[發明專利]光柵成像系統及其掃描方法

有效

• 申請號: 201911202372.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110916712B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張麗;陳志強;高河偉;李新斌;邢宇翔
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B6/06
• 分類號: A61B6/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種光柵成像系統及其掃描方法，系統包括沿光路依次設置的源光柵(G0)、第一光柵(G1)和第二光柵(G2)，其中：源光柵(G0)、第一光柵(G1)以及第二光柵(G2)中至少之一為曲面光柵，第一光柵(G1)和第二光柵(G2)之間設置成像照射位。本系統在保持良好的圖像質量的同時，整體掃描時間降到了與臨床X光胸片相接近的水平，同時輻射劑量得到很好的控制；綜合來說，該大視野光柵成像系統具有成像視野大、掃描速度快、輻射劑量低等優勢和特點。

技術領域

本發明涉及光學成像技術領域，尤其涉及一種光柵成像系統及其掃描方法。

背景技術

X射線光柵相襯成像技術，能夠實現微米或亞微米級上的局部結構分辨，是對傳統X射線成像技術的很好補充。該技術能夠同時提取吸收、相襯和暗場像三種信息，適用于低原子序數、低密度物質間的區分，特別是針對包括乳腺在內的生物軟組織結構。為了獲得更好的圖像質量，光柵成像技術通常通過相位步進的方式來獲取數據。該方式指的是將其中一塊光柵沿著垂直于光柵柵格線的方向在一個或多個周期內進行等距位移，從而獲得放置物體前后的位移曲線。

光柵成像系統通常主要用于小型樣本或小動物的成像研究，成像視野尺寸約為幾個厘米，X射線束能量較低(15-60kVp)，對應的光柵組尺寸較小，光柵的深寬比(光柵鍍金厚度與光柵縫寬的比值)要求較低，目前的光柵制作工藝足以勝任。然而，為了推進光柵成像技術走向臨床實際應用，需要更大的成像視野(高達20-50cm)和更高的X射束能量(高達60-120kVp)。更大的成像視野也意味著尺寸更大的光柵組，目前的光柵制作工藝無法一次性加工完成。同樣，針對傳統光柵成像方式一般采用被測物相對光柵進行移動的方式進行掃描，掃描過程比較復雜；另外傳統的相位步進掃描比較耗時，而且輻射劑量較高，對被測物有危害。因此，為了降低總掃描時間和降低輻射劑量，同時需要保證成像質量，需要對成像系統及掃描方式進行優化和提升。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出了一種新型的大視野光柵成像系統及其掃描方法，包括系統結構和掃描成像方式，從而實現符合臨床所需的大視野成像，快捷有效地實現掃描成像，避免了傳統光柵成像過程中冗余的成像時間和輻射劑量，同時還保證了足夠好的圖像質量。

(二)技術方案

本發明的一個方面提出了一種光柵成像系統，系統包括沿光路依次設置的源光柵G0、第一光柵G1和第二光柵G2，其中：源光柵G0、第一光柵G1以及第二光柵G2中至少之一為曲面光柵，第一光柵G1和第二光柵G2之間設置成像照射位。

可選地，第一光柵G1由多個第一光柵G1單元沿一定曲線方向拼接構成，第一光柵G1的第一弧度為α；第二光柵G2由多個第二光柵G2單元沿上述曲線方向拼接構成，第二光柵G2的第二弧度為β。

可選地，第一光柵G1單元或第二光柵G2單元為第一平面光柵單元或第二平面光柵單元，第一平面光柵單元或第二平面光柵單元沿特定曲線方向拼接構成第一光柵G1或第二光柵G2；或第一光柵G1單元或第二光柵G2單元為第一曲面光柵單元或第二曲面光柵單元，第一曲面光柵單元或第二曲面光柵單元沿特定曲線方向拼接構成第一光柵G1或第二光柵G2。

可選地，多個第一平面光柵單元或多個第二平面光柵單元分別以雙層方式沿特定曲線方向進行拼接構成第一光柵G1或第二光柵G2；或多個第一曲面光柵單元或多個第二曲面光柵單元分別以雙層方式沿特定曲線方向進行拼接構成第一光柵G1或第二光柵G2；第一光柵G1和第二光柵G2為二維曲面光柵。

可選地，第一光柵G1的柵格形狀由第一光柵G1單元的第一疊層光柵單元和第二疊層光柵單元的光柵周期p₁₁、p₁₂及其柵格方向決定；以及第二光柵G2的柵格形狀由第二光柵G2單元的第三疊層光柵單元和第四疊層光柵單元的光柵周期p₂₁、p₂₂及其柵格方向決定。