RU2573114C2 - Формирование изображений методом дифференциального фазового контраста - Google Patents

Abstract

Использование: для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста. Сущность изобретения заключается в том, что дифракционная решетка для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста снабжена, по меньшей мере, одним участком первой подобласти и, по меньшей мере, одним участком второй подобласти. Первая подобласть содержит решетчатую структуру с множеством полос и щелей, периодически расположенных с первым шагом Pрешетки, при этом полосы расположены так, что упомянутые полосы изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и причем щели являются рентгенопрозрачными. Вторая подобласть является рентгенопрозрачной, и при этом, по меньшей мере, один участок второй подобласти обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру в решетке. Участки первой и второй подобластей расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении. Технический результат: повышение качества изображения. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 52 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к формированию изображений методом дифференциального фазового контраста, в частности, к дифракционным решеткам для формирования рентгеновских изображений методом дифференциального фазового контраста, детекторному устройству рентгеновской системы для формирования фазово-контрастных изображений объекта, устройству получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений объекта, медицинской рентгенографической системе для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, способу формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, а также к компьютерному программному элементу и компьютерно считываемому носителю информации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Формирование изображений методом дифференциального фазового контраста применяют, например, для улучшения контраста слабопоглощающего препарата, по сравнению с обычными амплитудно-контрастными изображениями. В документе EP 1 731 099 A1 предложено устройство рентгеновского интерферометра, содержащее стандартный источник полихроматического рентгеновского излучения, решетку источника, решетку делителя пучка и анализирующую решетку, и детектор изображений. Объект располагают между решеткой источника и решеткой делителя пучка, т.е. фазовой решеткой. Посредством ступенчатого изменения фазы анализирующей решетки можно регистрировать необработанные данные изображения, содержащие фазовую информацию. Решетки, например, фазовая решетка и анализирующая решетка, содержат множество щелей, прозрачных для рентгеновского излучения, между полосками поглощающего материала, например, золота.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как обнаружено ранее, доза рентгеновского излучения, подводимого к объекту, например, пациенту, частично поглощается анализирующей решеткой и, следовательно, не полностью используется для регистрации данных изображения датчиком.

Следовательно, может существовать потребность в более эффективном использовании рентгеновского излучения, проходящего сквозь объект.

Цель настоящего изобретения достигается с помощью объекта изобретения по независимым пунктам формулы изобретения, при этом дополнительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует отметить, что нижеописанные аспекты изобретения относятся также к дифракционной решетке, детекторному устройству, устройству получения рентгеновских изображений, медицинской рентгенографической системе, способу, компьютерной программе и компьютерно считываемому носителю информации.

В соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения предлагается дифракционная решетка для формирования рентгеновских изображений методом дифференциального фазового контраста, содержащая, по меньшей мере, один участок первой подобласти и, по меньшей мере, один участок второй подобласти. Первая подобласть содержит решетчатую структуру с множеством полос и щелей, расположенных периодически с первым шагом P_G1 решетки, в которой полосы расположены так, что изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и в которой щели являются рентгенопрозрачными. Вторая подобласть является рентгенопрозрачной, и, по меньшей мере, один участок второй подобласти обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру на решетке. Участки первой и второй подобластей расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении.

В соответствии с настоящим изобретением, термин «изменение фазы» относится к сдвигу фазы рентгеновского излучения.

В соответствии с настоящим изобретением, термин «рентгенопрозрачный» относится к тому факту, что рентгеновское излучение, проходящее решетку, не изменяется по фазе, т.е. рентгеновское излучение не претерпевает фазового сдвига, и не изменяется по амплитуде, ни на измеримую, ни на допустимую величину.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, дифракционная решетка является анализирующей решеткой для формирования рентгеновских изображений методом дифференциального фазового контраста.

В соответствии с дополнительным аспектом, полосы анализирующей решетки поглощают рентгеновское излучение таким образом, что упомянутые полосы изменяют амплитуду рентгеновского излучения, проходящего через решетку.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, дифракционная решетка является фазовой решеткой для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста.

В соответствии с дополнительным аспектом, полосы фазовой решетки изменяют фазу рентгеновского излучения, проходящего через решетку.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, участки первой и второй подобластей расположены по области дифракционной решетки по шахматной схеме размещения.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения, участки первой подобласти расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы решеток, содержащей, по меньшей мере, одну линию участков первой подобласти, и участки второй подобласти расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы апертур, содержащей, по меньшей мере, одну линию второй подобласти. Обеспечены, по меньшей мере, две линейные группы решеток и, по меньшей мере, две линейные группы апертур, и линейные группы решеток и линейные группы апертур расположены с чередованием с первым шагом P_L1 линий.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения, решетчатая структура первой подобласти содержит, по меньшей мере, одно первое решетчатое поле и, по меньшей мере, одно второе решетчатое поле; при этом ориентация G_O1 первой решетки первого решетчатого поля обеспечена как первая ориентация, и причем ориентация G_O2 второй решетки второго решетчатого поля обеспечена как вторая ориентация, которая поперечна первой ориентации.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения предлагается детекторное устройство для рентгеновской системы для формирования фазово-контрастных изображений объекта, содержащее первую и вторую дифракционные решетки и детектор с датчиком. Датчик содержит, по меньшей мере, один пиксель датчика первой подгруппы пикселей и, по меньшей мере, один пиксель датчика второй подгруппы пикселей. Первая дифракционная решетка является фазовой решеткой, и вторая дифракционная решетка является анализирующей решеткой. Анализирующая решетка и/или фазовая решетка выполнены с возможностью ступенчатого поперечного перемещения в отношении к периоду анализирующей решетки. Фазовая решетка и анализирующая решетка обеспечены в качестве дифракционной решетки для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста в соответствии с одним из вышеупомянутых примерных вариантов осуществления. Каждая из первой и второй дифракционных решеток выполнены с возможностью перемещения относительно датчика из первого положения в, по меньшей мере, второе положение с первым шагом P_T1 перемещения. Шаг P_T1 перемещения согласован с участками первой и второй подобластей, расположенными с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении, и в первом и втором положениях, за участками первой и второй подобластей расположены разные части датчика.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления обеспечены дополнительные пиксели датчика дополнительных подгрупп.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления предлагается устройство получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений объекта, с рентгеновским источником, решеткой источника, фазовой решеткой, анализирующей решеткой и детектором. Рентгеновский источник генерирует пучок рентгеновского излучения с полихроматическим рентгеновским спектром. Решетка источника выполнена с возможностью обеспечения достаточной поперечной когерентности для когерентного облучения, по меньшей мере, одного полного шага решетки фазовой решетки, чтобы в местоположении анализирующей решетки можно было наблюдать интерференцию. Фазовая решетка облучается несколькими из щелей и может быть названа решеткой делителя пучка, а также упомянутая решетка делит пучок на два начальных порядка, т.е. 1-ые порядки дифракции, так как 0-й порядок совершенно исключается. Анализирующая решетка и/или фазовая решетка выполнены с возможностью ступенчатого поперечного перемещения в отношении к, по меньшей мере, периоду анализирующей решетки. Фазовая решетка, анализирующая решетка и детектор обеспечены как детекторное устройство в соответствии с одним из вышеупомянутых примерных вариантов осуществления.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления предлагается медицинская рентгенографическая система для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, с устройством получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений объекта в соответствии с вышеописанным вариантом осуществления. Кроме того, предлагаются обрабатывающий блок, интерфейсный блок и устройство для размещения объекта. Обрабатывающий блок выполнен с возможностью управления рентгеновским источником, а также ступенчатым изменением фазы анализирующей решетки и/или фазовой решетки и перемещением фазовой решетки и анализирующей решетки. Интерфейсный блок выполнен с возможностью предоставления зарегистрированных первых и вторых необработанных данных изображения в обрабатывающий блок. Устройство для размещения объекта выполнено с возможностью размещения объекта интереса для получения фазово-контрастного изображения.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления предлагается способ формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, содержащий следующие этапы: a1) Подводят когерентное рентгеновское излучение в интерферометр с двумя дифракционными решетками в первом положении, при этом каждая дифракционная решетка содержит, по меньшей мере, одну решетчатую часть и, по меньшей мере, одну апертурную часть, причем первая дифракционная решетка является фазовой решеткой, и вторая дифракционная решетка является анализирующей решеткой. a2) Ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки. a3) Регистрируют первые необработанные данные изображения посредством датчика с, по меньшей мере, двумя частями; при этом первая и вторая части регистрируют информацию фазово-контрастного изображения и информацию о плотности, соответственно. b) Перемещают анализирующую решетку и фазовую решетку во второе положение, c1) Подводят когерентное рентгеновское излучение в интерферометр во втором положении. c2) Ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки. c3) Регистрируют вторые необработанные данные изображения посредством датчика с, по меньшей мере, двумя частями; при этом первая и вторая части регистрируют, соответственно, информацию о плотности и информацию фазово-контрастного изображения. d) Обеспечивают зарегистрированные первые и вторые необработанные данные изображения в качестве необработанных данных изображения.

Следует отметить, что решетчатые части также содержат некоторую информацию об интенсивности. Однако, вышеприведенное различие относится больше, для иллюстрации, к общему отличию.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления изобретения предлагается способ, в котором этап a1) содержит подведение когерентного рентгеновского излучения к фазовой решетке и анализирующей решетке, каждая из которых содержит, по меньшей мере, один участок первой подобласти. Первая подобласть содержит решетчатую структуру с множеством полос и щелей, расположенных периодически с первым шагом P_G1 решетки. Полосы расположены так, что изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и щели являются рентгенопрозрачными. Фазовая решетка и анализирующая решетка содержат также, каждая, по меньшей мере, один участок второй подобласти, который является рентгенопрозрачным, и, при этом по меньшей мере, один участок второй подобласти обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру на решетке. Участки первой и второй подобластей расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении. Кроме того, этап a3) содержит регистрацию первых необработанных данных изображения посредством датчика в первом положении, при этом датчик содержит, по меньшей мере, один пиксель датчика первой подгруппы пикселей и, по меньшей мере, один пиксель датчика второй подгруппы пикселей. В первом положении, каждая из первых подобластей фазовой решетки и анализирующей решетки расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей, и вторые подобласти расположены, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей. Первая и вторая подгруппы регистрируют информацию фазово-контрастного изображения и информацию о плотности, соответственно. Кроме того, этап b) содержит перемещение фазовой решетки и анализирующей решетки относительно датчика из первого положения в, по меньшей мере, второе положение, с первым шагом P_T1 перемещения, при этом шаг перемещения согласован с участками первой и второй подобластей фазовой решетки и анализирующей решетки, расположенных с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении. Во втором положении, каждая из первых подобластей фазовой решетки и анализирующей решетки расположены, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей, и вторые подобласти расположены, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей. Кроме того, этап c3) содержит регистрацию вторых необработанных данных изображения посредством датчика во втором положении, при этом первая и вторая подгруппы регистрируют информацию о плотности и информацию фазово-контрастного изображения, соответственно.

