ДЕТЕКТОР И СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФАЗОВО-КОНТРАСТНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТОМОСИНТЕЗА Российский патент 2019 года по МПК A61B6/02 A61B6/04 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к устройству рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, линейному детектору для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, системе визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, способу рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза и компьютерному программному элементу для управления таким устройством и машиночитаемой среде, хранящей такой компьютерный программный элемент.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В технологии регистрации рентгеновского изображения, объект, подлежащий исследованию, располагают между рентгеновским источником и рентгеновским детектором. Веерный или конический пучок генерируют посредством рентгеновского источника, возможно с использованием коллимирующих элементов, в направлении рентгеновского детектора. Объект, подлежащий исследованию, пространственно ослабляет рентгеновский пучок в зависимости от его внутренней структуре. Пространственно ослабленное рентгеновское излучение впоследствии достигает рентгеновского детектора, при определении распределения интенсивности рентгеновского излучения и последующем превращении в электрические сигналы для дальнейшей обработки и отображения рентгеновского изображения. Как генерирующее рентгеновское излучение устройство, так и рентгеновский детектор можно устанавливать на портале для вращения вокруг объекта, подлежащего исследованию. Посредством обеспечения соответствующего вращения с последующей регистрацией различных рентгеновских изображений с различным выравниванием и ориентацией в отношении объекта, подлежащего исследованию, можно получать трехмерную реконструкцию внутренней морфологии объекта.

В дополнение к такой визуализации проходящего рентгеновского излучения, фазово-контрастная визуализация позволяет определять фазовый сдвиг пропускаемых рентгеновских лучей и мощность рассеяния образца. Это предоставляет дополнительную информацию, которую можно использовать для контрастирования, определения композиции материала и снижения дозы рентгеновского излучения. В WO 2013/004574 (A1) раскрыта система рентгеновской визуализации для фазово-контрастной визуализации, которая содержит рентгеновский источник, фазовую решетку, решетку анализатора и рентгеновский детекторный элемент. Объект, подлежащий визуализации можно располагать между рентгеновским источником и рентгеновским детекторным элементом. Фазовую решетку, а также решетку анализатора можно располагать между рентгеновским источником и рентгеновским детекторным элементом. Рентгеновский источник, фазовую решетку, решетку анализатора и рентгеновский детектор функционально связывают для регистрации фазово-контрастного изображения объекта.

В Carolina Arboleda et al, «Tilted-grating approach for scanning mode X-ray phase contrast imaging», Optics express, том 22, № 13, стр. 15447, раскрыто использование наклонных решеток для сканирующей фазово-контрастной системы визуализации.

В WO 2013/126296 раскрыта сканирующая фазово-контрастная система визуализации.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Может иметь место необходимость предоставить устройство рентгеновского детектора для фазово-контрастной визуализации, которая объединяет регистрацию данных томосинтеза с регистрацией данных фазового контраста простым образом.

Проблему настоящего изобретения решают посредством объектов изобретения по независимым пунктам формулы изобретения, где дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы изобретения. Следует отметить, что аспекты изобретения, описанные в дальнейшем, также применимы к устройству рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, линейному детектору для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, системе визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, способу рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, компьютерному программному элементу и машиночитаемой среде.

В соответствии с настоящим изобретением представлено устройство рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза. Устройство рентгеновского детектора содержит несколько линейных детекторов. Каждый линейный детектор выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка, падающего на такой линейный детектор. Каждый линейный детектор содержит множество независимых линий детектора, где ширина каждого линейного детектора равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна. Таким образом, одновременной регистрации данных фазового контраста содействуют посредством эквидистантной фазовой дискретизации на смежных линиях детектора одного (или кратного целого числа) периода муаровых интерференционных полос.

Изобретение, тем самым, предлагает устройство рентгеновского детектора, позволяющее комбинировать регистрацию данных томосинтеза с регистрацией данных фазового контраста. Как изложено выше, рентгеновская фазово-контрастная визуализация представляет собой способ, в котором используют информацию, касающуюся изменений фазы рентгеновского пучка, который проходит через объект, чтобы создавать его изображения. Фазовый сдвиг рентгеновского пучка, обусловленный образцом, не измеряют непосредственно, а преобразуют в вариации интенсивности, которую затем можно регистрировать посредством детектора. Рентгеновский томосинтез представляет собой способ осуществления томографии высокого разрешения с ограниченным углом, например, при маммографических уровнях дозы. Томография относится к визуализации посредством сечений или секционирования, через использование проникающей волны любого типа. Изобретение применимо к устройству рентгеновского детектора, например, для рентгеновского томосинтеза и щелевой сканирующей фазово-контрастной маммографии и, в частности, полноформатной цифровой маммографии.

