УСТРОЙСТВО-РЕШЕТКА ДЛЯ УСТРОЙСТВА РЕНТГЕНОВСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК G21K1/10 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к устройству-решетке для устройства рентгеновской визуализации, интерферометрическому блоку, системе рентгеновской визуализации, способу рентгеновской визуализации, и элементу компьютерной программы для управления таким устройством, и машиночитаемому носителю, хранящему такой элемент компьютерной программы.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При получении рентгеновского изображения подлежащего исследованию объекта, например, пациента, размещают между устройством генерации рентгеновского излучения и рентгеновским детектором. Рентгеновское излучение, исходящее из генерирующего рентгеновское излучение устройства проходит через подлежащий исследованию объект и затем поступает на рентгеновский детектор. Подлежащий исследованию объект, расположенный на пути рентгеновского излучения, пространственно ослабляет рентгеновский пучок в зависимости от конкретной структуры ткани в пределах объекта. Рентгеновский детектор затем обнаруживает пространственно ослабленное рентгеновское излучение, обнаруживая распределение интенсивности рентгеновского излучения, визуальная информация которого используется для создания, дополнительной обработки и последующего отображения рентгеновского изображения подлежащего исследованию объекта.

Однако подлежащий исследованию объект может обеспечивать только незначительные различия при ослаблении рентгеновского излучения, что приводит к относительно однородному изображению ослабленного рентгеновского излучения, имеющему низкий контраст, таким образом, теряя детали визуализируемой внутренней структуры этого объекта.

Хотя некоторые объекты или области в пределах объекта могут обладать подобными свойствами ослабления, фаза проходящего через объект рентгеновского излучения может находиться под влиянием большой протяженности структуры объекта.

При фазово-контрастной визуализации по меньшей мере частично используют когерентное рентгеновское излучение, например, генерируемое решеткой-источником, размещаемой рядом с рентгеновским источником, например, рентгеновской трубкой. Когерентные рентгеновские лучи, проходящие через объект, затем могут позволить извлечь информацию о фазе.

Однако фаза волны не может быть измерена непосредственно, скорее фазовый сдвиг может быть преобразован в модуляцию интенсивности, например, посредством интерференции двух или более волн. Для создания соответствующей интерференционной картины используется так называемая фазовая дифракционная решетка, размещаемая между подлежащим исследованию объектом и рентгеновским детектором. Однако, интерференционная картина, создаваемая только с использованием фазовой решетки, может оказаться слишком малой для ее обнаружения с помощью рентгеновского детектора из-за недостаточного пространственного разрешения рентгеновского детектора.

Вследствие этого может быть использована дополнительная решетка-анализатор, размещаемая между фазовой решеткой и рентгеновским детектором, предоставляющая в результате интерференционную картину, которая является достаточно крупной для ее обнаружения имеющимися рентгеновскими детекторами.

Благодаря использованию таких решеток в дополнение к генерации данных дифференциального фазово-контрастного изображения, становится возможным получение данных изображения, происходящих от некогерентного рентгеновского рассеяния, и этот последний тип визуализации обозначается также как «визуализация методом темного поля».

WO2012/029005 A1 раскрывает аппарат для фазово-контрастной визуализации, содержащий рентгеновский источник, первый элемент-решетку, второй элемент-решетку и элемент-рентгеновский детектор, содержащий множество пиксельных элементов детектора. Подлежащий визуализации объект является размещаемым между рентгеновским источником и элементом-рентгеновским детектором. Первый элемент-решетка, так же как и второй элемент-решетка, являются размещаемыми между рентгеновским источником и элементом-рентгеновским детектором. Рентгеновский источник, первый элемент-решетка, второй элемент-решетка и рентгеновский детектор функционально связаны для получения фазово-контрастного изображения объекта.

US 2010/220832 А1 раскрывает устройство и способ визуализации для дифференциальной фазово-контрастной визуализации и для визуализации ослабления. Однако такое устройство визуализации все же может быть усовершенствовано, в частности, в отношении устройства визуализации, в котором дифференциальная фазово-контрастная визуализация может быть легко включена и отключена.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, может существовать потребность в обеспечении усовершенствованного устройства-решетки для устройства рентгеновской визуализации, которое позволяет легко включать и отключать дифференциальную фазово-контрастную визуализацию.

Проблема настоящего изобретения решается благодаря объектам изобретения по независимым пунктам формулы, причем дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы. Следует отметить, что описанные ниже аспекты изобретения применимы также к устройству-решетке для устройства рентгеновской визуализации, интерферометрическому блоку, системе рентгеновской визуализации, способу рентгеновской визуализации, элементу компьютерной программы и машиночитаемому носителю.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечено устройство-решетка для устройства рентгеновской визуализации, содержащее конструкцию рентгеновского источника, выполненную с возможностью подачи рентгеновского пучка. Устройство-решетка содержит конструкцию решетки и конструкцию привода. Конструкция решетки содержит множество сегментов решетки. Конструкция привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов решетки с по меньшей мере вращательной составляющей между первым положением и вторым положением. В первом положении сегменты решетки размещены во время работы на пути рентгеновского пучка так, чтобы сегменты решетки воздействовали на соответствующие участки рентгеновского пучка с целью дифференциальной фазово-контрастной визуализации и/или темно-полевой визуализации. Во втором положении сегменты решетки размещены вне этих участков пути рентгеновского пучка так, чтобы на эти участки рентгеновского пучка не воздействовали сегменты решетки с целью визуализации ослабления. Устройство-решетка дополнительно содержит рентгеновский отсеивающий растр или рентгеновский коллиматор, снабженный створками, причем (i) конструкция привода и/или сегменты решетки, находясь во втором положении, встроены в упомянутые створки; (ii), по меньшей мере подмножество упомянутых створок содержит углубления, выполненные с возможностью вмещать конструкцию привода и/или сегменты решетки, находящиеся во втором положении; и/или (iii) конструкция привода и сегменты решетки, находясь во втором положении, размещены за или перед упомянутыми створками вдоль направления рентгеновского пучка так, чтобы на участки рентгеновского пучка не воздействовали блоки привода и сегменты решетки.

