本发明涉及用于对对象进行x射线成像的装置，并且涉及用于对对象进行x射线成像的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。
背景技术：
基于光栅的差分相位对比和暗场成像是有前景的技术，其将很可能特别是在胸部成像的领域中添加额外的诊断价值，因为暗场信号信道对肺部组织的微结构的改变是高度敏感的。
us2012/0145912a1描述了一种放射学图像探测装置，其包括第一光栅、第二光栅、扫描单元、放射学图像探测器、辐射探测单元和控制单元。扫描单元将放射学图像和第二光栅中的至少一个相对地移位到放射学图像与第二光栅的相差不同于彼此的多个位置。辐射探测单元被提供在辐射的路径上，并且探测被辐射到放射学图像探测器的辐射。控制单元允许扫描单元在由辐射探测单元探测到的辐射的辐射剂量探测值被衰减到给定水平的时间段内执行第一光栅与第二光栅的相对移位操作。
us20151031986a1描述了x射线设备和对相位对比成像的使用，并且特别地关注于相位对比图像在调节x射线剂量方面的性质。
wo20131004574a1(2013-01-1oj)描述了适合于相位对比成像的方法和设备。
us20131011040a1描述了使用相位对比成像的x射线成像。
liuyetal：“recentadvancesinsynchrotron-basedhardx-rayphasecontrastimaging”(journalofphysicsd：appliedphysics，instituteofphysicspublishingltd，gb，第46卷，第49号，2013年11月22日(2013-11-22)，第494001页，xp020253615，issn：0022-3727，doi：10.1088/0022-37271461491494001)讨论了x射线相位对比成像的领域中的各种工作。
在临床前研究中，已经表明像慢性阻塞性肺病(copd)和纤维化的普遍肺部疾病能够通过这种技术被准确地识别并且甚至量化。仍然保持空白的是如何建立操作系统(诸如临床系统)。
技术实现要素：
因此，具有用于对对象进行成像的改进的装置将会是有利的。
本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决，其中，进一步的实施例被并入从属权利要求中。应当指出，本发明的以下描述的方面也适于用于对对象进行x射线成像的装置和用于对对象进行x射线成像的方法，并且适于计算机程序单元和计算机可读介质。
根据第一方面，提供了一种用于对对象进行x射线成像的装置，其包括：
-x射线源；
-x射线干涉仪布置；
-x射线探测器；以及
-处理单元。
所述x射线探测器被配置为相对于所述x射线源被定位，使得所述x射线源与所述x射线探测器之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域。所述x射线探测器还被配置为向所述处理单元提供与对已经至少部分地穿过所述x射线干涉仪布置的x射线的探测相关的数据。所述x射线干涉仪布置被配置为被定位在所述x射线源与所述检查区域之间或者在所述x射线探测器与所述检查区域之间。所述处理单元被配置为确定透射通过所述对象的至少部分的x射线辐射的至少一个透射因数，并且所述处理单元被配置为确定透射通过所述对象的至少部分的所述x射线辐射的至少一个暗场因数。所述处理单元被配置为根据所确定的至少一个透射因数和所确定的至少一个暗场因数的函数来自动控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的强度。更精确地，透射因数是指示由对象对x射线的总体衰减的因数，或换言之，透射通过对象的至少部分的x射线辐射的强度的分数。更精确地，暗场因数是指示由对象内的小角度散射引起的条纹可见度的损耗的因数，或换言之，条纹可见度被对象的至少部分减小的分数。当使用基于光栅的干涉仪时在x射线探测器处测量的x射线强度的通用模型由下式给出：
m(x)＝ti0(1+dv0cos(φ+φ0+2πx/p))
其中，x是被步进的光栅的位置，并且p是该光栅的周期；其中，i0、v0和φ0分别是针对在没有对象的情况下的测量的强度、条纹可见度和条纹相位；并且其中，t、d和φ表征由对象对条纹样式的修改。即，t是透射因数(指示由对象对x射线的总体衰减)；d是暗场因数(指示由对象内的小角度散射引起的条纹可见度的损耗)，并且φ是由对象引起的条纹样式的相移。注意，这等价于另一通用公式：
m(x)＝i(1+vcos(φ+φ0+2πx/p))
其中，i＝ti0且v＝dv0。因此，对透射因数t的估计等价于估计总体透射强度，并且对暗场因数d的估计等价于估计在对象处在射束中的情况下的条纹可见度v。以此方式，所述装置能够确定透射通过对象的辐射的透射因数和暗场因数，并且所述装置能够在控制环中控制要朝向对象发射的x射线辐射的强度。换言之，在特定位置处利用该系统采集的数据能够用于确定该位置处的最佳操作条件。在一范例中，用于确定最佳操作条件的初始数据能够在低强度的x射线辐射的情况下被采集，并且然后在该扫描臂位置处，要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度能够例如通过将x射线源的输出增大到该位置处的所需要的水平而被控制。这使得x射线图像(其中，“x射线图像”能够是衰减图像(即-log(t))、暗场图像(即-log(d))、和/或相位图像(即φ))中的噪声和/或信噪能够根据需要而被控制。例如，暗场和/或相位对比图像中的噪声和/或信噪能够根据需要通过适当地控制要朝向对象发射并且因此潜在地透射通过对象的x射线辐射的强度而被控制。换言之，对象的x射线暴露能够被控制，使得暗场信号和/或相位对比信号具有跨图像的更均匀分布。换言之，为dpci装置提供了自动暴露控制，实现了用于相位对比和/或暗场图像的自动暴露控制。这意味着，例如对于活的对象(诸如人类)，x射线辐射的强度能够被优化，使得得到的图像能够被有效地审查和解读，同时最小化对对象的辐射剂量。
