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原文传递 X射线成像装置和相关联的成像方法

专利名称：	X射线成像装置和相关联的成像方法
摘要：	本发明涉及一种具有简化架构并且易于适用于传统的X射线源的X射线成像装置和与此成像装置相关联的成像方法。
专利类型：	发明专利
申请人：	格勒诺布尔大学;国立健康与医学研究所;诺维托姆公司;欧洲同步辐射实验室
发明人：	海伦·拉布里特;塞巴斯蒂安·贝鲁琼;伊曼纽尔·布伦
专利状态：	有效
申请日期：	2020-06-30T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-18T00:00:00+0800
申请号：	CN202080053843.1
公开号：	CN114207418A
代理机构：	北京派特恩知识产权代理有限公司
代理人：	陈万青;李雪
分类号：	G01N23/041;G01N23/046;A61B6/03;A61B6/00;G;A;G01;A61;G01N;A61B;G01N23;A61B6;G01N23/041;G01N23/046;A61B6/03;A61B6/00
申请人地址：	法国圣马丁赫莱斯;;;
主权项：	1.一种X射线成像装置(1)，具体来说在相位对比方面，其特征在于，所述成像装置包括： -X射线源(2)， -空间强度调制器(3)，具有最大厚度和最小厚度，能够被来自所述X射线源(2)的X射线束穿过，并且能够形成被空间强度调制的X射线束，所述空间强度调制器(3)包括选自铜、钛、镍、银、锡、金及其混合物的元素， -样品(E)的支撑件(4)，能够支撑样品(E)，所述样品(E)旨在被所述空间强度调制的X射线束的至少一部分穿过并且透射经折射的空间强度调制的X射线束，所述样品(E)在位于所述支撑件(4)上时，位于距所述X射线源(2)距离d处， -X射线检测系统(5)，位于距所述X射线源(2)距离D处，并且包括二维X射线传感器，所述二维X射线传感器设置有多个光电检测器元件(5a)，所述多个光电检测器元件(5a)各自具有相同的给定大小，在所述装置的其中所述装置不包括样品(E)的第一配置中，所述检测系统(5)能够检测直接来自所述空间强度调制器(3)的第一X射线束F，所述第一X射线束直接来自具有第一强度调制的所述空间强度调制器(3)，并且所述检测系统(5)能够将所述第一束转换成第一电信号(Selec_ref)，并且，在所述装置的其中样品(E)设置在样品(E)的所述支撑件(4)上的第二配置中，所述检测系统(5)能够检测穿过所述空间强度调制器(3)然后穿过所述样品(E)的第二X射线束F'，所述第二X射线束由具有第二强度调制的所述样品(E)折射，并且所述检测系统(5)能够将所述第二束转换成第二电信号(Selec_sample)， -电子处理单元(6)，能够接收所述第一电信号(Selec_ref)并且能够对所述第一电信号(Selec_ref)进行处理以产生包括多个像素的第一图像(lref(x,y))，所述多个像素各自具有相同的给定大小，并且所述电子处理单元(6)能够接收所述第二电信号(Selec_sample)并且能够对所述第二电信号(Selec_sample)进行处理以产生第二图像(lsample(x,y))，并且能够根据所述第一图像(lref(x,y))和根据所述第二图像(lsample(x，y))产生所述样品(E)的至少一个特征图像，所述成像装置(1)的特征在于所述空间强度调制器(3)的所述最大厚度与所述最小厚度之间的差(被称为平均粗糙度)包括在所述第一图像lref(x,y)的所述像素的大小的二倍与二十倍之间，所述大小等于所述光电检测器元件的所述大小与比率d/D的乘积。 2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述光电检测器元件(5a)具有相同的正方形形状并且各自具有等于所述正方形形状的边长的相同的给定大小。 3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述光电检测器元件(5a)具有相同的矩形形状并且各自具有等于所述矩形形状的长度的相同的给定大小。 4.