JP2011218147A - Radiographic system - Google Patents

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裕康 石井
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/484Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiographic system efficiently removing scattered light to obtain a phase contrast image of high quality.SOLUTION: In the radiographic system 10 for acquiring the phase contrast image of a specimen H from a plurality of image data obtained by performing radiographing while altering the relative position of a first absorption type grating 21 and a second absorption type grating 22, a scattered light removing grid 24, of which the grating pattern is arranged so as to cross the grating pattern of the first absorption type grating 21 at a right angle, is provided between the first and second absorption type gratings 21 and 22. The scattered light removing grid 24 performs Bucky operation in the direction crossing the grating pattern at a right angle by a reciprocating device 25.

Description

本発明は、X線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システムに関し、特に、被検体の位相イメージングを可能とする放射線撮影システムに関する。   The present invention relates to a radiation imaging system that images a subject with radiation such as X-rays, and more particularly to a radiation imaging system that enables phase imaging of a subject.

X線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被検体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。X線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。   X-rays are used as a probe for seeing through the inside of a subject because they have characteristics such as attenuation depending on the atomic numbers of elements constituting the substance and the density and thickness of the substance. X-ray imaging is widely used in fields such as medical diagnosis and non-destructive inspection.

一般的なX線撮影システムでは、X線を放射するX線源とX線を検出するX線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体の透過像を撮影する。この場合、X線源からX線画像検出器に向けて放射されたX線は、X線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性(原子番号、密度、厚さ)の差異に応じた量の減衰(吸収)を受けた後、X線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被検体のX線吸収像がX線画像検出器により検出され画像化される。X線画像検出器としては、X線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器(FPD:Flat Panel Detector)が広く用いられている。   In a general X-ray imaging system, a subject is placed between an X-ray source that emits X-rays and an X-ray image detector that detects X-rays, and a transmission image of the subject is taken. In this case, the X-rays emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector correspond to the difference in the characteristics (atomic number, density, thickness) of the substances existing on the path to the X-ray image detector. After receiving a certain amount of attenuation (absorption), it enters each pixel of the X-ray image detector. As a result, an X-ray absorption image of the subject is detected and imaged by the X-ray image detector. As an X-ray image detector, in addition to a combination of an X-ray intensifying screen and a film and a stimulable phosphor, a flat panel detector (FPD) using a semiconductor circuit is widely used.

ただし、X線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、X線吸収像としての十分な画像の濃淡(コントラスト)が得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のX線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。   However, since the X-ray absorption ability is lower as a substance composed of an element having a smaller atomic number, a sufficient softness or contrast (contrast) of an X-ray absorption image cannot be obtained in a soft body tissue or soft material. There is. For example, most of the components of the cartilage part constituting the joint of the human body and the joint fluid in the vicinity thereof are water, and there is little difference in the amount of X-ray absorption between them, so that it is difficult to obtain a difference in light and shade.

このような問題を背景に、近年、被検体によるX線の強度変化に代えて、被検体によるX線の位相変化(角度変化)に基づいた画像(以下、位相コントラスト画像と称する)を得るX線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、X線が物体に入射したとき、X線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すため、位相差を利用したX線位相イメージングでは、X線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像を得ることができる。このようなX線位相イメージングの一種として、2枚の透過型回折格子とX線画像検出器とからなるX線タルボ干渉計を用いたX線撮影システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Against this background, in recent years, instead of X-ray intensity changes by the subject, an image based on the X-ray phase change (angle change) by the subject (hereinafter referred to as a phase contrast image) is obtained. Research on line phase imaging has been actively conducted. In general, when X-rays are incident on an object, the phase exhibits a higher interaction than the intensity of the X-rays. Therefore, X-ray phase imaging using a phase difference is a weakly absorbing object with low X-ray absorption capability. Can also obtain a high-contrast image. As one type of such X-ray phase imaging, an X-ray imaging system using an X-ray Talbot interferometer including two transmission diffraction gratings and an X-ray image detector is known (for example, Patent Document 1). reference).

X線タルボ干渉計は、被検体の背後に第1の回折格子を配置し、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第2の回折格子を配置し、その背後にX線画像検出器を配置することにより構成される。タルボ干渉距離とは、第1の回折格子を通過したX線が、タルボ干渉効果によって自己像(縞画像)を形成する距離である。この自己像は、X線源と第1の回折格子との間に配置された被検体とX線との相互作用(位相変化)により変調を受ける。   The X-ray Talbot interferometer arranges a first diffraction grating behind the subject, and arranges a second diffraction grating downstream by a Talbot interference distance determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength, It is configured by placing an X-ray image detector behind it. The Talbot interference distance is a distance at which X-rays that have passed through the first diffraction grating form a self image (a fringe image) due to the Talbot interference effect. This self-image is modulated by the interaction (phase change) between the subject arranged between the X-ray source and the first diffraction grating and the X-ray.

このX線撮影システムでは、第1の回折格子の自己像と第2の回折格子との重ね合わせにより強度変調された縞画像の被検体による変化(位相ズレ)から縞走査法により被検体の位相コントラスト画像が取得される。縞走査法とは、第1の回折格子に対して第2の回折格子を、第1の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第1の回折格子の格子線方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動(走査)させながら複数回の撮影を行い、X線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査に対する強度変化の位相ズレ量(被検体による位相のズレ量)から位相微分像を取得する方法である。この位相微分像は、被検体で屈折したX線の角度分布に対応する。位相微分像を縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。なお、画素データは、上記走査により周期的に強度が変調される。上記走査に対する複数の画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。   In this X-ray imaging system, the phase of the subject is detected by the fringe scanning method from the change (phase shift) caused by the subject in the fringe image whose intensity is modulated by the superposition of the self-image of the first diffraction grating and the second diffraction grating. A contrast image is acquired. In the fringe scanning method, the second diffraction grating is arranged with respect to the first diffraction grating in a direction substantially parallel to the plane of the first diffraction grating and substantially perpendicular to the grating line direction of the first diffraction grating. Imaging is performed a plurality of times while translationally moving (scanning) at a scanning pitch obtained by equally dividing the lattice pitch, and the phase shift amount of the intensity change with respect to the scanning of the pixel data of each pixel obtained by the X-ray image detector (depending on the subject) This is a method of obtaining a phase differential image from the phase shift amount). This phase differential image corresponds to the angular distribution of X-rays refracted by the subject. A phase contrast image of the subject can be obtained by integrating the phase differential image along the fringe scanning direction. Note that the intensity of the pixel data is periodically modulated by the scanning. A set of a plurality of pixel data for the scanning is hereinafter referred to as “intensity modulation signal”.

このように、X線タルボ干渉計を用いたX線撮影システムは、被検体によるX線の屈折量を画像化するものであるが、X線と被検体との相互作用には、被検体の屈折率分布に応じた屈折以外に、被検体中において生じるコンプトン散乱やレイリー散乱等の散乱現象が存在する。このような散乱現象は、拡散的なノイズをX線画像検出器に与えるため、位相コントラスト画像の画質を低下させることが知られている(特許文献2参照)。特許文献2では、X線画像検出器の直前に配置された第2の回折格子を散乱線除去グリッド(散乱防止格子)として作用させることが述べられている。   As described above, the X-ray imaging system using the X-ray Talbot interferometer images the amount of refraction of X-rays by the subject. In addition to refraction according to the refractive index distribution, there are scattering phenomena such as Compton scattering and Rayleigh scattering that occur in the subject. Such a scattering phenomenon is known to deteriorate the image quality of the phase contrast image because it gives diffuse noise to the X-ray image detector (see Patent Document 2). Patent Document 2 describes that the second diffraction grating arranged immediately before the X-ray image detector acts as a scattered radiation removal grid (scattering prevention grating).

特開2008−200359号公報JP 2008-200399 A 特表2008−545981号公報(第13頁)JP-T-2008-545981 (page 13)

しかしながら、特許文献2に記載のように第2の回折格子を散乱線除去グリッドとして作用させたとしても、この第2の回折格子はその格子線の配列パターン方向に対しては散乱線除去の効果を有するが、格子線の配列パターン方向に直交する方向(格子線方向)に対しては散乱線除去の効果が得られないといった問題がある。   However, even if the second diffraction grating is caused to act as a scattered radiation removal grid as described in Patent Document 2, the second diffraction grating is effective in removing scattered radiation in the direction of the array pattern of the grating lines. However, there is a problem that the effect of removing scattered radiation cannot be obtained in the direction (lattice line direction) orthogonal to the array pattern direction of the grid lines.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、格子を用いて位相イメージングを行う放射線撮影システムにおいて、散乱線を効率よく除去し、高品質な位相コントラスト画像を得ることができる放射線撮影システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a radiation imaging system that performs phase imaging using a grating, the radiation imaging system can efficiently remove scattered radiation and obtain a high-quality phase contrast image. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影システムは、放射線源から照射された前記放射線を通過させて第1の周期パターン像を生成する第1の格子と、前記第1の周期パターン像に対して強度変調を与えて第2の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に、格子パターンが前記第1の格子の格子パターンと直交するように配置された散乱線除去グリッドと、前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、を備える。   In order to achieve the above object, a radiation imaging system of the present invention includes a first grating that generates a first periodic pattern image by passing the radiation emitted from a radiation source, and the first periodic pattern image. Intensity modulating means for applying intensity modulation to generate a second periodic pattern image, a radiation image detector for detecting the second periodic pattern image and generating image data, the radiation source, and the radiation A scattered radiation elimination grid arranged between the image detector and a grating pattern so as to be orthogonal to the grating pattern of the first grating, and a phase differential image generating means for generating a phase differential image based on the image data And comprising.