在一范例中，所述装置包括输出单元，其中，所述输出单元被配置为输出表示所述对象的数据。
在一范例中，所述处理单元被配置为根据所确定的至少一个暗场因数的单调递减函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。
在一范例中，所述处理单元被配置为根据所确定的至少一个透射因数的单调递减函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。以此方式，透射通过对象的x射线辐射的透射因数和/或x射线暗场因数能够在x射线图像中或根据x射线图像而被确定，并且该信息能够用于调谐与采集下一图像有关的采集参数。控制环(即反馈控制)然后能够基于x射线透射因数和/或暗场因数来实施。以此方式，例如低强度的x射线能够用于控制x射线的所需要的强度以用于提供期望的信噪，其中，低强度的x射线用于确定x射线的透射因数和/或暗场因数，x射线的所需要的强度能够根据透射因数和/或暗场因数来控制以便提供跨图像的所需要的信噪。在范例中，这能够通过在干涉仪布置从位置中摆出的情况下采集扫描前强度x射线图像来实现，和/或根据在干涉仪布置处在适当位置中的情况下采集的数据来“运行中(onthefly)”控制，由此使得x射线强度能够在每个扫描位置处被控制(或被调节)。
在一范例中，所述处理单元被配置为根据x射线辐射的至少一个透射强度的函数来确定至少一个x射线条纹可见度，并且所述x射线干涉仪布置能相对于所述检查区域定位，使得由所述x射线探测器探测到的x射线没有全部都穿过所述x射线干涉仪布置。换言之，对暗场因数的运行中确定能够经由适当的控制环用于控制得到的x射线图像(诸如相位对比或暗场图像)中的噪声和/或信噪。噪声和/或信噪能够被控制为处于预定义水平，例如被控制为使得噪声和/或信噪跨图像基本上是恒定的。换言之，至少一个透射因数能够利用在干涉仪模式下操作的所述装置来确定。辐射的所确定的至少一个透射因数然后能够用于确定要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，例如通过扫描速度的改变或x射线源的操作特性(特别地管电流和/或脉冲持续时间)的改变。换言之，对x射线辐射的透射因数的运行中确定能够经由适当的控制环用于控制得到的x射线图像(诸如相位对比或暗场图像)中的噪声和/或信噪。噪声和/或信噪能够被控制为处于预定义水平，例如被控制为使得噪声和/或信噪跨图像基本上是恒定的。换言之，所述装置能够被转变成标准放射摄影装置，并且在该模式下采集的数据能够用于对透射因数的确定。换言之，所述装置在这种布置中被配置为获取标准胸部x射线，并且这样的标准x射线图像能够用于对透射因数的确定。换言之，衰减对暗场信号和/或相位对比图像的影响能够在前面进行考虑，并且不需要在干涉仪处于适当位置中的情况下对此进行运行中估计。然后，在干涉仪从位置中摆出的情况下透射通过对象的辐射的所确定的透射因数(换言之关于衰减的知识)能够与当干涉仪被摆回到位置中时采集的数据一起用于使对暗场因数的运行中确定更准确。控制环然后能够用于基于x射线辐射的所确定的透射因数和所确定的暗场因数来适当地调节x射线源或扫描速度，使得要朝向对象的部分发射的x射线辐射的强度能够根据需要来控制。这能够被完成使得噪声和/或信噪比跨图像是恒定的或处于一个或多个期望的水平。
在一范例中，所述处理单元被配置为确定透射通过所述对象的部分的x射线辐射的至少一个透射因数，并且其中，所述处理单元被配置为确定所述对象的部分内的感兴趣区域，并且其中，所述对象的所述至少一个部分是所述感兴趣区域。以此方式，优化能够被调谐到该感兴趣区域。换言之，在一范例中，在干涉仪布置从位置中摆出的情况下采集的图像(或扫描)能够用于定位重要的具体区域(例如，肺部)，并且所述装置使得肺部的图像上的信噪能够处于期望的水平。这实现了对所需要的图像的更快采集，因为仅那些重要的区域需要在控制x射线辐射的强度的同时被扫描。以类似的方式，干涉仪能够例如在低强度的x射线辐射的情况下跨身体进行扫描以确定肺部的位置，并且然后重新扫描能够在辐射的强度被控制的情况下被执行，使得跨肺部的图像的信噪是如期望的那样。辐射的强度能够通过由源发射的x射线的强度的改变和/或扫描速度的改变来控制。
根据第二方面，提供了一种用于对对象进行x射线成像的方法，其包括：
a)提供与对x射线的探测相关的数据，其中，x射线探测器被配置为相对于x射线源被定位，使得所述x射线源与所述x射线探测器之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域，并且其中，x射线干涉仪布置被配置为被定位在所述x射线源与所述检查区域之间或者在所述x射线探测器与所述检查区域之间；
b)确定透射通过所述对象的至少部分的x射线辐射的至少一个暗场因数；
c)确定透射通过所述对象的至少部分的所述x射线辐射的至少一个透射因数；并且
d)根据x射线辐射的所确定的至少一个暗场因数和所确定的至少一个透射因数的函数来自动控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的强度。
在一范例中，所述方法包括步骤e)，输出表示所述对象的数据。
在一范例中，步骤d)包括根据所确定的至少一个暗场因数的倒数的函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。
在一范例中，步骤d)包括根据x射线辐射的所确定的至少一个透射因数的单调递减函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。
