JP2012110395A - Radiographic system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線撮影システムに関する。 The present invention relates to a radiation imaging system.
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各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。また、このようなX線撮影システムで用いられるX線源としては、いわゆる陽極回転型のX線管を備えるX線源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, each X-ray emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector is caused by a difference in characteristics (atomic number, density, thickness) of the substance existing on the path to the X-ray image detector. After receiving a corresponding 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. As an X-ray source used in such an X-ray imaging system, an X-ray source including a so-called anode rotating type X-ray tube 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ことが知られている。このため、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、近年、2枚の透過回折格子(位相型格子及び吸収型格子)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線撮影システムが考案されている(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, it is known that when X-rays are incident on an object, the interaction is higher in phase than in X-ray intensity. For this reason, in the X-ray phase imaging using the phase difference, a high-contrast image can be obtained even for a weakly absorbing object having a low X-ray absorption capability. As a kind of such X-ray phase imaging, in recent years, an X-ray imaging system using an X-ray Talbot interferometer comprising two transmission diffraction gratings (phase grating and absorption grating) and an X-ray image detector has been proposed. It has been devised (for example, see Patent Document 1).
X線タルボ干渉計は、被検体の背後に第1の回折格子(位相型格子あるいは吸収型格子)を配置し、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長で決まる特定距離(タルボ干渉距離)だけ下流に第2の回折格子(吸収型格子)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。上記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を形成する距離であり、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。 In the X-ray Talbot interferometer, a first diffraction grating (phase type grating or absorption type grating) is arranged behind the subject, and a specific distance (Talbot interference distance) determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength. ) Is disposed downstream, and an X-ray image detector is disposed behind the second diffraction grating (absorption type grating). The Talbot interference distance is a distance at which X-rays that have passed through the first diffraction grating form a self-image due to the Talbot interference effect, and this self-image is between the X-ray source and the first diffraction grating. It is modulated by the interaction (phase change) between the placed subject and X-rays.
X線タルボ干渉計では、第1の回折格子の自己像と第2の回折格子とが重ね合わせ(強度変調)により生じるモアレ縞を検出し、被検体によるモアレ縞の変化を解析することによって被検体の位相情報を取得する。モアレ縞の解析方法としては、例えば、縞走査法が知られている。この縞走査法によると、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の回折格子の格子方向(条帯方向)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信号値の変化から、被写体で屈折したX線の角度分布(位相シフトの微分像)を取得し、この角度分布に基づいて被写体の位相コントラスト画像を得ることができる。 In the X-ray Talbot interferometer, the moiré fringes generated by superposition (intensity modulation) of the self-image of the first diffraction grating and the second diffraction grating are detected, and the change in the moire fringes caused by the subject is analyzed. Obtain sample phase information. As a method for analyzing moire fringes, for example, a fringe scanning method is known. According to this fringe scanning method, the second diffraction grating is substantially parallel to the surface of the first diffraction grating with respect to the first diffraction grating and substantially in the grating direction (strip direction) of the first diffraction grating. The angle of X-rays refracted by the subject from a change in the signal value of each pixel obtained by the X-ray image detector, which is taken multiple times while being translated in the vertical direction at a scanning pitch obtained by equally dividing the lattice pitch. A distribution (differential image of phase shift) is obtained, and a phase contrast image of the subject can be obtained based on this angular distribution.
しかし、被写体を透過することで生じるX線の屈折角度は僅か数μradであり、この屈折角度によって発生するモアレ縞の強度変調信号及び変調を受けたモアレ縞を縞走査法で検出して得られる信号の変化も僅かである。このような僅かな変化を計測する場合、X線焦点と、第1及び第2の回折格子との相対位置のずれは、被写体の位相情報の検出精度に影響する。 However, the refraction angle of X-rays generated by passing through the subject is only a few μrad, and it is obtained by detecting the intensity modulation signal of the moire fringe generated by this refraction angle and the modulated moire fringe by the fringe scanning method. The change in signal is also slight. When such a slight change is measured, the relative position shift between the X-ray focal point and the first and second diffraction gratings affects the detection accuracy of the phase information of the subject.