Комбинации фазово-контрастной визуализации и томосинтеза достигают простым образом, поскольку он требует только минимального расширения геометрии линейного детектора. Расширение геометрии «стандартной» щелевой сканирующей системы томосинтеза до фазово-контрастной щелевой сканирующей системы томосинтеза является простым и минимальным, поскольку рентгеновский детектор и коллимирующая структура остаются на месте. Необходимое изменение аппаратного обеспечения состоит в замене, например, 21 стандартного линейного детектора на то же число линейных детекторов в соответствии с изобретением, где каждый из линейных детекторов отличается несколькими (например, восемью) смежными линиями детектора. Кроме того, период муарового паттерна корректируют по полному латеральному покрытию ширины линейного детектора (например, восемь каналов датчика для дискретизации по меньшей мере одного полного периода модуляции интенсивности из-за эффектов фазового контраста.

В качестве примера, каждый линейный детектор содержит по меньшей мере три линии детектора. Три линии детектора являются минимальными для того, чтобы определять три параметра, связанных с ослаблением, фазовым сдвигом и мощностью рассеяния образца. В качестве примера, каждый линейный детектор содержит между четырьмя и шестнадцатью линиями детектора. Больше чем шестнадцать линий детектора не усовершенствуют сколько либо точность определения фазы в случае, когда период интерференционных полос равен ширине детектора. Например, каждую линию детектора сегментируют на восемь сегментов, что выглядит как очень практичное число для сегментации в отношении компромисса между сложностью и точностью. Каждый линейный детектор может содержать датчик с анодом и катодом. Для сегментирования линейного детектора на несколько линий детектора, его анод можно сегментировать на несколько анодных полосок.

Например, каждую линию детектора располагают вдоль направления, перпендикулярного оси симметрии рентгеновского пучка. Ось симметрии рентгеновского пучка используют в качестве системы координат, поскольку рентгеновскому пучку можно придавать, например, коническую форму, и, тем самым, он может расходиться вдоль своей ширины, что обозначает, что частичные пучки рентгеновского пучка слегка наклонены (и не параллельны) друг относительно друга. Тем не менее, все линии детектора выравнивают в одной и той же плоскости, что обозначает, что они параллельны и не наклонены относительно друг друга.

В другом примере каждую линию детектора наклоняют в неперпендикулярном направлении относительно оси симметрии рентгеновского пучка. Наклон усовершенствует мощность торможения рентгеновского излучения линий детектора. В качестве примера, каждую линию детектора можно наклонять под острым углом относительно оси симметрии рентгеновского пучка. Острый угол может составлять между 5° и 40°. Также в этом примере, все линии детектора все еще параллельны друг другу.

В одном из примеров, множество компонентов решетки, выполненных с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке, предоставляют так, что один компонент решетки располагают перед каждым линейным детектором, если смотреть в направлении рентгеновского пучка. Преимуществом компонента решетки в виде нескольких подзвеньев является более высокая гибкость, например, при корректировке периода муарового паттерна в равной мере по всему детектору.

В другом примере, одно звено решетки, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке, предоставляют так, что звено решетки располагают спереди и оно покрывает все линейные детекторы одновременно, если смотреть в направлении рентгеновского пучка. Преимущество звена решетки в виде одного звена состоит в большей простоте и устойчивости в системе.

В одном из примеров, компонент решетки или звено решетки, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн, содержит решетку источника, фазовую решетку и решетку анализатора. Муаровый паттерн используют для извлечения дифференциальной фазы. Подробно, муаровый паттерн можно создавать в виде суперпозиции собственного изображения фазовой решетки и паттерна решетки анализатора, где обе решетки связаны периодически и наклонены друг относительно друга под очень малым углом. Этот муаровый паттерн может действовать в качестве полос несущей и, таким образом, фазовый градиент, вносимый объектом, можно обнаруживать в виде смещения муарового паттерна. Используя анализ Фурье для муарового паттерна, фазово-контрастное изображение объекта можно извлекать вместе с информацией о мощности рассеяния объекта.