本発明の放射線撮影システムは、前記散乱線除去グリッドを前記第1の格子の格子パターンと直交する方向に往復動させる往復動手段をさらに備える。   The radiation imaging system of the present invention further includes reciprocating means for reciprocating the scattered radiation removing grid in a direction orthogonal to the lattice pattern of the first grating.

前記散乱線除去グリッドは、前記放射線源の焦点に対して指向性を有する集束グリッドである。   The scattered radiation removal grid is a focusing grid having directivity with respect to the focal point of the radiation source.

本発明の放射線撮影システムは、前記放射線画像検出器により生成される画像データに対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段をさらに備える。   The radiation imaging system of the present invention further includes phase contrast image generation means for generating a phase contrast image by performing integration processing on the image data generated by the radiation image detector.

前記強度変調手段は、前記第1の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第2の周期パターン像を生成し、前記放射線画像検出器は、前記各第2の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成する。   The intensity modulation means applies intensity modulation at a plurality of relative positions different in phase with respect to the first periodic pattern image to generate a plurality of second periodic pattern images, and the radiological image detector includes The second periodic pattern image is detected to generate a plurality of image data, and the phase differential image generating means is based on the plurality of image data, and the phase of the intensity modulation signal representing the intensity change of the pixel data with respect to the relative position The phase differential image is generated by calculating the amount of deviation.

前記強度変調手段は、前記第1の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第2の格子と、前記第1及び第2の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなる。   The intensity modulation means includes: a second grating having a periodic pattern in the same direction as the first periodic pattern image; and scanning means for moving one of the first and second gratings at a predetermined pitch. Become.

前記散乱線除去グリッドは、前記第1の格子と前記第2の格子との間に配置されている。   The scattered radiation removal grid is disposed between the first grating and the second grating.

前記第1の格子は位相型格子であり、前記第1の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第1の周期パターン像として前記第2の格子の位置に形成する。   The first grating is a phase grating, and the first grating forms radiation from the radiation source as the first periodic pattern image at the position of the second grating by the Talbot interference effect.

前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記第1の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されたものであってもよい。   The radiological image detector is a radiological image detector including a conversion layer for converting radiation into electric charges and a charge collection electrode for collecting electric charges converted in the conversion layer for each pixel. A plurality of linear electrode groups having a periodic pattern in the same direction as the first periodic pattern image are arranged so that their phases are different from each other, and the intensity modulation means is constituted by the charge collecting electrode. It may be a thing.

本発明の放射線撮影システムは、格子パターンが第1の格子の格子パターンと直交するように配置された散乱線除去グリッドを備えるため、散乱線を効率よく除去し、高品質な位相コントラスト画像を得ることができる。また、散乱線除去グリッドを、第1の格子と第2の格子との間に配置することにより、撮影部の大型化を招くことなく、散乱線除去グリッドを設置することができる。   Since the radiation imaging system of the present invention includes the scattered radiation removal grid arranged so that the grating pattern is orthogonal to the grating pattern of the first grating, the scattered radiation is efficiently removed and a high-quality phase contrast image is obtained. be able to. Further, by arranging the scattered radiation removal grid between the first grating and the second grating, it is possible to install the scattered radiation removal grid without increasing the size of the imaging unit.

本発明のX線撮影システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the X-ray imaging system of this invention. 散乱線除去グリッドの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a scattered radiation removal grid. フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a flat panel detector. 散乱線除去グリッドのX線透過部を通るように切断した撮影部の概略断面図である。示す概略側面図である。It is a schematic sectional drawing of the imaging | photography part cut | disconnected so that it might pass along the X-ray transmissive part of a scattered radiation removal grid. It is a schematic side view shown. 縞走査法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a fringe scanning method. 被検体がある場合とない場合との強度変調信号を例示するグラフである。It is a graph which illustrates an intensity modulation signal with and without a subject. 撮影部のyz平面に沿った概略断面図である。It is a schematic sectional drawing along yz plane of an imaging part. X線画像検出器の変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of an X-ray image detector.

図1において、本発明の第1実施形態に係るX線撮影システム10は、被検体HにX線を照射するX線源11と、X線源11に対向配置され、X線源11から被検体Hを透過したX線を検出して画像データを生成する撮影部12と、撮影部12から読み出された画像データを記憶するメモリ13と、メモリ13に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部14と、画像処理部14により生成された位相コントラスト画像が記録される画像記録部15と、X線源11及び撮影部12の制御を行う撮影制御部16と、操作部やモニタからなるコンソール17と、コンソール17から入力される操作信号に基づいてX線撮影システム10の全体を統括的に制御するシステム制御部18とから構成されている。   In FIG. 1, an X-ray imaging system 10 according to the first embodiment of the present invention is arranged so as to be opposed to an X-ray source 11 that irradiates a subject H with X-rays, and from the X-ray source 11 An imaging unit 12 that detects X-rays transmitted through the specimen H and generates image data, a memory 13 that stores image data read from the imaging unit 12, and a plurality of image data stored in the memory 13 Image processing unit 14 for processing to generate a phase contrast image, image recording unit 15 for recording the phase contrast image generated by the image processing unit 14, and imaging control for controlling the X-ray source 11 and the imaging unit 12 Unit 16, a console 17 including an operation unit and a monitor, and a system control unit 18 that comprehensively controls the entire X-ray imaging system 10 based on an operation signal input from the console 17. That.

X線源11は、高電圧発生器、X線管、コリメータ(いずれも図示せず)等から構成されており、撮影制御部16の制御に基づいて、被検体HにX線を照射する。例えば、X線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりX線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転しており、電子線の衝突部分が、X線を放射するX線焦点となっている。また、コリメータは、X線管から発せられたX線のうち、被検体Hの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限するものである。   The X-ray source 11 includes a high voltage generator, an X-ray tube, a collimator (all not shown), and the like, and irradiates the subject H with X-rays based on the control of the imaging control unit 16. For example, the X-ray tube is of a rotating anode type, emits an electron beam from a filament in accordance with a voltage from a high voltage generator, and collides the electron beam with a rotating anode rotating at a predetermined speed, thereby causing an X-ray. Is generated. The rotating anode rotates in order to reduce deterioration due to the electron beam continuing to hit the fixed position, and the collision part of the electron beam becomes an X-ray focal point that emits X-rays. The collimator limits the irradiation field so as to shield a portion of the X-ray emitted from the X-ray tube that does not contribute to the examination region of the subject H.

撮影部12には、半導体回路からなるフラットパネル検出器(FPD)20、被検体HによるX線の位相変化(角度変化)を検出し位相イメージングを行うための第1の吸収型格子21及び第2の吸収型格子22が設けられている。FPD20は、X線源11から照射されるX線の光軸Aに沿う方向(以下、z方向いう)に検出面が直交するように配置されている。   The imaging unit 12 includes a flat panel detector (FPD) 20 made of a semiconductor circuit, a first absorption grating 21 for detecting phase change (angle change) of X-rays by the subject H, and performing phase imaging. Two absorption gratings 22 are provided. The FPD 20 is arranged so that the detection surface is orthogonal to a direction along the optical axis A of X-rays irradiated from the X-ray source 11 (hereinafter referred to as z direction).

第1の吸収型格子21は、z方向に直交する面内の一方向(以下、y方向という)に延伸した複数のX線遮蔽部21aが、不図示のX線透過性基板上に、z方向及びy方向に直交する方向(以下、x方向という)に所定のピッチpで配列されたものである。同様に、第2の吸収型格子22は、y方向に延伸した複数のX線遮蔽部22aが、不図示のX線透過性基板上にx方向に所定のピッチpで配列されたものである。格子ピッチp,pは、2〜20μm程度である。なお、X線遮蔽部21a,22aの材料としては、X線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金や鉛等が好ましい。 The first absorption type grating 21 has a plurality of X-ray shielding portions 21a extending in one direction (hereinafter referred to as y direction) in a plane orthogonal to the z direction. These are arranged at a predetermined pitch p 1 in a direction perpendicular to the direction and the y direction (hereinafter referred to as the x direction). Similarly, the second absorption grating 22, in which a plurality of X-ray shielding portions 22a which extend in the y direction, are arranged at a predetermined pitch p 2 in the x-direction to the X-ray transmissive substrate (not shown) is there. The grating pitches p 1 and p 2 are about 2 to 20 μm. In addition, as a material of X-ray shielding part 21a, 22a, the metal which is excellent in X-ray absorptivity is preferable, for example, gold | metal | money, lead, etc. are preferable.

