在微分相位对比成像中对齐源光栅到相位光栅距离以用于多阶相位调谐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于微分相位对比成像的X射线成像系统、一种用于处理用于微分相位对比成像的X射线成像系统中的错位(misalignment)的方法、一种计算机程序单元和一种计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]微分相位对比成像(DPCI)是具有改进X射线成像的诊断价值的潜力的新兴技术。例如，对该技术的一个应用是乳腺摄影。在DPCI系统中，使用在X射线源与探测器之间具有三个光栅的设置。对于图像采集，提供了在光栅中的两个的不同相对位置处的若干X射线图像。由于光栅仅具有大约几微米的栅距，所以对步进设备的准确度具有相当严格的要求，该步进设备执行光栅的相对移动以及用于对系统的对齐。对于更大的对象，例如，当调查乳房时，通过使用对象相对于成像系统的扫描来提供虚拟相位步进，包括平行于该扫描方向的虚拟相位步进。例如，成像系统相对于样品/对象被移动，例如如从瑞典的飞利浦拥有的公司Sectra获知的乳腺摄影中的应用，或者对象/样品相对于固定的成像系统被移动，例如用于安全筛查或行李检查。然而，针对所有这些设置的要求是跨所有探测器线，在宽度D上，即平行于扫描方向X，出现干涉仪，即分析器光栅G2和相位光栅Gl中的至少一个干涉条纹周期的相移。在扫描期间，对象/样品的每个个体部分成功地通过不同的探测器线，因此经历干涉仪的不同相位状态。之后通过对在扫描期间采取的探测器线信号的评估来完成相位检索。作为要求，在两个光栅Gl与G2，S卩，相位光栅与分析器光栅之间的距离必须精确地被调整。另外，在所有情况下，在源光栅GO与相位光栅Gl之间的距离也必须精确地被对齐。然而，已经示出在医院环境中对这样的干涉仪进行调谐和稳定化例如可以耗费不必要的时间并且是成本密集的。
【发明内容】
[0003]因此，存在提供对用于微分相位对比成像系统中的制造和维护的预调谐和调整要求的降低的需求。
[0004]本发明的目的通过独立权利要求的主题得以解决，其中，进一步的实施例被包含在从属权利要求中。
[0005]应当指出，本发明的以下描述的方面同样适用于一种用于微分相位对比成像的X射线成像系统、和一种用于处理用于微分相位对比成像的X射线成像系统中的错位的方法以及一种计算机程序单元和一种计算机可读介质。
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种用于微分相位对比成像的X射线成像系统，其包括微分相位对比设置，所述微分相位对比设置具有X射线源和X射线探测器、光栅布置和在检查中的对象与所述光栅布置的光栅中的至少一个之间的相对移动的移动布置。所述光栅布置包括源光栅、相位光栅和分析器光栅。所述源光栅被布置在所述X射线源与所述相位光栅之间，并且所述分析器光栅被布置在所述相位光栅与所述探测器之间。另外，提供了处理单元和平移布置。所述平移布置被提供用于平移所述源光栅。所述相位光栅、所述分析器光栅和所述探测器被提供作为刚性干涉仪单元，在所述刚性干涉仪单元中，所述相位光栅和所述分析器光栅平行于彼此被安装。使所述源光栅相对于所述干涉仪单元错位，使得在所述探测器的平面中能检测到莫尔条纹。所述处理单元被配置为在X射线辐射后由所述探测器提供的信号中检测莫尔图样。所述处理单元还被配置为计算平移信号，所述平移信号用于平移所述源光栅以实现预定的莫尔图样。所述平移布置被配置为基于所述平移信号的值至少在X射线投影方向上调整所述源光栅的定位。
[0007]在所述源光栅与所述相位光栅之间的距离被称为距离L，并且在所述相位光栅与所述分析仪光栅之间的距离被称为距离D。通过对距离L的调整来补偿对距离D的不精确调整。因此，通过对L的调整能够补偿距离D中的错位，或预设的失谐D。此处，在亚毫米区域中的精确度是足够的。所述干涉仪单元也可以被称为检测单元。错位也可以包括所述源光栅和所述干涉仪单元相对于彼此的偏差。
[0008]根据示范性实施例，所述平移布置被配置为使所述源光栅倾斜。
