应用相位对比成像的医学仪器和x 射线拍摄系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于具有相位对比成像的应用的医学仪器（1），其中所述医学仪器（1）包括至少一个具有对X射线辐射（12）的强烈的小角度散射的部件（23；24；25）。本发明还涉及一种利用相位对比成像来拍摄检查对象（6）和医学仪器（1）的相应的X射线拍摄系统（100）。
【专利说明】应用相位对比成像的医学仪器和X射线拍摄系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于具有相位对比成像的应用的医学仪器。此外，本发明还涉及 一种具有相位对比成像的相应的X射线拍摄系统。
【背景技术】
[0002] 微分的相位对比成像或短的相位对比成像代表了 一种成像方法，其尤其在塔 尔博特_劳-干涉仪（Talbot-Lau-Interferometer)装置中在一段时间内得到了重 视。由此例如在 F.Pfeiffer 等人的出版物〃Hard X-ray dark-field imaging using a grating interferometer"，Nature Materials7, 134 至 137 页中描述了，借助由常规 的X射线管、三个光栅和X射线探测器组成的干涉仪结构可以由相同的数据组重建吸 收对比度、微分相位对比度以及暗场对比度。类似地也由Jos印h J.Zambelli等人的 ''Radiation dose efficiency comparison between differential phase contrast CT and conventional absorption CT", Med. Phys. 37 (2010),2473 至 2479 页，或 Bech 等 人的〃Soft-tissue phase-contrast tomography with an χ-ray tube source"，Phys. Med. Biol. 54(2009)，2747 至 2753 页，或 Bech 等人的"Quantitative x-ray dark-field computed tomography"，Physics in Medicine an Biology, 55:5529 - 5539, 2010 得出。
[0003] 诸如X射线量子的粒子的波动性允许借助如下复数折射率来描述诸如折射和反 射的现象
[0004] η=1 - δ +i β。
[0005] 在此，虚部β描述了吸收，其是目前临床X射线成像(例如计算机断层造影、血管 造影、放射性照相、透视或乳腺X射线照相）的基础，并且实部S描述了在微分的相位对比 成像中观察的相位偏移。
[0006] 由DE102010018715A1公开了一种X射线拍摄系统，其中为了高质量地X射线成像 而采用X射线拍摄系统来对检查对象进行相位对比成像，该X射线拍摄系统具有至少一个 带有多个用于发射相干X射线辐射的场发射X射线源的X射线辐射器、在检查对象和X射 线图像探测器之间布置的衍射光栅G 1和另一个布置在衍射光栅G1和X射线图像探测器之 间的光栅G2。
[0007] 在目前针对临床的相位对比成像的热门布置中，采用常规的X射线管、目前可 用的X射线图像探测器（如其例如由M. Spahn在〃Flat detectors and their clinical applications"，European Radiology, Volumel5 (2005)，1934 至 1947 页中描述的那样）和 三个光栅Gp G1和G2，如其随后根据图1详细解释的那样，其示出了用于微分相位对比成像 的塔尔博特-劳-干涉仪的示意性结构，具有膨胀的管焦点、三个光栅GpG 1和G2以及像素 化的X射线图像探测器。
[0008] 从不相干的X射线辐射器3的管焦点11发出的X射线12穿透吸收光栅13 (Gtl) 以便产生相干的辐射，该吸收光栅13引起X射线辐射源的局部相干，并且穿透检查对象6， 例如人或动物的患者。穿过检查对象6,由于相位偏移而这样偏转X射线12的波前,这一点 正如在没有相位偏移的情况下、即没有对象的情况下的波前的法线15,而在具有相位偏移 的情况下的波前的法线16所表示的那样。然后，相位偏移的波前穿过具有与X射线谱的典 型能量相匹配的光栅常数的衍射或相位光栅17 (G1)以便产生干涉线或干涉图18,并且又 穿过吸收的检偏器光栅19 (G2)以便读取产生的干涉图18。对于具有和不具有对象的情况 产生不同的干涉图18。检偏器光栅19的光栅常数与相位光栅17的光栅常数以及与布置的 其余几何结构匹配。检偏器光栅19例如按照第一或第η个塔尔博特距离（阶）布置。检偏 器光栅19在此将干涉图18转换为可以由探测器或X射线图像探测器4测量的强度图。用 于临床应用的典型的光栅常数为几 μ m，如其例如由援引的引文得出。
[0009] 如果X射线源足够相干，即辐射源的管焦点11足够小并且产生的辐射功率却足够 大，则弃用第一光栅Gtl、即吸收光栅13。