また、撮影部12には、第2の吸収型格子22を格子線方向(y方向)に直交する方向(x方向)に並進移動させることにより、第1の吸収型格子21に対する第2の吸収型格子22との相対位置を変化させる走査機構23が設けられている。走査機構23は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。走査機構23は、後述する縞走査の際に、撮影制御部16の制御に基づいて駆動されるものである。詳しくは後述するが、メモリ13には、縞走査の各走査ステップで撮影部12により得られる画像データがそれぞれ記憶される。なお、第2の吸収型格子22と走査機構23とが特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。   In addition, the imaging unit 12 translates the second absorption type grating 22 in the direction (x direction) orthogonal to the lattice line direction (y direction), so that the second absorption with respect to the first absorption type grating 21 is performed. A scanning mechanism 23 for changing the relative position with respect to the mold grating 22 is provided. The scanning mechanism 23 is configured by an actuator such as a piezoelectric element, for example. The scanning mechanism 23 is driven based on the control of the imaging control unit 16 at the time of stripe scanning described later. As will be described in detail later, the memory 13 stores image data obtained by the photographing unit 12 at each scanning step of fringe scanning. The second absorption type grating 22 and the scanning mechanism 23 constitute the intensity modulation means described in the claims.

また、撮影部12には、第1の吸収型格子21と第2の吸収型格子22との間に、散乱線除去グリッド24が配設されている。散乱線除去グリッド24は、x方向に延伸した複数のX線吸収部24aがy方向に所定のピッチpで配列されたものであり、X線吸収部24aは、X線を吸収する鉛等で形成されている。すなわち、散乱線除去グリッド24の格子パターンは、第1及び第2の吸収型格子21,22の格子パターンと直交している。 Further, in the imaging unit 12, a scattered radiation removal grid 24 is disposed between the first absorption type grating 21 and the second absorption type grating 22. Scatter grid 24 is for a plurality of X-ray absorbing portion 24a which extends in the x direction are arranged at a predetermined pitch p 3 in the y-direction, the X-ray absorption unit 24a, such as lead which absorbs X-rays It is formed with. That is, the lattice pattern of the scattered radiation removal grid 24 is orthogonal to the lattice patterns of the first and second absorption type gratings 21 and 22.

また、散乱線除去グリッド24は、図2に示すように、X線吸収部24aがX線焦点11aの方に向いて傾斜した集束グリッドであり、X線焦点11aに対して指向性を有している。隣り合うX線吸収部24aの間には、樹脂等からなるX線透過部24bが介設されており、ピッチpは、一般的な散乱線除去グリッドと同程度(約160μm)である。 As shown in FIG. 2, the scattered radiation removal grid 24 is a converging grid in which the X-ray absorbing portion 24a is inclined toward the X-ray focal point 11a, and has directivity with respect to the X-ray focal point 11a. ing. Between the adjacent X-ray absorbing portion 24a, the X-ray transmitting portions 24b made of resin or the like is interposed, the pitch p 3 is a typical anti-scatter grid comparable (about 160 .mu.m).

さらに、撮影部12には、散乱線除去グリッド24を、第1及び第2の吸収型格子21,22とは独立して、y方向に往復動(揺動)させる往復動装置25が設けられている。往復動装置25は、散乱線除去グリッド24に、いわゆるブッキー動作を行わせるものであり、散乱線除去グリッド24によってFPD20の検出面に固定的なX線非照射領域(固定的な影)が生じることを防止する。   Furthermore, the imaging unit 12 is provided with a reciprocating device 25 that reciprocates (oscillates) the scattered radiation removal grid 24 in the y direction independently of the first and second absorption gratings 21 and 22. ing. The reciprocating device 25 causes the scattered radiation removal grid 24 to perform a so-called bucky operation, and a fixed X-ray non-irradiation region (fixed shadow) is generated on the detection surface of the FPD 20 by the scattered radiation removal grid 24. To prevent that.

画像処理部14は、縞走査の各走査ステップで撮影部12により撮影され、メモリ13に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部26と、位相微分像をx方向に沿って積分することにより、位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部27とを備える。位相コントラスト画像生成部27により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部15に記録された後、コンソール17に出力されてモニタ(図示せず)に表示される。   The image processing unit 14 includes a phase differential image generation unit 26 that generates a phase differential image based on a plurality of image data captured by the imaging unit 12 and stored in the memory 13 at each scanning step of fringe scanning, and a phase differential image. Is integrated along the x direction to provide a phase contrast image generation unit 27 that generates a phase contrast image. The phase contrast image generated by the phase contrast image generation unit 27 is recorded in the image recording unit 15 and then output to the console 17 and displayed on a monitor (not shown).

コンソール17は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置(図示せず)を備えている。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられる。入力装置の操作により、X線管の管電圧、管電流、X線照射時間等のX線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタは、液晶ディスプレイやCRTディスプレイからなり、X線撮影条件等の文字や、上記位相コントラスト画像を表示する。   In addition to the monitor, the console 17 includes an input device (not shown) through which an operator inputs a shooting instruction and the content of the instruction. As this input device, for example, a switch, a touch panel, a mouse, a keyboard, or the like is used. By operating the input device, tube voltage of the X-ray tube, tube current, X-ray imaging conditions such as X-ray irradiation time, imaging timing, and the like are input. The monitor is composed of a liquid crystal display or a CRT display, and displays characters such as X-ray imaging conditions and the phase contrast image.

図3において、FPD20は、X線を電荷に変換して蓄積する複数の画素40が、x方向及びy方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に2次元配列されてなる受像部41と、受像部41からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路42と、各画素40に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路43とから構成されている。なお、走査回路42と各画素40とは、行毎に走査線44によって接続されており、読み出し回路43と各画素40とは、列毎に信号線45によって接続されている。画素40の配列ピッチは、x方向及びy方向にそれぞれ100μm程度である。   In FIG. 3, the FPD 20 includes an image receiving unit 41 in which a plurality of pixels 40 that convert X-rays into electric charges and are stored two-dimensionally on the active matrix substrate along the x direction and the y direction, and an image receiving unit 41. The scanning circuit 42 controls the readout timing of the charge from the pixel, and the readout circuit 43 reads the charge accumulated in each pixel 40, converts the charge into image data, and stores it. The scanning circuit 42 and each pixel 40 are connected by a scanning line 44 for each row, and the readout circuit 43 and each pixel 40 are connected by a signal line 45 for each column. The arrangement pitch of the pixels 40 is about 100 μm in each of the x direction and the y direction.

画素40は、アモルファスセレン等の変換層(図示せず)によりX線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ(図示せず)に蓄積する直接変換型のX線検出素子として構成することができる。各画素40には、TFTスイッチ(図示せず)が接続され、TFTスイッチのゲート電極が走査線44、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線45に接続される。走査回路42からの駆動パルスによってTFTスイッチがON状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線45に読み出される。   The pixel 40 directly converts X-rays into charges by a conversion layer (not shown) such as amorphous selenium, and directly stores the converted charges in a capacitor (not shown) connected to an electrode below the conversion layer. It can be configured as a conversion type X-ray detection element. A TFT switch (not shown) is connected to each pixel 40, and the gate electrode of the TFT switch is connected to the scanning line 44, the source electrode is connected to the capacitor, and the drain electrode is connected to the signal line 45. When the TFT switch is turned on by the drive pulse from the scanning circuit 42, the charge accumulated in the capacitor is read out to the signal line 45.

なお、画素40は、酸化ガドリニウム(Gd)やヨウ化セシウム(CsI)等からなるシンチレータ(図示せず)でX線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード(図示せず)で電荷に変換して蓄積する間接変換型のX線検出素子として構成することも可能である。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてTFTパネルをベースとしたFPDを用いているが、これに限られず、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種の放射線画像検出器を用いることも可能である。 Note that the pixel 40 temporarily converts X-rays into visible light using a scintillator (not shown) made of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), cesium iodide (CsI), or the like, and converts the converted visible light into a photodiode ( It is also possible to configure as an indirect conversion type X-ray detection element that converts into electric charge and accumulates it (not shown). In this embodiment, an FPD based on a TFT panel is used as a radiation image detector. However, the present invention is not limited to this, and various types of radiation image detectors based on a solid-state imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor. It is also possible to use.

読み出し回路43は、積分アンプ、補正回路、A/D変換器(いずれも図示せず)等により構成されている。積分アンプは、各画素40から信号線45を介して出力された電荷を積分して電圧信号(画像信号)に変換する。A/D変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタルの画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ13に入力する。   The readout circuit 43 includes an integration amplifier, a correction circuit, an A / D converter (all not shown), and the like. The integrating amplifier integrates the charges output from each pixel 40 via the signal line 45 and converts them into a voltage signal (image signal). The A / D converter converts the image signal converted by the integrating amplifier into digital image data. The correction circuit performs offset correction, gain correction, linearity correction, and the like on the image data, and inputs the corrected image data to the memory 13.