Тем самым, устройство-решетка в соответствии с изобретением позволяет простое включение и отключение дифференциальной фазово-контрастной визуализации (ДФКВ) в устройстве рентгеновской визуализации. Иначе говоря, устройство-решетка в соответствии с изобретением обеспечивает практическую возможность выбора для использования дифференциальной фазово-контрастной визуализации и/или темно-полевой визуализации в дополнение (или нет) к обычной визуализации ослабления и, тем самым, предоставляет возможность гибкого выбора для клинициста между фазово-контрастным и/или темно-полевым обследованием и нормальным обследованием. Это достигается перемещением с по меньшей мере вращательной составляющей сегментов решетки на и с пути рентгеновского пучка посредством конструкции привода. Введение и удаление сегментов решетки относительно рентгеновского пучка реализуется без поиска компромисса в любом способе визуализации. Это достигается, поскольку устройство-решетка в соответствии с изобретением позволяет покрыть всю площадь рентгеновского детектора конструкциями решетки практически без зазора, то есть, никакие монтажные структуры или что-либо подобное не нарушают непрерывную съемку рентгеновского излучения, избегая ошибок реконструкции и соответственных артефактов изображения. Конструкция привода и/или сегменты решетки могут быть размещены спереди или сзади створки или где-либо между двумя соседними створками (если смотреть в направлении рентгеновских лучей). Например, в сканирующей системе для маммографии с малым уровнем облучения используются пред-коллиматор на первой стороне груди и пост-коллиматор на второй стороне груди и перед линиями стрип-детектора. Оба коллиматора снабжены щелевой структурой, в которой только щели или окна облучения позволяют проходить рентгеновским лучам. Конструкция привода или МЭМС и сегменты решетки во втором положении могут быть встроены в створки или полосы пост-коллиматора и могут быть, тем самым, скрыты от первичного рентгеновского пучка. В первом положении сегменты решетки затем перемещаются или переориентируются в окна облучения так, чтобы сегменты решетки покрывали щели между створками и воздействовали на участки рентгеновского пучка. Створки могут быть структурами одномерного отсеивающего растра, обычно выполненного из сильно ослабляющего излучение материала, например, из вольфрама. В положении «отключенной ДФКВ» МЭМС решеток не облучаются, а интерференционные полосы не регистрируются даже при том, что они могут присутствовать в случае, когда конструкция фазовой решетки и конструкция решетки-источника остаются в рентгеновском пучке. В положении «включенной ДФКВ» конструкция решетки-анализатора находится в рентгеновском пучке, а дифференциальная фазово-контрастная визуализация активна. Встраивание в створки позволяет скрывать всю структуру и защищать ее от нежелательного излучения в положении «включенной ДФКВ». В любом случае для рентгеновского коллиматора, рентгеновского отсеивающего растра и другого термин «встроенный» может быть определен так, что конструкция привода и/или сегменты решетки могут быть вмещены или размещены в углублениях по меньшей мере подмножества створок во втором положении. Иначе говоря, некоторые створки могут содержать по меньшей мере одно углубление с размерами, предусмотренными для вмещения конструкции привода и/или сегмента решетки во втором положении. Углубление может простираться только по части или по всей длине створки. Углубление может быть сплошным углублением или сегментированным, несплошным углублением.

Настоящее изобретение позволяет успешно применить его в клинической среде. Конкретно, настоящее изобретение очень подходит для применения в методиках визуализации, таких как маммография, диагностическая рентгенология, интервенционная рентгенология и компьютерная томография (КТ). Кроме того, представляемое изобретение позволяет полезное применение в промышленности. Более конкретно, настоящее изобретение очень подходит для применения в неразрушающем контроле (например, для анализа состава, структуры и/или качеств биологических, а также и небиологических образцов), а также для сканирования при обеспечении безопасности (например, для сканирования багажа в аэропортах).

В данном примере перемещение сегментов решетки выполняется локально, то есть каждый из упомянутого множества сегментов решетки перемещается отдельно (но возможно и одновременно). Более конкретно, в этом примере конструкция привода выполнена с возможностью перемещения каждого из сегментов решетки из первого положения до второго положения (и наоборот) посредством поворота. С этой целью каждый из упомянутого множества сегментов решетки снабжен индивидуальной осью вращения. Такая индивидуальная ось вращения может содержаться в соответствующем сегменте решетки для возможности миниатюризации. Альтернативно и также одинаково эффективно с точки зрения миниатюризации, индивидуальная ось вращения устанавливается для каждой поверхности сегмента решетки. Таким образом, в этом примере упомянутое множество сегментов решетки при перемещении из первого во второе положение (и наоборот) изменяют ориентацию относительно рентгеновского пучка или соответствующего его участка, однако, индивидуальные оси вращения не изменяют положение относительно рентгеновского пучка или соответствующего его участка. В результате этого устройство-решетка в соответствии с этим примером эффективно избегает использования второго положения, в котором упомянутое множество сегментов решетки расположено целиком вне поля сканирования устройства рентгеновской визуализации. Следовательно, устройство-решетка в соответствии с этим примером имеет возможность переключения от первого ко второму положению (и наоборот), используя минимальное перемещение. Поэтому устройство-решетка в соответствии с этим примером имеет возможность осуществления такого переключения за минимальное время, тем самым, действительно расширяя клинические возможности.