Как можно видеть, сущность изобретения состоит в том, чтобы обеспечить такую дифракционную решетку с решетчатыми участками и участками апертур, чтобы, во время одного этапа сбора данных изображения, можно было регистрировать информацию фазово-контрастного изображения, а также информацию о плотности. Таким образом, повышенную интенсивность излучения, проходящего сквозь объект, например, пациента, можно использовать для регистрации данных изображения. Дополнительное преимущество состоит в том, что, проще говоря, регистрируется информация двух разных типов, т.е. регистрируются изображения двух разных типов, а именно, информация фазово-контрастного изображения, а также информация о плотности, например, обычные рентгеновские изображения. Разумеется, все решетчатые участки обеспечивают некоторую информацию о среднем ослаблении, например, изменением по сканированным изображениям со ступенчатым изменением фазы. После перемещения фазовой решетки и анализирующей решетки в соответствии с изобретением во второе положение, при этом анализирующая решетка содержит полосы, поглощающие рентгеновское излучение, упомянутые области датчика или пиксели датчика, которые регистрировали фазовую информацию на первом этапе сбора данных, теперь перекрыты участками апертур, так что упомянутые пиксели могут теперь регистрировать информацию о плотности, а пиксели, которые регистрировали информацию о плотности на первом этапе сбора данных теперь могут регистрировать информацию фазово-контрастного изображения на втором этапе сбора данных. Например, в случае обычной анализирующей решетки с решетчатой структурой по всей области решетки, в которой полосы перекрывают 50% площади, и, следовательно, щели обеспечивают 50% непоглощающей площади, только 50% дозы рентгеновского излучения, достигающей анализирующей решетки, фактически регистрируется датчиком. Другие 50% поглощаются анализирующей решеткой. В случае дифракционной решетки в соответствии с изобретением, если решетчатая подобласть содержит 50% площади дифракционной решетки, и, следовательно, подобласть апертуры содержит 50% площади дифракционной решетки, и, в предположении обеспечения такого же соотношения 50% для полос/щелей, как выше, дифракционная решетка в соответствии с изобретением поглощает только 25% излучения, падающего на дифракционную решетку. Приведенный результат объясняется тем, что на 50% площади участки подобласти апертур не поглощают рентгеновское излучение, и на остальных 50% с участками решетчатой подобласти полосами поглощается только 50%, т.е. 25% от суммарных доз.

Приведенные и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны из пояснений со ссылками на примерные варианты осуществления, описанные в дальнейшем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приведено описание примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на следующие чертежи.

Фиг. 1 - схематичное изображение примерной медицинской рентгенографической системы в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 - схематичное изображение устройства получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 - схематичное изображение детекторного устройства с дифракционной решеткой в соответствии с изобретением.

Фиг. 4-5 - изображения дополнительных примерных вариантов осуществления детекторного устройства, изображенного на фиг. 3.

Фиг. 6-17 - изображения дополнительных примерных вариантов осуществления детекторных устройств в соответствии с изобретением.

Фиг. 18-19 - изображения дополнительных примерных вариантов осуществления детекторных устройств в соответствии с изобретением.

Фиг. 20 - схематичное изображение дополнительного примерного варианта осуществления устройства получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений в соответствии с изобретением.

Фиг. 21 - представление основных этапов примерного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением.

Фиг. 22 - представление дополнительного примерного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением.

Фиг. 23 - представление дополнительного примерного варианта осуществления способа в соответствии с изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематично представлена примерная медицинская рентгенографическая система 500 для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста. Система содержит устройство 510 получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений объекта, например, пациента. Устройство 510 получения рентгеновских изображений содержит рентгеновский источник 512 и детектор 514, расположенный противоположно рентгеновскому источнику на C-образной консольной опоре. Кроме того, устройство 510 получения рентгеновских изображений содержит решетку 518 источника (дополнительно не показанную), фазовую решетку 520 и анализирующую решетку 522, которая также не показана дополнительно. Приведенные аспекты подробно поясняются ниже со ссылкой на фиг. 2.

В качестве устройства для размещения объекта обеспечен стол 524. Стол 524 расположен, по меньшей мере, частично между рентгеновским источником 512 и детектором 514.

Также, дополнительно обеспечены обрабатывающий блок 526 и интерфейсный блок 528 (дополнительно не показан). Кроме того, над столом расположено устройство 530 отображения для представления информации для пользователя. Дополнительно обеспечена интерактивная панель 532 для пользовательского ввода.

Обрабатывающий блок 526 расположен под столом 524 для экономии пространства в кабинете для обследования. Разумеется, обрабатывающий блок можно также расположить в другом месте, например, в другом кабинете.

Следует отметить, что показанный пример представляет, так называемое, C-образное устройство получения рентгеновских изображений, содержащее консоль C-образной формы, в котором детектор изображений расположен на одном конце C-образной консоли, и источник рентгеновского излучения расположен на противоположном конце C-образной консоли. C-образная консоль может быть установлена подвижно и может поворачиваться вокруг представляющего интерес объекта, расположенного на столе 524. Другими словами, изображения можно получать с разных направлений проекций.

Следует дополнительно отметить, что, разумеется, возможны также другие формы устройств получения рентгеновских изображений, например, гентри с поворотной парой рентгеновского источника и детектора.

В соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения, обрабатывающий блок 526 выполнен с возможностью управления рентгеновским источником 512, а также ступенчатым изменением фазы анализирующей решетки и/или фазовой решетки и перемещением фазовой решетки и анализирующей решетки, что дополнительно поясняется в дальнейшем.

Интерфейсный блок 528 выполнен с возможностью предоставления данных, зарегистрированных детектором, в обрабатывающий блок.

Описание устройства 510 получения рентгеновских изображений приведено ниже со ссылкой на фиг. 2. Устройство 510 получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений содержит рентгеновский источник 512, решетку 518 источника, фазовую решетку 520, анализирующую решетку 522 и детектор 514 для исследования объекта, указанного позицией 534, при этом пучок 536 рентгеновского излучения с полихроматическим рентгеновским спектром обеспечивается рентгеновским источником 512, который обеспечен как обычный рентгеновский источник. Пучок 536 рентгеновского излучения направляется на решетку 518 источника. Решетка 518 источника, обозначаемая также как G0, выполнена с возможностью обеспечения достаточной поперечной когерентности для когерентного облучения, по меньшей мере, одного полного шага решетки фазовой решетки, чтобы в местоположении анализирующей решетки можно было наблюдать интерференцию. Иначе говоря, решетка источника «расщепляет» рентгеновское излучение, чтобы обеспечивать когерентное рентгеновское излучение (дополнительно не показано). Пучок, проходящий сквозь решетку источника, обозначен позицией 538. Фазовая решетка облучается несколькими из щелей и может быть названа решеткой делителя пучка, а также упомянутая решетка делит пучок на два начальных порядка, т.е. 1-ые порядки дифракции, так как 0-й порядок точно с компенсирован. После прохождения фазовой решетки 520, расщепленные пучки падают на анализирующую решетку в плоскости анализатора. После повторного объединения расщепленных пучков за фазовой решеткой 520, повторно объединенный пучок направляется на анализирующую решетку 522. Затем, детектор 514 с датчиком, дополнительно не показанный, регистрирует необработанные данные изображения, при этом анализирующую решетку 522 ступенчато перемещают поперечно в отношении к одному периоду анализирующей решетки 522. Фазовая решетка 520, анализирующая решетка 522 и детектор 514 обеспечены как детекторное устройство 10 в соответствии с изобретением, описание которого приведено ниже. Анализирующая решетка и/или фазовая решетка выполнены с возможностью ступенчатого поперечного перемещения относительно, по меньшей мере, одного периоду анализирующей решетки. Кроме того, в качестве дифракционной решетки для формирования рентгеновских изображений методом дифференциального фазового контраста в соответствии с одним из нижеописанных вариантов осуществления обеспечены фазовая решетка и анализирующая решетка.

В соответствии с дополнительным аспектом, фазовую решетку, обозначаемую также G1, также ступенчато перемещают относительно анализирующей решетки, обозначаемой G2. Однако, в таком случае, достаточно ступенчато переместить фазовую решетку только на ½ ее шага, так как частота интерференционных полос на анализаторе равна удвоенному шагу G1, т.е. фазовой решетки, что имеет место в случае параллельных пучков. Для конических пучков, увеличение приводит к небольшому отклонению от коэффициента 2.

Каждая из первой и второй дифракционных решеток выполнена с возможностью перемещения относительно датчика из первого положения P1 в, по меньшей мере, второе положение P2 с первым шагом P_T1 перемещения, который согласован с участками первой и второй подобластей, расположенных с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении. В первом и втором положениях, за участками первой и второй подобластей расположены разные части датчика.

В соответствии с другим аспектом, решетка источника обеспечена также в виде поглощательной решетки, так как в данном случае также заметен эффект Тальбота.

В соответствии с примерным вариантом осуществления, датчик содержит, по меньшей мере, один пиксель датчика первой подгруппы пикселей и, по меньшей мере, один пиксель датчика второй подгруппы пикселей (см. ниже).

На фиг. 3 схематично показано детекторное устройство 10 рентгеновской системы для формирования фазово-контрастных изображений объекта. Детекторное устройство содержит детектор 12 с датчиком и первой и второй дифракционными решетками, которые обеспечены как анализирующая решетка 14 и фазовая решетка 15, уже описанные выше. На фиг. 3a представлен вид в плане, и на фиг. 3b представлена изометрическая проекция.