図4において、第1の吸収型格子21のX線遮蔽部21aは、x方向に所定のピッチpで、互いに所定の間隔dを空けて配列されている。同様に、第2の吸収型格子22のX線遮蔽部22aは、x方向に所定のピッチpで、互いに所定の間隔dを空けて配列されている。第1及び第2の吸収型格子21,22は、入射X線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであり、振幅型格子とも称される。なお、スリット部(上記間隔d,dの領域)は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のX線低吸収材が介装されたものであってもよい。同図は、散乱線除去グリッド24のX線透過部24bを通る断面を示している。 In FIG. 4, X-ray shielding portion 21a of the first absorption grating 21, at a predetermined pitch p 1 in the x direction, and are arranged at a predetermined interval d 1 from each other. Similarly, X-rays shielding portions 22a of the second absorption-type grating 22, at a predetermined pitch p 2 in the x direction, and are arranged at a predetermined interval d 2 from each other. The first and second absorption gratings 21 and 22 do not give a phase difference to incident X-rays but give an intensity difference, and are also called amplitude gratings. Incidentally, (a region of the interval d 1, d 2) slit portion may not be a void, or may be low X-ray absorbing material such as a polymer or light metal is interposed. This figure shows a cross section passing through the X-ray transmission part 24 b of the scattered radiation removal grid 24.

第1及び第2の吸収型格子21,22は、スリット部を通過したX線を線形的(幾何光学的)に投影するように構成されている。具体的には、間隔d,dを、X線源11から照射されるX線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射X線に含まれる大部分のX線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述のX線管の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を50kVとした場合には、X線のピーク波長は、約0.4Åである。この場合には、間隔d,dを、1〜10μm程度とすれば、スリット部で大部分のX線が回折されずに線形的に投影される。 The first and second absorption type gratings 21 and 22 are configured to project X-rays that have passed through the slit portion linearly (geometrically). Specifically, by setting the distances d 1 and d 2 to a value sufficiently larger than the peak wavelength of X-rays emitted from the X-ray source 11, most of the X-rays included in the irradiated X-rays are slit at the slit portion. It is configured to pass through without being diffracted while maintaining straightness. For example, when tungsten is used as the rotating anode of the aforementioned X-ray tube and the tube voltage is 50 kV, the peak wavelength of the X-ray is about 0.4 mm. In this case, if the distances d 1 and d 2 are about 1 to 10 μm, most of the X-rays are projected linearly without being diffracted by the slit portion.

X線源11から照射されるX線は、平行ビームではなく、X線焦点11aを発光点としたコーンビームであるため、第1の吸収型格子21を通過することにより形成される第1の周期パターン像(以下、G1像という)は、X線焦点11aからの距離に比例して拡大される。第2の吸収型格子22の格子ピッチp及び間隔dは、そのスリット部が、第2の吸収型格子22の位置におけるG1像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、X線焦点11aから第1の吸収型格子21までの距離をL、第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22までの距離をLとした場合に、格子ピッチp及び間隔dは、次式(1)及び(2)の関係を満たすように決定される。 The X-ray irradiated from the X-ray source 11 is not a parallel beam but a cone beam having the X-ray focal point 11a as a light emitting point, and therefore the first X-ray formed by passing through the first absorption type grating 21 is used. The periodic pattern image (hereinafter referred to as G1 image) is enlarged in proportion to the distance from the X-ray focal point 11a. The grating pitch p 2 and the interval d 2 of the second absorption type grating 22 are determined so that the slit portions thereof substantially coincide with the periodic pattern of the bright part of the G1 image at the position of the second absorption type grating 22. Yes. That is, when the distance from the X-ray focal point 11a to the first absorption-type grating 21 is L 1 and the distance from the first absorption-type grating 21 to the second absorption-type grating 22 is L 2 , the grating pitch p 2 and the distance d 2 are determined so as to satisfy the relationship of the following expressions (1) and (2).

Figure 2011218147
Figure 2011218147

Figure 2011218147
Figure 2011218147

第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22までの距離Lは、タルボ干渉計の場合には、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本実施形態の撮影部12では、第1の吸収型格子21が入射X線を回折させずに投影する構成であって、第1の吸収型格子21のG1像が、第1の吸収型格子21の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Lを、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。 In the case of a Talbot interferometer, the distance L 2 from the first absorption type grating 21 to the second absorption type grating 22 is limited to the Talbot interference distance determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength. However, in the imaging unit 12 of the present embodiment, the first absorption grating 21 projects the incident X-rays without diffracting, and the G1 image of the first absorption grating 21 is the first one. because at every position of the rear absorption gratings 21 of similarly obtained, the distance L 2, can be set independently of the Talbot distance.

上記のように本実施形態の撮影部12は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第1の吸収型格子21でX線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Zは、第1の吸収型格子21の格子ピッチp、X線波長(ピーク波長)λ、及び正の整数mを用いて、次式(3)で表される。 As described above, the imaging unit 12 of the present embodiment does not constitute a Talbot interferometer, but it is assumed that X-ray diffraction occurs in the first absorption grating 21 and a Talbot interference effect is generated. The Talbot interference distance Z is expressed by the following equation (3) using the grating pitch p 1 of the first absorption grating 21, the X-ray wavelength (peak wavelength) λ, and a positive integer m.

Figure 2011218147
Figure 2011218147

本実施形態では、前述のように距離Lをタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部12のz方向への薄型化を目的とし、距離Lを、m=1の場合の最小のタルボ干渉距離Zより短い値に設定する。すなわち、距離Lは、次式(4)を満たす範囲の値に設定される。 In the present embodiment, it is possible to set the distance L 2 as described above irrespective of the Talbot distance, for the purpose of thinning in the z-direction of the imaging unit 12, the distance L 2, the case of m = 1 Is set to a value shorter than the minimum Talbot interference distance Z. That is, the distance L 2 is set to a value in the range satisfying the following equation (4).

Figure 2011218147
Figure 2011218147

X線遮蔽部21a,22aは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、X線を完全に遮蔽(吸収)することが好ましいが、上記したX線吸収性に優れる材料(金、鉛等)を用いたとしても、吸収されずに透過するX線が少なからず存在する。このため、X線の遮蔽性を高めるためには、X線遮蔽部21a,22aのそれぞれの厚み(z方向の厚さ)をできるだけ厚くすること(すなわち、アスペクト比を高めること)が好ましい。例えば、X線管の管電圧が50kVの場合に、照射X線の90%以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、X線遮蔽部21a,22aの厚みは、金(Au)換算で30μm以上であることが好ましい。   The X-ray shielding portions 21a and 22a preferably completely shield (absorb) X-rays in order to generate a periodic pattern image with high contrast, but the above-described materials (gold, lead) having excellent X-ray absorption properties Etc.), there are not a few X-rays that are transmitted without being absorbed. For this reason, in order to improve the shielding property of X-rays, it is preferable to increase the thickness of each of the X-ray shielding portions 21a and 22a (thickness in the z direction) as much as possible (that is, increase the aspect ratio). For example, when the tube voltage of the X-ray tube is 50 kV, it is preferable to shield 90% or more of the irradiated X-rays. In this case, the thicknesses of the X-ray shielding portions 21a and 22a are calculated in terms of gold (Au). It is preferable that it is 30 micrometers or more.

以上のように構成された第1及び第2の吸収型格子21,22では、第1の吸収型格子21により生成されたG1像が第2の吸収型格子22との重ね合わせにより部分的に遮蔽され、強度変調されることにより、第2の周期パターン像(以下、G2像という)が生成される。このG2像はFPD20によって撮像される。第2の吸収型格子22の位置におけるG1像のパターン周期と、第2の吸収型格子22の格子ピッチpとは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じており、この微小な差異により、G2像にはモアレ縞が生じる。 In the first and second absorption type gratings 21 and 22 configured as described above, the G1 image generated by the first absorption type grating 21 is partially overlapped with the second absorption type grating 22. A second periodic pattern image (hereinafter referred to as G2 image) is generated by being shielded and intensity-modulated. This G2 image is picked up by the FPD 20. There is a slight difference between the pattern period of the G1 image at the position of the second absorption type grating 22 and the grating pitch p 2 of the second absorption type grating 22 due to manufacturing errors and arrangement errors. Thus, moire fringes are generated in the G2 image.

X線源11と第1の吸収型格子21との間に被検体Hを配置すると、FPD20により検出されるG2像は、被検体Hにより変調を受ける。この変調量は、被検体Hによる屈折効果によって偏向したX線の角度に比例する。したがって、FPD20で検出されたG2像を解析することによって、被検体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。   When the subject H is disposed between the X-ray source 11 and the first absorption type grating 21, the G2 image detected by the FPD 20 is modulated by the subject H. This modulation amount is proportional to the angle of the X-ray deflected by the refraction effect by the subject H. Therefore, a phase contrast image of the subject H can be generated by analyzing the G2 image detected by the FPD 20.