在一范例中，步骤d)包括根据所确定的至少一个暗场因数的倒数的函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度，并且根据x射线辐射的所确定的至少一个透射因数的单调递减函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。
在一范例中，步骤d)包括根据x射线辐射的所确定的至少一个透射因数的平方根的倒数的函数来控制要朝向所述对象的所述至少部分发射的x射线辐射的所述强度。
在一范例中，步骤b)包括确定所述至少一个暗场因数，并且将所述x射线干涉仪布置相对于所述检查区域定位，使得由所述x射线探测器探测到的x射线已经穿过所述x射线干涉仪布置。
在一范例中，步骤c)包括确定所述至少一个透射因数，并且将所述x射线干涉仪布置相对于所述检查区域定位，使得由所述x射线探测器探测到的x射线已经穿过所述x射线干涉仪布置。
在一范例中，步骤c)包括确定所述至少一个透射因数，并且将所述x射线干涉仪布置相对于所述检查区域定位，使得由所述x射线探测器探测到的x射线没有全部都穿过所述x射线干涉仪布置；并且其中，步骤b)包括根据所述至少一个透射因数的函数来确定所述至少一个暗场因数。
自动暴露控制通常用于x射线放射摄影中，以便在没有过剂量的情况下确保适当的图像质量。在狭缝扫描系统中，自动暴露控制被动态地调节到患者的局部厚度。本文描述的方面和范例的优点在于自动暴露控制能够被应用于与暗场和相位对比成像有关的dpci系统。
根据另一方面，提供了一种控制前面描述的装置的计算机程序单元，在所述计算机程序单元由处理单元运行时，所述计算机程序单元适于执行前面描述的方法的步骤。
根据另一方面，提供了一种计算机可读介质，其存储有前面描述的计算机单元。
有利地，由以上方面和范例中的任一个提供的益处同样适用于所有其他方面和范例，并且反之亦然。
参考下文描述的实施例，以上方面和范例将变得显而易见并且得到阐明。
附图说明
示范性实施例将会在下文中参考以下附图来进行描述：
图1示出了用于对对象进行x射线成像的方法的范例；
图2示出了用于对对象进行x射线成像的装置的范例的示意设置；
图3-5示出了用于对对象进行x射线成像的装置的范例的示意设置；
图6在左侧示出了实验性活体老鼠衰减(吸收)图像的示意表示，并且在右侧示出了相关联的暗场图像的示意表示，两者都是在没有暴露控制的情况下被采集的。底部曲线图示出了，其将生成针对每幅图像的更均匀的信噪比的扫描期间的剂量轮廓。
图7示出了在图6中呈现的相同信息，其中，示意表示由x射线图像来代替。
具体实施方式
图1以其基本步骤示出了用于对对象进行x射线成像的方法10，其中对数据的输出是任选的。该方法包括以下内容：
在提供步骤20(也被称为步骤a))中，提供与对x射线的探测相关的数据，其中，x射线探测器被配置为相对于x射线源被定位，使得x射线源与x射线探测器之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域。x射线干涉仪布置被配置为被定位在x射线源与检查区域之间或者在x射线探测器与检查区域之间。
在第一确定步骤30(也被称为步骤b))中，确定至少一个x射线暗场因数。
在第二确定步骤40(也被称为步骤c))中，确定透射通过对象的至少部分的x射线辐射的至少一个透射因数。
在控制步骤50(也被称为步骤d))中，将要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度控制为x射线辐射的所确定的至少一个x射线暗场因数和所确定的至少一个透射因数。
在任选的输出步骤与60(也被称为步骤e))中，输出表示对象的数据。
根据一范例，步骤d)包括根据所确定的至少一个暗场因数的单调递减函数来控制70要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
在一范例中，步骤d)包括根据所确定的至少一个暗场因数的倒数的函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
根据一范例，步骤d)包括根据所确定的至少一个透射因数的单调递减函数来控制80要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
在一范例中，步骤d)包括根据所确定的至少一个透射因数的函数并且更具体地根据所确定的至少一个透射因数的倒数的函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
根据一范例，步骤d)包括根据x射线辐射的所确定的至少一个透射因数t的平方根的函数，并且更具体地根据所述平方根的倒数的函数来控制90要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
根据一范例，其中，步骤b)包括确定100至少一个暗场因数，并且将x射线干涉仪布置相对于检查区域定位，使得由x射线探测器探测到的x射线已经穿过x射线干涉仪布置。
根据一范例，步骤c)包括确定至少一个透射因数，并且将x射线干涉仪布置相对于检查区域定位，使得由x射线探测器探测到的x射线已经穿过x射线干涉仪布置。
根据一范例，步骤c)包括确定130至少一个透射因数，并且将x射线干涉仪布置相对于检查区域定位，使得由x射线探测器探测到的x射线没有全部都穿过x射线干涉仪布置；并且其中，步骤b)包括根据至少一个透射因数的函数来确定120至少一个暗场因数。
在一范例中，该方法包括确定对象的感兴趣区域，并且其中，对象的至少一个部分是感兴趣区域。
换言之，在某些范例中，步骤c)的部分能够在步骤b)的部分之前进行，当这涉及以能够提供x射线辐射的平均透射强度(强度)的标准放射摄影模式采集x射线图像时，并且这然后能够在装置正在dpci布置中操作以便确定条纹可见度时被使用。在一范例中，来自在标准放射摄影模式下采集的图像的x射线辐射的平均透射强度(强度)能够与感兴趣区域(诸如患者的肺部)相关，并且然后在dpci模式下，可见度能够在感兴趣区域上被确定，根据可见度，利用适当的控制反馈，所需要的暴露能够被确定使得针对采集的暗场图像或相位对比图像的感兴趣区域上的噪声和/或信噪能够被提供。
