[发明专利]X射线相衬层析成像

说明书

相关引用 

本申请在此引入在先申请号为2008100057663的中国专利申请的全部内容作为参考。 

技术领域

本发明涉及X射线辐射成像领域，具体涉及用X射线对物体进行相位衬度的层析成像。 

背景技术

常用的X射线成像一般利用物质材料对X射线的衰减特性来非破坏性地检查物体的内部结构。如果物体内部的各部分结构组成的密度差异明显，则传统的X射线成像技术的效果尤为显著。但是，对于轻元素(例如氢、炭、氮和氧)构成的物质，它们对X射线来说是弱吸收物质，所以用传统的X射线成像技术几乎看不到它们内部的具体结构。即使是用其它辅助的手段，例如给生物组织打上造影剂也很难得到清晰的图像，这造成了很多的缺憾。 

二十世纪九十年代中期，产生了X射线相衬成像技术。所说的相衬成像是通过捕捉X射线的相移信息来观察物体内部的电子密度变化，从而揭示物体的内部结构。已有的相衬成像方法一般通过利用相干或者部分相干的X射线的干涉或衍射现象来增强辐射图像的低对比度分辨率。目前具有临床应用前景的相衬成像方法通常是基于通用X光机的光栅相衬成像。例如，瑞士的Pfeiffer F等人首先于2006年使用三块功能不同的光栅，根据Talbot效应原理实现了相衬成像。另外，清华大学的黄志峰等人于2007年提出了使用两块吸收光栅的非相干光栅相衬成像方法，并得到了较好的相衬成像效果。该方法可以工作在多色，非相干的射线源下(通用X光机)，实验装置具有很高的实用性。另外，日本的柯 尼卡公司基于类同轴相衬成像原理推出了一台乳腺相衬成像诊断仪，其依靠X射线的传播，得到的图像包含吸收衬度和相位衬度，是具有边缘增强效果的乳腺透视图像，但是由于设备体积限制，射线传播距离短，因此相比于常规的X射线透视图像，其衬度提高并不显著。 

另一方面，已出现X射线层析成像技术。这通过采集有限角度范围内的投影图像来重建物体的三维结构信息。层析成像同常规的照相成像相比，具有断层扫描成像能力。而同CT技术相比较，层析成像只需要少量角度的投影，从而扫描时间短，被检物的吸收剂量低。由此，层析成像适用于对剂量有严格要求的医学或生物学领域的三维成像。 

目前，常规的乳腺成像方法是X射线照相技术，其存在两个主要问题：一是组织的层叠问题，常规的乳腺X射线机只能给出乳腺一个角度或者几个角度下的透视图像，软组织和病灶彼此层叠在一起，导致很难发现癌症初期微小的病灶；另一个问题是成像对比度较低，常规乳腺X射线照相使用的是传统的X射线透视成像技术，主要利用物质对X射线的衰减特性成像，属于吸收衬度成像方式。但是，人体的乳腺组织主要是以轻元素构成，它们对X射线来说是弱吸收物质，通过吸收衬度得到的图像对比度低。这两方面原因都增加了乳腺癌检查的漏报率。 

发明内容

由此，通过结合层析成像和光栅相衬成像，本发明提供了一种新型的快速准确地对被检测对象进行清楚成像的方法。特别地，例如针对医学乳腺成像，它能够解决常规乳腺X射线照相方法中组织层叠和对比度低的问题，并且在低照射剂量的条件下得到更高对比度的图像，从而提高得到的断层图像的质量。 

根据本发明的一个方面，提出了一种X射线层析相衬成像系统，用于对物体进行成像检测，该系统包括：X射线发射装置，操作用于向被检测物体发射X射线束；光栅子系统，包括第一和第二吸收光栅(A，B)，其设置在X射线束的发射方向上，操作用于取得X射线束经过所述物体的 折射信息；光栅移动装置，操作用于使得所述第一和第二光栅之一相对于另一个进行步进移动；检测单元，位于被检测物体和所述光栅子系统的后面，操作用于接收经所述经被检测物体折射的X射线，并将其转换为可识别的电信号；以及数据处理子系统，用于处理所述电信号的数据并从中计算出所述X射线束的折射信息，以及并由此计算出被检测物体的像素信息；其中，所述成像系统还包括移动装置，操作用于使得所述被检测的物体相对于所述成像系统进行相对地移动；其中，在所述成像系统与被检测物体的一定相对移动范围内，在多个位置的每个位置处，所述成像系统对被检测物体进行相衬成像，由此取得被检测物体的多个X射线扫描图像；所述多个图像经过转换变成同一个重建平面上的图像，并由此进行三维图像重建。