Устройство-решетка в соответствии с изобретением дополнительно позволяет легкое включение и отключение ДФКВ для методик рентгеновской визуализации, для которых является важной большая рабочая зона рентгеновского детектора. Большая рабочая зона рентгеновского детектора может быть отнесена к площади детектора между 500 и 1500 см², предпочтительно, между 700 и 1300 см², и более предпочтительно, между 900 и 1100 см². Большая рабочая зона рентгеновского детектора важна, например, для компьютерной томографии (КТ) и для маммографии.

В данном примере конструкция привода выполнена с возможностью наклона сегментов решетки между первым положением и вторым положением, предпочтительно, примерно на 90 градусов. Иначе говоря, движение одного из упомянутого множества сегментов решетки с по меньшей мере вращательной составляющей может быть наклоном, поворотом, вращением или переориентацией. Движение может также содержать составляющую поступательного движения, что означает движение с комбинацией вращения и поступательного движения. Иначе говоря, движение одного из упомянутого множества сегментов решетки может быть комбинацией наклона и перемещения. Например, сегмент решетки может быть вначале поднят и затем повернут. Сегмент решетки может также быть вначале перемещен в сторону (перпендикулярно рентгеновскому пучку) и затем повернут. Это боковое перемещение может быть также использовано для осуществления пошагового изменения фазы. Перемещение может быть двух- или трехмерным. Результат перемещения - это изменение положения и/или ориентации сегментов решетки относительно рентгеновского пучка.

В данном примере конструкция привода содержит множество блоков привода. Все или подмножество блоков привода могут управляться одним общим приводным валом с общей осью вращения. Альтернативно, каждый или подмножество блоков привода могут управляться индивидуально и непосредственно множеством приводных валов. В данном примере по меньшей мере один из блоков привода содержит микро-электромеханическую систему (МЭМС). МЭМС может быть составлена из компонентов с размерами от 1 до 100 мкм (то есть, от 0,001 до 0,1 мм). Например, МЭМС имеет размер между 50 и 1000 мкм, более предпочтительно, размер между 100 и 500 мкм. Например, размеры структуры МЭМС сопоставимы с размерами пикселей компьютерной томографии или маммографии. МЭМС может содержать центральный блок, который обрабатывает данные и по меньшей мере микрокомпонент, который взаимодействует с окружением, таким как привод и/или датчик. МЭМС может быть изготовлена, например, процессами осаждения, литографией, травлением, напылением, и т.д. МЭМС может быть активизирована электростатическим или магнитным образом. Преимущество использования МЭМС заключается в том, что не требуется большого перемещения структур решеток размера детектора, но структуры решеток размера единичного пикселя могут быть выведены с пути рентгеновского пучка.

Конструкция решетки содержит множество сегментов решетки, которые могут быть размещены рядом друг с другом перпендикулярно рентгеновскому пучку. Каждый сегмент решетки может содержать решетчатую структуру с соответствующей характеристикой пропускания. Например, решетчатая структура содержит линии, размещенные как своего рода линейные полосы с соответствующей характеристикой пропускания. Под термином «характеристика пропускания» подразумеваются свойства поглощения и/или свойства относительно сдвига фазы. Решетчатую структуру может сформировать множество полос и пробелов, размещаемых периодически. Полосы могут быть размещены для изменения фазы и/или амплитуды рентгеновского излучения. Пробелы могут изменить фазу и/или амплитуду рентгеновского излучения на другие, в частности, в меньшей степени, чем полосы. Пробелы могут быть прозрачными для рентгеновских лучей. Выражение «прозрачный для рентгеновских лучей» означает, что проходящее рентгеновское излучение не изменяется по фазе и не изменяется по амплитуде, и то, и другое - в измеряемой, или разумной, степени. В данном примере, конструкция решетки представляет собой конструкцию G0 решетки-источника, конструкцию G1 фазовой решетки и/или конструкцию G2 решетки-анализатора. Следует отметить, что термины «решетка-источник», «решетка-поглотитель» и «фазовая решетка» относятся к функции решетки в отношении их действия на проходящее рентгеновское излучение. Однако термины в определенном смысле могут также относиться к расположению или положению в пределах интерферометра, используемого для фазово-контрастной визуализации.

Например, вариант выбора для включения и отключения дифференциальной фазово-контрастной визуализации реализуется переориентацией только конструкции решетки-анализатора. Переориентация конструкции фазовой решетки и конструкции решетки-источника не является необходимой для отключения дифференциальной фазово-контрастной визуализации. Конструкция фазовой решетки поглощает только очень немного излучения, тогда как конструкция решетки-источника поглощает значительно больше, но она располагается перед пациентом (если смотреть в направлении рентгеновских лучей). Кроме того, конструкция решетки-источника может быть удалена другим способом, например, сдвигом ее из поля сканирования, поскольку она намного меньше, чем конструкция решетки-анализатора, и поскольку она размещается в местоположении, где рентгеновский пучок коллимирован до нескольких квадратных сантиметров.