图2示出了用于对对象进行x射线成像的装置200的范例。装置200包括x射线源210、x射线干涉仪布置220、x射线探测器230和处理单元240。x射线探测器230被配置为相对于x射线源210被定位，使得x射线源210与x射线探测器230之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域。x射线探测器230被配置为向处理单元240提供与对已经至少部分地穿过x射线干涉仪布置的x射线的探测相关的数据。x射线干涉仪布置220被配置为被定位在x射线源与检查区域之间或者在x射线探测器与检查区域之间。处理单元240被配置为确定透射通过对象的至少部分的x射线辐射的至少一个暗场因数，并且被配置为确定透射通过对象的至少部分的x射线辐射的至少一个透射因数。处理单元240被配置为根据所确定的至少一个暗场因数和所确定的至少一个透射因数的函数来确定要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
在一范例中，该装置包括被配置为输出表示对象的数据的输出单元250。
在一范例中，该装置是差分相位对比成像(dpci)装置。在一范例中，该装置生成与在检查区域中有对象和没有对象的情况下对x射线的强度(强度)值的探测相关的衰减图像。在一范例中，该装置生成与在检查区域中有对象和没有对象的情况下对x射线的相位的探测相关的相位对比(或差分相位)图像。在一范例中，该装置生成与在检查区域中有对象和没有对象的情况下对x射线的条纹可见度(即暗场因数)的探测相关的暗场(或退相干)图像。在一范例中，该装置生成这些图像的任意组合。例如，该装置能够生成衰减图像，并且生成相位对比图像，并且生成暗场图像。在一范例中，衰减图像、相位对比图像和暗场图像能够被同时生成。
在一范例中，干涉仪布置包括talbot干涉仪。在一范例中，干涉仪布置包括衍射光栅，衍射光栅被配置为将能由x射线探测器探测为x射线条纹的干涉样式调制到由源发射的x射线上，从该x射线条纹导出暗场因数。在一范例中，干涉仪布置包括被配置为分析干涉样式的第二衍射光栅。在一范例中，第二衍射光栅是吸收光栅。在一范例中，两个光栅被布置在检查区域的相互相对的侧上。在一范例中，两个光栅被布置在检查区域的同一侧上。在一范例中，除了已经讨论的一个或两个光栅外，干涉仪还包括源光栅。在范例中，源光栅被定位为相对靠近x射线源，并且用于在源光栅部分相干之后进行x射线传播。换言之，x射线源能够被适配从而发射比在源光栅不存在的情况下更相干的辐射。因此，在一些范例中，不需要源光栅，例如当x射线源已经产生适当相干的x射线时。在一范例中，干涉仪布置被配置为产生莫尔条纹。在一范例中，干涉仪布置被有目的地去谐，使得一些条纹存在于探测器区域中。在一范例中，通过使第一光栅以小角度相对于第二光栅倾斜来对干涉仪布置有目的地去谐。在一范例中，去谐导致探测器上的莫尔条纹的生成。
在一范例中，该装置包括扫描布置。在一范例中，扫描包括对象通过检查区域的移动。在一范例中，扫描包括在干涉仪布置的元件和/或x射线源固定的同时对象通过检查区域的移动。在一范例中，扫描包括光栅相对于x射线源的移动。在一范例中，扫描包括在对象固定或未被有意地移动通过检查区域和/或x射线源固定的同时x射线源的移动。在一范例中，扫描包括一个光栅相对于第二光栅的移动。在一范例中，扫描包括第一光栅的移动和第二光栅的移动，使得第一光栅与第二光栅的相对位置不变。例如，干涉仪布置能够被平移和/或被旋转。在一范例中，扫描包括x射线源的移动。在一范例中，扫描包括在干涉仪布置的元件固定的同时x射线源的移动。换言之，源的(例如横向地)移动能够导致在x射线探测器上的对象图像的投影的移动。例如，对于特定的范例布置，图像的投影与莫尔条纹之间能够存在相对移动。换言之，该装置能够基于最近提出的扫描相位对比和/或暗场系统的适配。然而，该装置能够基于其他扫描几何结构的适配，特别是如被实施在微剂量系统上或在kottler等人所使用的几何结构中的“经典”扫描几何结构，其中对象被移动通过管、光栅和探测器的固定设置。该装置也能够基于全视场暗场和/或全视场相位对比系统的适配。
在一个范例中，干涉仪布置包括两个光栅，所述两个光栅以合适的框架或笼的方式相对于彼此被固定安装，并且该框架被固定地布置在扫描臂或其他可移动机架结构中。换言之，干涉仪布置能够摆进x射线束和从x射线束中摆出，使得该装置能够以dpci模式和以常规放射摄影模式两者进行操作。在dpci模式下，臂能够被平移或被旋转，使得身体的至少部分被扫描。
在一范例中，该装置包括狭缝扫描布置。在一范例中，x射线源被配置为发射不同强度的x射线。在一范例中，相对大的x射线探测器(可能是全视场x射线探测器)结合相对小(即，相比于x射线探测器的视场)的干涉仪布置来使用。在范例中，出于扫描目的，在成像操作期间干涉仪布置能够通过该装置跨视场被移动。以此方式，因为探测器像素在成像操作期间未移动，所以减少了运动模糊的效应，并且能够使用比否则抑制图像模糊可能需要的探测器更廉价的探测器。
在一范例中，被配置为控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度的处理单元包括根据所确定的至少一个暗场因数的函数并且根据所确定的至少一个透射因数的函数来控制要由x射线源发射的x射线的强度。在一范例中，x射线源包括x射线管，并且被配置为控制要由x射线源发射的x射线的强度的处理单元导致在扫描期间适当地调制管电流。例如，管电流能够被适当地调制以增大或减小由x射线源发射的x射线的强度。在一范例中，管电流被调制，并且扫描速度被改变。