Относительно направления подводимого излучения, фазовая решетка 15 и анализирующая решетка 14 расположены перед детектором 12 в соответствии с нижеследующими фигурами, при этом фазовая решетка 15 расположена перед анализирующей решеткой 14.

Чтобы было понятнее, на фиг. 3b приведен вид в перспективе схемы построения устройства. На фиг. 3a, анализирующая решетка 14 расположена над детектором 12, и фазовая решетка 15 расположена над анализирующей решеткой 14.

Следует прямо отметить, что, в последующем, приведено описание анализирующей решетки 14. Однако, в соответствии с настоящим изобретением, признаки решетки, характеризующие анализирующую решетку 14, обеспечиваются также для фазовой решетки 15. Кроме того, фазовая решетка 15 и анализирующая решетка 14 расположены одна перед другой, с одинаковой структурой (суб)решетки в соответствии с одним из вариантов осуществления, описанных для анализирующей решетки, чтобы обеспечивать регистрацию информации о фазовых градиентах.

Другими словами, признаки и характеристики, описанные для анализирующей решетки 14, относятся также к фазовой решетке 15, которая не показана дополнительно для большей доходчивости чертежей.

Как можно видеть, датчик детектора 12 содержит, по меньшей мере, один пиксель 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей (смотри также фиг. 6 и следующие за ним) и, по меньшей мере, один пиксель 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей (смотри также фиг. 6 и следующие за ним). Анализирующая решетка 14 для формирования рентгеновских изображений методом фазового контраста содержит, по меньшей мере, один участок 24 первой подобласти 26 и, по меньшей мере, один участок 28 второй подобласти 30. Первая подобласть 26 содержит решетчатую структуру 32 с множеством полос 34 и щелей 36, расположенных периодически с первым шагом P_G1 38 решетки. Полосы расположены так, что изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и щели являются рентгенопрозрачными. Вторая подобласть 30 является рентгенопрозрачной, и, по меньшей мере, один участок 28 второй подобласти 30 обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру 40. Участки первой и второй подобластей 26, 30 расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении D1 42. Анализирующая решетка 14 выполнена с возможностью перемещения относительно датчика из первого положения P1 в, по меньшей мере, второе положение P2 с первым шагом P_T1 перемещения, как указано стрелкой 44. Шаг P_T1 перемещения согласован с участками первой и второй подобластей 26, 30, расположенных с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении. В первом и втором положениях P1, P2, за участками первой и второй подобластей расположены разные части датчика.

В соответствии с дополнительным аспектом, дифракционная решетка является анализирующей решеткой для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста, при этом полосы анализирующей решетки поглощают рентгеновское излучение таким образом, что упомянутые полосы изменяют амплитуду рентгеновского излучения, проходящего через решетку.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, дифракционная решетка является фазовой решеткой для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста, при этом полосы фазовой решетки изменяют фазу рентгеновского излучения, проходящего через решетку.

В соответствии с дополнительным аспектом, датчик выполнен с возможностью регистрации необработанных данных изображения.

В соответствии с дополнительным аспектом, анализирующая решетка 14 выполнена с возможностью ступенчатого изменения фазы поперечно в отношении к одному периоду анализирующей решетчатой структуры, с первым шагом P_G1 32 решетки.

Как можно видеть, на фиг. 3 направление перемещения указано сплошной стрелкой 44. Ступенчатое изменение фазы указано двойной стрелкой 46 меньшего размера, перпендикулярной решетчатой структуре. Как можно видеть, анализирующую решетку 14 перемещают в вертикальном направлении из первого положения, которое показано на левой половине фиг. 3, во второе положение, которое показано на правой половине фиг. 3. Процесс перемещения указан широкой стрелкой 48. Стрелка 44 на левой половине фиг. 3 указывает, что упомянутый этап перемещения будет выполняться во время перемещения. Затем, поскольку в состоянии, показанном на правой половине, перемещение уже выполнено, стрелка 50, вычерченная штриховой линией, обозначает предшествующий этап перемещения, т.е. этап, который уже был выполнен.

Следует отметить, что стрелка 44, обозначающая этап перемещения, подлежащий выполнению, и стрелка 50, обозначающая предшествующий этап перемещения, т.е. этап перемещения, который уже выполнен, используются на последующих фигурах и, поэтому, не упоминаются прямо во всех случаях, когда приведены на чертежах. Однако следует отметить, что упомянутые символы изображены и объяснены настолько ясно, что очевидны специалисту и потому не нуждаются в дополнительном пояснении в письменном виде.

На фиг. 3b перемещение из первого положения P1 во второе положение P2 показано на виде в перспективе.

Разумеется, все фигуры представлены не в масштабе. В частности, решетчатые структуры и расстояния решеток на перспективных изображениях представлены только схематично.

Как можно видеть на фиг. 4, в соответствии с дополнительным аспектом изобретения, анализирующая решетка 14 и детектор 12 могут быть расположены так, что перемещение происходит горизонтально, т.е. перпендикулярно решетчатой структуре. Разумеется, (действительное) ступенчатое изменение фазы, указанное двойной стрелкой 46, должно происходить перпендикулярно решетчатой структуре.

Как можно видеть из фиг. 5, участки первой и второй подобластей 26, 30 могут быть обеспечены в виде прямоугольников, при этом их протяженность в одном направлении отличается от протяженности во втором направлении. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 3 и 4, каждый из участков имеет квадратную форму.

В соответствии с дополнительным (не показанным) аспектом изобретения, участки решетки, т.е. участки первой подобласти и участки апертур, т.е. участки второй подобласти, обеспечены имеющими разные формы, например, треугольную, шестиугольную или другие.

Как можно видеть из очень схематично представленных изображений, с использованием анализирующей решетки 14 в соответствии с изобретением, данные изображения можно собирать на первом этапе, на котором первая подгруппа 18 пикселей регистрирует фазовую информацию, так как выше или впереди упомянутой подгруппы относительно направления распространения излучения расположена решетчатая часть, т.е. первая подобласть 26. Вторая подгруппа 22 пикселей регистрирует данные изображения, содержащие информацию о плотности, поскольку анализирующая решетка 14 расположена так, что перед упомянутой частью датчика расположена вторая подобласть 30, или, другими словами, рентгенопрозрачная апертура 40.

Вследствие перемещения, указанного стрелкой 48, анализирующая решетка 14 располагается так, что решетчатая часть, т.е. первая подобласть 26, размещается перед второй подгруппой 22 пикселей, т.е., на фиг. 3-5, по меньшей мере, одним пикселем 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей, так что упомянутый пиксель 20 датчика теперь регистрирует данные изображения, содержащие информацию о фазовых градиентах. При этом вторая подобласть 30 расположена перед, по меньшей мере, одним пикселем 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей, регистрирующим, таким образом, информацию о плотности на упомянутом втором этапе сбора данных. Разумеется, для регистрации информации о фазовых градиентах, анализирующая решетка 14 выполнена с возможностью ступенчатого изменения ее фазы в упомянутых первом и, по меньшей мере, втором положениях P1, P2.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, в первом и втором положениях, одна из первой или второй подобластей анализирующей решетки расположена перед одной из первой или второй подгрупп пикселей, и, во втором положении, другая из первой или второй подобластей анализирующей решетки расположена перед другой из первой или второй подгрупп пикселей, которая не показана дополнительно.

В соответствии с дополнительным аспектом, в первом и/или втором положении, по меньшей мере, один участок первой или второй подобласти расположен, частично, перед одной из первой или второй подгрупп пикселей.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, участки первой и второй подобластей 26, 30 расположены с чередованием в первом и втором направлениях. Например, первое направление упоминается как x-направление, и второе направлением является y-направлением.

В соответствии с дополнительным аспектом, множество участков первой подобласти расположено в x-направлении с первым шагом P_R1x повторения по x-оси.

В соответствии с дополнительным аспектом, множество участков первой подобласти расположено в y-направлении с первым шагом P_R1y повторения по y-оси.

В соответствии с дополнительным аспектом, множество участков второй подобласти расположено в x-направлении со вторым шагом P_R2x повторения по x-оси.

В соответствии с дополнительным аспектом, множество участков второй подобласти расположено в y-направлении со вторым шагом P_R2y повторения по y-оси.

В соответствии с дополнительным аспектом, первый шаг P_R1x повторения по x-оси и второй шаг P_R2x повторения по x-оси равны.

В соответствии с дополнительным аспектом, первый шаг P_R1y повторения по y-оси и второй шаг P_R2y повторения по y-оси равны.

В соответствии с дополнительным аспектом, шаги P_Rx, P_Ry повторения по x-оси и y-оси равны.

Следует отметить, что вышеупомянутые аспекты можно объединять в свободном порядке.

В соответствии с дополнительным аспектом, участки первой и второй подобластей равны по размерам. Как показано на фиг. 6, участки первой и второй подобластей 26, 30 расположены по области анализирующей решетки 14 в соответствии с шахматной схемой 50 размещения. Как показано схематично, множество 52 участков первой подобласти 26, т.е. участков с решетчатой структурой, обозначенных линейчатой структурой 54 на всех фигурах, расположено в горизонтальном направлении, т.е. x-направлении с первым шагом P_R1x повторения по x-оси, указанным позицией 56. Кроме того, множество 58 участков первой подобласти 26 расположено в y-направлении с первым шагом P_R1y повторения по y-оси, указанным позицией 60. Как можно видеть, первые шаги повторения равны по размеру.

Под анализирующей решеткой 14 расположен детектор 12. Датчик содержит пиксели 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей, которые покрыты участками первой подобласти 26 анализирующей решетки 14. Датчик дополнительно содержит пиксели 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей, которые обозначены рисунком из точечных линий, при этом упомянутый рисунок предназначен только для пояснения, а не для отсылки к какому-либо структурному различию пикселей датчика первой и второй подгрупп. На фиг. 6a показано первое положение, в котором датчиком могут регистрироваться необработанные данные изображения. Как упоминалось выше, пиксель 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей регистрирует информацию о фазовых градиентах (разумеется, вместе с некоторой информацией о плотности; смотри выше), а пиксели 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей регистрируют информацию о плотности в приведенном положении, когда применяется ступенчатое изменение фазы.

Посредством перемещения решетки, участки 24 первой подобласти 26 располагают перед пикселями 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей.

