[发明专利]暗场成像

说明书

技术领域

以下总体上涉及暗场的暗场成像，并且利用对计算机断层摄影(CT)的具体应用来对其进行描述。

背景技术

在常规CT成像中，通过被扫描物体的成分的吸收截面的差异获得对比度。当诸如骨骼的高吸收结构被嵌入诸如人体的周围组织的相对弱的吸收材料的基质中时，这生成良好的结果。然而，假如具有相似吸收截面的不同形式的组织处于调查中(例如，乳房X线照相或血管造影)，则X射线吸收对比度是相对差的。因此，在利用在当前的基于医院的X射线系统获得的吸收射线照片中从非病理组织区分病理组织对于特定的组织组成仍然是困难的。

暗场(或基于光栅的差分相位对比度)成像克服了上述对比度限制。总体上，这样的成像利用X射线光栅，所述X射线光栅允许以相位对比度的方式采集X射线图像，这提供了关于被扫描物体的额外信息。利用暗场成像，图像被生成，这基于由被扫描物体衍射的X射线辐射的散射分量。被扫描物体中的非常微小的密度差异然后能够以非常高的分辨率被显示。被配置用于暗场成像的范例成像系统在申请号为13/514682、申请日为2012年6月8日、标题为“相位对比度成像”并且授权给皇家飞利浦电子有限公司的申请中进行了讨论，所述申请的全部内容通过引用被并入本文。

图1中示出了在13/514682中描述的装置，并且所述装置包括跨检查区域106被彼此相对定位的X射线源102和探测器阵列104。源光栅108邻近于源102，吸收器(或分析器)光栅110邻近于探测器阵列104，并且相位光栅112在物体114与吸收器光栅110之间。源光栅108被从相位光栅112隔开距离(“l”)116。相位光栅112被从吸收器光栅110隔开距离(“d”)118，其对应于塔尔博特距离(Talbot distance)(其中，λ是入射辐射的波长)。

源光栅108、相位光栅112以及吸收器光栅110分别具有光栅刻线周期p₀、p₁以及p₂，其中，并且源光栅108创建单独相干、但互不相干的源的阵列。射束路径中的物体114对于X射线的每个相干的子集引起微小的折射，所述折射与物体的局部相位梯度成比例。该小的角度偏差通过相位光栅112和吸收器光栅110的组合引起局部透射强度的变化。

相位光栅112充当分束器并且将入射X射线射束基本上划分成两个第一衍射级。在塔尔博特距离中，衍射射束干涉并且形成线性周期性的条纹图案，所述条纹图案具有等于相位光栅乘以由l/(l+d)定义的几何扩大因子的一半的周期。诸如由射束中的物体114上的折射诱发的那些的入射波前的扰动导致条纹的局部位移。吸收器光栅110用充当针对探测器阵列104的透射掩模，并且将局部条纹位置转换成信号强度变化。探测到的信号轮廓因此包含关于由物体114诱发的相位移位的定量信息。

为了编码并且提取相位信息，已经利用了相位步进方法。利用该方法，吸收器光栅110经由超过光栅刻线周期的预定步长移动，相对于相位光栅112在垂直于光栅的刻线的横向方向中被平移。在每次光栅步进中采取一次测量，并且采取若干次(例如，8次)光栅步进和测量当做一次投影。对于3D采集，物体114相对于源102、光栅108、110和112旋转，并且探测器阵列104、或者源102、光栅108、110和112、以及探测器阵列104围绕物体114(超过至少180度加一扇形角)旋转，其中，从旋转的不同角度视图采集预定数目的投影(例如，1000)。

暗场图像中的每个像素代表小角度散射分布的二次矩的线积分。然而，归因于反向信号放大，对线积分的贡献取决于物体114在源102与探测器阵列104之间的检查区域106中的相对位置。这在图2和图3中示出。在图2中，物体114相对于图3中物体114的位置更靠近源102。结果，图2中用于物体定位的探测器阵列轮廓200的最大高度202将相对于图3中用于物体定位的探测器阵列轮廓300的最大高度302更小。总体上，反向信号放大使探测到的信号的高度关于在源102与探测器阵列104之间的物体114的位置成反比。

X射线沿着从源102通过物体114并且到探测器阵列104的路径的衰减发生，如公式1中所示：

公式1：