專利名稱：放射線照相相襯成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光柵的放射線照相相襯成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
X射線具有下述特性:它們依賴于形成襯底的元素的原子數(shù)與襯底的密度和厚度而衰減。因?yàn)樵撎匦?，X射線被用作探針以調(diào)查被攝體的內(nèi)部。使用X射線的成像系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地用在醫(yī)療診斷、無損測試等的領(lǐng)域中。利用典型的X射線成像系統(tǒng)，將被攝體放置在發(fā)射X射線的X射線源和檢測X射線圖像的X射線圖像檢測器之間，以拍攝被攝體的透射圖像。在該情況下，從X射線源向X射線圖像檢測器發(fā)射的每一個(gè)X射線在X射線進(jìn)入X射線圖像檢測器之前衰減(被吸收)依賴于在從X射線源向X射線圖像檢測器的路徑上存在的形成被攝體的物質(zhì)特性(諸如原子數(shù)、密度和厚度)差別的量。結(jié)果，通過X射線圖像檢測器來檢測和成像被攝體的X射線透射圖像。作為這樣的X射線圖像檢測器的示例，廣泛地使用X射線增強(qiáng)屏幕和膠片的組合、光激勵(lì)熒光體(存儲(chǔ)熒光體)和使用半導(dǎo)體電路的平板檢測器(FPD)。然而，形成物質(zhì)的元素的原子數(shù)越小，則該物質(zhì)的X射線吸收能力越低。因此，在軟生物組織或軟材料之間僅存在X射線吸收能力的小差別，并且難以獲得足夠?qū)Ρ榷鹊膱D像來作為X射線透射圖像。例如，形成人體關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軟骨和圍繞該軟骨的關(guān)節(jié)液大部分由水組成，并且因此，在其間僅存在X射線吸收的小差別，并且難以獲得具有足夠?qū)Ρ榷鹊膱D像。近些年來，取代因?yàn)樵诒粩z體的吸收系數(shù)之間的差別導(dǎo)致的X射線的強(qiáng)度變化，已經(jīng)研究了用于基于因?yàn)楸粩z體的折射率之間的差別導(dǎo)致的X射線的相轉(zhuǎn)變而獲得相襯圖像的X射線相襯成像。利用該使用相差的X射線相襯成像，可以即使在被攝體是具有低X射線吸收能力的物質(zhì)的情況下獲得高對(duì)比度圖像。作為這樣的X射線相襯成像系統(tǒng)的一個(gè)示例，已經(jīng)在專利文件I和2中提出了放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，以預(yù)定間隔彼此平行地布置了包括第一光柵和第二光柵的兩個(gè)光柵，因?yàn)榈谝还鈻诺乃柌┨?Talbot)干涉效應(yīng)導(dǎo)致在第二光柵的位置處形成第一光柵的自我圖像，并且，使用第二光柵來調(diào)制該自我圖像的強(qiáng)度以提供放射線照相相襯圖像。利用在專利文件I和2中公開的放射線照相相襯成像設(shè)備，執(zhí)行條紋掃描方法，其中，與第一光柵的平面幾乎平行地定位第二光柵，并且，第一光柵或第二光柵在幾乎與光柵的方向正交的方向上平移比光柵節(jié)距小的預(yù)定量。通過每次平移光柵時(shí)執(zhí)行成像操作，拍攝多個(gè)圖像?；谶@些圖像，獲得通過與被攝體的交互而生成的X射線的相轉(zhuǎn)變(相移差)的量。然后，基于該相移差，可以獲得被攝體的相襯圖像。專利文件專利文件1:W02008/102654專利文件2:日本未審查專利公布N0.2010-19077
發(fā)明內(nèi)容
然而，利用在專利文件I和2中公開的放射線照相相襯成像設(shè)備，需要精確地以小于其光柵節(jié)距的節(jié)距來移動(dòng)第一或第二光柵。該光柵節(jié)距通常是幾μ m，并且，對(duì)于光柵的平移需要更高的精度。這要求極高精度的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和增大的成本。而且，存在下述問題:當(dāng)每次平移光柵時(shí)執(zhí)行成像操作時(shí)，在被攝體和成像系統(tǒng)之間的位置關(guān)系可能因?yàn)樵谟糜讷@得相襯圖像的一系列成像操作期間的被攝體運(yùn)動(dòng)和/或設(shè)備振動(dòng)而被改變。結(jié)果，這妨礙了正確地得出通過與被攝體的交互而生成的X射線的相轉(zhuǎn)變，并且妨礙了獲得量化的相襯圖像。