用於差分相位對比成像的校準硬體體模的製作方法
2023-06-10 13:26:11
本發明涉及被配置為用於校準相位對比成像系統的體模主體，涉及用於校準相位對比成像系統的體模主體系統和體模主體的使用。
背景技術：
電磁輻射(例如，X射線輻射)在經過物質時經歷三種類型的擾動：吸收、折射(也就是，輻射波前的相位經歷偏移)並且還有一種類型的散射，也稱作「小角散射」。
傳統的放射成像只集中於吸收擾動。近來，己經設計出差分相位對比技術和相關的成像器，其允許對所有三個這種擾動進行成像並在單獨圖像中捕捉各自對比。相位對比圖像提供比傳統僅基於吸收成像更優的軟組織區分。還已經觀察到，儘管有優良的成像前景，但是尤其在醫學領域中，攝取沒有像人們期望的那樣熱烈。對此的一個原因可能是校準過程證明差分相位對比成像系統因為需要幹涉設備(尤其是多個光柵)所以是非常繁瑣的。一些校準過程基於所謂的「體模」，如US 2011/0243305中所描述的。
技術實現要素：
因此可能存在對用於更有效地引導差分相位對比成像系統中的校準過程的體模的需要。
本發明的目的由獨立權利要求的主題所解決，其中，在從屬權利要求中併入了進一步的實施例。根據本發明的一個方面，提供了一種被配置為校準相位對比成像系統的體模主體，所述系統能夠發出X射線束，所述體模主體包括至少三個相互不同的部分，所述至少三個相互不同的部分被配置為當X射線束經過所述體模主體時相對於所述X射線束一起引起多個擾動，所述多個擾動包括i)相移，ii)吸收和iii)去相干，其中，所述擾動i)、ii)和iii)中的任一項確切地由所述至少三個相互不同的部分的一個部分引起的程度大於所述擾動中的所述任一項由所述至少三個相互不同的部分中的各自兩個其他部分引起的其他程度。三個擾動i)、ii)和iii)表明它們自己是三個不同的物理效應，每個能夠通過能夠例如分析在探測器的像素處的變化強度信號而恢復的三個各自的成像量/參數來測量，所述變化可以通過使用幹涉相位對比成像設備引起。本文提出了一種體模主體，其中，其不同的部分專用於(至少)三個物理效應中的不同的物理效應。換句話說，這些部分中的每一個對三個效應中的確切的一個相比於其他兩個部分針對相同效應將以更高的程度或量進行響應。換句話說，體模主體允許同時針對三個成像參數中的每個來校準相位對比成像系統，所述三個成像參數可通過對探測器信號的信號處理來導出。例如可以通過根據由幹涉設備對幹涉圖樣進行採樣而計算出的數值量的幅度來測量擾動的程度或量。此外，所述至少三個相互不同的部分的至少一個部分包括至少三個不同的子部分，所述至少三個不同的子部分被配置為對由所述部分引起的擾動的各自的程度分度為三個不同的子程度。換句話說，由任意給定部分的三個不同子部分引起的擾動的三個不同程度彼此可以不同，然而，其每一個仍高於由剩餘兩個部分的任意部分或子部分引起的相同類型的擾動。例如，吸收部分的三個子部分可以分別引起高、中和低水平的吸收。然而，高、中和低吸收中的每個仍高於由剩餘兩個部分或其子部分引起的任意吸收。針對每個擾動具有(所述擾動的)單獨和不同的水平或程度允許在處理在探測器像素處接收到的探測器信號時在輻射經過體模主體之後更穩定的曲線擬合。相同類型的三個不同程度的擾動中的每一個每像素提供三個或更多個擬合變量的本地「池」，所述擬合變量能夠更魯棒地擬合到在各個探測器像素處觀察到的信號。在本文中使用的子部分和部分在以下意義上是不同的：由那些部分中的每個引起的各個擾動水平沒有從一個部分平滑地過渡到另一個，而是在從一個部分過渡到另一個時存在不連續性。這提供了更準確的校準，因為可以在沒有(或至少是極小的)相互交叉影響的情況下準確地校準三個擾動。
根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的至少一個部分由一個或多個立方體形成。根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的至少一個部分由一個或多個旋轉對稱的固體形成。
定義體模主體的各個部分和子部分的固體的旋轉對稱布置在計算斷層掃描(CT)成像系統中是有用的，從而可以在X射線源圍繞檢查區域時沿著每個投影方向進行校準。