次に、G2像の解析方法について説明する。同図には、被検体Hのx方向に関する位相シフト分布Φ(x)に応じて屈折される1つのX線が例示されている。符号50は、被検体Hが存在しない場合に直進するX線の経路を示している。この経路50を進むX線は、第1及び第2の吸収型格子21,22を通過してFPD20に入射する。符号51は、被検体Hが存在する場合に、被検体Hにより屈折されて偏向したX線の経路を示している。この経路51を進むX線は、第1の吸収型格子21を通過した後、第2の吸収型格子22のX線遮蔽部22aにより遮蔽される。   Next, a G2 image analysis method will be described. In the figure, one X-ray refracted according to the phase shift distribution Φ (x) in the x direction of the subject H is illustrated. Reference numeral 50 indicates an X-ray path that goes straight when the subject H does not exist. X-rays traveling along the path 50 pass through the first and second absorption gratings 21 and 22 and enter the FPD 20. Reference numeral 51 indicates an X-ray path refracted and deflected by the subject H when the subject H exists. X-rays traveling along the path 51 pass through the first absorption type grating 21 and are then shielded by the X-ray shielding part 22 a of the second absorption type grating 22.

被検体Hの位相シフト分布Φ(x)は、被検体Hの屈折率分布をn(x,z)、zをX線の進む方向として、次式(5)で表される。   The phase shift distribution Φ (x) of the subject H is expressed by the following equation (5), where n (x, z) is the refractive index distribution of the subject H and z is the direction in which the X-ray travels.

Figure 2011218147
Figure 2011218147

第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22の位置に投影されたG1像は、被検体HでのX線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけx方向に変位することになる。この変位量Δxは、X線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式(6)で表される。   The G1 image projected from the first absorption type grating 21 to the position of the second absorption type grating 22 is displaced in the x direction by an amount corresponding to the refraction angle φ due to refraction of X-rays at the subject H. It will be. This displacement amount Δx is approximately expressed by the following equation (6) based on the fact that the X-ray refraction angle φ is very small.

Figure 2011218147
Figure 2011218147

ここで、屈折角φは、X線波長λと被検体Hの位相シフト分布Φ(x)を用いて、次式(7)で表される。   Here, the refraction angle φ is expressed by the following equation (7) using the X-ray wavelength λ and the phase shift distribution Φ (x) of the subject H.

Figure 2011218147
Figure 2011218147

このように、被検体HでのX線の屈折によるG1像の変位量Δxは、被検体Hの位相シフト分布Φ(x)に関連している。そして、この変位量Δxは、FPD20で検出される各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψ(被検体Hがある場合とない場合とでの各画素40の強度変調信号の位相のズレ量)に、次式(8)のように関連している。   Thus, the displacement amount Δx of the G1 image due to X-ray refraction at the subject H is related to the phase shift distribution Φ (x) of the subject H. This displacement amount Δx is the amount of phase shift ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40 detected by the FPD 20 (the amount of phase shift of the intensity modulation signal of each pixel 40 with and without the subject H). ) Is related to the following equation (8).

Figure 2011218147
Figure 2011218147

したがって、各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式(8)から屈折角φが求まり、式(7)を用いて位相シフト分布Φ(x)の微分量が求まるから、これをxについて積分することにより、被検体Hの位相シフト分布Φ(x)、すなわち被検体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。   Accordingly, by obtaining the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40, the refraction angle φ is obtained from the equation (8), and the differential amount of the phase shift distribution Φ (x) is obtained using the equation (7). By integrating this with respect to x, the phase shift distribution Φ (x) of the subject H, that is, the phase contrast image of the subject H can be generated. In the present embodiment, the phase shift amount ψ is calculated using the fringe scanning method shown below.

縞走査法では、第1及び第2の吸収型格子21,22の一方を他方に対して相対的にx方向に並進移動させながら撮影を行う(すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う)。本実施形態では、前述の走査機構23により第2の吸収型格子22を移動させる。G2像に生じるモアレ縞は、第2の吸収型格子22の移動に伴って移動し、並進距離(x方向への移動量)が、第2の吸収型格子22の格子周期の1周期(格子ピッチp)に達すると(すなわち、位相変化が2πに達すると)、元の位置に戻る。このように、格子ピッチpの整数分の1ずつ第2の吸収型格子22を移動させながら、FPD20でG2像を撮影する。撮影により得られた複数の画像データから各画素の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部14内の位相微分像生成部26で演算処理することにより、各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψが得られる。この位相ズレ量ψの2次元分布が位相微分像に相当する。 In the fringe scanning method, imaging is performed while one of the first and second absorption type gratings 21 and 22 is translated in the x direction relative to the other (that is, while changing the phase of the grating period of both). Take a picture). In the present embodiment, the second absorption type grating 22 is moved by the scanning mechanism 23 described above. The moire fringes generated in the G2 image move with the movement of the second absorption type grating 22, and the translational distance (the amount of movement in the x direction) is one period of the grating period of the second absorption type grating 22 (grating When the pitch (p 2 ) is reached (that is, when the phase change reaches 2π), the original position is restored. Thus, while moving the second absorption grating 22 by an integral fraction of the grating pitch p 2, taking a G2 image in FPD 20. The intensity modulation signal of each pixel is acquired from a plurality of image data obtained by photographing, and is processed by the phase differential image generation unit 26 in the image processing unit 14 described above, whereby the phase shift of the intensity modulation signal of each pixel. The quantity ψ is obtained. This two-dimensional distribution of the phase shift amount ψ corresponds to a phase differential image.

図5は、格子ピッチpをM(2以上の整数)個に分割した走査ピッチ(p/M)ずつ第2の吸収型格子22を移動させる様子を模式的に示している。走査機構23は、k=0,1,2,・・・,M−1のM個の各走査位置に、第2の吸収型格子22を順に並進移動させる。なお、同図では、第2の吸収型格子22の初期位置を、被検体Hが存在しない場合における第2の吸収型格子22の位置でのG1像の暗部が、X線遮蔽部22aにほぼ一致する位置(k=0)としているが、この初期位置は、k=0,1,2,・・・,M−1のうちいずれの位置としてもよい。 FIG. 5 schematically shows how the second absorption grating 22 is moved by the scanning pitch (p 2 / M) obtained by dividing the grating pitch p 2 into M (an integer of 2 or more). The scanning mechanism 23 sequentially translates the second absorption type grating 22 to each of M scanning positions k = 0, 1, 2,..., M−1. In this figure, the initial position of the second absorption type grating 22 is set such that the dark part of the G1 image at the position of the second absorption type grating 22 when the subject H is not present is almost at the X-ray shielding part 22a. Although the matching position (k = 0) is assumed, this initial position may be any position among k = 0, 1, 2,..., M−1.

まず、k=0の位置では、主として、被検体Hにより屈折されなかったX線の成分(非屈折成分)が第2の吸収型格子22を通過する。次に、k=1,2,・・・と順に第2の吸収型格子22を移動させていくと、第2の吸収型格子22を通過するX線は、非屈折成分が減少する一方で、被検体Hにより屈折されたX線の成分(屈折成分)が増加する。特に、k=M/2の位置では、主として、屈折成分のみが第2の吸収型格子22を通過する。k=M/2の位置を超えると、逆に、第2の吸収型格子22を通過するX線は、屈折成分が減少する一方で、非屈折成分が増加する。   First, at the position of k = 0, mainly the X-ray component (non-refractive component) that has not been refracted by the subject H passes through the second absorption type grating 22. Next, when the second absorption type grating 22 is moved in order of k = 1, 2,..., X-rays passing through the second absorption type grating 22 are reduced in non-refractive components. The X-ray component (refractive component) refracted by the subject H increases. In particular, at the position of k = M / 2, only the refraction component mainly passes through the second absorption type grating 22. When the position exceeds k = M / 2, the X-ray passing through the second absorption grating 22 decreases the refractive component while increasing the non-refractive component.

k=0,1,2,・・・,M−1の各位置で、FPD20により撮影を行い画像データを生成すると、各画素40について、M個の画素データが得られる。以下に、このM個の画素データから各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第2の吸収型格子22の位置kにおける各画素40の画素データI(x)は、一般に次式(9)で表される。 When photographing is performed by the FPD 20 at each position of k = 0, 1, 2,..., M−1 to generate image data, M pixel data is obtained for each pixel 40. Hereinafter, a method of calculating the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40 from the M pixel data will be described. The pixel data I k (x) of each pixel 40 at the position k of the second absorption type lattice 22 is generally expressed by the following equation (9).

