: -第一子区域(26)的至少一个部分(24);以及 -第二子区域(30)的至少一个部分(28)； 其中，所述第一子区域包括具有多个以第一光栅间距Pei (38)周期性布置的条(34)和间隙(36)的光栅结构(54);其中，所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且其中，所述间隙是能透过X射线的； 其中，所述第二子区域是能透过X射线的，并且其中，所述第二子区域的所述至少一个部分在所述光栅中提供能透过X射线的孔径(40)； 其中，沿至少一个方向(42)以交替方式布置所述第一子区域和第二子区域的各部分。
2.根据权利要求1所述的衍射光栅，其中，相邻地布置所述第一子区域和/或第二子区域的若干部分作为第一子集(64)和/或第二子集(66);并且其中，在所述衍射光栅的区域上沿至少一个方向以第一子集重复间距Pski和/或第二子集重复间距Psk2布置所述第一子集和/或第二子集。
3.根据权利要求1或2所述的衍射光栅，其中，在所述衍射光栅的区域上以棋盘格图案(50)布置所述第一子区域和第二子区域的各部分。
4.根据前述权利要求之一所述的衍射光栅， 其中，在包括第一子区域的各部分的至少一条线(78)的至少一个线性光栅组(76)中线性地布置所述第一子区域的各部分；并且 其中，在包括第二子区 域的各部分的至少一条线(82)的至少一个线性孔径组(80)中线性地布置所述第二子区域的各部分； 其中，提供至少两个线性光栅组(76)和至少两个线性孔径组(80);并且 其中，以第一线距Pu (84)以交替方式布置所述的线性光栅组和所述的线性孔径组。
5.一种用于产生对象的相位对比图像的X射线系统的探测器装置(10)，包括: -第一衍射光栅(520); -第二衍射光栅(522);以及 -具有传感器的探测器(12 ；514)； 其中，所述传感器包括第一子组像素(18)的至少一个传感器像素(16)和第二子组像素(22)的至少一个传感器像素(20)； 其中，所述第一衍射光栅是相位光栅(15)； 其中，所述第二衍射光栅是分析器光栅(14)； 其中，所述分析器光栅和/或所述相位光栅适于相对于所述分析器光栅的周期横向步进; 其中，提供所述相位光栅和所述分析器光栅作为根据前述权利要求之一所述的用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅； 其中，所述第一衍射光栅和第二衍射光栅均适于相对于所述传感器从第一位置(Pl)以第一平移间距Pti (44)平移到至少第二位置(P2)； 其中，为了沿所述至少一个方向以所述交替方式布置所述第一子区域和第二子区域的各部分而调整所述的平移间距Pti ;并且 其中，在所述第一位置和第二位置，在所述第一子区域和第二子区域的各部分后方布置所述传感器的不同部分。
6.根据权利要求5所述的探测器装置，其中，所述第一衍射光栅和/或第二衍射光栅均适于相对于衍射光栅结构的一个周期以所述第一光栅间距Pei与所述第一衍射光栅和/或第二衍射光栅的光栅结构成锐角α (109)进行相位步进。
7.根据权利要求5或6所述的探测器装置，其中，所述像素的尺寸与所述衍射光栅的所述第一子区域和/或第二子区域的各部分的尺寸不同。
8.一种用于产生对象的相位对比图像的X射线图像采集设备(510)，具有: -X射线源(512)； -源光栅(518)； -相位光栅(520)； -分析器光栅(522);以及 -探测器(514)； 其中，所述X射线源产生X射线多色谱的X射线束(536)； 其中，所述源光栅适于提供足够的横向相干性，以相干地照射(538)所述相位光栅的至少一个完整的光栅间距，从 而使得能够在所述分析器光栅的位置处观察到干涉；并且其中，所述相位光栅、所述分析器光栅和所述探测器被提供作为根据权利要求5到7之一所述的探测器装置。
9.一种用于微分相位对比成像的医学X射线成像系统(500)，具有: -根据权利要求8所述的用于产生对象的相位对比图像的X射线图像采集设备(510); -处理单元(526)； -接口单元(528);以及 -对象接收设备(524)； 其中，所述处理单元适于控制所述X射线源，以及所述分析器光栅和/或所述相位光栅的相位步进，以及所述相位光栅和所述分析器光栅的平移； 其中，所述接口单元适于向所述处理单元提供记录的第一原始图像数据和第二原始图像数据；并且 其中，所述对象接收设备适于接收用于相位对比图像采集的感兴趣对象。
10.一种用于微分相位对比成像的方法(400)，包括如下步骤: -al)在第一位置(Pl)向具有两个衍射光栅的干涉仪施加(410)相干的X射线辐射；所述衍射光栅均包括至少一个光栅部分和至少孔径部分；其中，第一衍射光栅是相位光栅，并且其中，第二衍射光栅是分析器光栅； a2)使所述分析器光栅进行相位步进(412);以及 a3)利用具有至少两个部分的传感器记录(414)第一原始图像数据(416);其中，第一部分和第二部分记录相位对比图像信息和密度信息； -b)将所述分析器光栅和所述相位光栅平移(420)到第二位置(P2);以及 -Cl)在所述第二位置向所述干涉仪施加(422)相干的X射线辐射； c2)使所述分析器光栅进行相位步进(424);以及 c3)利用具有至少两个部分的传感器记录(426)第二原始图像数据(428);其中，所述第一部分和第二部分记录密度信息和相位对比图像信息；以及-d)提供(432)所记录的第一原始图像数据和第二原始图像数据作为原始图像数据(434)。
