通过相步进进行差分相位对比成像的x射线拍摄系统的制作方法 [0002] 差分相位对比成像是一种尤其在塔伯特-劳干涉仪应用中近期来很受到关注的 成像方法。因此，例如在出版物F. Pfeiffer et al. [l]，〃Hard X-ray dark-field imaging using a grating interferometer"，Nature Materials7, 134 至 137 页中对其进行了描 述，即使用X射线光学光栅一方面允许拍摄提供了关于检查对象的附加信息的相位对比 的X射线图像；另一方面也可为成像使用不仅相位信息而且幅值信息被控制的辐射。以 此，可产生仅基于通过检查对象衍射的X射线辐射的散射成分的图像，即基于最小角度散 射的图像。以此，可很高分辨地显示检查对象内的很小的密度差异。类似内容也可从如下 文献中得到：Joseph J. Zambelli, et al. [2]，'Radiation dose efficiency comparison between differential phase contrast CT and conventional absorption CT〃，Med. Phys. 37 (2010), 2473 至 2479 页。 [0003] 象X射线量子这样的粒子的波动属性允许借助于复数折射率n=l - δ +i β描述如 折射和反射的现象。在此，虚部β描述了吸收，如目前临床X射线成像，例如计算机断层成 像、血管造影、放射成像、荧光镜透视或乳房X射线成像基于所述吸收，而实部δ描述了在 差分相位成像中被观察到的相移。 [0004] 从DE 10 2010 018 715 Α1中已知X射线拍摄系统，其中，为高质量的X射线成像， 使用用于检查对象的相位对比成像的X射线拍摄系统，所述X射线拍摄系统具有：至少一个 带有多个用于发出相干X射线辐射的场发射X射线源的X射线发射器，X射线图像检测器， 布置在检查对象和X射线图像检测器之间的衍射光栅Gi，和布置在衍射光栅Gi和X射线图 像检测器之间的另外的光栅G 2。 [0005] 可用来执行前述类型的差分相位对比成像的X射线拍摄系统例如从 US7, 500, 784B2中已知，这根据图1解释。 [0006] 图1示出了用于干涉操作的X射线拍摄系统的典型的基本特征，所述X射线拍摄 系统带有：被具有六轴工业机器人或折臂机器人的形式的机架1保持的C弓臂2,在所述C 弓臂的端部上安装了例如带有X射线管和准直器的X射线辐射源3,和作为图像拍摄单元的 X射线图像检测器4。 [0007] 通过例如从US7, 500, 784B2中已知的优选地具有六个旋转轴且因此具有六个自 由度的折臂机器人，C弓臂2可在空间上任意地调节，例如通过使其围绕X射线辐射器3和 X射线图像检测器4之间的旋转中心旋转来调节。根据该发明的血管造影X射线系统1至 4尤其可围绕在X射线图像检测器4的C弓臂平面内的旋转中心和旋转轴线旋转，优选可 围绕X射线图像检测器4的中点以及围绕与X射线图像检测器4的中点相交的旋转轴线旋 转。
[0008] 已知的折臂机器人具有例如安装在地板上的基架。在所述基架上围绕第一旋转轴 线以可旋转的方式固定了旋转架。在旋转架上围绕第二旋转轴线可枢转地安装了机器人摇 臂，在所述机器人摇臂上围绕第三旋转轴线可旋转地固定了机器人臂。在机器人臂的端部 上围绕第四旋转轴线以可旋转的方式安装了机器人手。机器人手具有用于C弓臂2的固定 元件，所述固定元件可围绕第五旋转轴线枢转且可围绕与第五旋转轴线垂直走向的第六旋 转轴线旋转。
[0009] X射线诊断装置的实现不依赖于工业机器人。通常也可使用C弓臂装置。
[0010] X射线图像检测器4可以是由无定形硅（a-Si)制成的矩形的或方形的平面半导体 检测器。但也可使用集成的且可能地大量的CMOS检测器。
[0011] 在X射线辐射器3的光程中，在患者支承台的台板5上是作为检查对象的待检查 的患者6。在X射线诊断装置上连接了带有图像系统8的系统控制单元7,所述系统控制单 元7接收X射线图像检测器4的图像信号且对其进行处理(例如未图示的操作元件)。可在 监视器9的显示器上观察X射线图像。监视器9可通过安装在天花板上的、可纵向运行、可 枢转、可旋转且高度可调的带有悬臂和可下降的支承臂的支架系统10保持。
[0012] 作为在图1中示例地图示的带有具有六轴工业折臂机器人的形式的机架1的X射 线系统的替代，如在图2中所简化地图示，血管造影X射线系统也可具有通常的用于C弓臂 2的安装在天花板或地面上的保持件。
[0013] 作为示例地图示的C弓臂2的替代，血管造影X射线系统也可具有分开的安装在 天花板和/或地板上的保持件，以用于例如电子刚性耦合的X射线辐射器3和X射线图像 检测器4。
[0014] 在目前所关注的用于临床相位对比成像的设备中，使用常规的X射线管，目前可获 得的X射线图像检测器(例如，由Martin Spahn[3]在下文中描述：〃Flachbilddetektoren in derR0ntgen.diagn〇Stik〃，Der Radiologe，Volume43(5-2003),第 340 至 350 页），和三 个光栅&、h和G2，如在下文中根据图2详细解释，所述图2示出了用于差分相位对比成像 的Talbot-Lau干涉仪的示意性结构，所述干涉仪带有延长的管焦点，光栅&、匕和G2和像 素化的X射线图像检测器。
[0015] 由非相干X射线辐射器3的管焦点11发出的X射线射线12为产生相干辐射而穿 过导致X射线辐射源的局部相干的吸收光栅13 (?)以及例如患者6的检查对象14。通过 检查对象14, X射线射线12的波前通过相移而而偏转，如在此以无相移即无对象的波前的 法向15与带有相移的波前的法向16的对比所解释。然后，相移的波前通过具有与X射线 光谱的典型的能量相匹配的光栅常数的衍射光栅或相位光栅17 (GJ以产生干涉线，且又通 过吸收的分析器光栅18 (G2)以读取所产生的干涉图案。分析器光栅18的光栅常数与相 位光栅的光栅常数和设备的其余的几何形状相匹配。分析器光栅18例如布置在第一个或 第η个塔伯特距离内。分析器光栅18在此将干涉图案转化为可被检测器测量的强度图案。 用于临床应用的典型的光栅常数为若干ym，如例如也在所引用的文献[1]、[2]中可见。
[0016] 如果辐射源的管焦点11足够小且所产生的辐射功率足够大，则可省去作为吸收 光栅13的第一光栅&，这是当例如提供多个场发射X射线源作为X射线辐射器3的情况， 如从如下所述的DE 10 2010 018 715 A1中已知。
[0017] 现在对于X射线图像检测器4的每个像素确定差分相移，这通过所谓的"相步 进" 19来确定，所述"相步进"由一个箭头表示，使分析器光栅18 (G2)在多个步骤（k=l，K， 其中例如K=4至8)中垂直于X射线射线12的辐射方向且侧向于光栅结构的布置移动光栅 常数的相应的分数，且对于此构造在拍摄期间测量X射线图像检测器4的像素内所形成的 信号S k，且因此扫描所产生的干涉图案。对于每个像素，通过合适的拟合方法、匹配或补偿 方法在因此而测量到的信号S k上确定描述了调制的参数的函数(例如，正弦函数)。可见性， 即最大信号和最小信号之间的归一化的差异(确切而言，基于平均信号归一化的幅值）在此 是表征塔伯特-劳干涉仪的质量的量。所述量限定为扫描的调制的对比度：
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