Figure 2011218147
Figure 2011218147

ここで、xは画素のx方向に関する座標、Aは入射X線の強度、Aは強度変調信号のコントラストに対応する値、nは正の整数、iは虚数単位である。また、φ(x)は、上記屈折角φを画素40の座標xの関数として表したものである。 Here, x is the coordinate in the x direction of the pixel, A 0 is the intensity of the incident X-ray, A n is a value corresponding to the contrast of the intensity-modulated signal, n represents a positive integer, i is the imaginary unit. Φ (x) represents the refraction angle φ as a function of the coordinate x of the pixel 40.

次いで、次式(10)の関係式を用いると、上記屈折角φ(x)は、式(11)のように表される。   Next, using the relational expression of the following expression (10), the refraction angle φ (x) is expressed as the expression (11).

Figure 2011218147
Figure 2011218147

Figure 2011218147
Figure 2011218147

ここで、arg[ ]は、偏角の抽出を意味しており、上記位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素40で得られたM個の画素データで表される強度変調信号から、式(11)に基づいて位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ(x)が求まり、位相シフト分布Φ(x)の微分量が求まる。   Here, arg [] means extraction of the declination and corresponds to the phase shift amount ψ. Therefore, by calculating the phase shift amount ψ based on the equation (11) from the intensity modulation signal represented by M pixel data obtained at each pixel 40, the refraction angle φ (x) is obtained, and the phase A differential amount of the shift distribution Φ (x) is obtained.

具体的には、図6に示すように、強度変調信号は、第2の吸収型格子22の位置kに対して、格子ピッチpの周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被検体Hが存在しない場合の強度変調信号を示しており、同図中の実線は、被検体Hが存在する場合の強度変調信号を示している。この両者の波形の位相差が上記位相ズレ量ψに対応する。 Specifically, as shown in FIG. 6, the intensity modulation signal periodically changes with the period of the grating pitch p 2 with respect to the position k of the second absorption type grating 22. The broken line in the figure shows the intensity modulation signal when the subject H does not exist, and the solid line in the figure shows the intensity modulation signal when the subject H exists. The phase difference between the two waveforms corresponds to the phase shift amount ψ.

以上の説明では、画素40のy方向に関するy座標を考慮していないが、各y座標について同様の演算を行うことにより、x方向及びy方向に関する2次元的な位相ズレの分布ψ(x,y)が得られる。この位相ズレの分布ψ(x,y)が位相微分像に対応する。   In the above description, the y coordinate in the y direction of the pixel 40 is not taken into consideration. However, by performing the same calculation for each y coordinate, a two-dimensional phase shift distribution ψ (x, y) is obtained. This phase shift distribution ψ (x, y) corresponds to the phase differential image.

この位相微分像は、位相コントラスト画像生成部27に入力される。位相コントラスト画像生成部27は、入力された位相微分像をx軸に沿って積分することにより、被検体Hの位相シフト分布Φ(x,y)を生成し、これを位相コントラスト画像として画像記録部15に記録する。   This phase differential image is input to the phase contrast image generation unit 27. The phase contrast image generation unit 27 generates a phase shift distribution Φ (x, y) of the subject H by integrating the input phase differential image along the x axis, and records this as a phase contrast image. Part 15 is recorded.

次に、往復動装置25による散乱線除去グリッド24のブッキー動作について説明する。往復動装置25は、走査機構23による各走査位置kにおいて行われる各撮影期間中、散乱線除去グリッド24をy方向に往復動させる。具体的には、往復動作装置25は、一撮影期間中に散乱線除去グリッド24を、X線吸収部24aの配列ピッチpに対して十分大きい距離(例えば1cm)を移動させる。この移動距離を、配列ピッチpの整数倍とすることがより好ましい。 Next, the bucky operation of the scattered radiation removal grid 24 by the reciprocating device 25 will be described. The reciprocating device 25 reciprocates the scattered radiation removal grid 24 in the y direction during each imaging period performed at each scanning position k by the scanning mechanism 23. Specifically, a reciprocating operation device 25, the anti-scatter grid 24 in one imaging period, moving a sufficiently large distance (e.g., 1 cm) with respect to the arrangement pitch p 3 of the X-ray absorbing portion 24a. The moving distance, and more preferably an integral multiple of the arrangement pitch p 3.

また、1撮影期間中に、散乱線除去グリッド24のブッキーの折り返し動作(往路から復路へ転じる動作、またはその逆の動作)は基本的には行われないことが好ましい。これは、折り返し動作の加減速時に、散乱線除去グリッド24が局在状態となり、画質に影響を与え得るためである。しかし、撮影時間が長い場合には、折り返し動作を行わないようにするには、散乱線除去グリッド24を極めて低速で移動させなければならないが、このように散乱線除去グリッド24を低速で移動させる制御は一般的に難しく、速度ムラが生じる。この場合、逆に、速度ムラが画質に影響を与えることになる。したがって、撮影時間が長い場合には、乱線除去グリッド24の移動速度を下げずに、折り返し動作を行う方が画質に対する影響が小さくなることがあるため、このような場合には、撮影期間中に折り返し動作を行うことを許容してもよい。   In addition, it is preferable that the bucky folding operation (the operation of turning from the forward path to the backward path or the reverse operation) of the scattered radiation removal grid 24 is basically not performed during one imaging period. This is because the scattered radiation removal grid 24 is in a localized state during acceleration / deceleration of the folding operation, which may affect the image quality. However, when the imaging time is long, in order not to perform the folding operation, the scattered radiation removal grid 24 must be moved at a very low speed. In this way, the scattered radiation removal grid 24 is moved at a low speed. Control is generally difficult and speed unevenness occurs. In this case, conversely, the speed unevenness affects the image quality. Therefore, when the shooting time is long, the influence on the image quality may be reduced by performing the folding operation without lowering the moving speed of the disturbance removal grid 24. In such a case, during the shooting period, It may be allowed to perform the folding operation.

上記のブッキー動作により、散乱線除去グリッド24によりFPD20の検出面にX線非照射領域(影)は、1撮影期間中に該検出面上を均等に移動することになるため、画素値には、散乱線除去グリッド24による強度差は生じない。また、ブッキー動作の方向が、第2の吸収型格子22の走査方向(x方向)に直交するy方向であるため、xの関数として得られる位相ズレ量ψの検出に影響を及ぼすことはない。   By the above-described bucky operation, the X-ray non-irradiation region (shadow) on the detection surface of the FPD 20 is uniformly moved on the detection surface during one imaging period by the scattered radiation removal grid 24. The intensity difference due to the scattered radiation removal grid 24 does not occur. Further, since the direction of the bucky operation is the y direction orthogonal to the scanning direction (x direction) of the second absorption type grating 22, it does not affect the detection of the phase shift amount ψ obtained as a function of x. .

このように、各走査位置kにおいて行われる1撮影期間中に、散乱線除去グリッド24をy方向にブッキー動作させることで、図7に示すように、被検体Hの内部での散乱現象により、被検体Hの位相シフト分布Φ(x,y)とは無関係に偏向されたX線(散乱X線)が、X線吸収部24aにより効果的に除去(吸収)される。   In this way, during one imaging period performed at each scanning position k, the scattered radiation removal grid 24 is operated as a bucky operation in the y direction, thereby causing a scattering phenomenon inside the subject H as shown in FIG. X-rays (scattered X-rays) deflected regardless of the phase shift distribution Φ (x, y) of the subject H are effectively removed (absorbed) by the X-ray absorber 24a.

以上のように構成されたX線撮影システム10では、X線源11とFPD20との間に被検体Hを配した状態で、操作者により、撮影指示がコンソール17から入力されると、撮影制御部16により撮影部12の各部が制御され、第2の吸収型格子22を第1の吸収型格子21に対して移動させながら、各走査位置で、X線源11による曝射及びFPD20による検出動作が行われる。このとき、往復動装置25により、散乱線除去グリッド24のブッキー動作が行われる。   In the X-ray imaging system 10 configured as described above, when an imaging instruction is input from the console 17 by the operator with the subject H placed between the X-ray source 11 and the FPD 20, imaging control is performed. Each unit of the imaging unit 12 is controlled by the unit 16 and the second absorption type grating 22 is moved relative to the first absorption type grating 21 while the X-ray source 11 performs exposure and the FPD 20 detects at each scanning position. Operation is performed. At this time, the reciprocating device 25 performs a bucky operation of the scattered radiation removal grid 24.

X線源11による各曝射期間中(撮影期間中)に、上記走査方向と直交する方向にブッキー動作が行われるため、位相ズレ量ψの検出を妨げることなく、散乱X線の除去が行われる。この結果、画像処理部14により高品質な位相コントラスト画像が得られ、画像記録部15を介してモニタに表示される。   During each exposure period (during imaging period) by the X-ray source 11, a bucky operation is performed in a direction orthogonal to the scanning direction, so that the scattered X-rays can be removed without preventing the detection of the phase shift amount ψ. Is called. As a result, a high-quality phase contrast image is obtained by the image processing unit 14 and displayed on the monitor via the image recording unit 15.