根據一個實施例，體模主體是對稱的。對稱地(例如，鏡面對稱方式)布置體模主體允許單獨校準差分相位對比幹涉儀中網格的不同網格部分的在軸的左或右側的各自的側。
根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的至少一個部分的三個或更多個子部分被分組到一起。
根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的至少一個部分的三個或更多個子部分與來自所述至少三個相互不同的部分的兩個其他部分的至少另一個的一個或多個子部分交錯。
三種部分的各個子部分可以單獨分組成三個單獨的組或者可以是交錯的。這允許更好地將體模主體針對要校準的成像系統的空間要求來調整。子部分可以永久性地固定到底板上，或者能夠不破壞地從其移除以允許從容地進行重新分組。例如，體模主體可以看上去並且感覺上是校準套件，其中部分或子部分可以卡入或者否則扣入適配到底板，以定義適應當前要求的體模的物理結構。
根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的引起最高程度的相位對比擾動的部分由多個楔形形成，每個所述楔形具有不同的楔形斜率梯度，所述梯度被配置為引起不同的相位梯度，並且每個楔形形成所述部分的子部分中的一個。
所述多個楔形可以通過切割來整體地形成或者通過從單個塊研磨其而形成。替代地，楔形可以形成為單獨的部分並且既不是粘合到一起也不並排的(在垂直於入射X射線輻射的傳播方向的平面中)，或者可以根據要求沿著由所述傳播方向定義的軸堆疊在彼此的頂部。楔形可以定位為彼此接觸或離散地放置，以在特定或任意兩個相鄰楔形之間留有空隙。
根據一個實施例，所述楔形中的至少一個被形成為具有相反斜率梯度的雙楔形。在一個實施例中，存在多個這樣的雙楔形，其彼此相鄰布置(連續或在任意兩個雙楔形之間中具有空隙)或放置在彼此之上。
在彼此之上堆疊楔形(無論它們是否是雙楔形)允許形成「相移提升器」，以按照需要增加相移，因為通過的波前將經歷從堆疊的(雙)楔形的每個的相移貢獻。
根據一個實施例，所述部分中的至少一個由i)聚碳酸酯ii)聚甲基丙烯酸甲酯iii)鋁和iv)環氧樹脂中的任一種形成。
根據一個實施例，所述至少三個相互不同的部分的引起最高程度的去相干擾動的部分由具有多個空氣腔的結構形成。
優選地，針對吸收和/或相移部分使用聚碳酸酯(例如PMMA)或鋁。優選地，為被標記以引起高程度散射的部分使用具有空氣腔(例如，氣泡或其他多孔結構)的環氧樹脂。如果將空氣腔的平均直徑選擇為足夠大，則所述多孔材料還可以用於相移部分。
在一個實施例中，多個不同的體模主體「基元」一起安裝在公共底板上，以形成「複雜」體模，其可以用於跨相對大的光柵系統進行校準，例如用於要求相對較大視場的成像系統的光柵堆疊。
根據一個實施例，在每個部分和/或其子部分之間存在縫隙或安全裕量，從而增加校準過程的準確性。這允許例如確保底下的探測器像素接收僅經過一個部分的信號。
根據一個實施例，體模主體的部分定義或安裝在公共底板上。
根據一個方面，提供一種包括如前所述的多個體模主體的體模主體系統，所述體模主體被安裝到公共底板上。根據一個實施例，所述多個體模主體以對稱的方式被布置在所述底板上。
總之，本文提出了一種體模主體，更確切地，一種包括至少三個不同部分的單個體模主體，每個部分專用於輻射-物質相互作用的三個擾動或物理效應中單個一個，換句話說，並非具有每個專用於這些部分中的僅一個的三個不同的單獨體模，在本文採用組合方法，從而能夠同時為三個圖像通道的每個來校準給定的差分相位對比成像器。不同的部分及其子部分組合到單個體模主體(例如，通過安裝在所述公共底板)，以方便容易地使用並增強實用性。所述體模主體、所述體模主體系統以及所述體模主體或報楸體模主體系統的使用尤其允許成功應用於醫療成像中，包括但不限於乳房攝影和CT。
附圖說明
現在將參考不一定按比例繪製的以下附圖來描述本發明的示例性實施例，其中：
圖1示出了相位對比成像系統的部件；