在一范例中，被配置为控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度的处理单元也被配置用于控制扫描速度。例如，扫描速度的增大能够导致朝向身体的部分发射的x射线辐射的强度的减小，因为x射线能够在减小的时间段内传播通过身体部分。换言之，减小了指向并且能够潜在地穿过身体部分的x射线通量。
在一范例中，输出单元被配置为输出表示透射因数的数据。
在一范例中，输出单元输出吸收(或衰减)图像。在一范例中，输出单元输出相位对比(或差分相位)图像。在一范例中，输出单元输出暗场图像。在一范例中，输出单元输出衰减图像、相位对比图像和暗场图像的任意组合。换言之，输出单元能够同时输出所有三种类型的图像。在一范例中，输出单元在监测器(诸如视觉显示单元)上或在多个单独的监测器上输出表示对象的数据。例如，衰减图像、相位对比图像和暗场图像能够被呈现在单个监测器上或被呈现在单独的监测器上。
本领域技术人员应认识到，单元(诸如信号估计单元)能够用于确定至少一个暗场因数和至少一个透射因数。本领域技术人员还应认识到，暴露控制单元能够根据所确定的至少一个暗场因数和所确定的至少一个透射因数的函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。指定处理单元执行这些任务，然而这可以由单独的单元执行，如本领域技术人员将会认识到的。
在一范例中，该装置在临床环境(诸如医院)中具有有用的应用。在一范例中，该装置能够用于乳房摄影、针对患者的医学检查的诊断放射学和介入放射学。在一范例中，该装置在工业环境中(例如在非破坏性测试(例如关于生物以及非生物样本的成分、结构和/或质量的分析)以及安全扫描(例如机场中对行李的扫描)中)具有有用的应用。
根据一范例，处理单元被配置为根据所确定的至少一个暗场因数的单调递减函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
根据一范例，处理单元被配置为根据所确定的至少一个透射因数的单调递减函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。
在一范例中，处理单元被配置为根据所确定的至少一个暗场因数的严格单调递减函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，和/或处理单元被配置为根据所确定的至少一个透射因数的严格单调递减函数来控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度。在一范例中，处理单元被配置为将要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度控制为与所确定的至少一个暗场因数的倒数成比例，和/或被配置为将要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度控制为与所确定的至少一个透射因数的倒数成比例。
在一范例中，处理单元被配置为根据所确定的至少一个暗场因数的倒数的函数来控制扫描速度，和/或被配置为根据所确定的至少一个透射因数的倒数的函数来控制扫描速度。
换言之，该装置利用如下事实：用于差分相位对比成像和暗场成像的dpci装置中的图像超声与条纹可见度(即暗场因数)和透射的x射线强度(或强度)(即透射因数)相反地缩放。换言之，提供了基于暗场和/或相位对比图像中的预期的或期望的噪声和/或信噪水平来控制暴露的自动暴露控制。
在一范例中，处理单元被配置为将要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度控制为与所确定的至少一个因数的平方根的倒数成比例。
在一范例中，处理单元被配置为根据与所确定的透射因数的平方根的倒数成比例的函数来控制扫描速度。
在一范例中，在当前扫描臂位置处生成的条纹样式(即针对这样的扫描臂位置的暗场因数)用于确定该臂位置处的可见度或平均可见度。所确定的可见度然后能够用于控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，例如通过扫描速度的改变或x射线源的操作特性的改变。
根据一范例，处理单元被配置为确定至少一个透射因数，并且将x射线干涉仪布置相对于检查区域定位，使得由x射线探测器探测到的x射线已经穿过x射线干涉仪布置。
在一范例中，在当前扫描臂位置处生成的条纹样式用于确定该臂位置处的x射线辐射的透射因数。采集的条纹样式的dcpi处理能够用于确定x射线辐射的透射因数。
在一范例中，在当前扫描臂位置处生成的条纹样式用于确定暗场因数或平均暗场因数，并且同时用于确定该臂位置处的x射线辐射的透射因数。所确定的暗场因数和所确定的透射因数然后能够用于控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，例如通过扫描速度的改变或x射线源的操作特性的改变。换言之，对x射线辐射的暗场因数和透射因数的运行中确定能够经由适当的控制环用于控制得到的x射线图像(诸如相位对比或暗场图像)中的噪声和/或信噪。
在一范例中，不是使用在当前扫描臂位置处生成的条纹样式来确定该臂位置处的x射线辐射的透射因数，而是测量透射通过对象的部分的辐射的总通量，并且这用于确定x射线辐射的透射因数。换言之，测量跨条纹样式的总通量，并且不需要使用基于条纹样式的dpci处理。在一范例中，dpci处理和总通量能够用于确定x射线辐射的透射因数。
根据一范例，处理单元被配置为将x射线干涉仪布置相对于检查区域定位，使得由x射线探测器探测到的x射线没有全部都穿过x射线干涉仪布置，并且根据至少一个透射因数的函数来确定至少一个暗场因数。
换言之，干涉仪布置的部分能够从位置中摆出，使得该装置实际上以常规x射线装置的方式操作。然而，本领域技术人员应认识到，干涉仪布置的部分可以保持在适当位置中，诸如用于x射线束的准直的源光栅，但是在其他光栅从位置中摆出的情况下该装置然后不像干涉仪那样操作。