В соответствии с настоящим изобретением, также представлен линейный детектор для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза. Линейный детектор выполнен с возможностью обнаруживать по меньшей мере муаровый паттерн в части рентгеновского пучка, падающей на такой линейный детектор, и содержит несколько линий детектора. Ширина линейного детектора равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна. В одном из примеров, муаровый паттерн в рентгеновском пучке создают посредством компонента решетки или звеньев решетки. Компонент решетки или каждое звено решетки содержит решетку источника, фазовую решетку и решетку анализатора, где решетка источника может быть общей для всех фазовых решеток и решеток анализатора.

В соответствии с настоящим изобретением, также представлена система визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза объекта. Система визуализации содержит устройство рентгеновского детектора, как описано выше, устройство рентгеновского источника, устройство решеток, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке, и портал. Устройство рентгеновского источника, устройство решеток и устройство рентгеновского детектора устанавливают на портал.

В одном из примеров, система визуализации дополнительно содержит опору для объекта, выполненную с возможностью поддерживать объект, где система визуализации выполнена с возможностью относительного перемещения опоры для объекта и портала. В одном из примеров, система визуализации выполнена с возможностью вращения портала и/или опоры для объекта, вокруг оси вращения, расположенной ниже устройства рентгеновского детектора, если смотреть в направлении рентгеновского пучка, так что реализуют относительное движение между порталом и опорой для объекта. Посредством обеспечения такого вращения с последующей регистрацией различных рентгеновских изображений с различным выравниванием и ориентацией по отношению к объекту, подлежащему исследованию, можно получать трехмерную реконструкцию внутренней морфологии объекта. В одном из примеров, система визуализации выполнена с возможностью поступательного движения, необязательно в дополнение к указанному выше вращению, портала и/или опоры для объекта в направлении, перпендикулярном оси симметрии рентгеновского пучка, также для того, чтобы осуществлять относительное движение между порталом и опорой для объекта.

Система может содержать компонент решетки или набор звеньев решетки, установленных на портал. Линейный детектор устройства рентгеновского детектора можно адаптировать так, что каждую из его линий детектора сегментируют на несколько, например, по меньшей мере 4 сегмента. Линии детектора можно ориентировать или в направлении, перпендикулярном оси симметрии рентгеновского пучка, или их можно наклонять в неперпендикулярном направлении относительно оси симметрии рентгеновского пучка для дискретизации интерференционного паттерна, т. е. для того, чтобы реконструировать фазу. В обоих случаях все линии детектора выравнивают в одной и той же плоскости, что обозначает, что они параллельны и не наклонены относительно друг друга.

В соответствии с настоящим изобретением, также представлен способ рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза. Он содержит следующие стадии:

a) предоставление рентгеновского пучка, проходящего через устройство рентгеновского детектора, и

b) обнаружение муарового паттерна по меньшей мере в части рентгеновского пучка.

Устройство рентгеновского детектора содержит несколько линейных детекторов, где каждый линейный детектор выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка. Каждый линейный детектор содержит несколько линий детектора, и ширина каждого линейного детектора равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна.

В одном из примеров способ включает следующую стадию

c) использование данных, обнаруживаемых посредством линий детектора каждого линейного детектора, для генерации ослабленного изображения, фазово-контрастного изображения и рассеянного изображения исследуемого объекта на основании обнаружения фазы или итерационной реконструкции.

В зависимости от физической ширины линейных детекторов по отношению к пространственному разрешению системы в том же направлении, вышеупомянутую стадию c) или можно выполнять при допущении, что ослабление, фазовый градиент и рассеяние являются постоянными по всей ширине линии детектора, или нет. В первом случае, процесс извлечения фазы идентичен извлечению фазы из данных о пошаговых изменениях фазы. Во втором случае итерационные способы нужно использовать для получения изображений ослабления, фазового сдвига и мощности рассеяния образца.

В соответствии с настоящим изобретением, также представлен компьютерный программный элемент, где компьютерный программный элемент содержит средства программного кода для управления устройством рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, как определено в независимом пункте формулы изобретения на устройство, чтобы осуществлять стадии способа рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, когда компьютерную программу запускают на компьютере, управляющем устройством рентгеновского детектора.