圖2示出了校準體模的平面圖；
圖3示出了圖1的校準體模的側視圖；
圖4示出了圖1的校準體模的第二側視圖；
圖5示出了圖1的體模的部分的側視圖；
圖6示出了如由相位對比成像系統所記錄的圖1的體模的圖像。
具體實施方式
圖1示出了具有相位對比成像能力(尤其是差分相位對比成像(DPCI))的成像系統IM的基本部件。具有用於生成X射線輻射波XB的X射線源XR，該所述X射線輻射波XB在穿過檢查區域之後由探測器D的探測器像素px探測到。通過在X射線源XR和輻射敏感探測器D之間布置幹涉儀來實現相位對比成像能力。
幹涉儀(在一個非限制性實施例中是Lau-Talbot類型)包括兩個或更多個(優選是三個)光柵G0、G1和G2。在X射線源側的第一衰減光柵G0具有周期p0，以匹配並引起在X射線源XR處發出的X射線輻射波前的空間相干性。
吸收光柵G1(具有周期p1)放置在離X射線源的距離D處，並引起在進一步在下遊的具有周期p2的幹涉圖樣。所述幹涉圖樣可以由探測器D檢測到。現在，當將樣本引入到X射線源和探測器之間的檢查區域時，幹涉圖樣的相位將被移位。該幹涉圖樣偏移(如在別處報告的，例如在F M Epple等人在OPTICS EXPRESS,2December 2013,Vol 21,No 24的Unwrapping differential X-ray phase contrast images through phase estimation from multiple energy data)與由於沿著通過樣本的各自路徑的累積折射(因此命名為DCPI)的相移ΦΔ的梯度成比例。換句話說，如果人們然後要測量幹涉的相變，則這可以允許提取由樣本中的折射引起的相移的偏移(或梯度)。
遺憾的是，幹涉圖樣的相移通常太小而不能被直接空間分辨。大部分X射線探測器的分辨能力不允許這樣。因此，為了對該幹涉圖樣相移進行「採樣」，將具有與幹涉圖像相同的周期p2的第二衰減光柵G2放置在離光柵G1的距離l處。可以以根據不同實施例的多種方式實現幹涉圖樣相移的實際提取(以及由此由樣本引起的相位梯度)，均在本文中被設想。
一般而言，針對差分相位提取所需要的是在探測器D和至少一個光柵之間的相對運動。在一個實施例中，這通過使用致動器來橫向地(也就是沿著與光柵平行的x方向)跨不同的離散光柵位置移動例如分析光柵G2並隨後在每個光柵位置測量每個像素px的強度而實現。將發現在每個像素處的強度以正弦方式震蕩。換句話說，在分析儀光柵G2的運動期間，每個像素記錄(在各個像素處的)不同強度的時間序列作為時間函數(或更好地作為不同光柵位置的函數)。該方法(「相位躍階」)已經由F.Pfeiffer等人在Nature Phys.Lett.2,258–261(2006)的「Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brilliance X-ray sources」中描述。
例如在29104頁所描述的，在先前引用的Epple中的等式(1a)、(1b)，在每個像素px處的振蕩強度信號「編碼」幹涉圖樣的期望相移以及由樣本引起的吸收以及由樣本引起的去相干(也己知為「小角散射」)。在這個意義上，差分相位對比成像是誤稱，因為該技術不僅產生差分相位對比而且產生吸收信號(傳統上在影像學中測量)和第三量、去相干信號，其涉及X射線經受的散射度(也稱作小角散射)。換句話說，像素信號提供三個不同的圖像信號通道，每個針對三個物理效應i)吸收、ii)去相干和iii)折射中的單獨一個。換句話說，樣本的存在將在進入的X射線波前上引入三倍擾動，並且差分相位對比成像允許通過三個量或參數A(吸收)、V(去相干)、來捕捉這些擾動中的每個。三個量可以通過由數據採集電路(未示出)將每像素px的探測器信號處理為數字形式而獲得，所述數據採集電路尤其包括A/D轉換電路。然後通過傅立葉分析器FA或通過曲線擬合操作來處理所述數字而獲得每像素的參數A、V、然後，可以通過處理單元PR處理這些(成像)參數的集合。例如，一些或所有參數可以映射為顏色或灰度值調色板，然後被呈現以在屏幕MT上分別作為吸收圖像、去相干圖像(「暗場圖像」)或相位對比圖像以供查看。三個物理效應(吸收、去相干和差分相位對比)中的每一個的擾動度或量分別由可從傅立葉分析或模塊FA執行的其他曲線擬合操作導出的三個量進行測量。