[0010] 按照现有技术，现在对于X射线图像探测器4的每个像素如下地确定微分的相位 偏移，使得由于由箭头表示的所谓的"相位步进（Phase-St印ping)"20,检偏器光栅19 (G2) 在多个步骤（k = 1，…K，其中例如K = 4至8)中垂直于X射线12的福射方向并且侧向于 光栅结构的布置偏移了光栅常数的相应小部分，并且在X射线图像探测器4的像素中测量 针对该配置在拍摄期间产生的信号S k，并且由此采样形成的干涉图18。对于每个像素由此 通过合适的拟合法（Fitverfahren)、即与所测量的信号S k有关的匹配或平衡方法，来确定 对调制进行描述的函数(例如正弦函数）的参数。该参数通常是幅值A、相位Φ和平均强度 Io
[0011] 根据对于每个像素一次具有并且一次不具有检查对象（即患者）的拟合参数 (Fitparameter)通过比较特定的推导出的参数然后可以产生三个不同的图像：
[0012] (i)吸收图像，
[0013] (i i )微分的相位对比图像（DPC)和
[0014] (iii)暗场图像（dark-field image)。
[0015] 换言之，在暗场图像中，局部的、即像素内的X射线辐射的相干的破坏被成像。低 于原本的系统分辨率的散射中心根据目前的知识极大地为该效果作出贡献。在基于光栅的 相位对比成像中同时获得吸收对比图像、相位对比图像和暗场图像。
[0016] 可见性，即由最大和最小信号得出的标准化的差(或更精确地：标准化到平均信号 上的幅值）在此是对于塔尔博特-劳-干涉仪的质量表征的度量。其定义为所采样的调制 的对比度
【权利要求】
1. 一种用于具有相位对比成像的应用的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1) 包括至少一个具有对X射线辐射（12)的强烈的小角度散射的部件（23 ;24 ;25)。
2. 根据权利要求1所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)能够插入检查 对象（6)或者能够放置在检查对象（6)中。
3. 根据权利要求1或2所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)包括导丝、 支架或导管。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的医学仪器（1)，其特征在于，所述医学仪器的至 少一个部件（23 ;24 ;25)具有微结构。
5. 根据权利要求4所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)的至少一个部 件（23 ;24 ;25)具有带有能够预先给定的结构参数（14)的微结构。
6. 根据权利要求5所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)的至少一个部 件（23 ;24 ;25)的能够预先给定的结构参数（14)在O.Oliim和lOOiim之间。
7. 根据权利要求5或6所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)的至少一 个部件（23 ;24 ; 25)的微结构通过纤维状（27)或多孔（26)的材料构成。
8. 根据权利要求7所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)的至少一个部 件（23 ;24 ;25)的多孔（26)材料具有封闭的多孔性并且孔的至少一个部分包括预先给定的 材料。
9. 根据权利要求7或8所述的医学仪器（1 )，其特征在于，所述医学仪器（1)的至少一 个部件（23 ;24 ;25)的纤维状材料（27)包括碳纤维增强塑料。
10. -种利用相位对比成像来拍摄检查对象（6)和医学仪器（1)的X射线拍摄系统 (100)，所述X射线拍摄系统包括借助直接测量干涉图（18)来对检查对象（6)进行X射线成 像的X射线设备（101 )，该X射线设备具有至少一个用于产生准相干X射线辐射的X射线辐 射器（3)、带有探测器层和布置在矩阵中的探测器像素的X射线图像探测器（4)、布置在所 述检查对象（6)和所述X射线图像探测器（4)之间并且产生干涉图（18)的衍射光栅或相位 光栅（17)，其特征在于，所述医学仪器（1)包括至少一个具有对X射线辐射（12)的强烈的 小角度散射的部件（23 ;24 ;25)。
11. 根据权利要求10所述的利用相位对比成像来拍摄检查对象（6)和医学仪器（1)的 X射线拍摄系统（100)，其特征在于，根据权利要求2至9中任一项实施所述医学仪器（1 )。
【文档编号】A61B6/00GK104337528SQ201310384254
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】P.伯恩哈特, M.霍海塞尔, T.默特尔迈耶, R.南基, M.雷迪克 申请人:西门子公司