在一范例中，处理单元被配置为当x射线干涉仪布置相对于检查区域被定位使得由x射线探测器探测到的x射线没有穿过x射线干涉仪布置的任何部分时确定暗场因数。在一范例中，第一光栅用于形成(更)相干的射束，并且当干涉仪布置的其他部分从射束中摆出时，第一光栅被保持在适当位置中。例如，用于生成莫尔条纹的光栅可以从x射线束中摆出，但是用于生成更相干的辐射源的源光栅可以保持在适当位置中。
在一范例中，在x射线干涉仪从位置中摆出的情况下采集的标准放射摄影图像用于确定对象的部分的平均透射强度(透射的强度)。在范例中，x射线干涉仪然后摆回到位置中，使得x射线辐射穿过它并且数据在对象的部分上被采集。在没有干涉仪的情况下采集的平均透射强度(透射的强度)能够与在具有干涉仪的情况下采集的数据一起用于确定在对象的部分分上的平均可见度。x射线辐射的所确定的透射强度和所确定的可见度然后能够用于控制要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，例如通过扫描速度的改变或x射线源的操作特性的改变。换言之，标准x射线图像能够用于甚至进一步调节或定制暴露控制。
在一范例中，在使用dpci系统采集x射线图像数据之前，干涉仪能够从x射线束中摆出，并且标准x射线图像被采集。换言之，在一范例中，现有技术的x射线图像能够利用针对透射图像的最佳图像质量选择的x射线管电压和焦斑尺寸来采集。在一范例中，采集的标准图像的分割能够提供感兴趣区域(例如肺部)的位置，其中需要恒定的(期望的)噪声水平和/或恒定的(期望的)信噪水平。然后，透射因数能够被确定。
根据一范例，处理单元被配置为确定对象的感兴趣区域，并且其中，对象的至少一个部分是感兴趣区域。
在一范例中，处理单元被配置用于当x射线干涉仪布置相对于检查区域被定位使得由x射线探测器探测到的x射线已经穿过x射线干涉仪布置时确定感兴趣区域。换言之，感兴趣区域能够被运行中确定。
在一范例中，处理单元被配置用于当x射线干涉仪布置相对于检查区域被定位使得由x射线探测器探测到的x射线没有穿过x射线干涉仪布置时确定感兴趣区域。换言之，感兴趣区域能够根据标准x射线图像来确定。
图3示出了用于对对象进行x射线成像的装置，提供了衰减图像、相位对比图像和暗场图像如何被采集的更多细节。该装置能够对对象ob的吸收或对象ob中的吸收的空间分布进行成像，并且也能够对折射的空间分布进行成像(相位对比成像)，并且也能够对小角度散射的空间分布进行成像(暗场成像)。该装置具有基于光栅的干涉仪if，基于光栅的干涉仪if能够跨固定的x射线探测器d被扫描。在该范例中，尽管干涉仪if包括两个光栅结构g1和g2，但是在其他范例中，单个光栅干涉仪(仅具有单个光栅g1)被使用。在单个光栅干涉仪if的特定情况下，出于差分相位对比成像和/或暗场成像的目的，x射线探测器d具有足够小的间距，因此具有足够大的空间分辨率，以便探测(即充分地解析)由光栅g1生成的干涉样式。出于该目的，x射线探测器可以是具有例如50微米或更多的空间分辨率的高分辨率x射线探测器。
在图3中，光栅g1是吸收光栅或相移光栅，而g2是吸收光栅。光栅通过对合适的基底(诸如硅晶片)进行光刻处理来制造。周期性划线的样式被形成在由不同纵横比的沟槽形成的那些硅“卡”中。划线样式可以是一维的，而且也可以是二维的，诸如参照棋盘样式。
x射线成像装置还包括x射线源xr和x射线探测器d。x射线探测器d能够是2d全视场x射线探测器，其是平面的或弧形的。多个探测器像素按行和列被布置为阵列，以形成能够配准由x射线源发射的x射线辐的2dx射线辐射敏感表面。
x射线探测器d和x射线源被间隔开，以形成检查区域er。检查区域被适当地间隔开以接收要被成像的对象ob。对象可以是无生命的或有生命的。例如，对象可以是要被成像的一件行李或其他样本，或在医学背景下，对象可以是人类或动物患者或者人类或动物的至少解剖部分。
干涉仪光栅结构g1和g2被布置在x射线源xr与x射线探测器d之间的检查区域er中。x射线源xr具有发出x射线辐射束的焦斑fs。焦斑fs与x射线探测器的辐射敏感表面之间的空间布置有两个或三个光栅结构。光栅g1是相位光栅，并且光栅g2是分析器光栅。在一些实施例中，除了干涉仪if的干涉仪光栅g1、g2外，还存在另一光栅g0，其为源光栅。
源光栅g0被布置在x射线源附近，例如在x射线管的壳体的出射窗处。源光栅g0的功能是使发射的辐射至少部分相干。换言之，如果使用能够产生相干辐射的x射线源，则源光栅g0能够被省略。
在操作中，至少部分相干的辐射穿过检查区域er并且与对象ob相互作用。对象然后将衰减、折射和小角度散射信息调制到辐射上，这些信息然后能够通过操作光栅串联g1和g2来提取。光栅g1、g2诱发能够在x射线探测器d处被探测为莫尔样式的条纹的干涉样式。如果检查区域中不存在对象，则仍将存在能在x射线探测器d处观察到的干涉样式，其被称为通常在校准流程期间捕获的参考样式。这尤其通过例如诱发稍微弯曲来对两个光栅g1和g2之间的相互空间关系进行调节或“去谐”使得两个光栅不是完美平行来实现。现在，如果对象被定位在检查区域中并且如所提到的那样与辐射相互作用，则现在更恰当地被称为目标样式的莫尔样式能够被理解为参考样式的干扰版本。与参考样式的这种差异然后能够用于计算三幅图像(衰减、相位对比、暗场)中的一个或全部。为了能够采集能够根据其计算图像的合适信号，扫描运动由光栅串联g1-g2来执行。由于这种运动，在x射线探测器d的每个像素处探测一系列强度值。为了好的结果，对光栅g1、g2的去谐使得莫尔样式的周期应当在扫描运动的方向上延伸几个其循环(两个或三个)。对于每个x射线探测器像素，该系列强度值然后能够被拟合到(正弦)信号前向模型，例如，以便导出折射、吸收和小角度散射的相应贡献。这种类型的信号处理在未在图3中示出但是对技术人员已知的信号处理单元中被完成。x射线探测器d针对在图3中示出为沿z轴延伸的光轴ox的任何给定取向保持固定。换言之，保持x射线探测器d相对于检查区域中的任意参考点固定(至少在图像采集操作期间)。如上面描述的干涉仪设置是通常被称为talbot-lau干涉仪的设置。g0与g1之间的距离和g1与g2之间的距离必须被精细地调谐以适合talbot距离的要求，talbot距离转而是相应光栅的“间距”(即，光栅划线的空间周期)的函数。相对于x射线探测器d移动干涉仪if可以引起由于条纹漂移的条纹分布的稍微改变。然而，条纹漂移能够通过将这样的漂移与如利用参考扫描获得的条纹漂移相关来补偿。这样的参考扫描可以是在x射线成像装置的安装时执行的空白扫描。