なお、上記実施形態では、撮影部12の薄型化のために、所定の間隔をおいて配置される第1の吸収型格子21と第2の吸収型格子22との間に散乱線除去グリッド24を配置しているが、これに限られず、散乱線除去グリッド24を、X線源11と第1の吸収型格子21との間や、第2の吸収型格子22とFPD20との間に配置することも可能である。散乱除去の効果の観点からは、第2の吸収型格子22とFPD20との間、すなわちFPD20の直前に散乱線除去グリッド24を配置することが好ましい。   In the above embodiment, the scattered radiation removal grid 24 is provided between the first absorption type grating 21 and the second absorption type grating 22 that are arranged at a predetermined interval in order to reduce the thickness of the imaging unit 12. However, the present invention is not limited to this, and the scattered radiation removal grid 24 is disposed between the X-ray source 11 and the first absorption grating 21 or between the second absorption grating 22 and the FPD 20. It is also possible to do. From the viewpoint of the effect of scatter removal, it is preferable to dispose the scattered radiation removal grid 24 between the second absorption type grating 22 and the FPD 20, that is, immediately before the FPD 20.

また、上記実施形態では、散乱線除去グリッド24を往復動装置25によりブッキー動作させているが、この往復動装置25を設けずに、散乱線除去グリッド24を固設してもよい。この場合には、FPD20のいずれの画素40もX線吸収部24aにより完全に遮蔽されることがないように、X線吸収部24aの配列ピッチpを、画素40のy方向に関する配列ピッチより短くする必要がある。さらに、各画素40へのX線の入射量を均一化するために、X線吸収部24aの配列ピッチpの整数倍が、画素40のy方向に関する配列ピッチに一致するようにすることが好ましい。 In the above embodiment, the scattered radiation removal grid 24 is operated as a bucky by the reciprocating device 25. However, the scattered radiation removing grid 24 may be fixed without providing the reciprocating device 25. In this case, so as not to be completely blocked by even the X-ray absorbing portion 24a any pixel 40 in the FPD 20, the arrangement pitch p 3 of the X-ray absorbing portion 24a, than the arrangement pitch in the y direction of the pixel 40 It needs to be shortened. Furthermore, in order to equalize the amount of incident X-ray to each pixel 40, that the integral multiple of the arrangement pitch p 3 of the X-ray absorbing portion 24a is, so as to match the arrangement pitch in the y direction of the pixel 40 preferable.

また、上記のように往復動装置25を設けない場合には、散乱線除去グリッド24を第2の吸収型格子22と一体化し、正方格子状の第2の吸収型格子を設けることも好ましい。   In the case where the reciprocating device 25 is not provided as described above, it is also preferable that the scattered radiation removing grid 24 is integrated with the second absorption type grating 22 to provide a square absorption type second absorption type grating.

また、上記実施形態では、X線源11からFPD20までの距離を長くした場合に、X線焦点11aの焦点サイズ(一般的に0.1mm〜1mm程度)によるG1像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、X線焦点11aの直後にマルチスリット(線源格子)を配置してもよい。   In the above embodiment, when the distance from the X-ray source 11 to the FPD 20 is increased, the blur of the G1 image due to the focus size of the X-ray focus 11a (generally about 0.1 mm to 1 mm) affects the phase. Since there is a risk of degrading the image quality of the contrast image, a multi slit (ray source grid) may be arranged immediately after the X-ray focal point 11a.

このマルチスリットは、第1及び第2の吸収型格子21,22と同様な構成の吸収型格子であり、一方向(本実施形態では、y方向)に延伸した複数のX線遮蔽部が、第1及び第2の吸収型格子21,22のX線遮蔽部21a,22aと同一方向(本実施形態では、x方向)に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、X線源11からのX線を部分的に遮蔽してx方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、x方向に多数の点光源(分散光源)を形成することにより、G1像のボケを抑制する。   The multi-slit is an absorption type grating having a configuration similar to that of the first and second absorption type gratings 21 and 22, and a plurality of X-ray shielding portions extending in one direction (in this embodiment, y direction) The first and second absorption type gratings 21 and 22 are periodically arranged in the same direction (in the present embodiment, the x direction) as the X-ray shielding portions 21a and 22a. This multi-slit partially shields X-rays from the X-ray source 11 to reduce the effective focal size in the x direction, and forms a large number of point light sources (dispersed light sources) in the x direction. Suppresses the blur of the G1 image.

また、上記実施形態では、第1の吸収型格子21を、そのスリット部を通過したX線をG1像として線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、スリット部でX線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる国際公開WO2004/058070号公報等に記載の構成としてもよい。ただし、この場合には、第1及び第2の吸収型格子21,22の間の距離Lをタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第1の吸収型格子21に代えて、位相型格子(位相型回折格子)を用いることが可能であり、第1の吸収型格子21に代えて用いた位相型格子は、タルボ干渉効果により生じるG1像(自己像)を、第2の吸収型格子22の位置に形成する。 In the above embodiment, the first absorption grating 21 is configured to linearly project the X-rays that have passed through the slit portion as a G1 image, but the present invention is limited to this configuration. It is good also as a structure as described in international publication WO2004 / 058070 etc. which produce what is called a Talbot interference effect by diffracting X-rays by a slit part instead of a thing. However, in this case, it is necessary to set the distance L 2 between the first and second absorption gratings 21 and 22 to the Talbot distance. In this case, a phase type grating (phase type diffraction grating) can be used instead of the first absorption type grating 21, and the phase type grating used instead of the first absorption type grating 21 can be used. Forms a G1 image (self-image) generated by the Talbot interference effect at the position of the second absorption type grating 22.

位相型格子と吸収型格子との差異は、X線高吸収材(X線遮蔽部)の厚さのみであり、X線遮蔽部の厚さは、吸収型格子の場合にAu換算で約30μm以上と設定されるのに対し、位相型格子の場合には、1μm〜5μm程度に設定される。位相型格子は、X線高吸収材が、X線源11から照射されるX線に対して所定量(πまたはπ/2)の位相変調を与えることにより、タルボ干渉効果を発生させてG1像(自己像)を生成するものである。   The difference between the phase type grating and the absorption type grating is only the thickness of the X-ray high absorption material (X-ray shielding part), and the thickness of the X-ray shielding part is about 30 μm in terms of Au in the case of the absorption type grating. On the other hand, in the case of a phase type grating, it is set to about 1 μm to 5 μm. The phase-type grating generates a Talbot interference effect by applying a predetermined amount (π or π / 2) of phase modulation to the X-rays irradiated from the X-ray source 11 by the X-ray high-absorbing material. An image (self-image) is generated.

さらに、上記実施形態では、被検体HをX線源11と第1の吸収型格子21との間に配置しているが、被検体Hを第1の吸収型格子21と第2の吸収型格子22との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。   Further, in the above embodiment, the subject H is disposed between the X-ray source 11 and the first absorption type grating 21, but the subject H is arranged with the first absorption type grating 21 and the second absorption type. A phase contrast image can be generated in the same manner when it is disposed between the grating 22 and the grating 22.

次に、X線画像検出器の変形例を説明する。上記各実施形態では、第2の吸収型格子22とFPD20とが独立して設けられているが、FPD20に代えて、特開平2009−133823号公報に開示された構成のX線画像検出器を用いることにより、第2の吸収型格子22を排することができる。このX線画像検出器は、X線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のX線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されており、電荷収集電極が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。   Next, a modified example of the X-ray image detector will be described. In each of the above embodiments, the second absorption type grating 22 and the FPD 20 are provided independently. However, instead of the FPD 20, an X-ray image detector having a configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-133823 is used. By using it, the second absorption type grating 22 can be eliminated. This X-ray image detector is a direct conversion type X-ray image detector including a conversion layer that converts X-rays into electric charges and a charge collection electrode that collects electric charges converted in the conversion layer. The charge collection electrode is configured by arranging a plurality of linear electrode groups formed by electrically connecting linear electrodes arranged at a constant period so that the phases are different from each other. Constitutes the intensity modulating means described in the claims.

本変形例のX線画像検出器の構成を示す図8において、複数の画素60がx方向及びy方向に沿って一定のピッチで2次元配列されており、各画素60には、X線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極61が形成されている。電荷収集電極61は、第1〜第6の線状電極群62〜67から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ/3ずつずれている。具体的には、第1の線状電極群62の位相を0とすると、第2の線状電極群63の位相はπ/3、第3の線状電極群64の位相は2π/3、第4の線状電極群65の位相はπ、第5の線状電極群66の位相は4π/3、第6の線状電極群67の位相は5π/3である。   In FIG. 8 showing the configuration of the X-ray image detector of the present modification, a plurality of pixels 60 are two-dimensionally arranged at a constant pitch along the x direction and the y direction. A charge collection electrode 61 is formed for collecting the charges converted by the conversion layer that converts the charges. The charge collection electrode 61 is composed of first to sixth linear electrode groups 62 to 67, and the phase of the arrangement period of the linear electrodes of each linear electrode group is shifted by π / 3. Specifically, when the phase of the first linear electrode group 62 is 0, the phase of the second linear electrode group 63 is π / 3, the phase of the third linear electrode group 64 is 2π / 3, The phase of the fourth linear electrode group 65 is π, the phase of the fifth linear electrode group 66 is 4π / 3, and the phase of the sixth linear electrode group 67 is 5π / 3.