鑒于上述情況，本發(fā)明涉及提供一種放射線照相相襯成像設(shè)備，該設(shè)備允許通過單次成像操作而獲得良好的相襯圖像，而不要求高精度移動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的放射線照相相襯成像設(shè)備是一種放射線照相相襯成像設(shè)備，包括:輻射線源；第一光柵，所述第一光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，并且允許從所述輻射線源發(fā)射的輻射線從中通過，以形成周期性圖案圖像；第二光柵，所述第二光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，所述光柵結(jié)構(gòu)包括透射由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像的區(qū)域和屏蔽所述周期性圖案圖像的區(qū)域；以及，放射線照相圖像檢測器，所述放射線照相圖像檢測器包括二維布置的像素，用于檢測透射通過所述第二光柵的輻射線，其中，當(dāng)由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像和所述第二光柵彼此疊加時(shí)，所述第一光柵和所述第二光柵適于形成莫爾圖案，并且，所述放射線照相相襯成像設(shè)備進(jìn)一步包括:相襯圖像生成單元，所述相襯圖像生成單元用于基于由所述放射線照相圖像檢測器檢測的所述莫爾圖案的圖像信號(hào)來獲得多個(gè)條紋圖像的圖像信號(hào)，以及基于所獲得的所述條紋圖像的圖像信號(hào)來生成相襯圖像，其中，所述條紋圖像與相對(duì)于預(yù)定方向位于彼此不同位置的不同像素組相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)像素組包括像素，所述像素在所述預(yù)定方向上以預(yù)定數(shù)目像素的間隔布置，從每一個(gè)像素組的所述像素讀出的圖像信號(hào)被獲得作為每一個(gè)條紋圖像的所述圖像信號(hào)，以及，所述預(yù)定方向是與所述莫爾圖案的周期方向平行的方向、或者是除與所述莫爾圖案的周期方向正交方向之外的與所述莫爾圖案的周期方向相交的方向。

在本發(fā)明的放射線照相相襯成像設(shè)備中，可以將所述第一光柵和所述第二光柵定位為使得由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像延伸的方向和所述第二光柵延伸的方向相對(duì)于彼此傾斜。第一光柵和第二光柵可以被構(gòu)成為使得莫爾圖案的周期T具有滿足下面表達(dá)式的值:
權(quán)利要求
1.一種放射線照相相襯成像設(shè)備，包括: 輻射線源； 第一光柵，所述第一光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，并且允許從所述輻射線源發(fā)射的輻射線從中通過，以形成周期性圖案圖像； 第二光柵，所述第二光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，所述光柵結(jié)構(gòu)包括透射由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像的區(qū)域和屏蔽所述周期性圖案圖像的區(qū)域；以及， 放射線照相圖像檢測器，所述放射線照相圖像檢測器包括二維布置的像素，用于檢測透射通過所述第二光柵的輻射線， 其中，當(dāng)由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像和所述第二光柵彼此疊加時(shí)，所述第一光柵和所述第二光柵適于形成莫爾圖案，并且，所述放射線照相相襯成像設(shè)備進(jìn)一步包括: 相襯圖像生成單元，所述相襯圖像生成單元用于基于由所述放射線照相圖像檢測器檢測的所述莫爾圖案的圖像信號(hào)來獲得多個(gè)條紋圖像的圖像信號(hào)，以及基于所獲得的所述條紋圖像的圖像信號(hào)來生成相襯圖像，其中，所述條紋圖像與相對(duì)于預(yù)定方向位于彼此不同位置的不同像素組相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)像素組包括像素，所述像素在所述預(yù)定方向上以預(yù)定數(shù)目像素的間隔布置，從每一個(gè)像素組的所述像素讀出的圖像信號(hào)被獲得作為每一個(gè)條紋圖像的所述圖像信號(hào)，以及， 所述預(yù)定方向是與所述莫爾圖案的周期方向平行的方向、或者是除與所述莫爾圖案的周期方向正交方向之外的與所述莫爾圖案的周期方向相交的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，將所述第一光柵和所述第二光柵定位為使得由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像延伸的方向和所述第二光柵延伸的方向相對(duì)于彼此傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵和所述第二光柵被構(gòu)成為使得所述莫爾圖案的周期T具有滿足下面表達(dá)式的值:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括: 