Например, включение и отключение дифференциальной фазово-контрастной визуализации реализуется даже более эффективно синхронной переориентацией конструкции решетки-анализатора и конструкции решетки-источника. Тогда, могут быть использованы два устройства-решетки в соответствии с изобретением, одно для конструкции решетки-анализатора и одно для конструкции решетки-источника.

В данном примере, конструкция решетки дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управления конструкцией привода для перемещения сегментов решетки, одновременно или независимо друг от друга. Приведение в действие может управляться различным образом. Приведение в действие может затронуть весь рентгеновский детектор одновременно или только некоторые линии детектора или даже отдельный пиксель детектора могут быть затронуты. Кроме того, может быть задействовано средство для гарантии определенной точности и воспроизводимости позиционирования, например, конструкции решетки-анализатора, посредством конструкции привода, для выполнения сбора информации о фазе вполне определенным относительным смещением периодических структур конструкции фазовой решетки относительно конструкции решетки-анализатора. В данном примере сегменты решетки соответствуют участкам рентгеновского пучка.

В соответствии с настоящим изобретением также обеспечен интерферометрический блок. Интерферометрический блок содержит устройство-решетку и рентгеновский детектор. Рентгеновский детектор выполнен с возможность обнаружения рентгеновского пучка, проходящего устройство-решетку.

Интерферометрический блок в соответствии с изобретением может быть частью системы рентгеновской визуализации, которая является КТ-системой или системой для маммографии (сканирования среза). Устройство-решетка в соответствии с изобретением может также быть частью системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации.

Рентгеновский детектор может быть сцинтиллятором или детектором прямого преобразования. В данном примере детектор представляет собой детектор с большой рабочей зоной, что означает детектор с площадью детектора между 500 и 1500 см², предпочтительно, между 700 и 1300 см², и более предпочтительно, между 900 и 1100 см².

В данном примере сегмент решетки представляет собой ряд решетки, размер которого практически соответствует размеру ряда пикселей рентгеновского детектора. В другом примере сегмент решетки представляет собой пиксель решетки, размер которого практически соответствует размеру пикселя рентгеновского детектора. Конструкция привода или МЭМС может привести в действие сегменты решетки отдельного пикселя или группы пикселей и, следовательно, добавить сегменты решетки или вывести их из локального рентгеновского пучка.

В соответствии с настоящим изобретением представлена также система рентгеновской визуализации. Система рентгеновской визуализации может обеспечить управление использованием дифференциальной фазово-контрастной визуализации на основе решеток в устройстве рентгеновской визуализации, например, для медицинской визуализации. Система рентгеновской визуализации содержит интерферометр и конструкцию рентгеновского источника. Конструкция рентгеновского источника выполнена с возможностью подавать рентгеновский пучок для прохождения через интерферометрический блок. Конструкция рентгеновского источника может содержать рентгеновский источник и конструкцию решетки-источника. В данном примере система рентгеновской визуализации представляет собой КТ-систему или систему для маммографии с возможностью дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации. Система рентгеновской визуализации может использоваться в диагностических системах, таких как КТ, интервенционные рентгеновские системы, системы для маммографии и общие рентгеновские системы, использующие рентгеновские детекторы с большими площадями.

В соответствии с настоящим изобретением также обеспечен способ рентгеновской визуализации. Он содержит следующие этапы, не обязательно в таком порядке:

- обеспечение бифункциональной возможности выбора для рентгеновской визуализации посредством устройства-решетки, содержащего конструкцию привода и конструкцию решетки. Конструкция решетки содержит множество сегментов решетки, а конструкция привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов решетки с по меньшей мере вращательной составляющей между первым положением и вторым положением. В первом варианте выбора сегменты решетки размещают в первом положении на пути рентгеновского пучка так, чтобы сегменты решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка для первого способа визуализации. Во втором варианте выбора сегменты решетки размещают во втором положении вне участков пути рентгеновского пучка так, чтобы на участки рентгеновского пучка не воздействовали сегменты решетки для второго способа визуализации.

- Принятие решения между первым и вторым вариантом выбора.

- Выполнение одного из вариантов выбора.

Тем самым, способ рентгеновской визуализации дает возможность гибкого выбора для радиолога между фазово-контрастным обследованием и обычным обследованием. Например, перемещение одного из упомянутого множества сегментов решетки с по меньшей мере вращательной составляющей возможно с наклоном, поворотом, вращением или переориентацией. Перемещение может также содержать составляющую поступательного движения, например, для пошагового изменения фазы. Например, конструкция привода представляет собой по меньшей мере один привод МЭМС. Например, вариант выбора для включения и отключения дифференциальной фазово-контрастной визуализации реализуется переориентацией только конструкции решетки-анализатора. Например, во втором положении конструкция привода и сегменты решетки встроены в створки коллиматора или в створки отсеивающего растра.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечен также элемент компьютерной программы, причем элемент компьютерной программы содержит средство программного кода, чтобы заставлять устройство рентгеновской визуализации, как задано в независимом пункте формулы изобретения, относящемся к устройству, выполнять этапы способа рентгеновской визуализации, когда компьютерная программа выполняется на компьютере, управляющем устройством рентгеновской визуализации.

Следует понимать, что устройство рентгеновской визуализации, система рентгеновской визуализации, способ рентгеновской визуализации, элемент компьютерной программы для управления таким устройством и машиночитаемый носитель, хранящий такой элемент компьютерной программы в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения, имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как задано в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует также понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения может также быть любой комбинацией зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.