Следует понимать, что устройство рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, линейный детектор для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, система визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, способ рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, компьютерный программный элемент для управления такими устройствами и машиночитаемая среда, хранящая такой компьютерный программный элемент в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения, имеют схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения. Кроме того, следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления изобретения также может представлять собой какую-либо комбинацию зависимых пунктов формулы изобретения с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут видны и разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее в настоящем документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Образцовые варианты осуществления изобретения описаны далее со ссылкой на сопроводительные чертежи:

На фиг. 1 представлен схематический чертеж линейного детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением.

На фиг. 2 представлен схематический чертеж устройства рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением.

На фиг. 3 представлен схематический чертеж системы визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза объекта в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 представлен схематический обзор стадий образцового способа рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В качестве примера далее описана дифференциальная фазово-контрастная маммография на основе решеток. В реализациях такой дифференциальной фазово-контрастной маммографии используют присущую избыточность при регистрации данных в щелевой сканирующей маммографии. Чтобы одновременно получать информацию об ослаблении, фазе и темном поле для двухмерного изображения (женской) груди, необходимо измерять интенсивность рентгеновского излучения за интерферометром Тальбота-Лоу (содержит решетку источника, фазовую решетку и решетку анализатора и основан на когерентной самовизуализации периодических решеток), например, для восьми различных относительных латеральных смещений между локальным шагом фазовой решетки и решетки анализатора для одного и того же геометрического луча. Этого можно достичь с помощью процесса, называемого пошаговым изменением фазы, но не обязательно таким образом. В случае визуализации ослабления посредством маммографического щелевого сканирования, каждый геометрический луч дискретизируют, например, 18 раз с помощью 18 различных пикселей детектора. Эту избыточность используют только для снижения шума, но она не ведет к новым сигналам в случае ослабления. В дифференциальной фазово-контрастной щелевой сканирующей маммографии регистрация с 18 различных линий детектора предоставляет информацию, эквивалентную пошаговому изменению фазы, с преимуществом отсутствия необходимости приведения в действие точно выровненных структур микрометровых размеров.

В реализациях систем томосинтеза на основании щелевого сканирования утрачивают геометрическую избыточность, основанную на геометрическом луче, поскольку вращательное сканирование теперь выполняют не вокруг рентгеновского фокусного пятна, а вокруг точки под блоком щелевого сканирующего детектора. Вращательное сканирование включает относительное вращение между (i) совокупностью рентгеновского детектора, решеток и рентгеновского источника и (ii) объектом, подлежащим исследованию. Данные, получаемые таким образом, можно использовать для того, чтобы реконструировать наборы данных трехмерных вокселей маммографической плотности женской груди со всеми известными сложностями томографии с ограниченным углом.

Следовательно, ясно, что непосредственное обобщение фазово-контрастной маммографии на фазово-контрастный томосинтез является чуть не очевидным для щелевой сканирующей геометрии. В соответствии с данным изобретением, комбинации фазово-контрастной визуализации и томосинтеза достигают посредством элегантного, простого и минимального расширения геометрии линейного детектора.

Расширение геометрии щелевой сканирующей системы томосинтеза до фазово-контрастной щелевой сканирующей системы томосинтеза визуализации в соответствии с изобретением называют элегантным, простым и минимальным, поскольку рентгеновский детектор и его коллимирующая структура могут оставаться на месте. Необходимое изменение аппаратного обеспечения заключается в замене, например, 18 стандартных линейных детекторов на то же число линейных детекторов в соответствии с изобретением, где каждый из линейных детекторов теперь отличается порядка, например, восемью смежными линиями детектора. Шаг смежных линий детектора может быть или идентичен стандартной ширине линейного детектора или меньше.

На фиг. 1 представлены схематически и в качестве примера детали устройства 10 рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением. Устройство 10 рентгеновского детектора содержит несколько линейных детекторов 1. На фиг. 1 представлен только один линейный детектор 1 для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением. Множество таких линейных детекторов 1, расположенных смежно друг с другом, дает устройство 10 рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением (см. фиг. 2). Каждый из этих линейных детекторов 1 выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка 2, падающего на такой линейный детектор 1. Каждый линейный детектор 1 содержит несколько линий 11 детектора, где ширина W каждого линейного детектора 1 равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна. К тому же, на фиг. 1 представлен один линейный детектор 1 с восемью линиями 11 детектора.