多縫，所述多縫被設(shè)置在所述輻射線源和所述第一光柵之間，所述多縫由吸收型光柵形成，所述吸收型光柵包括以預(yù)定節(jié)距布置的多個(gè)輻射線屏蔽構(gòu)件，用于以區(qū)域選擇方式屏蔽從所述輻射線源施加的輻射線， 其中，所述第一光柵和所述第二光柵被構(gòu)成為使得所述莫爾圖案的周期T具有滿足下面表達(dá)式的值:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述多縫的節(jié)距P3具有滿足下面表達(dá)式的值:
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，在由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像和所述第二光柵之間的相對(duì)傾斜角度Θ被設(shè)置為滿足下面表達(dá)式的值:
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中， 所述第一光柵是施加90°相位調(diào)制的相位調(diào)制光柵或者是振幅調(diào)制光柵，以及 在所述第二光柵的位置處的所述周期性圖案圖像的節(jié)距P/和所述第二光柵的節(jié)距P2具有滿足下面表達(dá)式的值:
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中， 所述第一光柵是施加180°相位調(diào)制的相位調(diào)制光柵，以及， 在所述第二光柵的位置處的所述周期性圖案圖像的節(jié)距P/和所述第二光柵的節(jié)距P2具有滿足下面表達(dá)式的值:
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中， 所述放射線照相圖像檢測器包括像素，所述像素被二維地布置在彼此正交的第一方向和第二方向上，以及， 由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像延伸的方向或者所述第二光柵延伸的方向平行于所述第一方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述相襯圖像生成單元依賴于在由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像延伸的方向和所述第二光柵延伸的方向之間的相對(duì)傾斜，基于從在所述第一方向上的預(yù)定數(shù)目像素讀出的圖像信號(hào)，來獲得所述條紋圖像的圖像信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵和所述第二光柵被構(gòu)成為使得在所述第二光柵的位置處的所述周期性圖案圖像的節(jié)距與所述第二光柵的節(jié)距不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像延伸的方向平行于所述第二光柵延伸的方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵和所述第二光柵被構(gòu)成為使得所述莫爾圖案的周期T具有滿足下面表達(dá)式的值:
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括: 多縫，所述多縫被設(shè)置在所述輻射線源和所述第一光柵之間，所述多縫由吸收型光柵形成，所述吸收型光柵包括以預(yù)定節(jié)距布置的多個(gè)輻射線屏蔽構(gòu)件，用于以區(qū)域選擇方式屏蔽從所述輻射線源施加的輻射線， 其中，所述第一光柵和所述第二光柵被構(gòu)成為使得所述莫爾圖案的周期T具有滿足下面表達(dá)式的值:
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述多縫的節(jié)距P3具有滿足下面表達(dá)式的值:
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵是施加90°相位調(diào)制的相位調(diào)制光柵或者是振幅調(diào)制光柵，以及 在所述第二光柵的位置處的所述周期性圖案圖像的所述節(jié)距P/具有滿足下面表達(dá)式的值:
17.根據(jù)權(quán)利要求11至15中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵是施加180°相位調(diào)制的相位調(diào)制光柵，以及 在所述第二光柵的位置處的所述周期性圖案圖像的節(jié)距P/具有滿足下面表達(dá)式的值:
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述放射線照相圖像檢測器包括像素，所述像素被二維地布置并且提供有用于讀出圖像信號(hào)的開關(guān)元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括用于發(fā)射線性讀取光的線性讀取光源， 其中，通過掃描所述線性讀取光源，來實(shí)現(xiàn)從所述放射線照相圖像檢測器讀取所述圖像信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述相襯圖像生成單元獲得從在所述預(yù)定方向上彼此鄰接的像素讀出的圖像信號(hào)，作為不同條紋圖像的所述圖像信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述相襯圖像生成單元獲得從在每一個(gè)像素組在所述預(yù)定方向上以至少兩個(gè)像素的間隔布置的像素讀出的圖像信號(hào)，作為每一個(gè)條紋圖像的所述圖像信號(hào)，并且獲得從不同的像素組讀出的圖像信號(hào)，作為不同條紋圖像的所述圖像信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第二光柵被定位在距所述第一光柵的塔爾博特干涉距離處，并且向由所述第一光柵的塔爾博特干涉效應(yīng)形成的所述周期性圖案圖像施加強(qiáng)度調(diào)制。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至7、9至16和18至21中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵是吸收型光柵，所述吸收型光柵允許輻射線作為投影圖像從中通過，以形成所述周期性圖案圖像，以及， 所述第二光柵向所述周期性圖案圖像施加強(qiáng)度調(diào)制，所述周期性圖案圖像是透射通過所述第一光柵的所述投影圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第二光柵被定位于距所述第一光柵比最小塔爾博特干涉距離短的距離處。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，在所述預(yù)定方向上的像素大小小于在與所述預(yù)定方向正交的方向上的像素大小。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述輻射線源和所述放射線照相圖像檢測器被定位為在水平方向上彼此面對(duì)，并且所述放射線照相相襯成像設(shè)備適于能夠?qū)υ谥绷⑽恢弥械谋粩z體成像。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述輻射線源和所述放射線照相圖像檢測器被定位為在垂直方向上彼此面對(duì)，并且所述放射線照相相襯成像設(shè)備適于能夠?qū)υ谘雠P位置中的被攝體成像。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述輻射線源和所述放射線照相圖像檢測器被樞轉(zhuǎn)臂保持，并且，所述放射線照相相襯成像設(shè)備適于能夠?qū)υ谥绷⑽恢弥械谋粩z體成像和對(duì)在仰臥位置中的被攝體成像。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述放射線照相相襯成像設(shè)備是適于能夠?qū)ψ鳛楸粩z體的乳房成像的乳腺攝影設(shè)備。
30.根據(jù)權(quán)利要求 1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括: 移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于在第一位置和第二位置之間移動(dòng)所述輻射線源，輻射線從所述第一位置從第一方向被施加到所述放射線照相圖像檢測器，輻射線從所述第二位置從與所述第一方向不同的第二方向被施加到所述放射線照相圖像檢測器，其中，所述相襯圖像生成單元基于由所述放射線照相圖像檢測器在所述第一位置和所述第二位置中的每一個(gè)處檢測到的所述圖像信號(hào)來生成相襯圖像；以及， 立體圖像形成單元，所述立體圖像形成單元用于基于與所述第一位置對(duì)應(yīng)的相襯圖像和與所述第二位置對(duì)應(yīng)的相襯圖像來形成立體圖像。