[0009]根据示范性实施例，所述平移布置包括至少一个致动器，所述至少一个致动器用于使所述X射线源单元和/或所述X射线探测单元对齐。
[0010]根据示范性实施例，至少一个致动器被提供作为压电致动器，和/或作为电机驱动的微米螺丝。所述电机驱动的微米螺丝也能够被提供作为微米头。所述至少一个致动器提供在约I微米直到约10毫米的范围内的移动。根据范例，所述致动器的对齐精确度约为+/-0.1 微米。
[0011]根据示范性实施例，使源光栅错位，使得在探测器阵列的宽度上的所述莫尔条纹覆盖相位变化的至少2pi。
[0012]根据示范性实施例，提供了在检查中的对象与所述光栅中的至少一个之间的相对移动的移动布置。例如，所述移动布置被提供作为步进布置，所述步进布置用于在各自的光栅平面中使所述干涉仪单元的光栅中的至少一个步进。
[0013]备选地，提供对象支撑物，并且提供在所述对象支撑物与所述微分相位对比设置之间的相对移动，其中，所述光栅在针对至少一次图像采集的扫描期间以彼此恒定的对齐被提供。根据第一范例，所述对象支撑物被提供为固定的，并且所述微分相位对比设置在横向于X射线方向的方向上被移动。根据第二范例，所述微分相位对比设置被提供为固定的，并且所述对象支撑物在横向于所述X射线方向的方向被移动。例如，在所述移动布置为步进布置的情况下，提供了在各自的光栅平面中用于使所述源光栅或所述干涉仪单元步进的步进布置。如果所述干涉仪单元的光栅中的一个被步进，则这能够提供以少于+/-0.1微米的准确度。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种用于处理用于微分相位对比成像的X射线成像系统中的错位的方法，所述方法包括以下步骤:
[0015]a)在第一步骤中，利用用于微分相位对比成像的X射线成像系统来采集至少第一微分相位对比成像X射线扫描，所述微分相位对比成像的X射线成像系统包括微分相位对比设置，所述微分相位对比设置具有X射线源、X射线探测器以及包括源光栅、相位光栅和分析器光栅的光栅布置。使所述源光栅相对于所述干涉仪单元错位，使得在所述探测器的平面中能检测到莫尔条纹。
[0016]b)在第二步骤中，在X射线辐射后由所述探测器提供的信号中检测莫尔图样。
[0017]c)在第三步骤中，计算平移信号，所述平移信号用于平移所述源光栅以实现预定的莫尔图样。
[0018]d)在第四步骤中，基于平移信号至少在X射线投影方向上调整所述源光栅的定位。
[0019]e)在第五步骤中，采集至少一个另外的微分相位对比成像X射线扫描。
[0020]当叠加在平行配置中或在倾斜配置中具有几乎相同的栅距的两个栅格时，出现“莫尔条纹”，也被称为“莫尔图样”。例如，所述相位对比成像设置中的一个栅格是由作为X射线射束的干涉图样的相位光栅Gl引起的，其他栅格是分析器栅格G2。
[0021]根据示范性实施例，在步骤a)中，针对不同投影角度来采集多个第一微分相位对比成像X射线扫描，并且所述扫描被提供作为参考图样，所述参考图样用于针对每个投影角度单独地调整所述源光栅的位置。
[0022]根据本发明的方面，调谐和调整流程的数量被降低到最小，并且对于机械调整所必需和在机械稳定性所要求的精确度从亚微米区域优选地被转变到亚毫米区域或甚至更高。这例如通过提供对源光栅GO的移动来实现。因此，具有光栅Gl和G2的平面的紧凑刚性干涉仪单元能够被提供为相对于彼此平行地被安装。例如，对于在低到中能量X射线干涉法遇到的典型栅距值，相对于G2结构的Gl的栅格线的平行度必须为大约0.1毫拉德或更好。发生错位可能是垂直于栅格结构的莫尔条纹分量的出现的原因。平行于栅格结构的方向的莫尔条纹的数量取决于Gl与G2之间的距离以及GO与Gl之间的距离。更精确地，莫尔条纹的数量取决于距离D到距离L的商。因此，通过对L的调整能够对补偿距离D中的错位，或预设的失谐D。此处，在亚毫米区域中的精确度是足够的。剩余的总对齐是对栅格G0，即源光栅与干涉仪之间的距离的调谐，并且所述干涉仪由相位光栅和分析器光栅表示。例如，这可以借助于线性平移平台来完成，所述线性平移平台被安装到刚性机架上，所述刚性机架支撑X射