На фиг. 1 рентгеновские пучки 2 падаю сверху фиг., что показано заштрихованной полосой, проходящей через интерферометр Тальбота-Лоу, содержащий фазовую решетку 31 и решетку 32 анализатора. После прохождения решетки 32 анализатора, муаровый паттерн формируют в интенсивности ниже по направлению движения между двумя постколлиматорными пластинами 33, указывающими на изменения, вызванные присутствием объекта (выше по направлению движения, не показан на фиг.) в отношении ослабления, фазового сдвига и рассеивания. В стандартной системе используют одну линия 11 детектора в форме Si-датчика с одним Si полосковым анодом. В отличие от этого, к тому же линейный детектор 1 в соответствии с изобретением и как показано на фиг. 1 содержит восемь независимых линий 11 детектора в форме восьми независимых анодных полосок или, другими словами, восемь пикселей пиксельной структуры кремниевого анода, чтобы воспринимать муаровый паттерн.

Частоту муарового паттерна корректируют по полному покрытию (в представленной реализации) восьми анодных полосок или каналов датчика, чтобы дискретизировать по меньшей мере один полный период модуляции интенсивности из-за эффектов фазового контраста.

Муаровый паттерн, сформированный после интерферометра, воспринимают с помощью здесь восьми независимых каналов считывания, что допускает извлечение фазы способом Фурье для каждого кадра считывания. Плотность канала, тем самым, увеличивают в восемь раз.

На фиг. 1 линии 11 детектора наклонены в неперпендикулярном направлении под острым углом α относительно оси A симметрии рентгеновского пучка 2. Линии 11 детектора наклонены для того, чтобы усовершенствовать мощность торможения рентгеновского излучения линий 11 детектора. Другими словами, освещение под углом скольжения для кремниевых пластин в качестве линий 11 детектора используют для того, чтобы усовершенствовать мощность торможения, в отличие от стандартных систем. Например, рентгеновский пучок 2 после двух постколлиматорных пластин 33 имеет ширину приблизительно 100 микрометров. Из-за большого угла падения на линии 11 детектора, рентгеновский пучок 2 расширяется до следа миллиметрового размера на поверхности датчика. Этот эффект делает плотность канала на линиях 11 детектора в плоскости рисунка сравнимой с плотностью канала перпендикулярно рисунку (например, в направлении от стенки грудной клетки к соску). Показанный наклон линий 11 детектора является необязательным. Также возможен не наклонный двухмерный детектор, например, в случае, когда используют датчик с более высоким атомным числом.

На фиг. 2 представлена схематически и в качестве примера устройство 10 рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза в соответствии с изобретением. Здесь показано относительное расположение четырех линейных детекторов 1. Какое-либо другое число линейных детекторов 1 также возможно, например, 21 линейный детектор 1. Чертеж приведен без соблюдения масштаба, но показывает небольшие размеры каждой щели после коллиматора 33 по сравнению с расстоянием между двумя линиями 11 детектора.

Несколько компонентов решетки (включая обыкновенную решетку источника и каждую фазовую решетку 31 и решетку 32 анализатора), выполненных с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке 2, представлены на фиг. 2 в виде независимо расположенных спереди каждого линейного детектора 1, если смотреть в направлении рентгеновского пучка 2 (решетка источника не показана). Не показано, но также возможно, что одно звено решетки (решетки источника, фазовой решетки 31 и решетки 32 анализатора) располагают спереди и оно покрывает полностью все линейные детекторы 1 одновременно, если смотреть в направлении рентгеновского пучка 2.

На фиг. 3 представлен маммографической системы вид в перспективе в качестве примера системы 24 визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза объекта в соответствии с настоящим изобретением. Система 24 визуализации содержит устройство 12 рентгеновского источника, устройство решеток (не показано) и устройство 10 рентгеновского детектора, установленные на портал 30 или двигающуюся структуру. Систему 24 визуализации дополнительно содержит опору для объекта 36 или нижнюю опорную лопатку для груди и верхнюю опорную лопатку 38 для груди, которые можно смещать друг относительно друга для того, чтобы размещать грудь, подлежащую исследованию в качестве объекта. Для регистрации, грудь остается на месте и портал 30 во время работы перемещают относительно груди. Более конкретно во время работы портал 30 вращают в направлениях 26 или 28 вокруг оси вращения, расположенной под устройством 10 рентгеновского детектора, если смотреть в направлении рентгеновского пучка 2. Также возможно реализовать движение объекта, пока портал 30 остается на месте. Движение может представлять собой вращательное или поступательное движение или их комбинацию.