干涉仪if能够尤其是具有两个光栅g1和g2的“光栅套件(pack)”，两个光栅g1和g2以合适的框架或笼的方式相对于彼此被固定安装，并且该框架被固定地布置在扫描臂gt或(未在图3中示出的)其他可移动机架结构中。臂并且伴随它的干涉仪if执行像跨x射线探测器表面的运动的摆动。扫描臂运动的枢转点行进通过x射线源的焦斑fs，但是不需要如此。干涉仪if的光栅g1和g2在扫描运动期间总是相对于彼此被保持在固定空间关系中，并且保持基本上平行于g0或至少保持在与g0的固定空间关系中。合适的跟踪电路(未示出)将干涉仪位置与x射线探测器像素位置相关联，以及时触发一系列读出脉冲，从而确保每个像素被供应有上面提到的系列的测量来正确地采样干涉样式。
在图3中，x-y平面是x射线探测器平面，其中x、y指定x射线探测器d中的像素化的方向。x射线源围绕穿过焦斑fs的焦点旋转。扫描臂gt和x射线源xr的旋转轴线ra(沿y方向)延伸到图3的纸面内。使x射线源旋转与光栅串联g1、g2的摆动运动一致允许增大的通量。
在图3的范例中，预准直器被布置在x射线源与对象ob之间，从而使辐射束符合光栅g1和/或g2的尺寸或足迹。准直器pc在图像采集期间与干涉仪if的摆动运动一致地移动。实现此的一种方式是靠近源光栅g0在适当距离处将准直器安装到扫描臂gt。源光栅g0也与光栅套件g1、g2的摆动扫描运动一致地移动。实现此的一种方式是将光栅安装在扫描臂中。防散射栅格asg可以被布置在干涉仪与x射线探测器表面之间。
在图3的范例中，设想到对象(例如患者)ob在图像采集期间躺在检查台或卧榻(未在图3中示出)上。换言之，患者的纵轴延伸到按照图3的绘图平面内，同时光栅g1、g2的摆动运动(以及g0的摆动运动)在垂直平面中摆动，其中患者的纵向轴(在图3中延伸到y方向内)延伸到图3的纸面内。
如果期望全视场图像(即在扫描方向上与x射线探测器本身一样宽的图像)，相互刚性地安装的光栅g1、g2移动从一个x射线探测器边缘到相对的x射线探测器边缘的整个长度。然而，如果用户请求更小的fov(视场)，则减小的扫描范围能够用于使采集时间最小化。
图4示出了被配置为允许患者在x射线成像期间站立(直立)的不同范例。这种构造可以对胸部成像是有益的。视图a、b表示该布置的侧视图，而视图c是通过x射线探测器d朝向x射线源xr(即沿着光轴ox)的前视图。相比于图3，图4范例中的光轴被有效地旋转90度。换言之，干涉仪if现在在从顶部到底部或从底部到顶部的(相对于检查室的地面的)垂直方向上执行弧形的扫描运动。这在前视图c中通过示出干涉仪if在操作期间的(向下)移动的箭头来指示。尽管不一定在所有范例中都是如此，但是在图4中干涉仪if的光栅g1、g2现在基本上被布置为带光栅，该带光栅与垂直于扫描运动的x射线探测器的宽度有同等空间范围。同样，光栅g1、g2可以由单个长晶片或基底整体形成。然而，在其他实施例中，带布置能够通过平铺来实现，即将多个较小的单片光栅模块接合在一起。x射线探测器可以以固定物形式悬挂在检查室的天花板上，或可以被安装在地面安装的台架上。光栅g1和g2被刚性地安装到扫描臂gt。同样地，扫描臂gt可以是地面或天花板安装的。侧视图a)和b)示出了当扫描臂gt正在沿着圆形或至少弧形运动中的垂直扫描路径移动时在扫描臂gt的扫描运动期间的不同实例。同样，尽管不必在所有实施例中都如此，但是源光栅g1被布置为围绕焦斑fs一致地旋转。实现此的一种方式是使所有三个光栅都被布置在扫描臂中以在垂直的上下运动期间维持固定的且平行的关系。在图4中，在表示扫描臂gt的虚线框中示出了同时地或一致地移动的零件。
图5示出了x射线成像装置的范例。全视场探测器结合小型干涉仪来使用，该全视场探测器跨探测器区域进行扫描，干涉仪创建在扫描期间在探测器上移动的条纹样式。通过简单地移动扫描臂以将光栅从射束中移出，系统能够容易地在常规放射摄影模式下进行操作。灰色框指示框内的部件同时移动。右侧图像示出了刚好在相位对比和暗场扫描开始之前的扫描臂位置，其中所有光栅都在射束之外。在该位置中，能够获取标准胸部x射线图像。此处，图示了由上而下的运动，但是在其他范例中，扫描臂能够例如在左右方向上不同地移动。换言之，通过简单地移动扫描臂以将光栅从射束中移出，x射线成像装置能够容易地在常规放射摄影模式下进行操作。
在一范例中，用于暴露控制的机制能够被进一步解释如下。涉及暗场图像或相位对比图像中的噪声，以下关系大致成立：
其中，σ是噪声，i0是要朝向对象的至少部分发射的x射线辐射的强度，t是透射因数，v0是在没有对象的情况下的条纹可见度，并且d是暗场因数。注意，在扫描暗场和相位对比系统中，换言之，在dpci布置中，干涉仪被有目的地去谐，使得一些条纹存在于探测器区域上。该条纹样式能够用于粗略地运行中估计当前扫描臂位置处的平均可见度。同时，总通量能够被测量，使得针对暗场图像中的噪声的粗略估计能够基于上面的公式来获得。该噪声估计能够用于控制暴露(即，噪声关系中的i0)以实现更均匀的暗场图像和相位对比图像。换言之，在扫描期间，暗场因数d和透射因数t能够被确定，并且然后与控制环一起用于修改该扫描臂位置处的暴露水平。通过这样做，能够提供跨图像的所需要的噪声水平或信噪水平。