Пиксель 16 первой подгруппы 18 пикселей теперь расположен позади участков 28 второй подобласти 30. Таким образом, во втором положении, как показано на фиг. 6b, пиксели 16 датчика первой подгруппы 18 регистрируют информацию о плотности, а пиксели 20 второй подгруппы 22 пикселей теперь регистрируют информации о фазовых градиентах. Перемещение решетки показано толстой рамкой 62, указывающей конкретный участок с решетчатой структурой первой подобласти 26. Однако рамка 62 предназначена только для иллюстрации.

На фиг. 6 анализирующая решетка 14 перемещена относительно датчика в горизонтальном направлении, при этом датчик остается на месте. Кроме того, следует отметить, что на иллюстрациях показан сегмент дифракционной решетки (фазовой решетки/анализирующей решетки) в соответствии с изобретением, что можно видеть по тому, что, несмотря на перемещение анализирующей решетки из положения на фиг. 6a в положение на фиг. 6b на один шаг вправо, левый столбец на фиг. 6b также показан с решетчатыми полями.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, анализирующую решетку 14 можно также перемещать в другом направлении, т.е. в вертикальном направлении, указанном стрелками 44, 50 перемещения. Упомянутое перемещение поясняется рамкой 62, перемещающейся вниз на один шаг, при перемещении анализирующей решетки 14. Поскольку признаки, описанные со ссылкой на фиг. 6, сохраняются, кроме направления перемещения, то позиции на фиг. 7a и 7b не повторяются.

Как показано на фиг. 8, шахматную схему размещения можно также обеспечить с прямоугольными полями. Как можно видеть, участки первой и второй подобластей являются прямоугольными, при этом протяженность в одном направлении отличается от протяженности во втором направлении.

В соответствии с дополнительным аспектом (не показанным), анализирующую решетку 14, показанную на фиг. 8, можно также перемещать в вертикальном направлении вместо горизонтального перемещения, показанном на фиг. 8a и фиг. 8b.

В соответствии с дополнительным аспектом, показанном на фиг. 9a и 9b, несколько участков первой и/или второй подобластей расположены смежно в виде первых подмножеств 64 и/или вторых подмножеств 66. Первые и/или вторые подмножества расположены по области анализирующей решетки с шагом P_SR1 повторения первых подмножеств, обозначенным позицией 68, и/или шагом P_SR2 повторения вторых подмножеств (обозначенным позицией 70) в, по меньшей мере, одном направлении, соответственно. Как можно видеть на фиг. 9, шаги P_SR повторения подмножеств равны. Разумеется, можно также обеспечить разные шаги повторения.

В соответствии с примером, показанным на фиг. 9, схема создает, в результате, открытые поля в анализирующей решетке 14, т.е. участки 28 второй подобласти 30, которые обеспечены только через поле в горизонтальном направлении, а также в вертикальном направлении. При перемещении анализирующей решетки 14 на один шаг перемещения в горизонтальном направлении, апертуры 40, обеспеченные участками 28 второй подобласти 30 расположены теперь над или впереди смежных пикселей датчика, которые принадлежат ко второй подгруппе 22 пикселей. Как можно видеть, информация о плотности, тем самым, регистрируется через горизонтальную линию. Другие линии, расположенные в промежутках, регистрируют информационные данные о фазовых градиентах в первом положении, а также во втором положении. Однако, посредством вычислительных этапов, на основе информации о плотности можно вычислять так называемые потерянные пиксели рентгеновского изображения.

В соответствии с дополнительным аспектом, измерения повторяют после сдвига в y-направлении (не показано).

В соответствии с дополнительным аспектом, на анализирующей решетке расположены с чередованием, в двух направления, первое число участков первой подобласти и второе число участков второй подобласти. Как можно видеть из фиг. 10, поле с решетчатой структурой обеспечивается только в каждом третьем поле по отношению к горизонтальному направлению и только в каждом третьем поле по отношению к вертикальному направления. От столбца к столбцу, решетчатые поля смещены в диагональном направлении на один шаг. Для сбора информации о фазовых градиентах для всех пикселей датчика, в случае, когда пиксели датчика равны размеру участков первой и второй подобластей анализирующей решетки 14, необходимо обеспечить три этапа сбора данных, как показано на фиг. 10a, 10b и 10c. Как показано рамкой 62, анализирующую решетку 14 располагают в первом положении P1, представленном на фиг. 10a, и затем перемещают на первом этапе перемещения во второе положение, представленное на фиг. 10b. Затем, анализирующую решетку 14 перемещают на втором этапе перемещения в третье положение P3, представленное на фиг. 10c.

В данном случае, датчик содержит пиксели 72 третьей подгруппы 74, которые обозначены, для пояснения, вторым рисунком 75 из точечных линий. Что касается конкретного пикселя, то, посредством обеспечения трех этапов сбора данных, пиксель регистрирует данные о фазовых градиентах на одном этапе сбора данных и информацию о плотности на двух этапах сбора данных.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, участки первой подобласти 26 расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы 76 решеток, содержащей, по меньшей мере, одну линию 78 участков 24 первой подобласти. Участки 28 второй подобласти 30 расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы 80 апертур, содержащей, по меньшей мере, одну линию 82 участков второй подобласти. Как можно видеть на фиг. 11, обеспечены, по меньшей мере, две линейные группы 76 решеток и, по меньшей мере, две линейные группы 80 апертур. Линейные группы решеток и линейные группы апертур расположены с чередованием с первым шагом P_L1 линий, который обозначен позицией 84 на фиг. 11. Чтобы обеспечить информацию о фазовых градиентах для всех пикселей датчика, анализирующую решетку перемещают вниз в вертикальном направлении из положения на фиг. 11a в положение на фиг. 11b, что снова показано рамкой 62.

Как можно видеть на фиг. 11, линейные группы решеток и линейные группы апертур могут иметь одинаковую протяженность поперечно.

В соответствии с дополнительным аспектом, линейные группы решеток имеют протяженность поперечно, которая отличается от протяженности поперечно линейных групп апертур. Например, линейные группы решеток меньше или больше линейных групп апертур поперечно.

В соответствии с дополнительным аспектом, линейные группы решеток и линейные группы апертур содержат, каждая, разное число линий. Как можно видеть на фиг. 12, линейная группа 76 решеток содержит одну линию участков 24 первой подобласти 26. Линейная группа 80 апертур содержит две линии 82 участков 28 второй подобласти 30. Соответственно, для перекрытия всех элементов датчиков решетчатыми полями анализирующей решетки 14 требуется три положения P1, P2 и P3, которые показаны на фиг. 12a-12c.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, размер пикселей отличается от размера участков первой и/или второй подобластей анализирующей решетки 14.

Например, пиксели первой подгруппы пикселей отличаются по размеру от пикселей второй подгруппы пикселей в, по меньшей мере, одном направлении, и участки первой подобласти меньше, чем больший из пикселей первой или второй подгруппы.

На фиг. 13 представлен пример, в котором нижерасположенный датчик содержит первые пиксели 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей и пиксели 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей, которые, как упоминалось выше, обозначены рисунком из точечных линий. Как можно видеть, пиксели 16 датчика первой подгруппы 18 имеют вдвое больший размер в горизонтальном направлении. Анализирующую решетку 14 обеспечивают с решетчатыми полями и апертурными полями, расположенными в чередующемся порядке. Как показано на фиг. 13, размер решетчатых полей, т.е. размер участков 24 первой подобласти 26, равен половине размера в горизонтальном направлении от размера пикселя 16 первой подгруппы 18. Размер решетчатого поля 24 и размер пикселя 20 второй подгруппы 22 пикселей равны. Для перекрытия всего пикселя 16 датчика, анализирующую решетку 14 следует переместить на шаг перемещения, который относится к шагу анализирующей решетки, указанному стрелкой 84 перемещения. Пиксель 16 датчика первой подгруппы 18 обозначен, для пояснения, рамкой 86 из точечных линий. Как можно видеть на фиг. 13a, решетчатое поле расположено в правой половине рамки 86 из точечных линий, а на фиг. 13b, решетчатое поле анализирующей решетки расположено в левой половине 86 из точечных линий. Таким образом, все поля датчика могут регистрировать информацию, связанную с фазовой решеткой, и информацию о плотности на первом и втором этапах.

На фиг. 13 пиксели 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей расположены попеременно со смещением по отношению к вертикальному направлению.

На фиг. 14 представлен дополнительный вариант осуществления варианта осуществления, представленного на фиг. 13, в котором пиксели 20 второй подгруппы 22 пикселей последовательно смещены по отношению к вертикальному направлению.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, пиксели могут быть больше, чем участки первой подобласти, которая указана на фиг. 15. Для перекрытия пикселей 16 датчика первой подгруппы 18 с решетчатым полем анализирующей решетки 14 требуются два этапа, которые показаны на фиг. 15a и фиг. 15b. Как можно видеть, анализирующую решетку 14 перемещают на шаг, который согласован с шириной участка 24 первой подобласти 26, представляющего поле решетчатой структуры, например, шаг равен половине ширины поля.

В соответствии с другим примером (не показан), шаг равен ширине поля. Для перекрытия пикселя 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей требуются два дополнительных этапа, показанных на фиг. 15c и 15d.

В соответствии с дополнительным аспектом, пиксели могут быть меньше, чем участки первой подобласти, что показано на фиг. 16.

Как можно видеть, для сбора информации о плотности со всех областей пикселей датчика, например, пикселя 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей, требуются два этапа сбора данных, а именно, первый этап, показанный на фиг. 16a, и четвертый этап, показанный на фиг. 16d. Аналогично, два этапа сбора данных необходимы для пикселя 16 датчика первой подгруппы 18, а именно, второй этап, показанный на фиг. 16b, и третий этап, показанный на фиг. 16c.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается также размещать анализирующую решетку 14 таким образом, чтобы участки 24 первой подобласти 26 располагались, по меньшей мере, частично перед пикселями 16 первой подгруппы 18 пикселей и частично перед пикселями 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей.

В соответствии с дополнительным аспектом, подчасть части, перекрываемой в третьем положении, и подчасть части, перекрываемой в четвертом положении, перекрываются в пятом положении.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, показанным на фиг. 17, в первом и втором положениях, каждая из первой и второй подобласти 26, 30 анализирующей решетки 14 расположены, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой 18 пикселей и, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой 22 пикселей. В первом и втором положениях, разные первая и вторая части 90, 92 первой и второй подгрупп 18, 22 пикселей перекрываются участками первой подобласти анализирующей решетки, соответственно.