Сущностью изобретения может быть использование микроэлектромеханических систем (МЭМС) для приведения в действие аппаратных средств решетки отдельного пикселя рентгеновского детектора или группы пикселей рентгеновского детектора и, следовательно, добавления решеток или их выведения из локального рентгеновского пучка.

Настоящее изобретение позволяет полезное применение в клинической среде, например, в больнице. Более конкретно, настоящее изобретение очень подходит для применения в методиках медицинской визуализации, включая, без ограничения, маммографию, для медицинского обследования пациентов. Кроме того, настоящее изобретение позволяет полезное применение в промышленной среде. Более конкретно, настоящее изобретение очень подходит для применения в неразрушающем контроле (например, для анализа состава, структуры и/или качеств биологических, а также и небиологических образцов), а также для сканирования в целях безопасности (например, для сканирования багажа в аэропортах).

Эти и другие объекты настоящего изобретения станут очевидными и будут объяснены в отношении описанных ниже вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примерные варианты осуществления изобретения описываются ниже в связи с сопровождающими чертежами:

Фиг.1 изображает схематический чертеж примера устройства-решетки, интерферометрического блока и системы рентгеновской визуализации в соответствии с изобретением.

Фиг.2 - схематичный и примерный вариант осуществления интерферометрического блока в соответствии с изобретением.

Фиг.3a - схематичная и примерная система щелевого сканирования для маммографии, и Фиг.3b и 3c показывают ее детали с примерным устройством-решеткой 1 в соответствии с изобретением.

Фиг.4 - схематичный и примерный вариант осуществления устройства-решетки для устройства рентгеновской визуализации в соответствии с изобретением.

Фиг.5 - основные этапы примера способа рентгеновской визуализации в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На Фиг.1 схематично и примерно показан вариант осуществления устройства-решетки 1, интерферометрического блока 2 и системы 3 рентгеновской визуализации в соответствии с изобретением. Система 3 рентгеновской визуализации может обеспечить управление использованием дифференциальной фазово-контрастной визуализации на основе решетки, например, для медицинской визуализации. Система 3 рентгеновской визуализации может быть использована в диагностических системах, таких как КТ, интервенционных рентгеновских системах, системах для маммографии и общих рентгеновских системах, использующих рентгеновские детекторы с большими площадями.

Система 3 рентгеновской визуализации содержит интерферометрический блок 2 и конструкцию 60 рентгеновского источника. Конструкция 60 рентгеновского источника подает рентгеновский пучок 30 для прохождения через интерферометрический блок 2. Интерферометрический блок 2 содержит устройство-решетку 1 и рентгеновский детектор 50. Рентгеновские лучи падают поверхность детектора сверху. Рентгеновский детектор 50 обнаруживает рентгеновский пучок 30, проходящий устройство-решетку 1. Рентгеновский детектор 50 может быть детектором с большой рабочей зоной, что означает детектор с площадью детектора между 500 и 1500 см².

На Фиг.2 схематично и примерно показан вариант осуществления интерферометрического блока 2 в соответствии с изобретением. Интерферометрический блок 2 содержит устройство-решетку 1 и рентгеновский детектор 50. Показанные боксы рентгеновского детектора 50 обозначают отдельные пиксели детектора, которые могут быть сцинтилляторами или детекторами прямого преобразования. Устройство-решетка 1 в настоящем документе представляет собой решетку-анализатор. Интерферометрический блок 2 дополнительно содержит фазовую решетку (не показана), размещенную выше по ходу от решетки-анализатора относительно рентгеновского пучка 30.

Устройство-решетка 1 содержит конструкцию 10 решетки и конструкцию 20 привода (не показана). Конструкция 10 решетки содержит множество сегментов 11 решетки, которые могут быть размещены рядом друг с другом перпендикулярно к рентгеновскому пучку 30. Каждый сегмент 11 решетки может содержать решетчатую структуру с соответствующей характеристикой пропускания. Конструкция 10 решетки в настоящем документе представляет собой конструкцию решетки-анализатора, но может также или вместо этого быть конструкцией фазовой решетки и/или конструкцией решетки-источника.

Конструкция 20 привода содержит в настоящем документе по меньшей мере один блок привода, содержащий МЭМС. Каждый блок привода выполнен с возможностью перемещения одного из упомянутого множества сегментов 11 решетки с по меньшей мере вращательной составляющей между первым положением и вторым положением. Перемещение может быть наклоном, поворотом, вращением или переориентацией. Перемещение может также содержать составляющую поступательного движения, например, для пошагового изменения фазы, что означает, что перемещение одного из упомянутого множества сегментов 11 решетки может быть комбинацией наклона и смещения. Результат перемещения является изменением положения и/или ориентации сегментов 11 решетки относительно рентгеновского пучка 30.

На Фиг.2a и 2b включение и отключение дифференциальной фазово-контрастной визуализации реализуется переориентацией только конструкции 10 решетки-анализатора. Приведение в действие посредством МЭМС на конструкции 10 решетки-анализатора обозначено на Фиг.2a четырьмя черными стрелками. Переориентация конструкции фазовой решетки и конструкции решетки-источника не обязательно требуется для отключения дифференциальной фазово-контрастной визуализации.

В первом положении, показанном на Фиг.2b, сегмент 11 решетки размещен на пути рентгеновского пучка 30 так, чтобы сегмент 11 решетки воздействовал на по меньшей мере участки рентгеновского пучка 30. Во втором положении, показанном на Фиг.2a, сегмент 11 решетки размещен вне участков пути рентгеновского пучка 30 так, чтобы на участки рентгеновского пучка 30 не воздействовали сегменты решетки.