此外，能够利用如在图3-5中示出的扫描系统能够在扫描之前立即采集标准胸部x射线图像的事实(能够通过简单地将扫描臂从位置中摆出在任何时间获取标准胸部x射线)。标准胸部x射线图像能够提供现有技术的x射线图像，其中管电压和焦斑尺寸针对透射图像的最佳图像质量进行选择。该图像能够用于甚至进一步地定制暴露控制，如现在描述的。首先，图像的快速分割能够提供肺部的位置，即，期望暗场图像中的恒定噪声水平的感兴趣区域(然而，应注意，对感兴趣区域的这种确定能够在扫描臂处于适当位置中的情况下在图像扫描期间进行)。其次，衰减对暗场噪声水平和相位对比噪声水平的影响能够在前面进行考虑，即，不需要运行中估计该信号分量。最后，关于衰减的知识使对可见度的运行中估计更准确。
对暗场因数的具体估计能够如以下推理那样来获得：
在特定扫描臂位置处，执行提供一些测量结果的探测器读出：
其中，i标引所有像素，并且φ和φ(0)是由对象诱发的条纹相移和条纹的空白扫描相位，并且其中，ii是要朝向第i个像素发射的x射线辐射的强度，并且vi是在没有对象的情况下的条纹可见度，并且di和ti是针对第i个像素的暗场因数和透射因数。前面的x射线图像(即在扫描臂从位置中摆出的情况下的标准x射线图像)提供了针对平均透射强度的估计，其由
由于相对高频的条纹样式在扫描系统中被使用，能够安全地假设
换言之，在x射线辐射穿过干涉仪布置的情况下利用dpci系统进行的测量能够利用在扫描臂从位置中摆出的情况下先前采集的标准x射线图像。平均暗场因数和平均透射因数能够用于预测图像中的噪声，使得控制反馈能够适当地修改穿过对象的x射线的强度。这能够通过修改x射线源的输出和/或改变扫描速率来完成。
通过在该公式中仅在肺部内部的图像像素上求和，能够容易地包括初始x射线图像上的肺部分割。
图6和图7在左侧示出了实验性活体老鼠衰减(吸收)图像的示意表示，并且在右侧示出了相关联的暗场图像的示意表示，两者都是在没有暴露控制的情况下被采集的。将该流程应用于确定自动暴露控制，底部曲线图示出了将生成更均匀的信噪比的扫描期间的剂量廓线。左侧：对于衰减中的均匀的噪声水平，对于大的衰减(例如对于对脊柱进行成像)，剂量必须高。右侧：对于暗场图像中的均匀的噪声水平，对于强的暗场对比(肺部，特别地在右侧示出的左侧肺部)，剂量必须高。这强调了如由左侧的曲线表示的目前用于标准x射线的自动暴露控制不适合于还提供相位对比或暗场图像中的均匀的噪声或信噪水平。然而，本文描述的自动暴露控制使得改进的相位对比图像和暗场图像能够被采集，其中噪声和/或信噪根据需要是跨图像的。
在另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于被配置为在适当系统上运行根据前述实施例中的一个所述的方法的方法步骤。
因此，计算机程序单元因此可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是实施例的部分。该计算单元可以适于执行或诱导上述方法的步骤的执行。此外，其可以被配置为操作上面描述的装置的部件。计算单元能够适于自动操作和/或适于执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，数据处理器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最开始使用本发明的计算机程序和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。
此外，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤，以履行如上面描述的方法的示范性实施例的流程。
根据本发明的又一示范性实施例，提出了一种计算机可读介质，诸如cd-rom，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序单元，前述章节描述了所述计算机程序单元。
计算机程序可以被存储和/或分布在适当的介质上，诸如与其他硬件一起被提供或作为其他硬件的部分被提供的光学存储介质或固态介质，但是所述计算机程序也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线通信系统分布。
然而，计算机程序也可以被提供在如万维网的网络上并且能够从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的又一示范性实施例，提供一种用于令计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前面描述的实施例中的一个的方法。
必须注意，参考不同主题描述了本发明的实施例。尤其是，参考方法类型的权利要求描述了一些实施例，而参考设备类型的权利要求描述了其他实施例。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下描述中获悉，除属于一个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视为由本申请所公开。然而，能够组合所有特征，从而提供比特征的简单加和更多的协同效果。
尽管已经在附图和上述描述中详细图示并描述了本发明，但是这些图示和描述应被视为是说明性或示范性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、说明书和从属权利要求，在实践所请求保护的本发明时，能够理解并实现所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行在权利要求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。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。