如前面簡略提到地，幹涉圖樣的採樣不必通過相對於彼此移動光柵G1、G2來實現。在其他實施例中，例如，在乳房攝影成像系統中，兩個光柵G1和G2(一個在另一個之上)剛性安裝在探測器上。然後，探測器與這兩個光柵一起在經過樣本的掃描運動中橫向移動，並且該運動然後可以用於(取代上述相位步進)獲得三個成像量/參數A、V、
(如所提及的)在一個實施例中，如上所述的差分相位對比成像系統IM可以是槽或縫設計的乳房攝影系統，或者其可以是CT成像系統或可以是旋轉C型臂放射成像系統。
為了差分相位對比成像工作，上述(Talbot-)距離D和l必須被準確觀察。例如可以如E Roessl等人在「Clinical boundary conditions for grating-based differential phase-contrast mammography」,Philosophical Transactions of The Royal Society(A)Mathematical,Physical and Engineering Sciences,6March 2014,Vol 372No 2010中描述地計算上述(Talbot-)距離D和l。另外，上述信號處理假設完美的對齊以及所包括的硬體(尤其是光柵和探測器)的完美的製造。然而，作為實際的現實問題，總是存在不準確性來破壞測量的準確性，並因此破壞上述信號處理以及因此破壞涉及的計算。例如，像素可能被破壞或可能不以它們應該的方式進行響應，或者光柵可能稍微翹曲或傾斜。為了解決在所使用的特定成像系統的程度中變化的這些缺點，需要校準過程。對於校準過程，在本文中提出了專門設計的校準體模主體。體模主體PB放置在檢查區域中，然後當其是實際的感興趣對象(例如，乳房或其他解剖部分或者人們想要成像的任何對象)時被成像。
將在下文詳細描述的體模主體PB被設計成在已知像素位置關於上面介紹的物理效應i)-iii)引起已知程度的擾動。因為每個擾動的程度是已知的，因而在傅立葉分析儀FA處的響應理論上是可以預測的。然而，一般而言，因為硬體缺陷，將存在與該期望的理論值的偏差。該偏差可以表達為如根據實際測量到的探測器信號計算出的成像量與理論上預測的成像量之間的比率。該比率可以存儲為每像素校準校正值A』、V』、
然後，在將來的成像會話中，當感興趣樣本被引入到檢查區域中且如上所述地被成像時，存儲的校正值A』、V』、隨後可以應用於依照所述對象在處理探測器信號時導出的成像量以校正成像系統的缺陷。換句話說，校準校正值用於圖像校正。將不時地需要重複校準過程，然後因為硬體缺陷而通常不是靜態的而是經受由於熱變化等引起的改變。
現在參考圖2-4，示出了根據一個實施例的體模主體的不同視圖。一般而言，體模主體被設計為允許同時校準三個成像量A、V、或通道中的每個。
圖2提供了沿著體模主體PB上的z軸的平面圖。z軸被看作是X射線波(或波前)XB的傳播方向。圖2中的z軸延伸到紙平面。在使用中，也就是當放置在探測器和X射線源之間的檢查區域中時，體模主體由延伸到檢查區域中的檢查臺支撐(圖中未示出)。
如圖2的平面視圖所示，體模主體PB至少包括(在一些例子中準確的是三個)不同的部分P1-P3。本文中將這三個部分P1、P2、P3分別稱作相位對比部分P1、吸收部分P2和去相干部分P3。在圖2的實施例中，部分P1、P2、P3中的每個形成為各個塊或一組塊。塊P1、P2、P3通過適當的附接單元安裝在底板GP上。體模主體PB的實施例關於x-y平面的對稱軸(虛線表示)具有鏡面對稱，形成體模主體PB的兩個「葉片」，在所述對稱軸的每側上一個。以下描述因此將集中於在體模主體的一個葉片上的塊P1-P3，並且理解以下描述同樣地適用於布置在另一葉片上的塊。雖然具有三個子部分/塊SP2的塊P2示出延伸跨過對稱軸，但是這不是必須的。例如，塊P2可以僅沿著軸伸延半途(或更少)，如塊P3、P1的塊SP3、SP1那樣。事實上，根據一個實施例，其是對獨立地形成(較小)體模主體PB的兩個葉片中的僅一個的塊的限制。