На Фиг.2a во втором положении конструкция 20 привода (не показана) и сегмент 11 решетки, встроены в створку 40 отсеивающего растра. Створки 40 представляют собой в настоящем документе конструкции одномерного отсеивающего растра, обычно выполняемые из сильно ослабляющего излучение материала. Одна створка выделена для иллюстрации. Створки 40 справа от нее не показаны для простоты. Термин «встроены» означает, что конструкция 20 привода и сегмент 11 решетки размещены в углублении внутри створки и ограждены от рентгеновского излучения сверху. Конструкция 20 привода (не показана) размещены в нижнем конце отсеивающего растра. В этом так называемом положении с «отключенной ДФКВ» сегмент 11 решетки не облучается, а интерференционные полосы не обнаруживаются даже при том, что они могут присутствовать в случае, если конструкция фазовой решетки и конструкция решетки-источника остаются в рентгеновском пучке 30.

На Фиг.2b в первом положении сегмент 11 решетки размещен между двумя соседними створками 40 перпендикулярно рентгеновскому пучку 30 для покрытия щели между двумя створками 40. В этом так называемом положении с «включенной ДФКВ» конструкция 10 решетки-анализатора находится в рентгеновском пучке 30, а дифференциальная фазово-контрастная визуализация активизирована.

В этом примере каждый из сегментов 11 решетки снабжен индивидуальной осью вращения. В этом примере такая индивидуальная ось вращения установлена, если смотреть вдоль направления рентгеновского пучка 30, на нижней поверхности сегмента 11 решетки. Каждый блок привода выполнен с возможностью вращения соответствующего сегмента 11 решетки относительно его индивидуальной оси вращения от первого ко второму положению (и наоборот).

На Фиг.2c показана створка 40 отсеивающего растра и встроенный сегмент 11 решетки, в настоящем документе это часть решетки-анализатора. Стрелка 90 показывает вращение или направление КТ-системы. Когда КТ начинает поворачиваться в направлении 90 вращения, сегмент 11 решетки в вертикальном или отключенном положении поддерживается частью створки 40 для противостояния силе ускорения. В своем горизонтальном или рабочем положении сегмент 11 решетки поддерживается рентгеновским детектором (не показан), размещенным ниже, который нивелирует центростремительные силы на сегменте 11 решетки-анализатора. Предпочтительно, переключение между отключенным и рабочим положением не производится во время вращения КТ-системы.

На Фиг.3a схематично и примерно показана система щелевого сканирования для маммографии, а на Фиг.3b и 3c показаны ее детали с примерным устройством-решеткой 1 в соответствии с изобретением. Пред-коллиматор 71 размещен на первой стороне груди 80, а пост-коллиматор 72 размещен на второй стороне груди 80 и напротив линий стрип-детектора рентгеновского детектора 50. Оба коллиматора 71, 72 снабжены щелевой структурой, как показано на Фиг.3b, в которой только щели или окна 73 облучения позволяют проходить рентгеновским лучам. Как показано выше на Фиг.3c, отдельные блоки привода конструкции 20 привода или МЭМС и сегменты 11 решетки во втором положении расположены близко за створками пост-коллиматора 72 в направлении рентгеновского пучка 30 и, тем самым, скрыты от рентгеновского пучка 30 так, чтобы на рентгеновский пучок 30 не воздействовали сегменты 11 решетки. В первом положении, как показано ниже на Фиг.3c, сегменты решетки затем перемещаются или переориентируются на 90 градусов в окна 73 облучения так, чтобы сегменты 11 решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка 30. В этом примере каждый из сегментов 11 решетки снабжен индивидуальной осью вращения. В этом примере такая индивидуальная ось вращения установлена, если смотреть вдоль направления рентгеновского пучка 30, на нижней поверхности сегмента 11 решетки. Каждый блок привода выполнен с возможностью вращения соответствующего сегмента 11 решетки относительно его индивидуальной оси вращения от первого ко второму положению (и наоборот).

На Фиг.4 схематично и примерно показан вариант осуществления устройства-решетки 1 для устройства рентгеновской визуализации, содержащий конструкцию 10 решетки и множество блоков привода конструкции 20 привода. Конструкция 10 решетки содержит множество сегментов 11 решетки, которые размещены рядом друг с другом перпендикулярно рентгеновскому пучку 30. Каждый сегмент 11 решетки может содержать решетчатую структуру 12 с соответствующей характеристикой пропускания. Конструкция 10 решетки в настоящем документе представляет собой конструкцию 10 решетки-анализатора.

Блоки привода конструкции 20 привода в этом примере содержат МЭМС. МЭМС может быть приведено в действие электростатическим или магнитным образом. Каждый блок привода выполнен с возможностью наклона одного из упомянутого множества сегментов 11 решетки с по меньшей мере вращательной составляющей между первым положением и вторым положением, как показано стрелками. Результат перемещения - это изменение положения, и/или ориентации сегментов 11 решетки относительно рентгеновского пучка 30.

На Фиг.5 показан схематический вид этапов способа рентгеновской визуализации. Способ содержит следующие этапы, не обязательно в таком порядке:

обеспечение бифункционального варианта выбора для устройства рентгеновской визуализации посредством устройства с решетками, содержащего конструкцию (20) привода и конструкцию (10) решетки; причем конструкция (10) решетки содержит множество сегментов (11) решетки; и причем конструкция (20) привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов решетки (11) с по меньшей мере вращательной составляющей между первым положением и вторым положением; причем в первом варианте выбора сегменты 11 решетки размещают в первом положении на пути рентгеновского пучка 30 так, чтобы сегменты 11 решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка 30 для первого способа визуализации;

причем во втором варианте выбора сегменты 11 решетки размещают во втором положении вне участков пути рентгеновского пучка 30 так, чтобы на участки рентгеновского пучка 30 не воздействовали сегменты 11 решетки для второго способа визуализации;

принятие решения между первым и вторым вариантами выбора; и

выполнения одного из вариантов выбора.