На фиг. 4 представлен схематический обзор стадий образцового способа рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза. Образцовый способ включает следующие стадии:

- на первой стадии S1 предоставление рентгеновского пучка, проходящего через устройство 10 рентгеновского детектора.

- на второй стадии S2 обнаружение муарового паттерна по меньшей мере в части рентгеновского пучка 2.

Устройство 10 рентгеновского детектора содержит несколько линейных детекторов 1, где каждый линейный детектор 1 выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка 2. Каждый линейный детектор 1 содержит несколько линий 11 детектора, и ширина W каждого линейного детектора 1 равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна.

На необязательной третьей стадии S3 (не показано) образцовый способ дополнительно включает использование данных, обнаруживаемых с помощью линий 11 детектора каждого линейного детектора 1 для генерации изображений на основании информации об ослаблении, фазовом градиенте и рассеивании. Последнее можно определять или с помощью способа Фурье для извлечения фазы при допущении, что пространственное разрешение в направлении сканирования порядка ширины одного линейного детектора, после чего следует FBP реконструкция извлеченной информации об ослаблении, фазовом градиенте и рассеивании, или, если приведенное выше допущение не уместно, посредством комбинированной итерационной реконструкции трех изображений через способы обнаружения фазы или итерационной реконструкции.

В другом образцовом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена компьютерная программа или компьютерный программный элемент, который отличается тем, что он адаптирован для того, чтобы исполнять стадии способа в способе согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, в подходящей системе.

Компьютерный программный элемент, следовательно, можно хранить в компьютерном блоке, который также может представлять собой часть варианта осуществления настоящего изобретения. Этот вычислительный блок можно адаптировать для того, чтобы осуществлять или вызывать осуществление стадий способа, описанного выше. Кроме того, его можно адаптировать для управления компонентами описанного выше аппарата. Вычислительный блок можно адаптировать для управления автоматически и/или для того, чтобы исполнять приказы пользователя. Компьютерную программу можно загружать в рабочую память процессора данных. Процессор данных, таким образом, можно оборудовать для того, чтобы осуществлять способ по изобретению.

Этот образцовый вариант осуществления изобретения охватывает как компьютерную программу, которая с самого начала использует изобретение, так и компьютерную программу, которая посредством обновления превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение.

Кроме того, компьютерный программный элемент может быть способен обеспечивать все необходимые стадии, чтобы выполнять процедуру образцового варианта осуществления способа, как описано выше.

Согласно дополнительному образцовому варианту осуществления настоящего изобретения, представлена машиночитаемая среда, такая как CD-ROM, где машиночитаемая среда имеет компьютерный программный элемент, хранимый в ней, этот компьютерный программный элемент описан в предшествующем разделе.

Компьютерную программу можно хранить и/или распространять в подходящей среде, такой как оптическая запоминающая среда или твердотельная среда, которую поставляют вместе с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, а также можно распространять в других формах, например, через интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Однако компьютерную программу также можно предоставлять по сети, такой как World Wide Web, и можно загружать в рабочую память процессора данных из такой сети. Согласно дополнительному образцовому варианту осуществления настоящего изобретения, предоставлена среда для того, чтобы делать компьютерный программный элемент доступным для загрузки, где компьютерный программный элемент устроен для того, чтобы осуществлять способ согласно одному из предварительно описанных вариантов осуществления изобретения.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на различные объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения о способе, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения об устройстве. Однако специалист в данной области поймет из приведенного выше и последующего описания, что, до тех пор, пока не указано иное, в дополнение к какой-либо комбинации признаков, относящихся к объекту изобретения одного типа, также любую комбинацию между признаками, относящимися к различным объектам изобретения, считают раскрытой в этой заявке. Однако можно комбинировать все признаки, обеспечивающие синергические эффекты, которые являются больше чем простой суммой признаков.