Как схематично показано на фиг. 17, на котором для примера изображен датчик с пикселями 16 датчика первой подгруппы 18 пикселей и пикселями 20 датчика второй подгруппы 22 пикселей, пиксели 16, 20 датчика расположены по шахматной схеме размещения, которая показан точечным рисунком вторых пикселей 20. Кроме того, анализирующая решетка 14 изображена с участками 24 первой подобласти 26 и участками 28 второй подобласти 30. Следует отметить, что участки 28 второй подобласти 30 показаны в виде вырезов в решетчатой структуре и, поэтому, не показаны дополнительно для ясности. Участки 24 с решетчатой структурой показаны схематично линейчатой решеткой. Анализирующая решетка 14 обеспечена по шахматной схеме размещения, в которой участки 24 с решетчатой структурой и участки 28 в виде апертур расположены с чередованием в обоих направлениях. Кроме того, на фиг. 17a показано первое положение P1, в котором анализирующая решетка 14 расположена со смещением относительно датчика на полшага, при этом шаг шахматной схемы датчика и шаг шахматной схемы решетки 14. Таким образом, каждое решетчатое поле, т.е. каждый участок 24 первой подобласти 26 перекрывает как половину первого пикселя 16 датчика, так и половину пикселя 20 датчика. Например, рамка 92 показывает первое положение конкретного решетчатого поля на фиг. 17a.

Как показано для конкретного пикселя датчика, указанного рамкой 94 из точечных линий в третьей строке пикселей датчика и третьем столбце пикселей датчика, участок 24 с решетчатой структурой перекрывает правую половину пикселя 94, которая обозначена рамкой 94a из точечных линий. Как показано для прилегающего пикселя справа, который обозначен позицией 96, то решетчатое поле 24 перекрывает его левую половину, которая обозначена рамкой 96a из точечных линий.

После перемещения решетки 14 относительно датчика на один шаг, указанный стрелкой 48 перемещения, пиксель 94 датчика частично перекрыт другим решетчатым полем. Таким образом, решетчатая структура перекрывает теперь левую половину датчика 94, которая обозначена рамкой 94b из точечных линий. Как показано для пикселя 96 датчика, решетчатое поле 24, которое перекрывает левую половину 96a на фиг. 17a, перекрывает теперь правую половину, которая обозначена рамкой 96b из точечных линий. Следовательно, во втором положении P2, показанном на фиг. 17b, решетчатым полем анализирующей решетки 14 перекрывается другая часть каждого пикселя.

В третьем положении P3, показанном на фиг. 17c, решетчатая структура расположена так, что перекрывает верхнюю и нижнюю половины пикселей датчика вместо правой и левой половин, как показано на фиг. 17a and 17b. Перемещение в третье положение указано стрелкой 98 перемещения, вычерченной пунктирной линией. Как показано для пикселя 94 датчика, участок 24 первой подобласти 26, т.е. решетчатое поле решетки 14, перекрывает нижнюю половину, что обозначено рамкой 94c из точечных линий. Как показано для пикселя 96 датчика, решетчатое поле перекрывает верхнюю половину, которая обозначена рамкой 96c из точечных линий.

Из третьего положения решетку перемещают в дополнительное положение, в котором регистрируют дополнительные необработанные данные изображения, когда подводят когерентное рентгеновское излучение и ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки. В дополнительном положении каждая из первой и второй подобластей анализирующей решетки и фазовой решетки расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей и, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей; при этом в дополнительном положении участками первой подобласти анализирующей решетки и фазовой решетки, соответственно, перекрываются разные дополнительные части первой и второй подгрупп пикселей; причем упомянутые дополнительные части частично совмещаются с первой и второй частями, соответственно.

При перемещении решетки в дополнительное положение, например, четвертое положение P4, которое показано на фиг. 17d, где упомянутое перемещение указано стрелкой 48 перемещения, решетка перемещается вниз на один шаг, что также показано рамкой 92.

В четвертом положении P4, как показано для пикселя 94 датчика, решетчатое поле перекрывает верхнюю половину, которая обозначена рамкой 94d из точечных линий. Аналогично, как показано для пикселя 96 датчика, решетчатое поле теперь перекрывает нижнюю половину, которая обозначена рамкой 96d из точечных линий.

При обеспечении третьего положения P3 и четвертого положения P4, в которые перемещают решетку, обеспечивается два дополнительных положения, в каждом из которых регистрируются необработанные данные изображения, когда подводят когерентное рентгеновское излучение и ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки.

Таким образом, пока что обеспечивается четыре набора необработанных данных изображения.

Дополнительно обеспечивается пятое положение P5, в которое перемещают решетку, и в котором регистрируют пятый набор необработанных данных изображения, когда подводят когерентное рентгеновское излучение и ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки. В пятом положении P5, участками первой подобласти анализирующей решетки перекрываются подчасти первой, второй, третьей и четвертой частей.

Две альтернативные возможности для пятого положения показаны на фиг. 17e и 17f.

Из четвертого положения, первого пятого положения P5₁ можно достичь, как видно из фиг. 17e, путем перемещения анализирующей решетки на полшага, что указано стрелкой 100 перемещения, вычерченной точечными линиями, и стрелкой 102 шага, которая имеет вдвое меньший размер в сравнении с предыдущими стрелками шагов. Как показано рамкой 92, каждое решетчатое поле анализирующей решетки 14 теперь перекрывает четыре пикселя датчика одновременно, а именно, два первых пикселя датчика и два вторых пикселя датчика.

Как показано для пикселя 94 датчика, верхняя правая четверть поля перекрыта одним решетчатым полем, которое обозначено рамкой 94e₁ из точечных линий, и нижняя левая четверть перекрыта другим решетчатым полем, которое обозначено рамкой 94e₂ из точечных линий.

Как показано для пикселя 96, верхняя левая четверть и нижняя правая четверть перекрыты решетчатым полем, которое обозначено рамками 96e₁ и 96e₂ из точечных линий.

Таким образом, рамка 94e₁ перекрывает как часть рамки 94a, так и часть рамки 94d.

Кроме того, рамка 94e₂ теперь перекрывает часть рамки 94b и часть рамки 94c.

Кроме того, как также показано для пикселя 96, первая, вторая, третья и четвертая части, т.е. рамки 96a, 96b, 96c и 96d частично перекрываются участками 96e₁ и 96e₂ аналогично описанию, приведенному для пикселя 94.

На фиг. 17f показано альтернативное пятое положение P5₂. Упомянутое пятое положение P5₂ можно достигнуть из третьего положения посредством перемещения анализирующей решетки 14 на полшага вправо, как указано стрелкой 104 перемещения, вычерченной точечными линиями, и стрелкой 106 перемещения на полшага.

Как можно видеть, в пятом положении P5₂, участками решетчатых полей анализирующей решетки 14 перекрыты подчасти первой, второй, третьей и четвертой частей. Поскольку части пикселей 94 и 96 датчика перекрыты, так называемым, зеркальным образом, т.е. в пикселе 94, вместо верхней правой четверти и нижней левой четверти, перекрываются верхняя левая и нижняя правая четверть, и то же самое относится к пикселю 96, то повторение вышеописанных аспектов в данном случае не обязательно.

В соответствии с дополнительным аспектом, для третьего положения, анализирующую решетку перемещают относительно датчика из третьего положения в четвертое положение со вторым шагом P_T2 перемещения, при этом второе направление перемещения перпендикулярно первому направлению перемещения.

Например, упомянутое перемещение указано на фиг. 17c стрелкой 108c шагового перемещения, направленной вниз, тогда как на фиг. 17a и 17b перемещение указано стрелками 108a и 108b шагового перемещения вправо.

На фиг. 17, шаг P_T2 имеет длину, равную длине шага, исполняемого на первом этапе перемещения из P1 в P2. Разумеется, второй шаг перемещения P_T2 может также иметь отличающееся значение.

Как показано на фиг. 17, пространственную разрешающую способность можно повысить в 2 раза либо в горизонтальном направлении, которое показано на фиг. 17a и 17b, либо в вертикальном направлении, которое показано на фиг. 17c и 17d. Как изложено выше, для каждого из положений перемещения анализирующей решетки требуется выполнить весь цикл ступенчатого изменения фазы. Разрешающую способность можно повысить либо в вертикальном, либо в горизонтальном направлении, но не в обоих направлениях одновременно, путем выполнения только этапов, показанных на фиг. 17a и 17b, или этапов, показанных на фиг. 17c и фиг. 17d.

Вариант осуществления, для которого существует возможность, которая поясняется выше, изображен на фиг. 17e или 17f. Другими словами, если четыре процедуры ступенчатого изменения фазы, показанные на фиг. 17a - 17d, поддерживают любым из двух циклов ступенчатого перемещения, показанных на фиг. 17e и 17f, то пространственную разрешающую способность можно повысить в вертикальном и горизонтальном направлениях одновременно. Таким образом, на основании пяти полученных фаз можно вычислить фазовый градиент в каждой четверти указанного пикселя 95 на фиг. 17a-17d в комбинации либо с 17e, либо 17f.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, каждая из первой и/или второй дифракционной решеток выполнены с возможностью ступенчатого изменения фазы в отношении к одному периоду дифракционной решетчатой структуры с первым шагом P_G1 решетки под острым углом α к решетчатой структуре первой и/или второй дифракционной решетки.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, анализирующая решетка выполнена с возможностью ступенчатого изменения фазы в отношении к одному периоду структуры анализирующей решетки с первым шагом P_G1 решетки под острым углом α к решетчатой структуре анализирующей решетки. Например, острый угол меньше, чем 90°.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, фазовая решетка также выполнена с возможностью ступенчатого изменения фазы в отношении к одному периоду структуры анализирующей решетки с первым шагом P_G1 решетки под острым углом α к решетчатой структуре анализирующей решетки. Например, острый угол меньше, чем 90°.

В соответствии с дополнительным аспектом, для третьего положения, анализирующую решетку перемещают относительно датчика из третьего положения в четвертое положение со вторым шагом P_T2 перемещения, при этом второе направление перемещения перпендикулярно первому направлению перемещения (не показанному).