塊P1、P2、P3中的每個被配置為使得三個擾動(吸收、相移、去相干)中單個比其他兩個部分處於較高程度。例如，吸收塊P2由這種材料形成：由該塊P2引起的吸收擾動高於由剩餘的兩個塊類型P1和P3引起的吸收。相反地，該塊P2關於其他兩個擾動以比其他兩個塊P1、P3各自進行的低的程度表現。相同地適用於關於其他兩個塊的任何其他物理效應或擾動上。例如，由專門相移塊P1引起的相移以比由任意其他塊類型P2和P3引起的折射高的程度發生。對於去相干也是這樣的。換句話說，塊P1、P2、P3中的每個專用於三個擾動類型中的特定單個，關於三個擾動中的不同的單個擾動，每個塊更顯著地表現。簡言之，三個塊P1-P3關於它們引起的各個擾動的程度或有多強而互補地表現。該補充性允許準確且同時採集校準參數A、V、
專用於物理效應/擾動的不同的單個的各個部分P1、P2、P3空間上跨x-y平面(也就是，垂直於沿著z軸的波傳播方向的平面)分布，並因此在體模主體放置在檢查區域時位於探測器像素px和/或光柵G1、G2的不同部分。因為體模主體的不同部分專用於三種類型的物理擾動的不同擾動，所以體模主體的各個部分可以在空間上配準並與探測器和光柵的各個基礎部分相關聯。因為使用探測器和體模主體的維度，所以可以使用探測器的不同部分來採集不同校準參數。例如，由探測器像素的準確位於吸收塊P2之下(或者情況可以是在吸收塊P2之上)的那些部分拾取到的信號將排它地用於確定吸收校正或校準參數。同樣地可以分別應用於位於其他體模主體部分P1或P3的一個之下(或例如當在CT中使用體模時，情況可以是在P1或P3中的一個之上)的剩餘像素。因為假定已知該空間體模主體-探測器配準和各種探測器像素位置，所以可以針對每個像素(例如，通過布置在傅立葉分析儀FA上遊的邏輯電路)確定其是否是為所述特定像素保留的A、V、值，這取決於所述像素恰巧與哪個體模主體P1-P3在空間上相關聯。各個像素坐標被轉發給傅立葉分析儀，以通知這些從而針對所述像素提供作為僅輸出圖像校準參數A、V、的各個參數。
如可以在圖2中看出的，各個專用塊P1、P2、P3不是整體的，而是通過多個子部分SP1、SP2和SP3分別整體形成。但是這不是說本文沒有想到整體實施例。在非整體實施例中，吸收部分P2由三個單獨的子塊或子部分SP2形成。這對於由三個子部分SP1形成的微分相位塊P1也是適用的。例如在一個實施例中，差分相位對比塊由沿著x軸彼此鄰近的三個或更多個(例如，在圖2中示出準確地是五個)楔形元件或稜鏡形成。類似地，由三個塊SP3形成去相干塊P3。
圖3中的側視圖提供了根據一個實施例各個塊P1、P2、P3如何由其各自的子部分SP1、SP2、SP3構建的更詳細的視圖。
例如，每個吸收塊P2由三個子塊SP1形成，每個子塊具有不同高度。
還根據圖3的側視圖，去相干塊P3由三個子部分SP3形成。在一個實施例中，一些或所有子部分SP3形成為堆疊在彼此之上的去相干條310的甲板。條的數量允許單獨調整去相干子塊SP3的高度，並因此允許調整造成輸入的X射線輻射波XB的去相干的程度或量。
最後，相位對比塊P1(如上簡述)由沿著延伸到圖3給予的視圖的x軸放置的多個雙楔形元件SP1組成。雙楔形元件SP1中的每個相對於水平和垂直對稱軸對稱。然而，每個雙楔形元件具有不同的斜率，以引起不同程度的折射。更具體地，從包括具有相反梯度(tan(+α)和tan(+α))的2對斜率的意義上說，每個楔形是「雙重的」。每個元件可以由立方體形成，所述立方體具有四個傾斜的邊以形成4個斜率的平行邊緣。對角相對的任何兩個斜率是相等的，而任意兩個相鄰斜率具有相反的梯度。相位對比塊P1可以具有整體結構，由此其元件SP1由沿著塊P1的縱向軸傾斜的分段形成。替代地，每個子部分SP1由單獨的立方體形成，所述立方體要麼並排放置以便如圖2-4所示彼此接觸，要麼離散放置而在一些或任意兩個相鄰元件SP1之間存在縫隙。在一個實施例中，可以將額外的楔形SP1堆疊在塊P1之上(即，在z軸上)，或者兩個完整的塊P1可以堆疊在z方向上。以這種方式，可以構造相移提升器，因為傳播通過相位對比塊的堆疊的波前在經過兩個或更多個(雙)楔形SP1時將經歷折射的和。