このX線焦点と第1及び第2の回折格子との相対位置のずれは、第1の回折格子及び第2の回折格子に与えられる振動が原因で起こりうる。特許文献1では、被写体台からの振動を緩衝材で吸収し、第1の回折格子及び第2の回折格子への振動の伝達を遮断することを開示している。しかし、X線焦点と第1及び第2の回折格子との相対位置のずれは、X線源の振動が原因でも起こりうる。特許文献2は、X線源の振動、それに起因する第1の回折格子と第2の回折格子の相対位置のずれを考慮していない。
The relative position shift between the X-ray focal point and the first and second diffraction gratings can occur due to vibrations applied to the first and second diffraction gratings. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses that vibration from a subject table is absorbed by a buffer material and transmission of vibration to the first diffraction grating and the second diffraction grating is blocked. However, the relative position shift between the X-ray focal point and the first and second diffraction gratings can also be caused by the vibration of the X-ray source.
これは、一般に、回転陽極型のX線源を冷却するためのファンを有する冷却手段がX線撮影システムに設けられているためである。すなわち、この冷却手段のファンの回転がX線源に伝わったり、ファンによる風によりX線源が振動してしまう。 This is because a cooling means having a fan for cooling the rotary anode type X-ray source is generally provided in the X-ray imaging system. That is, the rotation of the fan of the cooling means is transmitted to the X-ray source, or the X-ray source is vibrated by the wind from the fan.
X線源の振動によって、X線の焦点と第1の回折格子が、第2の回折格子の並進移動方向(x方向)に相対的にずれると、第2の回折格子の位置で第1の回折格子による自己像が並進移動方向にぼけてしまい、第2の回折格子を走査することによって検出される強度変調信号変化のコントラストが低下し、位相検出精度が低下してしまう。
なお、第1の回折格子と第2の回折格子の適切な格子ピッチ及び格子間隔は、焦点からの距離(z方向)に関連し、後述する式(1)、(2)で定められる。
When the X-ray focal point and the first diffraction grating are relatively displaced in the translational movement direction (x direction) of the second diffraction grating due to the vibration of the X-ray source, the first diffraction grating is positioned at the position of the second diffraction grating. The self-image by the diffraction grating is blurred in the translational movement direction, the contrast of the intensity modulation signal change detected by scanning the second diffraction grating is lowered, and the phase detection accuracy is lowered.
Note that the appropriate grating pitch and grating interval of the first diffraction grating and the second diffraction grating are related to the distance from the focal point (z direction) and are determined by equations (1) and (2) described later.
また、X線源の振動によって、X線の焦点、第1の回折格子及び第2の回折格子のz方向の間隔が相対的にずれると、拡大率が変化することにより、第2の格子に入射する放射線像のピッチに対する第2の格子のピッチが相対的にズレ、そのズレに応じた空間周波数のモアレが発生する。画像上のモアレは通常、撮影の直前又は直後等、別途取得した画像を用いたり、好適なフィルタ処理を施すことによって画像上問題とならない程度に補正処理を設計することが可能であるが、このようなX線焦点と各格子の相対的なズレ量に応じて空間周波数が変動するモアレを補正することは非常に困難であり、結果として位相コントラスト画像の画質が低下してしまう。 In addition, when the X-ray focal point, the first diffraction grating, and the second diffraction grating are displaced relative to each other in the z direction due to the vibration of the X-ray source, the enlargement ratio changes, so that the second grating The pitch of the second grating is shifted relative to the pitch of the incident radiation image, and a moire with a spatial frequency corresponding to the shift occurs. Although it is possible to design correction processing to such an extent that moire on the image does not cause image problems by using a separately acquired image, such as immediately before or after shooting, or by applying a suitable filter process. It is very difficult to correct the moire in which the spatial frequency varies according to the relative shift amount between the X-ray focal point and each grating, and as a result, the image quality of the phase contrast image is deteriorated.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、X線等の放射線による位相イメージングにおいて、X線源などの放射線源を空冷することによって生じる放射線源の振動に起因して、得られる放射線位相コントラスト画像の画質が低下することを防止することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is obtained due to vibration of a radiation source caused by air-cooling a radiation source such as an X-ray source in phase imaging using radiation such as X-rays. The object is to prevent the quality of the radiation phase contrast image from deteriorating.