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括: 繞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述繞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于使得所述輻射線源和所述放射線照相圖像檢測器圍繞被攝體繞轉(zhuǎn)，其中，所述相襯圖像生成單元在由所述繞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)提供的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度處，基于由所述放射線照相圖像檢測器在所述旋轉(zhuǎn)角度處檢測到的所述圖像信號(hào)，來生成相襯圖像；以及， 三維圖像形成單元，所述三維圖像形成單元用于基于在所述旋轉(zhuǎn)角度處的所述相襯圖像來形成三維圖像。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至31中的任何一項(xiàng)所述的放射線照相相襯成像設(shè)備，進(jìn)一步包括:旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用于將所述第一光柵和第二光柵從所述光柵延伸所沿著的方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°的角度，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第一光柵和第二光柵的光柵表面正交地延伸。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至31中的任何一項(xiàng)的放射線照相相襯成像設(shè)備，其中，所述第一光柵和第二光柵被構(gòu)成為二維光柵。
34.一種放射線照相相襯成像設(shè)備，包括: 輻射線源； 第一光柵，所述第一光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，并且允許從所述輻射線源發(fā)射的輻射線從中通過，以形成周期性圖案圖像； 第二光柵，所述第二光柵具有周期地布置的光柵結(jié)構(gòu)，所述光柵結(jié)構(gòu)包括透射由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像的區(qū)域和屏蔽所述周期性圖案圖像的區(qū)域；以及， 放射線照相圖像檢測器，所述放射線照相圖像檢測器包括被二維布置的像素，用于檢測透射通過所述第二光柵的輻射線， 其中，當(dāng)由所述第一光柵形成的所述周期性圖案圖像和所述第二光柵彼此疊加時(shí)，所述第一光柵和所述第二光柵適于形成莫爾圖案，并且，所述放射線照相相襯成像設(shè)備進(jìn)一步包括: 相襯圖像生成單元，所述相襯圖像生成單元用于基于由所述放射線照相圖像檢測器檢測的所述莫爾圖案的圖像信號(hào)來獲得多個(gè)條紋圖像的圖像信號(hào)，以及基于所獲得的所述條紋圖像的圖像信號(hào)來生成相襯圖像、小角度散射圖像和吸收?qǐng)D像中的至少一種，其中，所述條紋圖像與相對(duì)于預(yù)定 方向位于彼此不同位置處的不同像素組相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)像素組包括像素，所述像素在所述預(yù)定方向上以預(yù)定數(shù)目像素的間隔布置，獲得從每一個(gè)像素組的所述像素讀出的圖像信號(hào)作為每一個(gè)條紋圖像的所述圖像信號(hào)，以及，所述預(yù)定方向是與所述莫爾圖案的周期方向平行的方向，或者是除與所述莫爾圖案的周期方向正交的方向之外的與所述莫爾圖案的周期方向相交的方向。
全文摘要
為了獲得多個(gè)條紋圖像以便在相襯放射線成像裝置中借助單次曝光來獲得相襯放射線圖像，在該相襯放射線成像裝置中，以規(guī)定間隔來平行布置第一柵格和第二柵格，并且使用該柵格來獲得相襯放射線圖像。第一柵格和第二柵格用于通過疊加由第一柵格形成的周期性圖案圖像和第二柵格來生成莫爾圖案，并且基于由放射線圖像檢測器檢測的莫爾圖案的圖像信號(hào)，獲得已經(jīng)從像素組讀出的圖像信號(hào)來作為用于單個(gè)條紋圖像的圖像信號(hào)，該像素組被設(shè)置為使得在平行于或莫爾圖案的循環(huán)方向或與該循環(huán)方向相交的規(guī)定方向(除了正交方向之外)上以規(guī)定數(shù)目的像素間隔。通過獲得用于在上述規(guī)定方向上設(shè)置在彼此不同的位置處的像素組的圖像信號(hào)來獲得與每一個(gè)像素組對(duì)應(yīng)的用于條紋圖像的圖像信號(hào)，并且基于已經(jīng)獲得的用于條紋圖像的多個(gè)圖像信號(hào)來生成相襯圖像。
文檔編號(hào)G01T7/00GK103188996SQ20118005249
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
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