さらに、各画素60には、電荷収集電極61により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群68が設けられている。スイッチ群68は、第1〜第6の線状電極群62〜67のそれぞれに設けられたTFTスイッチからなる。第1〜第6の線状電極群62〜67により収集された電荷を、スイッチ群68を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる6種類のG2像を検出することができる。この6種類のG2像に対応する複数の画像データに基づいて位相微分像を生成し、位相コントラスト画像を生成することができる。   Further, each pixel 60 is provided with a switch group 68 for reading out the charges collected by the charge collecting electrode 61. The switch group 68 includes TFT switches provided in the first to sixth linear electrode groups 62 to 67, respectively. The charges collected by the first to sixth linear electrode groups 62 to 67 are individually read out by controlling the switch group 68, thereby detecting six types of G2 images having different phases from each other by one imaging. can do. A phase differential image can be generated based on a plurality of image data corresponding to the six types of G2 images, and a phase contrast image can be generated.

FPD20に代えて、上記構成のX線画像検出器を用いることにより、撮影部12から第2の吸収型格子22が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数のG2像を検出することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、走査機構23を排することができる。なお、同図に示した電荷収集電極61に代えて、特開平2009−133823号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。   By using the X-ray image detector having the above configuration in place of the FPD 20, the second absorption type grating 22 is not required from the imaging unit 12, so that the cost can be reduced and the thickness can be further reduced. Further, in the present embodiment, since a plurality of G2 images that have been intensity-modulated with different phases can be detected by one imaging, physical scanning for fringe scanning becomes unnecessary, and the scanning mechanism 23 can be eliminated. Instead of the charge collection electrode 61 shown in the figure, it is also possible to use a charge collection electrode having another configuration described in JP-A-2009-133823.

また、第2の吸収型格子22を配置しない場合の別の実施形態として、X線画像検出器によりG1像を直接検出し、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、互いに位相の異なる複数のG2像に対応する画像データを生成することも可能である。   Further, as another embodiment in which the second absorption type grating 22 is not disposed, the G1 image is directly detected by an X-ray image detector, and the phase is mutually sampled by periodically sampling while changing the phase by signal processing. It is also possible to generate image data corresponding to a plurality of different G2 images.

さらに、上記各実施形態では、縞走査法により位相微分像を求めているが、本発明はこれに限定されず、国際公開WO2010/050483に記載されたフーリエ変換法により位相微分像を求めてもよい。このフーリエ変換法は、X線画像検出器により得られた1枚分の画像データをフーリエ変換することによって画像データに生じるモアレ縞のフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像を得る方法である。この場合には、第1及び第2の吸収型格子21,22を移動させる必要がなく、走査機構23が不要となる。   Further, in each of the above embodiments, the phase differential image is obtained by the fringe scanning method. However, the present invention is not limited to this, and the phase differential image may be obtained by the Fourier transform method described in International Publication WO2010 / 050833. Good. This Fourier transform method obtains a Fourier spectrum of moire fringes generated in image data by Fourier transforming one piece of image data obtained by an X-ray image detector, and a spectrum corresponding to the carrier frequency from this Fourier spectrum. This is a method of obtaining a phase differential image by performing inverse Fourier transform by separating. In this case, it is not necessary to move the first and second absorption gratings 21 and 22, and the scanning mechanism 23 is not necessary.

以上説明した第1及び第2実施形態は、医療診断用の放射線撮影システムのほか、工業用等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、放射線として、X線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。   The first and second embodiments described above can be applied to other radiation imaging systems for industrial use in addition to the radiation imaging system for medical diagnosis. In addition to X-rays, gamma rays or the like can be used as radiation.

10 X線撮影システム
11 X線源(放射線源)
11a X線焦点
12 撮影部
14 画像処理部
16 撮影制御部
18 システム制御部
20 フラットパネル検出器(FPD)
21 第1の吸収型格子
21a X線遮蔽部
22 第2の吸収型格子
22a X線遮蔽部
23 走査機構
24 散乱線除去グリッド
24a X線吸収部
24b X線透過部
25 往復動装置
26 位相微分像生成部
27 位相コントラスト画像生成部
40 画素
60 画素
61 電荷収集電極
62〜67 第1〜第6の線状電極群
68 スイッチ群
10 X-ray imaging system 11 X-ray source (radiation source)
11a X-ray focus 12 Imaging unit 14 Image processing unit 16 Imaging control unit 18 System control unit 20 Flat panel detector (FPD)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 1st absorption-type grating | lattice 21a X-ray shielding part 22 2nd absorption-type grating | lattice 22a X-ray shielding part 23 Scanning mechanism 24 Scattering ray removal grid 24a X-ray absorption part 24b X-ray transmission part 25 Reciprocating motion apparatus 26 Phase differential image Generation unit 27 Phase contrast image generation unit 40 pixels 60 pixels 61 charge collection electrodes 62 to 67 first to sixth linear electrode groups 68 switch groups

Claims (9)

放射線源から照射された前記放射線を通過させて第1の周期パターン像を生成する第1の格子と、
前記第1の周期パターン像に対して強度変調を与えて第2の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、
前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に、格子パターンが前記第1の格子の格子パターンと直交するように配置された散乱線除去グリッドと、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
A first grating that generates a first periodic pattern image by passing the radiation emitted from a radiation source;
Intensity modulation means for applying intensity modulation to the first periodic pattern image to generate a second periodic pattern image;
A radiation image detector for detecting the second periodic pattern image and generating image data;
A scattered radiation elimination grid disposed between the radiation source and the radiation image detector so that a grating pattern is orthogonal to the grating pattern of the first grating;
Phase differential image generating means for generating a phase differential image based on the image data;
A radiation imaging system comprising:
前記散乱線除去グリッドを前記第1の格子の格子パターンと直交する方向に往復動させる往復動手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影システム。   The radiation imaging system according to claim 1, further comprising reciprocating means for reciprocating the scattered radiation removing grid in a direction orthogonal to a lattice pattern of the first lattice. 前記散乱線除去グリッドは、前記放射線源の焦点に対して指向性を有する集束グリッドであることを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮影システム。   The radiation imaging system according to claim 1, wherein the scattered radiation removal grid is a focusing grid having directivity with respect to a focal point of the radiation source. 前記放射線画像検出器により生成される画像データに対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備えることを特徴とする請求項1から3いずれか1項に記載の放射線撮影システム。   The phase contrast image generation means which produces | generates a phase contrast image by performing an integration process with respect to the image data produced | generated by the said radiographic image detector, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Radiography system. 前記強度変調手段は、前記第1の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第2の周期パターン像を生成し、
前記放射線画像検出器は、前記各第2の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、
前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成することを特徴とする請求項1から4いずれか1項に記載の放射線撮影システム。
The intensity modulation means applies intensity modulation at a plurality of relative positions having different phases with respect to the first periodic pattern image to generate a plurality of second periodic pattern images;
The radiation image detector detects the second periodic pattern images to generate a plurality of image data;
The phase differential image generation unit generates the phase differential image by calculating a phase shift amount of an intensity modulation signal representing an intensity change of pixel data with respect to the relative position based on the plurality of image data. The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 4.
前記強度変調手段は、前記第1の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第2の格子と、前記第1及び第2の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることを特徴とする請求項1から5いずれか1項に記載の放射線撮影システム。   The intensity modulation means includes: a second grating having a periodic pattern in the same direction as the first periodic pattern image; and scanning means for moving one of the first and second gratings at a predetermined pitch. The radiation imaging system according to claim 1, wherein: 前記散乱線除去グリッドは、前記第1の格子と前記第2の格子との間に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の放射線撮影システム。   The radiation imaging system according to claim 6, wherein the scattered radiation removal grid is disposed between the first grating and the second grating. 前記第1の格子は位相型格子であり、前記第1の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第1の周期パターン像として前記第2の格子の位置に形成することを特徴とする請求項6または7に記載の放射線撮影システム。   The first grating is a phase grating, and the first grating forms radiation from the radiation source as the first periodic pattern image at the position of the second grating by a Talbot interference effect. The radiation imaging system according to claim 6 or 7. 前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、
前記電荷収集電極は、前記第1の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることを特徴とする請求項1から5いずれか1項に記載の放射線撮影システム。
The radiological image detector is a radiological image detector comprising a conversion layer for converting radiation into electric charge and a charge collecting electrode for collecting electric charge converted in the conversion layer for each pixel,
The charge collection electrode is formed by arranging a plurality of linear electrode groups having a periodic pattern in the same direction as the first periodic pattern image so that the phases thereof are different from each other.
The radiation imaging system according to claim 1, wherein the intensity modulation unit includes the charge collection electrode.
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