具有由三個或更多子部分SP1-SP3組成的塊P1、P2、P3的優點在於可以增加校準的準確性。在每個塊中具有針對三個不同的效應i)-iii)中的每個的至少三個不同類型的梯度允許將三個或更多變量擬合到由探測器像素記錄的各個測量值。更具體地，在一個實施例中，通過曲線擬合操作來計算校正參數A、V、當人們記錄以不同程度三個或更多次發生的各個擾動i)-iii)時所述曲線擬合操作變得更穩定。例如，使吸收塊P2包括具有不同高度的三個子塊SP2將允許記錄三種不同程度的吸收，高吸收塊是最高的塊，具有低吸收的塊是最低的塊SP2，中間尺寸的塊的高度在最高和最低之間以記錄在兩個極值之間的吸收水平。雖然跨各個子部分的分度並不突出，但仍保證由一個塊的子部分引起的各個類型的擾動(雖然不同)仍比由兩個其他塊的任意子部分引起的同一類型的擾動i)、ii)或iii)處於較高程度。通過範例的方式，在相位對比塊P1中，雖然其部件(雙楔形SP1)引起不同的折射，但是這些折射中的每個仍然比剩餘的其他塊P2和P3(也就是由其子部分SP2、SP3)引起的任何折射都大。類似情形對於其他塊P2、P3關於由這些塊引起的主導擾動是適用的。
然而，如圖2和3所示在每個塊中的分度的數量只是根據一個實施例，並且每個其他數量(優選至少為三)在本文中也被預想。然而，優選地，每個塊的分度的數量是三個或更多，例如，是五個、七個或甚至更大。
如圖2和圖3可見，各個塊或子塊具有孔，每個塊至少兩個孔，所述孔在波傳播方向Z延伸通過各個塊。所述孔是螺紋的以容納各自的螺栓或螺釘305，其用於將各個塊附接到底板GP上。在一個實施例中，螺栓305由與各個塊相同的材料形成，但是不必如此。
圖4提供了這次沿著體模主體PB的y方向並「通過」塊P1、P3之間的透明子塊SP1的側視圖。
雖然圖2-4示出了非整體形成的每個部分P1-P3，但這不是限制性的，因為部分P1-P3中的一些或所有在替代實施例中可以被布置為具有本文定義的子部分的單個整體塊。例如，吸收塊可以被布置為具有臺階面的單個塊，每個臺階定義子部分SP1-3中的一個。
如圖2-4所示，各個塊或塊組P1-P3被示出為交錯實施例。例如，差分相位對比塊P1被布置在兩個相鄰吸收塊SP2之間。然而，該交錯只根據一個實施例，並且預想其他實施例，其中，組不是交錯的而是各個子塊P1、P2、P3嚴格分組到一起而形成非交錯的去相干相位對比和吸收塊P1、P2、P3。如可以從圖2、3、4中得出的，在各個塊P1-P3之間和/或在各個子部分SP1-SP3之間存在間隙。另外，如圖2所示的特定交錯(也就是，塊P1和P2的交錯)是示例性的，並且本文中也預想其他的交錯組合。換句話說，塊P1-P3(在y方向上)的特定序列是示例性實施例，並且也預想其他塊/子塊序列。根據圖2的特定順序排列提供了良好的校準結果。
然而，預想替代實施例，其中，各個塊P1-P3或子塊SP1-SP3中的所有或一些彼此直接接觸放置在底板上或在單個塊中形成或以其他方式定義。
參考圖5A、B，相位對比塊P1包括幫助關於光軸OX來對齊體模PB的機構。
圖5A)示出了很好對齊的系統的情形，而圖5B)示出了稍微未對齊的系統的例子，所述未對齊能夠由相對於光軸OX的角度位移δ來描述。已經觀察到，當在檢查時相對於X射線源XR和/或探測器D和/或光柵G0-G2對齊校準體模PB時需要特別的小心。對於相位對比信號本身的情況，相對與X射線束垂直的方向過渡的材料的密度梯度是最影響DPCI中微分相位的因素。在圖5A)中，由楔形的角度α[或更好的tan(α)]表示密度梯度。對於非常陡的梯度(大α)，楔形的小角度未對齊δ將導致顯著的誤差。為了對其糾正，使用如上所述的具有相反梯度的一對楔形。如可以從圖5B)看出的，有效梯度的幅度之和幾乎對小的未對齊角度δ不敏感。換句話說，雙楔形的特殊對稱提供了「蹺蹺板」效果(也就是，圍繞雙楔形中央點樞轉)，因為在一側上的梯度的增加由在另一側上的梯度的減少(相同的量但是在相反的方向)抵消。