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, пример которого показан на фиг. 18 и 19, на которых, с целью иллюстрации, анализирующая решетка 14 вместе с детектором 12 повернута на угол 45°, который указан позицией 109, как указано двойной стрелкой 113 сдвига, анализирующую решетку ступенчато сдвигают по фазе в горизонтальном направлении, т.е. влево и вправо.

Следует отметить, что термины «правый», «левый», «направленный вверх или направленный вниз», а также «горизонтальный» и «вертикальный» относятся к странице, на которой представлены фигуры, когда на страницы смотрят так, что можно считывать буквы и цифры, т.е. в большинстве случаев, в которых страницы фигур рассматриваются в альбомной ориентации.

Рентгеновское излучение, подводимое к решеткам обладает когерентностью в двух направлениях.

Например, применяют решетку источника с двумя направлениями решеток, например, решетку источника подобную координатной сетке или решетку источника с сетчатой или растровой структурой.

В соответствии с другим примером, обеспечивают микрофокусную рентгеновскую трубку.

В соответствии с дополнительным примером, для когерентного рентгеновского излучения обеспечивают множество нанотрубок, чтобы генерировать соответствующее множество рентгеновских пучков.

В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 18 и 19, подводят излучение, которое характеризуется высокой поперечной когерентностью в двух направлениях, что в символической форме указано сеткой с линиями, для обозначения которой служит позиция 114.

Следует отметить, что сетка 114 показана так, что углы рисунков в виде квадратных сеток продолжаются за сетку, так как сетка 90 указывает только повернутую ориентацию когерентности и решетчатой структуры, а не фактические размеры. Разумеется, решетки можно целиком освещать излучением с двумя когерентными направлениями, т.е. детектор и решетки освещают по всей их области.

В соответствии с другим аспектом, обеспечивают излучение, которое покрывает решетки и/или детектор только частично.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, однако, не показанным, обеспечивают рентгеновские пучки с поперечной когерентностью только в одном из направлений, показанных на фигуре, например, посредством обеспечения одного или нескольких линейных источников.

Как показано для выбранного пикселя датчика, который указан позицией 116, посредством ступенчатого изменения фазы решетки влево и вправо можно получать информацию о фазовых градиентах перпендикулярно конкретной решетчатой подструктуре, расположенной перед пикселем 116, так как направление ступенчатого изменения фазы повернуто на угол 45°, но с полученной проекцией можно производить вычисления для получения информации. Что касается соседнего пикселя справа, который указан позицией 118, то посредством ступенчатого изменения фазы решетки в горизонтальном направлении, которое находится под углом к направлению максимальной поперечной когерентности 114, для упомянутого конкретного пикселя получают информацию о фазовых градиентах перпендикулярно конкретной субрешетке, расположенной перед пикселем 118. Затем, т.е. после первого сбора данных со ступенчатым изменением фазы, решетку перемещают на один пиксель, как указано стрелками 120a шагов, показывающими, что решетку собираются переместить, и стрелкой 120b, показывающей, что решетку переместили. Тем не менее, обеспечена рамка 122, указывающая одно и то же решетчатое поле на всех этапах перемещения. Таким образом, анализирующую решетку перемещают из первого положения P1 на фиг. 18a во второе положение P2 на фиг. 18b. Как можно видеть, перед пикселями 116 и 118 теперь расположены не поля субрешеток, а апертурные поля анализирующей решетки. Таким образом, как показано для упомянутых конкретных пикселей, в текущий период получают информацию о плотности.

На следующем этапе перемещения, т.е. втором этапе перемещения, указанном стрелками 122a перемещения на фиг. 18b и 122b на фиг. 18c, анализирующую решетку еще раз ступенчато перемещают на один шаг, в данном случае, в направлении вправо вниз. Как можно видеть из изображения на фиг. 18c, что касается пикселя 116, то перед упомянутым пикселем расположено поле анализирующей решетки с решетчатой структурой, ориентированной в перпендикулярном направлении в сравнении с решетчатым полем, расположенным перед упомянутым пикселем в положении P1 на фиг. 18a. Тем самым обеспечивается третье положение, в котором каждый из двух пикселей 116 и 118 датчика перекрыт решетчатым полем анализирующей решетки 14.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения, решетчатая структура первой подобласти содержит, по меньшей мере, одно первое решетчатое поле 110 с ориентаций G_O1 первой решетки и, по меньшей мере, одно второе решетчатое поле 112 с ориентаций G_O2 второй решетки, при этом ориентация G_O1 решетки первого решетчатого поля обеспечена как первая ориентация, и причем ориентация G_O2 решетки второго решетчатого поля обеспечена как вторая ориентация, которая поперечна первой ориентации.

В состоянии, изображенном на фиг. 18c, первый и второй пиксели 116, 118 перекрыты решетчатой структурой, которая имеет направление, перпендикулярное направлению ориентации решетки конкретного решетчатого поля, показанного на фиг. 18a. Следовательно, в текущем состоянии, для пикселей 116 и 118 получают информацию о фазовых градиентах в отличающемся направлении. Затем, на третьем этапе перемещения, как показано стрелками 124a перемещения на фиг. 18c и стрелкой 124b перемещения на фиг. 18d, обеспечивают четвертое положение P4, в котором пиксели 116 и 118 снова не перекрыты решетчатой структурой, но совмещены с апертурным полем анализирующей решетки. Следовательно, в упомянутом положении, для двух пикселей регистрируется информация о плотности. Однако, если взглянуть на смежные пиксели, указанные позициями 126 и 128, то, для упомянутых двух пикселей, в четвертом положении регистрируется информация о фазовых градиентах, как в случае второго положения. Разумеется, информация о фазовых градиентах во втором положении и в четвертом положении характеризуется разными направлениями, так как в упомянутых двух положениях решетки решетчатого поля имеют разные ориентации.

На фиг. 19a, 19b, 19c и 19d представлено второе возможное направление ступенчатого изменения фазы, указанное стрелкой 130 ступенчатого изменения фазы, которая ориентирована в вертикальном направлении, т.е. параллельно одному из двух направлений когерентности источника. Однако, поскольку решетчатые структуры расположены под углом к упомянутому направлению 130 ступенчатого изменения фазы, то в четырех положениях, сопоставленных с изображениями на фиг. 18a - 18d, можно получить такую же информацию о фазовых градиентах. Поэтому упомянутые этапы дополнительно не поясняются, а обозначены сходными позициями.

Для компенсации увеличение шага, проецируемого на вертикальное или горизонтальное направление, поперечная когерентность должна быть больше в корень из 2 раз в сравнении с обычной схемой. Преимуществом является то, что ступенчатое изменение фазы в двух перпендикулярных направлениях можно обеспечить перемещением решеток только перпендикулярно или параллельно ориентациям решетки источника. Как упоминалось выше, показанный угол поворота составляет 45°, который является предпочтительным углом.

Посредством обеспечения решетки, повернутой относительно двух направлений когерентности источника, можно получать информацию о градиентах для двух разных направлений, при обеспечении анализирующей решетки с участками первой подобласти 26, имеющей разные направления. Однако, чтобы обеспечить информацию о фазовых градиентах для всех пикселей, необходимы дополнительные этапы.

В соответствии с не показанным дополнительным примерным вариантом осуществления, решетчатую структуру, представленную на фиг. 18 и 19, можно сочетать с синхротронным излучением или микрофокусными рентгеновскими трубками, т.е. излучением, которое характеризуется когерентностью в двух направлениях, при этом поворот решетки не обязателен.

В соответствии с не показанным, дополнительным примерным вариантом осуществления, направление ступенчатого изменения фазы содержит угол 30-60° относительно направления решетчатой структуры.

Например, для направления ступенчатого изменения фазы применяют угол, ясно отличимый от 45°, например, 30°. При ступенчатом перемещении по углом, отличающимся от 45°; можно проводить различие между фазовыми градиентами на двух частях пикселя по частоте модуляции во время ступенчатого изменения фазы. Приведенный подход позволяет усовершенствовать сбор информации изображения.

В соответствии с примерным вариантом осуществления, дифракционная решетка является анализирующей решеткой для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, дифракционная решетка является фазовой решеткой для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, две дифракционных решетки сочетают как фазовой решетку и анализирующую решетку, чтобы обеспечить интерферометр, называемый также интерферометром Тальбота-Лоу, для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста.

Следует отметить, что термин «дифракционная» решетка относится также к анализирующей решетке, хотя на упомянутой решетке не обнаруживается эффекта дифракции, поскольку детектор расположен вплотную к анализирующей решетке. Однако, поскольку на упомянутой решетке, фактически, имеет место дифракция, то термин дифракционная решетка является подходящим.

Дополнительно следует отметить, что фазовая решетка предназначена для формирования дифракционных и, следовательно, обнаруживаемых интерференционных картин. Таким образом, фазовая решетка не обязательно должна поглощать рентгеновское излучение для изменения фазы рентгеновского излучения. Однако, упомянутый результат можно также получать с помощью поглощающей решетки, как определяется в формуле изобретения.

Дополнительно следует прямо отметить, что, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления (не показан), для фазовой решетки можно исключить характеристику поглощения дифракционной решетки. В соответствии с изобретением обеспечены подобласти, которые вызывают интерференцию, т.е. которые обеспечивают дифракцию, и подобласти, на которых не происходит дифракции.

Детекторное устройство 10 с повернутыми фазовой и анализирующей решетками 15, 14 (обозначенными также позициями 520, 522) показано на фиг. 20. В качестве решетки 518' источника изображена сетчатая структура, указывающая на поперечную когерентность в двух направлениях, как изложено выше.