根据权利要求1至3中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述电子处理单元能够根据所述第一图像(lref(x,y))与所述第二图像lsample(x,y)之间的差产生所述样品(E)的至少一个特征图像。 5.根据权利要求1至4中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述电子处理单元能够根据在所述装置(1)的所述第二配置中由所述检测系统(5)接收的经折射的所述X射线束F'的相位梯度而产生所述样品(E)的所述至少一个特征图像。 6.根据权利要求1至5中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述空间强度调制器(3)包括选自金属、准金属、轻元素及其混合物的材料，所述元素的原子序数包括在13与80之间。 7.根据权利要求1至6中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述空间强度调制器(3)包括粉末和/或颗粒。 8.根据权利要求1至7中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述X射线源(2)能够发射包括在10keV与300keV之间的能量的光子。 9.根据权利要求1至8中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述X射线源(2)选自计算机辅助显微断层摄影的源(例如纳米聚焦或微聚焦类型的源)、用于亮度放大器类型设备的源、用于乳房摄影类型设备的源和放射照相类型的源。 10.根据权利要求1至9中的一项所述的装置(1)，其特征在于，所述样品(E)的所述支撑件(4)围绕与来自所述X射线源(2)的所述X射线束的主方向正交的旋转轴可旋转地安装。 11.根据权利要求1至9中的一项所述的装置(1)，其特征在于，由所述X射线源(2)和所述X射线检测系统(5)形成的总成围绕样品(E)的所述支撑件(4)可旋转地安装。 12.一种X射线成像方法，其特征在于，所述X射线成像方法实施根据权利要求1至11中的一项所述的X射线成像装置(1)。 13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法为二维成像方法，所述方法包括以下步骤： a/将所述空间强度调制器(3)暴露于来自所述X射线源(2)的X射线束， b/在所述装置(1)的所述第一配置中，检测所述第一X射线束F并且将所述第一X射线束F转换成第一电信号(Selec_ref)， c/由所述电子单元(6)接收所述第一电信号(Selec_ref)并且对所述第一电信号(Selec_ref)进行处理，以产生至少一个第一图像(lref(x,y))， d/在所述装置(1)的所述第二配置中，检测所述第二X射线束F'并且将所述第二X射线束F'转换成第二电信号(Selec_sample)， e/由所述电子处理单元(6)接收所述第二电信号(Selec_ref)并且对所述第二电信号(Selec_ref)进行处理，以产生至少一个第二图像(lsample(x,y))， f/由所述电子处理单元(6)从所述至少一个第一图像(lref(x,y))和所述至少一个第二图像(lsample(x,y))产生至少一个图像，至少一个图像选自透射图像、在与和来自所述X射线源(2)的所述X射线束的所述主方向垂直的平面正交和平行的两个方向上的微分相位的梯度的图像、所述相位的图像、以及所述样品(E)散射的图像。 14.根据权利要求12所述的方法，在其中所实施的装置(1)是根据权利要求10或11所述的装置的情况下，其特征在于，所述方法是三维成像方法，所述方法包括以下步骤： a/将所述空间强度调制器(3)暴露于来自所述X射线源(2)的X射线束， b/在所述装置(1)的所述第一配置中，检测所述第一X射线束F并且将所述第一X射线束F转换成第一电信号(Selec_ref)， c/由所述电子处理单元(6)接收所述第一电信号(Selec_ref)并且对所述第一电信号(Selec_ref)进行处理，以产生至少一个第一图像(lref(x,y))， d/在所述装置(1)的所述第二配置中，在其中样品(E)的所述支撑件(4)围绕与来自所述X射线源(2)的所述X射线束的所述主方向正交的旋转轴可旋转地安装或者由所述X射线源(2)和所述X射线检测系统(5)形成的总成围绕样品(E)的所述支撑件(4)可旋转地安装的情形中，检测所述第二X射线束F'并且将所述第二X射线束F'转换成第二电信号(Selec_sample_i)，对于N个给定位置(1、...