[发明专利]光栅成像系统及其扫描方法

说明书

本发明公开了一种光栅成像系统，其中，系统包括：源光栅(G0)，用于将光源出射的非相干光转换为相干光；多个第一光栅单元拼接构成的第一光栅(G1)，用于在相干光通过第一光栅(G1)后获取第一成像；以及多个第二光栅单元拼接构成的第二光栅(G2)，用于对第一成像进行操作获取第二成像；其中，第一光栅(G1)和第二光栅(G2)之间设置成像照射位，源光栅(G0)、第一光栅(G1)以及第二光栅(G2)形成一光通路，构成系统。本系统在保持良好的图像质量的同时，整体扫描时间降到了与临床X光胸片相接近的水平，同时辐射剂量得到很好的控制；综合来说，该大视野光栅成像系统具有成像视野大、扫描速度快、辐射剂量低等优势和特点。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光栅成像系统及其扫描方法。

背景技术

X射线光栅相衬成像技术，能够实现微米或亚微米级上的局部结构分辨，是对传统X射线成像技术的很好补充。该技术能够同时提取吸收、相衬和暗场像三种信息，适用于低原子序数、低密度物质间的区分，特别是针对包括乳腺在内的生物软组织结构。为了获得更好的图像质量，光栅成像技术通常通过相位步进的方式来获取数据。该方式指的是将其中一块光栅沿着垂直于光栅栅格线的方向在一个或多个周期内进行等距位移，从而获得放置物体前后的位移曲线。

光栅成像系统通常主要用于小型样本或小动物的成像研究，成像视野尺寸约为几个厘米，X射线束能量较低(15-60kVp)，对应的光栅组尺寸较小，光栅的深宽比(光栅镀金厚度与光栅缝宽的比值)要求较低，目前的光栅制作工艺足以胜任。然而，为了推进光栅成像技术走向临床实际应用，需要更大的成像视野(高达20-50cm)和更高的X射束能量(高达60-120kVp)。更大的成像视野也意味着尺寸更大的光栅组，目前的光栅制作工艺无法一次性加工完成。同样，针对传统光栅成像方式一般采用被测物相对光栅进行移动的方式进行扫描，扫描过程比较复杂；另外传统的相位步进扫描比较耗时，而且辐射剂量较高，对被测物有危害。因此，为了降低总扫描时间和降低辐射剂量，同时需要保证成像质量，需要对成像系统及扫描方式进行优化和提升。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出了一种新型的大视野光栅成像系统及其扫描方法，包括系统结构和扫描成像方式，从而实现符合临床所需的大视野成像，快捷有效地实现扫描成像，避免了传统光栅成像过程中冗余的成像时间和辐射剂量，同时还保证了足够好的图像质量。

(二)技术方案

本发明的一个方面提出了一种光栅成像系统，其中，系统包括沿光路依次设置的源光栅G0、第一光栅G1和第二光栅G2，其中：源光栅G0G0，用于将光源出射的非相干光转换为相干光；多个第一光栅单元拼接构成的第一光栅G1，用于在相干光通过第一光栅G1后获取第一成像；以及多个第二光栅单元拼接构成的第二光栅G2，用于对第一成像进行操作获取第二成像；其中，第一光栅G1和第二光栅G2之间设置成像照射位。

可选地，当多个第一光栅单元和多个第二光栅单元分别沿一维方向进行拼接时，第一光栅G1与第二光栅G2满足如下公式：

其中，w₁是第一光栅G1的宽度，h₁第一光栅G1的高度；w₂是第二光栅G2的宽度，h₂是第二光栅G2的高度；l是源光栅G0和第一光栅G1之间的第一间距，d为第一光栅G1和第二光栅G2之间的第二间距。

可选地，第一光栅G1和第二光栅G2之间的第二间距d，满足如下公式：