Разумеется, вместо решетки 518' источника и источника 512, обеспеченных в виде обычного рентгеновского источника, можно обеспечить микрофокусную рентгеновскую трубку или систему, например, решетку из микрофокусных рентгеновских трубок.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления (не показан), вместо сетчатой решетки источника обеспечена линейная решетка источника, обеспечивающая, в результате, когерентность только в одном направлении.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, предлагается способ 400 формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, который поясняется со ссылкой на фиг. 21. Способ содержит следующие этапы: В первом положении P1, на этапе 410 первого подведения, когерентное рентгеновское излучение подводят к фазовой решетке и анализирующей решетке в первом положении. Каждая из фазовой решетки и анализирующей решетки содержит, по меньшей мере, одну решетчатую часть и, по меньшей мере, одну апертурную часть. Затем, на этапе 412 ступенчатого изменения фазы ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки, и, на дополнительном этапе 414 регистрации, первые необработанные данные 416 изображения регистрируют датчиком с, по меньшей мере, двумя частями, при этом первая и вторая части регистрируют информацию фазово-контрастного изображения и информацию о плотности. Три этапа 410, 412 и 414 выполняют одновременно, что обозначено пунктирным прямоугольником 418, окружающим три этапа. Затем, на этапе T1 перемещения, указанном позицией 420, фазовую решетку и анализирующую решетку перемещают во второе положение P2. Затем, на этапе 425 второго подведения, когерентное рентгеновское излучение подводят к фазовой решетке и анализирующей решетке во втором положении. Во время подведения, на этапе 424 второго ступенчатого изменения фазы, ступенчато изменяют фазу анализирующей решетки. Одновременно, на этапе 426 второй регистрации, вторые необработанные данные 428 изображения регистрируют датчиком с, по меньшей мере, двумя частями, при этом первая и вторая части регистрируют информацию о плотности и информацию фазово-контрастного изображения. Одновременное выполнение трех этапов 422, 424 и 426 обозначено вторым пунктирным прямоугольником 430. На этапе обеспечения 432, зарегистрированные первые и вторые необработанные данные изображения обеспечивают в форме необработанных данных 434 изображения. Объединение первых и вторых необработанных данных 416, 428 изображения указано стрелкой 436.

Этап 410 подведения упоминается также как этап a1), этап 412 ступенчатого изменения фазы упоминается как этап a2), этап 414 регистрации упоминается как этап a3), этап 420 перемещения упоминается как b), этап 422 второго подведения упоминается как этап c1), этап 422 второго ступенчатого изменения фазы упоминается как этап c2), этап 426 второй регистрации упоминается как этап c3) и этап 432 обеспечения упоминается как этап d).

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления (дополнительно не показанным), этап a2) содержит ступенчатое изменение фазы анализирующей решетки в первом положении поперечно в отношении к одному периоду анализирующей решетчатой структуры с первым шагом P_G1 решетки. Кроме того, этап c2) содержит ступенчатое изменение фазы анализирующей решетки во втором положении поперечно в отношении к одному периоду анализирующей решетчатой структуры с первым шагом P_G1 решетки.

В соответствии с дополнительным аспектом, в первом положении, первые подобласти фазовой решетки и анализирующей решетки расположены перед первой подгруппой пикселей, и вторые подобласти расположены перед второй подгруппой пикселей. Кроме того, первая подгруппа регистрирует информацию фазово-контрастного изображения, и вторая подгруппа регистрирует информацию о плотности.

В соответствии с дополнительным аспектом, во втором положении, первые подобласти фазовой решетки и анализирующей решетки расположены перед второй подгруппой пикселей, и вторые подобласти расположены перед первой подгруппой пикселей. Первая подгруппа регистрирует информацию о плотности, и вторая подгруппа регистрирует информацию фазово-контрастного изображения.

В соответствии с дополнительным аспектом, как уже упоминалось выше, в первом положении первая часть детектора регистрирует информацию фазово-контрастного изображения, и вторая часть регистрирует информацию о плотности. Во втором положении первая часть регистрирует информацию о плотности, и вторая часть регистрирует информацию фазово-контрастного изображения.

На фиг. 22 схематично изображен дополнительный примерный вариант осуществления способа. После этапа второго сбора данных, обозначенного вторым пунктирным прямоугольником 430, предлагается этап T2 второго перемещения, указанный позицией 438, на котором фазовую решетку и анализирующую решетку перемещают в третье положение P3. В третьем положении, этап 440 третьего подведения, этап 442 третьего ступенчатого изменения фазы и этап 444 третьей регистрации обеспечивают подобно тому, как соответствующие этапы, описанные выше со ссылкой на фиг. 21. И вновь, приведенные этапы, обеспечивающие третьи данные 445 изображения, выполняют одновременно, что обозначено третьим пунктирным прямоугольником 446.

Кроме того, предлагается этап T3 третьего перемещения, указанный позицией 448, на котором фазовую решетку и анализирующую решетку перемещают в четвертое положение P4. В помянутом четвертом положении, этап 450 четвертого подведения, этап 452 четвертого ступенчатого изменения фазы и этап 454 четвертой регистрации, обеспечивающие четвертые данные 455 изображения, обеспечивают одновременно, что обозначено четвертым пунктирным прямоугольником, указанным позицией 456. Следовательно, обеспечиваются четвертые, вторые, третьи и четвертые необработанные данные изображения, которые, на этапе 458 обеспечения, обеспечиваются как необработанные данные 460 изображения, при этом этапы объединения и вычисления указаны стрелкой 462.

Одно из преимуществ дифракционных решетчатых структур в соответствии с изобретением состоит в том, что информацию о фазовых ингредиентах собирают по всей области решетки, а также информацию о плотности собирают по всей области. В сравнении с обычным первым этапом с обычной решеткой и вторым этапом съемки рентгеновского изображения без какой-либо решетки, решетку убирать не требуется, что экономит время и конструктивное пространство, а также значительно облегчает работу клинического персонала, поскольку этапы могут выполняться автоматически.

Кроме того, например, при обеспечении шахматной схемы расположения, на первом этапе, для каждого второго пикселя собирают информацию о фазовых градиентах, и через пиксель собирают информацию о плотности. На втором этапе, сбор информации выполняется в обратном порядке. Однако, от каждого «решетчатого» пикселя также можно получать информацию о плотности посредством вычисления средней плотности по результатам ступенчатого изменения фазы.

При модификации решетчатой структуры таким образом, чтобы не вся дифракционная решетка была равномерно покрыта эквидистантными полосками абсорбирующего материала, например, золота, возможно несколько вариантов осуществления, некоторые из которых описаны выше. Например, золотые полоски будут, в простом случае, покрывать только квадраты одного цвета показанной шахматной схемы расположения, сформированной квадратными пикселями детектора. Если один полный цикл ступенчатого изменения фазы выполняют при совмещении золотых полосок с белыми квадратами, то фазовый градиент поля рентгеновской волны можно определять на упомянутых квадратах, как обычно, а интерференционные полосы на черных квадратах остаются неразрешенными. Затем, анализирующую решетку и фазовую решетку можно переместить на размер одного пикселя в любом из двух направлений вдоль рентгеновского детектора, чтобы совместить наполненные золотом полоски с черными квадратами шахматного рисунка. В текущем состоянии можно повторить ступенчатое изменение фазы, и, следовательно, фазовая решетка измеряется по всему детектору. Следовательно, обеспечивается полезный компромисс между эффективностью дозы и энергией рентгеновского излучения, используемой при формировании фазового контраста.

Когда шахматную схему расположения золотых полосок смещают с либо белых, либо черных квадратов на половину ширины или высоты пикселя, ступенчатое изменение фазы в данном положении повысит плотность пространственных отсчетов фазового градиента в 2 раза. Для завершения взятия отсчетов фазового градиента, ступенчатое изменение фазы следует повторить с анализирующей решеткой и фазовой решеткой, смещенными на полный шаг пикселя в том же направлении, в котором осуществили смещение на полшага. Чтобы обеспечить изотропное повышение разрешающей способности, в соответствии с одним аспектом требуются, по меньшей мере, две дополнительных процедуры ступенчатого изменения фазы, со смещениями, перпендикулярными смещениям, осуществленным ранее.

Таким образом, вышеописанная последовательность формирования изображения предусматривает повышение пространственной разрешающей способности фазового градиента в 2 раза в обоих направлениях, при повышении эффективности дозы в 2 раза, но за счет 2-кратного снижения фазовой чувствительности. Однако, в случае, если фактором, ограничивающим пространственное разрешение, является размер фокального пятна, то решетчатая структура нуждается в соответствующей адаптации.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, показанным на фиг. 23, после четвертого сбора данных в положении P4 выполняют этап T4 четвертого перемещения, указанный позицией 464, на котором решетку перемещают в пятое положение P5, в котором регистрируют, 474, пятые необработанные данные 475 изображения, с подведением, 470, когерентного рентгеновского излучения и ступенчатом изменении фазы, 472, анализирующей решетки. В пятом положении, подчасти 94e₁, 94e₂, 96e₁, 96e₂, показанные на фиг. 17e, или 94f₁, 94f₂, 96f₁, 96f₂, показанные на фиг. 17f, первой, второй, третьей и четвертой частей перекрыты участками первой подобласти анализирующей решетки и фазовой решетки. Этапы подведения рентгеновского излучения, регистрации и ступенчатого изменения фазы обеспечены как одновременные этапы, что обозначено пунктирным прямоугольником 476. Затем, зарегистрированные первый, второй, третий, четвертый и пятый наборы необработанных данных изображения обеспечивают, 478, в виде необработанных данных 480 изображения. Разумеется, для обеспечения необработанных данных 480 изображения предусмотрены вычислительные этапы; объединительные и вычислительные этапы обозначены стрелкой 482.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, показанным также на фиг. 17, этап четвертого сбора данных не применяют, а вместо него обеспечивают этап пятого сбора данных. Тем самым, возможно также получение расширенных данных изображения для дополнительной обработки благодаря нижеописанным вычислительным этапам. Например, на фиг. 17a, в положении P1, для пикселя 96 измеряется a+c=m1; в положении P2 измеряется b+d=m2, и в положении P3 измеряется a+b=m3. В положении P4 будет измеряться c+d=m4. Полученная таким образом матрица для приведенной системы линейных уравнений будет сингулярной. Как упоминалось выше, если измерение в положении P4 не выполняется, и вместо него выполняется измерение в положении P5, что приводит к последовательности P1,P2, P3, P5, то применимо следующее уравнение:

A. x=m, при

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления, вместо четвертого и пятого положений обеспечивают одно из пятых положений (P5₁; P5₂), в которые перемещают (464) анализирующую решетку и фазовую решетку, и в которых регистрируют (474) пятые необработанные данные изображения, при подведении (470) когерентного рентгеновского излучения и ступенчатом изменении фазы (472) анализирующей решетки; при этом в пятом положении, подчасти (94e₁, 94e₂, 96e₁, 96e₂; 94f₁, 94f₂, 96f₁, 96f₂) первой, второй, третьей и четвертой частей перекрыты участками первой подобласти анализирующей решетки и фазовой решетки.