Тем самым, способ рентгеновской визуализации предоставляет радиологу возможность гибкого выбора между фазово-контрастным обследованием и нормальным обследованием. Перемещение одного из упомянутого множества сегментов 11 решетки с по меньшей мере вращательной составляющей может быть наклоном, поворотом, вращением или переориентацией. Перемещение может также содержать составляющую поступательного движения, например, для пошагового изменения фазы. Блок привода конструкции 20 привода представляет собой по меньшей мере один привод МЭМС. Вариант выбора для включения и отключения дифференциальной фазово-контрастной визуализации реализуется переориентацией только конструкции 10 решетки-анализатора. Во втором положении блоки привода и сегменты 11 решетки встроены в створки коллиматора или в створки 40 отсеивающего растра.

В другом примерном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечена компьютерная программа или элемент компьютерной программы, который отличается тем, что выполнен с возможностью исполнять этапы способа для способа в соответствии с одним из предыдущих вариантов осуществления на соответствующей системе.

Элемент компьютерной программы может быть поэтому сохранен в компьютерном блоке, который также может быть частью варианта осуществления настоящего изобретения. Этот вычислительный блок может быть выполнен с возможностью осуществлять или приводить к осуществлению этапов описанного выше способа. Кроме того, он может быть выполнен с возможностью задействовать компоненты вышеописанного устройства. Вычислительный блок может быть выполнен с возможностью автоматической работы и/или для выполнения команд пользователя. Компьютерная программа может быть загружена в рабочую память процессора. Процессор может, таким образом, быть оборудован для выполнения способа по изобретению.

Этот примерный вариант осуществления изобретения охватывает и компьютерную программу, которая изначально использует изобретение, и компьютерную программу, которая посредством обновления превращает имеющуюся программу в программу, которая использует изобретение.

Дополнительно, элемент компьютерной программы может иметь возможность обеспечить все необходимые этапы для выполнения процедуры примерного варианта осуществления способа, как описано выше.

В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечен машиночитаемый носитель типа CD-ROM, причем машиночитаемый носитель имеет сохраненные на нем элемент компьютерной программы, и этот элемент компьютерной программы описан в предыдущем разделе.

Компьютерная программа может сохраняться и/или распространяться на подходящем носителе типа оптического носителя данных или твердотельного носителя, поставляемого вместе или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Однако компьютерная программа также может быть представлена по сети, такой как Всемирная паутина, и может быть загружена в рабочую память процессора из такой сети. В соответствии с дополнительным примерным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечен носитель для того, чтобы сделать элемент компьютерной программы доступным для загрузки, и этот элемент компьютерной программы выполнен с возможностью осуществления способа в соответствии с одним из предварительно описанных вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны в отношении различных объектов изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы, относящихся к способу, тогда как другие варианты осуществления описаны в отношении пунктов формулы, относящихся к устройству. Однако специалист в области техники увидит из вышеприведенного и нижеследующего описания, что, если специально не отмечено иначе, в дополнение к любой комбинации признаков, принадлежащих к объекту изобретения одного типа, предполагается также, что данная заявка раскрывает и любую комбинацию признаков, относящихся к различным объектам изобретения. Однако, все признаки могут быть объединены, обеспечивая синергетические эффекты, которые больше, чем просто суммирование признаков.

Хотя изобретение было показано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничивающими. Изобретение не огранивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и воспроизведены специалистами в области техники при осуществлении заявляемого изобретения из анализа чертежей, раскрытия, и зависимых пунктов формулы.

В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а выражение в единственном числе не исключает множества. Отдельный процессор или другой блок могут выполнить функции нескольких элементов, приведенных в формуле. То, что некоторые меры приведены во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для получения преимущества. Любые условные обозначения формулы не следует рассматривать как ограничение объема притязаний изобретения.

Изобретение относится к устройству-решетке (1) для устройства рентгеновской визуализации, интерферометрическому блоку (2), системе (3) рентгеновской визуализации, способу рентгеновской визуализации, и элементу компьютерной программы для управления таким устройством, и машиночитаемому носителю, хранящему такой элемент компьютерной программы. Устройство-решетка (1) для устройства рентгеновской визуализации содержит конструкцию (10) решетки и конструкцию (20) привода. Конструкция (10) решетки содержит множество сегментов (11) решетки. Конструкция (20) привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов (11) решетки с, по меньшей мере, вращательной составляющей между первым положением и вторым положением. В первом положении сегменты (11) решетки размещены на пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы сегменты (11) решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка (30). Во втором положении сегменты (11) решетки размещены вне участков пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы на участки рентгеновского пучка (30) не воздействовали сегменты (11) решетки. Техническим результатом является возможность выбора для использования дифференциальной фазово-контрастной визуализации и/или темно-полевой визуализации в дополнение либо не в дополнение к обычной визуализации ослабления, обеспечивающая возможность гибкого выбора для клинициста между фазово-контрастным и/или темно-полевым обследованием и нормальным обследованием. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство-решетка (1) для устройства рентгеновской визуализации, содержащего конструкцию (60) рентгеновского источника, выполненную с возможностью подачи рентгеновского пучка (30), содержащее:

конструкцию (10) решетки;

конструкцию (20) привода;

причем конструкция (10) решетки содержит множество сегментов (11) решетки;

причем конструкция (20) привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов (11) решетки с, по меньшей мере, вращательной составляющей между первым положением и вторым положением;

причем в первом положении сегменты (11) решетки размещены во время работы на пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы сегменты (11) решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка (30) с целью дифференциальной фазово-контрастной визуализации и/или темно-полевой визуализации; и

причем во втором положении сегменты (11) решетки размещены во время работы вне участков пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы на участки рентгеновского пучка (30) не воздействовали сегменты (11) решетки с целью визуализации ослабления; и

рентгеновский отсеивающий растр или рентгеновский коллиматор, снабженный створками (40), причем (i) конструкция (20) привода и/или сегменты (11) решетки, находясь во втором положении, встроены в упомянутые створки (40); (ii) по меньшей мере, подмножество упомянутых створок (40) содержит углубления, выполненные с возможностью вмещать конструкцию (20) привода и/или сегменты (11) решетки, находящиеся во втором положении; и/или (iii) конструкция (20) привода и сегменты (11) решетки, находясь во втором положении, размещены за или перед упомянутыми створками (40) вдоль направления рентгеновского пучка (30) так, чтобы на участки рентгеновского пучка (30) не воздействовали блоки привода (20) и сегменты (11) решетки.

2. Устройство-решетка (1) по п.1, причем конструкция (20) привода выполнена с возможностью наклонять сегменты (11) решетки между первым положением и вторым положением.

3. Устройство-решетка (1) по одному из предыдущих пунктов, причем конструкция (10) решетки представляет собой конструкцию решетки-анализатора, конструкцию фазовой решетки и/или конструкцию решетки-источника.

4. Устройство-решетка (1) по одному из предыдущих пунктов, причем конструкция (20) привода содержит множество блоков привода; и причем по меньшей мере один блок (20) привода содержит микроэлектромеханическую систему.

5. Устройство-решетка (1) по одному из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью управления конструкцией (20) привода для перемещения сегментов (11) решетки одновременно или независимо друг от друга.

6. Интерферометрический блок (2), содержащий:

устройство-решетку (1) по любому из пп.1-5; и

рентгеновский детектор (50);

причем рентгеновский детектор (50) выполнен с возможностью обнаружения рентгеновского пучка (30), проходящего в устройство-решетку (1).

7. Интерферометрический блок (2) по предыдущему пункту, причем сегмент (11) решетки устройства-решетки (1) представляет собой пиксель решетки, размер которого практически соответствует размеру пикселя рентгеновского детектора (50), или сегмент (11) решетки представляет собой ряд решетки, размер которого практически соответствует размеру ряда пикселей рентгеновского детектора (50).

8. Система (3) рентгеновской визуализации, содержащая:

интерферометрический блок (2) по п.6 или 7; и

конструкцию (60) рентгеновского источника;

причем конструкция (60) рентгеновского источника выполнена с возможностью подавать рентгеновский пучок (30) для прохождения через интерферометрический блок (2).

9. Система (3) рентгеновской визуализации по предыдущему пункту, причем система (3) рентгеновской визуализации представляет собой КТ-систему, систему для маммографии, диагностическую рентгеновскую систему или интервенционную рентгеновскую систему.

10. Способ рентгеновской визуализации, содержащий следующие этапы:

- обеспечение бифункциональной возможности выбора для переключения между (i) дифференциальной фазово-контрастной визуализацией и/или темно-полевой визуализацией и (ii) визуализацией ослабления посредством устройства-решетки, содержащего конструкцию (20) привода и конструкцию (10) решетки; причем конструкция (10) решетки содержит множество сегментов (11) решетки; и причем конструкция (20) привода выполнена с возможностью перемещения упомянутого множества сегментов (11) решетки с, по меньшей мере, вращательной составляющей между первым положением и вторым положением; причем в первом варианте выбора сегменты (11) решетки размещают в первом положении на пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы сегменты (11) решетки воздействовали на участки рентгеновского пучка (30) для первого способа визуализации; причем во втором варианте выбора сегменты (11) решетки размещают во втором положении вне участков пути рентгеновского пучка (30) так, чтобы на участки рентгеновского пучка (30) не воздействовали сегменты (11) решетки для второго способа визуализации; и дополнительно содержащего рентгеновский отсеивающий растр или рентгеновский коллиматор, снабженный створками (40), причем (i) конструкция (20) привода и/или сегменты (11) решетки, находясь во втором положении, встроены в упомянутые створки (40); (ii) по меньшей мере, подмножество упомянутых створок (40) содержит углубления, выполненные с возможностью вмещать конструкцию (20) привода и/или сегменты (11) решетки, находящиеся во втором положении; и/или (iii) конструкция (20) привода и сегменты (11) решетки, находясь во втором положении, размещены за или перед упомянутыми створками (40) вдоль направления рентгеновского пучка (30) так, чтобы на участки рентгеновского пучка (30) не воздействовали блоки (20) привода и сегменты (11) решетки;

- принятие решения между первым и вторым вариантами выбора; и

- выполнение одного из вариантов выбора.

11. Элемент компьютерной программы для управления одним из устройств по одному из пп.1-9, который, будучи исполняемым процессором, выполнен с возможностью осуществлять этапы способа по предыдущему пункту.

12. Машиночитаемый носитель, хранящий элемент программы по предыдущему пункту.