、i、...N)，所述N个给定位置是所述样品(E)的位置(所述位置各自对应样品(E)的所述支撑件(4)的给定旋转)，或者是由所述X射线源(2)和所述X射线检测系统(5)形成的所述总成的位置， e/由所述电子处理单元(6)针对N个位置中的每一者接收所述第二电信号(Selec_sample-i)并且对所述第二电信号(Selec_sample-i)进行处理，从而针对所述N个位置中的每一者产生至少一个第二图像(Isample_i(x,y)), f/由所述电子处理单元(6)根据所述至少一个第一图像(lref(x,y))和所有第二图像(lsample-i(x,y))产生至少一个图像，所述至少一个图像选自三维透射图像、在与和来自所述X射线源(2)的所述X射线的所述主方向垂直的平面正交和平行的两个方向上的微分相位的梯度的三维图像、所述相位的三维图像、以及所述样品(E)散射的三维图像。 15.根据权利要求13和14中的一项所述的方法，其特征在于，产生多个第一图像(lref(x,y))和多个第二图像(Isample(x,y))并且由所述电子处理单元(6)对所述多个第一图像(lref(x,y))和所述多个第二图像(Isample(x,y))进行组合以产生至少一个二维或三维图像，所述至少一个二维或三维图像选自透射图像、在正交且与和来自所述X射线源(2)的所述X射线束的所述主方向垂直的平面平行的两个方向上的微分相位的梯度的图像、所述相位的图像、以及所述样品(E)散射的图像。 16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法是一种在时间间隔T期间用于对样品(E)中包含的结构进行时间跟踪的方法，所述方法包括以下步骤： a/将所述空间强度调制器(3)暴露于来自所述X射线源(2)的X射线束， b/在所述装置(1)的所述第一配置中，检测所述第一X射线束F并且将所述第一X射线束F转换成第一电信号(Selec_ref)， c/接收所述第一电信号(Selec_ref)并且对所述第一电信号(Selec_ref)进行处理以产生至少一个第一图像(lref(x,y))， d/针对多个N个时刻ti进行检测，i是包含在时间间隔T中的包括在1与N之间的整数，并且将所述第二X射线束F'转换成多个N个第二电信号(Selec_sample_i)，对于i介于从1到N的范围内， e/由所述电子处理单元(6)接收所述N个第二电信号(Selec_sample_i)并且对所述N个第二电信号(Selec_sample_i)进行处理(对于i介于从1到N的范围内)，以产生N个第二图像(Isample(x,y))， f/由所述电子处理单元(6)从所述至少一个第一图像(lref(x,y))和N个第二图像(Isample_i(x,y))产生N个连续图像(ldef_i(x,y))的序列，所述N个连续图像(ldef_i(x,y))为透射图像、在与和来自所述X射线源(2)的所述X射线的所述主方向垂直的平面正交和平行的两个方向上的微分相位的梯度图像、所述相位的图像、或所述样品(E)散射的图像。 17.根据权利要求16所述的方法，其中产生多个第一图像(lref(x,y))和多个第二图像(Isample_i(x,y))并且由所述电子处理单元(6)对所述多个第一图像(lref(x,y))和所述多个第二图像(Isample_i(x,y))进行组合以产生N个连续图像(ldef_i(x,y))的至少一个序列，对于i介于从1到N的范围内，所述N个连续图像(ldef_i(x,y))为透射图像、在与和来自所述X射线源(2)的所述X射线的所述主方向垂直的平面正交和平行的两个方向上的微分相位的梯度图像、所述相位的图像、或所述样品(E)散射的图像。 18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：对N个连续图像(ldef_i(x,y))的所述至少一个序列进行处理以获得所述样品(E)的所述结构的弹性成像数据。
所属类别：	发明专利