Claims (14)

1. Дифракционная решетка (14, 15) для формирования рентгеновских изображений методом дифференциального фазового контраста, содержащая
- по меньшей мере, один участок (24) первой подобласти (26);
и
- по меньшей мере, один участок (28) второй подобласти (30); при этом первая подобласть содержит решетчатую структуру
(54) с множеством полос (34) и щелей (36), расположенных периодически с первым шагом P_G1 (38) решетки; причем полосы расположены так, что они изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и причем щели являются рентгенопрозрачными;
причем вторая подобласть является рентгенопрозрачной, и причем, по меньшей мере, один участок второй подобласти обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру (40) на решетке;
причем участки первой и второй подобластей расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении (42) таким образом, что в течение одного этапа получения изображения могут быть зарегистрированы информация фазово-контрастного изображения, а также информация о плотности.

2. Дифракционная решетка по п. 1, в которой несколько участков первой и/или второй подобластей расположены смежно в виде первых подмножеств (64) и/или вторых подмножеств (66); и при этом первые и/или вторые подмножества расположены по области
дифракционной решетки с шагом P_SR1 повторения первых подмножеств и/или шагом P_SR2 повторения вторых подмножеств в, по меньшей мере, одном направлении.

3. Дифракционная решетка по п. 1 или 2, в которой участки первой и второй подобластей расположены по области дифракционной решетки в соответствии с шахматной схемой (50) размещения.

4. Дифракционная решетка по п. 1 или 2,
в которой участки первой подобласти расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы (7 6) решеток, содержащей, по меньшей мере, одну линию (78) участков первой подобласти; и
при этом участки второй подобласти расположены линейно в виде, по меньшей мере, одной линейной группы (80) апертур, содержащей, по меньшей мере, одну линию (82) участков второй подобласти;
причем обеспечены, по меньшей мере, две линейные группы (76) решеток и, по меньшей мере, две линейные группы (80) апертур; и
причем линейные группы решеток и линейные группы апертур расположены с чередованием с первым шагом P_L1 (84) линий.

5. Детекторное устройство (10) рентгеновской системы для формирования фазово-контрастных изображений объекта, содержащее:
- первую дифракционную решетку (520);
- вторую дифракционную решетку (522); и
- детектор (12; 514) с датчиком;
при этом датчик содержит, по меньшей мере, один пиксель (16) датчика первой подгруппы (18) пикселей и, по меньшей мере, один
пиксель (20) датчика второй подгруппы (22) пикселей;
причем первая дифракционная решетка является фазовой решеткой (15);
причем вторая дифракционная решетка является анализирующей решеткой (14);
причем анализирующая решетка и/или фазовая решетка выполнены с возможностью ступенчатого поперечного перемещения в отношении к периоду анализирующей решетки;
причем фазовая решетка и анализирующая решетка обеспечены в качестве дифракционной решетки для формирования рентгеновского изображения методом дифференциального фазового контраста по любому из предыдущих пунктов;
причем каждая из первой и второй дифракционных решеток выполнены с возможностью перемещения относительно датчика из первого положения (Р1) в, по меньшей мере, второе положение (Р2) с первым шагом P_T1 (44) перемещения;
причем шаг Р_Т1 перемещения согласован с участками первой и второй подобластей, расположенными с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении; и
причем в первом и втором положениях за участками первой и второй подобластей расположены разные части датчика.

6. Детекторное устройство по п. 5, в котором каждая из первой и/или второй дифракционной решеток выполнены с возможностью ступенчатого изменения фазы в отношении к одному периоду дифракционной решетчатой структуры с первым шагом P_G1 решетки под острым углом α (109) к решетчатой структуре первой
и/или второй дифракционной решетки.

7. Детекторное устройство по п. 5 или 6, в котором размер пикселей отличается от размера участков первой и/или второй подобластей дифракционной решетки.

8. Устройство (510) получения рентгеновских изображений для формирования фазово-контрастных изображений объекта, с
- рентгеновским источником (512);
- решеткой источника (518);
- фазовой решеткой (520);
- анализирующей решеткой (522); и
- детектором (514);
при этом рентгеновский источник генерирует пучок (536) рентгеновского излучения с полихроматическим рентгеновским спектром;
причем решетка источника выполнена с возможностью обеспечения достаточной поперечной когерентности для когерентного облучения (538), по меньшей мере, одного полного шага решетки фазовой решетки, чтобы в местоположении анализирующей решетки можно было наблюдать интерференцию; и причем фазовая решетка, анализирующая решетка и детектор обеспечены в качестве детекторного устройства по любому из пп. 5-7.

9. Медицинская рентгенографическая система (500) для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста с
- устройством (510) получения рентгеновских изображений для
формирования фазово-контрастных изображений объекта по п. 8;
- обрабатывающим блоком (526);
- интерфейсным блоком (528); и
- устройством (524) для размещения объекта;
при этом обрабатывающий блок выполнен с возможностью управления рентгеновским источником, а также ступенчатым изменением фазы анализирующей решетки и/или фазовой решетки и перемещением фазовой решетки и анализирующей решетки;
причем интерфейсный блок выполнен с возможностью предоставления зарегистрированных первых и вторых необработанных данных изображения в обрабатывающий блок; и
причем устройство для размещения объекта выполнено с возможностью размещения объекта интереса для получения фазово-контрастного изображения.

10. Способ (400) формирования изображений методом дифференциального фазового контраста, содержащий следующие этапы:
a1) подводят (410) когерентное рентгеновское излучение в интерферометр с двумя дифракционными решетками в первом положении (Р1); при этом каждая дифракционная решетка содержит, по меньшей мере, одну решетчатую часть и, по меньшей мере, одну апертурную часть, причем первая дифракционная решетка является фазовой решеткой, и причем вторая дифракционная решетка является анализирующей решеткой;
а2) ступенчато изменяют (412) фазу анализирующей решетки; и
а3) регистрируют (414) первые необработанные данные (416)
изображения посредством датчика с, по меньшей мере, двумя частями; причем первая и вторая части регистрируют информацию фазово-контрастного изображения и информацию о плотности;
b) перемещают (420) анализирующую решетку и фазовую решетку во второе положение (Р2); и
c1) подводят (422) когерентное рентгеновское излучение в интерферометр во втором положении;
с2) ступенчато изменяют (424) фазу анализирующей решетки; и
с3) регистрируют (426) вторые необработанные данные (428) изображения посредством датчика с, по меньшей мере, двумя частями; причем первая и вторая части регистрируют, соответственно, информацию о плотности и информацию фазово-контрастного изображения; и
d) обеспечивают (432) зарегистрированные первые и вторые необработанные данные изображения в качестве необработанных данных (434) изображения.

11. Способ по п. 10, в котором этап ступенчатого изменения фазы выполняют под острым углом α (109) к дифракционной решетке.

12. Способ по п. 10 или 11, в котором фазовая решетка и анализирующая решетка содержат, каждая, по меньшей мере, один участок первой подобласти, при этом упомянутая первая подобласть содержит решетчатую структуру с множеством полос и щелей, расположенных периодически с первым шагом P_G1 решетки; причем полосы расположены так, что они изменяют фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения, и причем щели являются рентгенопрозрачными; и, по меньшей мере, один участок второй подобласти, который является рентгенопрозрачным, и причем, по меньшей мере, один участок второй подобласти обеспечивает рентгенопрозрачную апертуру на решетке; причем участки первой и второй подобластей расположены с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении;
причем этап а3) содержит регистрацию первых необработанных данных изображения посредством датчика в первом положении, причем датчик содержит, по меньшей мере, один пиксель датчика первой подгруппы пикселей и, по меньшей мере, один пиксель датчика второй подгруппы пикселей; причем в первом положении каждая из первых подобластей анализирующей решетки и фазовой решетки расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей, а вторые подобласти расположены, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей; и причем первая и вторая подгруппы регистрируют информацию фазово-контрастного изображения и информацию о плотности;
причем этап b) содержит перемещение фазовой решетки и анализирующей решетки относительно датчика из первого положения в, по меньшей мере, второе положение, с первым шагом Р_Т1 перемещения; причем шаг перемещения согласован с участками первой и второй подобластей дифракционных решеток, расположенных с чередованием в, по меньшей мере, одном направлении; и причем во втором положении каждая из первых подобластей анализирующей решетки и фазовой решетки расположена, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей, а вторая подобласть расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей; и
причем этап с3) содержит регистрацию вторых необработанных данных изображения посредством датчика во втором положении; причем первая и вторая подгруппы регистрируют информацию о плотности и информацию фазово-контрастного изображения.

13. Способ по п. 12, в котором, в первом и втором положениях, каждая из первой и второй подобластей анализирующей решетки расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей и, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей; при этом в первом и втором положениях разные первые (94а, 96а) и вторые (96а, 96а) части первой и второй подгрупп пикселей перекрываются участками первой подобласти анализирующей решетки, соответственно;
причем после этапа с) обеспечивают третье положение (Р3) и, по меньшей мере, дополнительное положение (P_F), в которые перемещают (438, 448) дифракционные решетки, и в которых регистрируют (444, 454) третьи и дополнительные необработанные данные изображения, при подведении (440, 450) когерентного рентгеновского излучения и ступенчатом изменении фазы (442, 452) анализирующей решетки;
причем в третьем и дополнительном положении каждая из первой и второй подобластей анализирующей решетки и фазовой решетки расположена, по меньшей мере, частично перед первой подгруппой пикселей и, по меньшей мере, частично перед второй подгруппой пикселей; причем в третьем и дополнительном
положениях разные третьи (94а, 96а) и дополнительные (94а, 96а) части первой и второй подгрупп пикселей перекрываются участками первой подобласти анализатора и фазовой решетки, соответственно; причем упомянутые третья и дополнительные части частично совмещаются с первой и второй частями, соответственно.

14. Компьютерно-считываемый носитель, содержащий сохраненный на нем программный элемент для управления устройством по любому из пп. 1-9, который, при исполнении его обрабатывающим блоком, сконфигурирован с возможностью выполнения этапов способа по любому из пп. 10-13.

Images