如前所述，體模主體PB沿著圖2的虛線所示的對稱軸具有鏡面對稱。換句話說，該雙葉片實施例具有一對相位對比塊P1和一對去相干塊P3(每個如前所述)，並且每個布置在對稱軸的周圍，吸收塊P2的三個子部分SP2延伸跨越對稱軸。還設想其他布置，其中塊P1、P2中任一個(或兩者)延伸跨越軸，代替或額外於吸收塊P2。
上述對稱考慮並不暗示非對稱塊布置被排除在本文外。它們沒有被排除。在成像器的檢查區域中的特定空間限制下，需要非對稱布置。
圖2的左手或右手側形成基元體模主體，其可以一起安裝到單個底板以構造更複雜的對稱或非對稱體模主體，其由兩個(如圖2所示)或更多個基元體模主體形成，例如對於對稱布置的情形，由4、6、8或任意其他數量的基元體模主體形成。利用包括多個基元體模主體(例如在圖2的左手側或右手側)的這種複雜體模主體，優點在於可以將校準操作「局部化」到探測器平面和/或光柵的不同部分。事實上，在一些成像系統中，例如在乳腺攝像中，不能將幹涉儀光柵製造成任何期望的視場尺寸。通常，所需要的視場遠大於不同光柵G1、G2或G0的尺寸。在這些上下文中，一個解決方案是使用個體光柵的拼接來構建所需要的視場尺寸。對於具有光柵拼接的成像系統，所以複雜體模是有益的，因為構成複雜體模的每個基元體模可以用於校準光柵拼接中的光柵中的不同光柵。
雖然根據圖2-4在實施例中將不同的體模主體部分P1、P2、P3示出為塊或立方體，但在本文中還預想其他幾何形狀。也就是說，不同部分P1、P2、P3不必要僅具有沿著一個軸的鏡面對稱，而是可以具有旋轉對稱。例如，在一個實施例中，所述部分可以形成為圓柱體或類似的。更特別地，體模主體由多個嵌套的中空圓柱體形成，以形成不同層P1、P2、P3，其中每層專用於如上所述針對圖2-4中塊的三個物理擾動中單獨的一個。對於不同於剛描述的旋轉對稱的實施例還預想分層結構(即，部分P1-P3堆疊到彼此之上)。例如，在圖2-4中的塊可以按層堆疊到彼此之上而不是在底板GP的平面表面上展開的並排布置中。當需要小的體模的整體覆蓋區時，該堆疊或分層布置是有利的。在分層實施例中，不同的部分優選配置為高度可區分的，因為針對任意給定部分P1-P3各個擾動應該比其他兩個擾動更加主導(如以下將在圖6中更詳細解釋的超出能夠關於圖像對比表達的一個因子)，以確保校準測量的準確性。在這個意義上，期望關於圖2-4的「展開」並排布局更易控制，因為關於三個擾動i)-iii)在三個部分P1-P3上的區分要求比堆疊實施例更低。
如從以上可理解的，各個部分P1-P3和/或其各自的子部分SP1-SP3是永久固定(例如，粘合)到底板，或通過例如放鬆或移除圖3所示的螺釘或螺栓305或通過使用可釋放附接單元、卡入配合維可牢等而非破壞地移除。
預想另一實施例，其中體模主體實質上形成包括底板的體模主體套件，所述底板包括跨底板的表面以適當的空間間隔(例如，以規律的網格布局)布置的適當的卡入配合。根據空間和形狀要求，各個部分P1-P3的各自的子部分SP1-SP3中的每個被卡入配合到底板的位置中。這提供了在調整體模主體(例如，待校準成像器的空間要求)上更高的靈活性。
底板GP一般與各個塊P1-P3的組合覆蓋區共同延伸，但是還預想其他實施例，其中底板如圖2所示延伸超過塊的覆蓋區，以確保良好的覆蓋。底板可以具有矩形形狀，尤其是正方形，但是還預想其他形狀，所述形狀主要取決於檢查臺或在校準測量期間放置體模的支撐件的尺寸和形狀。
優選地，由(優選地同質的)適當的聚碳酸酯(例如PMMA)塊製造吸收塊P2，並且通過使得塊的子塊SP2布置在不同高度而實現不同的吸收分度。在一些實施例中替代地使用鋁。在一個實施例中，吸收塊的適當高度是2、10、20和50mm，但是自然可以取決於吸收要求類似地想到其他高度。這些具有很好定義的吸收的塊包括不同的高度，即10、20和50mm，並且用作可以校準或評估衰減信號的區域。