11.根据权利要求10所述的方法， 其中，与所述衍射光栅成锐角α (109)执行所述相位步进。
12.根据权利要求10或11所述的方法， 其中，所述相位光栅和所述分析器光栅均包括第一子区域的至少一个部分以及第二子区域的至少一个部分，所述第一子区域包括具有多个以第一光栅间距Pei周期性布置的条和间隙的光栅结构；其中，所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且其中，所述间隙是能透过X射线的；所述第二子区域是能透过X射线的，并且其中，所述第二子区域的所述至少一个部分在所述光栅中提供能透过X射线的孔径；其中，沿至少一个方向 上以交替方式布置所述第一子区域和第二子区域的各部分； 其中，步骤a3)包括在所述第一位置利用所述传感器记录所述第一原始图像数据，其中，所述传感器包括第一子组像素的至少一个传感器像素和第二子组像素的至少一个传感器像素；其中，在所述第一位置中，所述分析器光栅和所述相位光栅的所述第一子区域均被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方，并且所述第二子区域被布置成至少部分在所述第二子组像素的前方；并且其中，所述第一子组和第二子组记录相位对比图像信息和密度 目息; 其中，步骤b)包括将所述相位光栅和所述分析器光栅相对于所述传感器从所述第一位置以第一平移间距Pn平移到至少所述第二位置；其中，为了沿所述至少一个方向以所述交替方式布置所述衍射光栅的所述第一子区域和第二子区域的各部分而调整所述平移间距；并且其中，在所述第二位置中，所述分析器光栅和所述相位光栅的所述第一子区域均被布置成至少部分在所述第二子组像素的前方，所述第二子区域被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方；并且 其中，步骤C3)包括在所述第二位置利用所述传感器记录所述第二原始图像数据；其中，所述第一子组和第二子组记录密度信息和相位对比图像信息。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述第一位置和第二位置中，所述分析器光栅的所述第一子区域和第二子区域均被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方以及至少部分在所述第二子组像素的前方；其中，在所述第一位置和第二位置中，所述第一子组像素和第二子组像素的不同的第一部分(94a，96a)和第二部分(96a，96a)分别被所述分析器光栅的所述第一子区域的各部分覆盖； 其中，继步骤c)之后，提供第三位置(P3)和至少另一位置(PF)，将所述衍射光栅平移(438，448)平移到所述第三位置(P3)和至少另一位置(Pf)中，并且在所述第三位置(P3)和至少另一位置(Pf)中记录(444，454)第三原始图像数据和另一原始图像数据，同时施加(440，450 )相干的X射线辐射并使所述分析器光栅进行相位步进(442，452 ); 其中，在所述第三位置和另一位置中，所述分析器光栅和所述相位光栅的所述第一子区域和第二子区域均被布置成至少部分在所述第一子组像素的前方以及至少部分在所述第二子组像素的前方；其中，在所述第三位置和另一位置中，所述第一子组像素和第二子组像素的不同的第三部分(94a，96a)和另一部分(94a，96a)分别被所述分析器光栅和相位光栅的所述第一子区域的各部分覆盖；所述第三部分和另一部分分别与所述第一部分和第二部分部分交叠。
14.一种用于控制根据权利要求1到9之一所述的器具的计算机程序单元，在由处理单元执行时，所述计算机程序单元适于执行根据权利要求10到13之一所述的方法步骤。
15.一种存储了 根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。
全文摘要
本发明涉及微分相位对比成像，尤其涉及一种用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅、例如分析器光栅和相位光栅的结构。为了更好地利用通过对象的X射线辐射，提供一种用于X射线微分相位对比成像的衍射光栅(14)，其具有第一子区域(26)的至少一个部分(24)和第二子区域(30)的至少一个部分(28)。所述第一子区域包括具有多个以第一光栅间距PG(38)周期性布置的条(34)和间隙(36)的光栅结构(54)，其中，所述条被布置成使得它们改变X射线辐射的相位和/或幅度，并且其中，所述间隙是能透过X射线的。所述第二子区域是能透过X射线的，并且其中，所述第二子区域的至少一个部分在光栅中提供能透过X射线的孔径(40)。沿至少一个方向(42)以交替方式布置第一子区域和第二子区域的各部分。
文档编号A61B6/06GK103189739SQ201180050117
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年10月19日
发明者E·勒斯尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司