Хотя изобретение проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в приведенном выше описании, такие иллюстрации и описание следует толковать как иллюстративные или образцовые и не ограничивающие. Изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут понять и реализовать специалисты в данной области при практическом осуществлении описываемого в заявке изобретения, изучив рисунки, раскрытие и зависимые пункты формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержит» не исключает другие элементы или стадии, а формы единственного числа не исключают множественного числа. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в пунктах формулы изобретения. Сам факт того, что определенные средства перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинацию этих средств нельзя использовать с пользой. Любые ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза. Устройство рентгеновского детектора содержит линейные детекторы, при этом каждый линейный детектор выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка, падающего на такой линейный детектор, при этом каждый линейный детектор содержит независимые линии детектора, и притом ширина W каждого линейного детектора равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна. Система визуализации содержит устройство рентгеновского детектора, устройство рентгеновского источника, устройство решеток, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке, и портал, при этом устройство рентгеновского источника, устройство решеток и устройство рентгеновского детектора установлены на портале. Способ рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза включает следующие стадии: a) предоставление рентгеновского пучка, проходящего через устройство рентгеновского детектора, и b) обнаружение муарового паттерна по меньшей мере в части рентгеновского пучка. Машиночитаемая среда содержит компьютерную программу для управления устройством или системой. Использование изобретений позволяет комбинировать регистрацию данных томосинтеза с регистрацией данных фазового контраста, что позволяет снизить дозу рентгеновского излучения. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство (10) рентгеновского детектора для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, содержащее линейные детекторы (1), при этом каждый линейный детектор (1) выполнен с возможностью обнаруживать муаровый паттерн по меньшей мере в части рентгеновского пучка (2), падающего на такой линейный детектор (1), при этом каждый линейный детектор (1) содержит независимые линии (11) детектора, и притом ширина W каждого линейного детектора (1) равна одному периоду или кратному целому числу периодов муарового паттерна.

2. Устройство (10) рентгеновского детектора по п. 1, в котором каждый линейный детектор (1) содержит восемь линий (11) детектора.

3. Устройство (10) рентгеновского детектора по одному из предшествующих пунктов, в котором каждая линия (11) детектора расположена вдоль направления, перпендикулярного оси A симметрии рентгеновского пучка (2).

4. Устройство (10) рентгеновского детектора по п. 1 или 2, в котором каждая линия (11) детектора наклонена под острым углом относительно оси A симметрии рентгеновского пучка (2).

5. Система (24) визуализации для рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза объекта, которая содержит:

- устройство (10) рентгеновского детектора по одному из предшествующих пунктов,

- устройство (12) рентгеновского источника,

- устройство (31, 32) решеток, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке (2), и

- портал (30),

при этом устройство (12) рентгеновского источника, устройство решеток и устройство (10) рентгеновского детектора установлены на портале (30).

6. Система (24) визуализации по п. 5, которая дополнительно содержит опору (36) для объекта, выполненную с возможностью поддерживать объект, при этом система визуализации выполнена с возможностью относительного перемещения опоры (36) для объекта и портала (30).

7. Система (24) визуализации по п. 5 или 6, при этом система визуализации выполнена с возможностью вращения портала (30) и/или опоры (36) для объекта вокруг оси вращения, расположенной под устройством (10) рентгеновского детектора, если смотреть в направлении рентгеновского пучка (2).

8. Система (24) визуализации по п. 5 или 6, в которой система визуализации выполнена с возможностью поступательного движения портала (30) и/или опоры (36) для объекта в направлении, перпендикулярном оси A симметрии рентгеновского пучка (2).

9. Система (24) визуализации по одному из пп. 5-8, в которой устройство решеток содержит компоненты решетки, выполненные с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке (2), так что один компонент решетки расположен спереди каждого линейного детектора (1), если смотреть в направлении рентгеновского пучка (2).

10. Система (24) визуализации по одному из пп. 5-9, в которой устройство решеток содержит одно звено решетки, выполненное с возможностью создавать муаровый паттерн в рентгеновском пучке (2), так что звено решетки располагают спереди, и оно покрывает все линейные детекторы (1) одновременно, если смотреть в направлении рентгеновского пучка (2).

11. Система (24) визуализации по одному из пп. 9 или 10, в которой компонент решетки или звено решетки содержит фазовую решетку (31) и решетку (32) анализатора.

12. Способ рентгеновской фазово-контрастной визуализации томосинтеза, который включает следующие стадии:

a) предоставление рентгеновского пучка, проходящего через устройство (10) рентгеновского детектора, и

b) обнаружение муарового паттерна по меньшей мере в части рентгеновского пучка (2), в котором устройство (10) рентгеновского детектора выполнено по любому из пп. 1-4.

13. Машиночитаемая среда, содержащая компьютерную программу для управления устройством или системой по одному из пп. 1-11 со средствами программного кода, сконфигурированная для выполнения компьютером этапов способа по п. 12 при выполнении указанной компьютерной программы на компьютере.