優選地，用微小玻璃氣泡環氧樹脂(如在申請人的EP 2283089中公開的Araldite)製造去相干塊。在一個實施例中，去相干塊的高度是1、2和4mm，其分別由在彼此的頂部堆疊適當數量的如結合圖3在前描述的去相干條310而實現。具有空氣腔的適當平均尺寸的任意其他多孔或海綿狀或泡沫結構可以是適當的形成去相干塊的材料。具有大量或空氣腔的這種結構將僅展示出微弱的吸收，但是由於小的玻璃氣泡引起相對強的散射，並因此用作可以校準去相干信號的區域。如果空氣腔的平均結構足夠大(也就是大於去相干塊)，則這種多孔材料還可以有利地用於相位對比塊。在這種情況下，不需要如圖2-4所示的不同楔形的序列，但是在這種情況下，子部分SP1被定義為具有不同平均尺寸的空間附件的段。
在一個實施例中，由同質PMMA塊製造不同的相位塊P1，在所述同質PMMA塊中通過切割、碾磨或其他適當處理技術形成斜率。根據前述一個實施例，存在具有不同斜率或梯度的五對楔形。在不損失一般性且僅作為實施例的例子的情況下，在一個實施例中，斜角分別是1.5、3、4.5、6和7°。由於這些楔形展示了相對強的相位對比，並且塊具有相對弱的衰減並且幾乎沒有去相干，所以楔形塊用作校準微分相位信號的區域。在替代實施例中，類似於去相干塊，吸收塊也可以包括堆疊在彼此的之上以實現各種高度的多個條或子塊。
如前所述，如圖1的平面圖所示，在各個塊和/或其子部分之間存在特定的安全縫隙或裕量。這些裕量確保更準確的校準結果，因為較容易地將探測器的各個像素與上方或下方塊相關聯。為了確保準確的校準結果，優選在各個塊和子塊之間存在5-10mm的縫隙。
參考圖6，示出了已經繪製為圖像的校準參數的典型集合的重建結果。為了簡潔，在圖6中，使用先前用於表示圖2-4中的塊的相同附圖標記P1-P3來表示各個圖像。從左到右的三行對應於吸收圖像、差分相位對比圖像和去相干圖像。圖像的三行清楚地示出了三個塊類型P1-P3的補充特性。在每行中，最高的對比是準確地通過P1或P2或P3塊之一實現的。例如，中間行示出了針對相位對比塊P2的最高對比，而剩餘的塊P1或P3示出了僅針對摺射信號的可忽略對比。可以很好地觀察由楔形塊SP2的不同斜率引起的相位對比(還存在來自吸收塊的邊沿的貢獻，但是這可能接著通過使用適當的X射線束XB形狀而被避免，例如平行波束而不是例如扇形波束)。另外，參見示出了去相干圖像的最右欄，去相干塊P1示出了良好的對比，而其他塊沒有。類似地，針對左欄中的吸收圖像：可以觀察到三個吸收塊示出了相對強且不同的吸收，而Araldite塊只展示出弱的吸收。對於圖6的圖像，已經使用了「基元」或單個葉片體模主體，其對應於圖2-4的雙體模實施例的右葉片或左葉片。在跨圖6中的3欄比較時，每個塊或子塊的不同圖像對比可以用於量化引起的不同擾動的程度或顯著性(或者針對子部分的情況，分度量)。例如，吸收塊(在左欄中)的「覆蓋區」出現在比所述欄中其他兩個塊的覆蓋區更高的對比處。類似的觀察適用於其他塊/子塊的各自覆蓋區。圖像對比可以用允許比較的任意適當形式來表達，例如在圖6的給定欄中跨每個覆蓋區的各個塊覆蓋區中的圖像像素強度上取的RMS(均方根)度量。
必須指出，本發明的實施例是參考不同的主題來描述的。特別的，一些實施例是通過參考方法型權利要求描述的，而其他實施例是通過參考設備型權利要求描述的。然而，本領域技術人員可以根據以上描述得知，除非另行指出，除了屬於一種類型的主題的特徵的任意組合外，同樣在屬於不同主題的特徵之間的任意組合被認為是被該申請所公開。然而，所有的特徵可以被組合，以提供比特徵的簡單相加更多的協同效應。
雖然在附圖和前述描述中已經詳細圖示和描述了本發明，但是這種圖示和描述被認為是說明性或示例性的而非限制性的。本發明不限於所公開的實施例。實踐所要求保護的方面的技術人員通過研究附圖、公開內容和從屬權利要求，可以理解和實現對所公開實施例的其他變型。
在權利要求中，詞語「包括」並不排除其他元件或步驟，並且詞語「一」或「一個」並不排除多個。單個處理器或其他單元可以實現在權利要求中記敘的若干項目的功能。儘管在相互不同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這不指示不能有利地使用這些措施的組合。在權利要求中的任何附圖標記都不應被解釋為對範圍的限制。