[發明專利]用于暗場；相襯和衰減干涉成像系統的探測器

在審

• 申請號: 202080069640.1
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN114466619A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: T·克勒;H·K·維喬雷克;G·福格特米爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄

本發明涉及一種用于暗場和/或相襯干涉成像系統的探測器(10)。探測器包括多個像素(50)、多個第一探測器陣列(20)、多個第二探測器陣列(30)和處理單元(40)。多個像素以二維圖案被布置。每個像素包括第一探測器陣列和第二探測器陣列。每個第一探測器陣列包括多個指狀物(22)。每個第二探測器陣列包括多個指狀物(32)。針對每個像素，第一探測器陣列的指狀物與第二探測器陣列的指狀物交替交錯。針對每個像素，與入射X射線光子的相互作用可以導致在該像素的第一探測器陣列的至少一個指狀物中的電荷生成，并且可以導致在該像素的第二探測器陣列的至少一個指狀物中的電荷生成。針對每個像素，第一探測器陣列被配置為探測與第一探測器陣列的多個指狀物相關聯的累積電荷，并且第二探測器陣列被配置為探測與第二探測器陣列的多個指狀物相關聯的累積電荷。針對每個像素，處理單元被配置為基于具有最高累積電荷的探測器陣列將X射線相互作用事件分配給第一探測器陣列或第二探測器陣列。

技術領域

本發明涉及一種用于暗場和/或相襯干涉成像系統并且也可用于衰減圖像數據采集的探測器，并且涉及具有這種探測器的X射線成像系統。

背景技術

基于光柵的暗場X射線(DAX)和相襯(gbPC)X射線成像(射線照相和計算機斷層攝影)是新的X射線成像模態，從而提供線性衰減系數、電子密度和小角度散射(即從暗場信號獲得的圖像)的同時圖像。還可以同時采集線性衰減系數，并且因此可以確定暗場、相襯和衰減圖像。X射線暗場和相襯是兩種新的成像模態，其已經示出顯著增加軟組織成像的診斷準確性的潛力。已經被識別為可能從這兩種新的成像模態中最大受益的領域之一是胸部射線照相。例如，已經示出了X射線暗場信息可以顯著幫助診斷諸如慢性阻塞性肺病(COPD)或肺纖維化、肺癌等的肺部疾病。

為了采集這些新的成像模態，兩個(Talbot型)或三個光柵(Talbot-Lau型)干涉儀被引入到X射線射束中，通常稱為G0、G1和G2光柵。圖3示出了示例系統，其中，通常G0和G2是吸收光柵，而G1是相位光柵。源光柵G0可以用于使來自源的輻射更加相干，但并不總是必要的，并且光柵G1和G2通常稱為相位和分析器光柵。隨后，將兩個光柵G1或G2之一相對于其他光柵垂直于光柵薄片以多個步移動(所謂的步進)，并且如果利用源光柵G0，則可以是該光柵被橫向步進(其中，橫向意味著垂直于光柵方向)。由此，針對每個新的光柵位置，圖像被記錄。對在射束中有和沒有樣本的情況下采集的圖像序列的比較允許計算三個成像信號：透射或衰減(常規X射線圖像)、相襯圖像和暗場圖像。這些光柵在常規透射圖像之上生成條紋圖案，并且例如暗場信號被計算為該條紋圖案的對比度的損失。在DAX和gbPC成像中分析的條紋圖案是微米范圍內的精細結構。使用具有相同周期性的分析器光柵，可以用探測器測量莫爾圖案。一個或多個干涉儀部件(諸如分析器光柵)在該長度尺度內的任何移動改變莫爾圖案的相位。

因此，樣本(圖3中的主體)將衰減、折射和小角度散射信息調制到輻射上。為了將相位信息與對信號的其他貢獻(例如由樣本造成的衰減、非均勻的照明或光柵的缺陷)分開，利用了相位“步進”方法。在光柵的至少一個周期內沿橫向方向掃描光柵之一(G1或G2或G0，如果存在)，并且針對每個掃描點拍攝圖像。得到的相襯、暗場和衰減數據然后在有和沒有樣本的情況下正弦振蕩，并且這可以用于確定暗場、相襯和衰減圖像。關于標準相位步進方法的另外的細節可以在Weitkamp等人的文章Optics Express(第13卷、第16號、6296-6304(2005))中找到。

考慮到在商業臨床系統中實施DAX和gbPC系統，G2的處理和成本非常關鍵。由于通常將為約43平方厘米的其大尺寸，特別是在系統不被設計為僅DAX的系統的情況下，處理將是困難的。此外，當G2被移除以進行標準X射線成像時，如從以上討論中清楚做出的，對于DAX/gbPC成像，必須以約為1μm的準確性將其帶回到精確相同的位置。最后，G2的一般缺點是其吸收了患者身后的光子的大約一半，因此降低了劑量效率。