放射線源と、前記放射線源から出射された放射線の進行方向に配置される第1の格子と、前記第1の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期に実質的に一致する周期を有する格子パターンと、前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線源を空冷する冷却部と、放射線の進行方向に前記第1の格子の上流又は、前記第1の格子と前記格子パターンとの間に被写体を配置して撮影を行う第1の撮影モードにおいて、被写体の撮影時に、前記冷却部による空冷を停止する制御部を、備える放射線撮影システム。 A radiation source, a first grating arranged in the traveling direction of the radiation emitted from the radiation source, and a period substantially matching a pattern period of a radiation image formed by the radiation that has passed through the first grating A radiation pattern detector that detects the radiation image masked by the grating pattern, a cooling unit that air-cools the radiation source, and upstream of the first grating in the radiation traveling direction, or the A radiation imaging system comprising: a control unit configured to stop air cooling by the cooling unit during imaging of a subject in a first imaging mode in which imaging is performed by placing an object between a first grid and the grid pattern.
本発明によれば、放射線によるX線位相イメージングにおいて、被写体の撮影時には、放射線源を振動させる原因となる冷却部による空冷を停止することによって、放射線源の焦点と、第1の格子及び格子パターンとの相対位置のずれを低減又は防止することができ、得られる放射線位相コントラスト画像の画質を高めることができる。 According to the present invention, in the X-ray phase imaging using radiation, the focus of the radiation source, the first grating, and the grating pattern are stopped by stopping the air cooling by the cooling unit that causes the radiation source to vibrate when photographing the subject. Can be reduced or prevented, and the quality of the obtained radiation phase contrast image can be improved.
図1は本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの一例の構成を示し、図2は、図1の放射線撮影システムの制御ブロックを示す。 FIG. 1 shows a configuration of an example of a radiation imaging system for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a control block of the radiation imaging system of FIG.
X線撮影システム10は、被検体(患者)Hを立位状態で撮影するX線診断装置であって、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、操作者の操作に基づいてX線源11の曝射動作や撮影部12の撮影動作を制御するとともに、撮影部12により取得された画像データを演算処理して位相コントラスト画像を生成するコンソール13とに大別される。
The
X線源11は、天井から吊り下げられたX線源保持装置14により上下方向(x方向)に移動自在に保持されている。撮影部12は、床上に設置された立位スタンド15により上下方向に移動自在に保持されている。
The
X線源11は、X線源制御部17の制御に基づき、高電圧発生器16から印加される高電圧に応じてX線を発生するX線管を有するハウジング18と、ハウジング18のから発せられた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可動式のコリメータ19aを備えたコリメータユニット19とを有する。ハウジング18のX線管は、陽極回転型であり、電子放出源(陰極)としてのフィラメント(図示せず)から電子線を放出して、所定の速度で回転する回転陽極18aに衝突させることによりX線を発生する。この回転陽極18aの電子線の衝突部分がX線焦点18bとなる。
The
また、X線源11は、それぞれX線源制御部17の制御に基づいて動作する、ファンを有するX線管冷却器27と、X線管温度計28と、X線管振動計29とを更に有する。
The
X線管冷却器27は、X線源制御部17の制御に基づき、ファンを駆動又は停止する。X線管冷却器27は、ファンを駆動したときには、駆動信号をX線源制御部17に送信し、ファンを停止したときには、停止信号をX線源制御部17に送信する。
The
X線管温度計28は、X線源制御部17の制御に基づき、X線管の温度を計測し、計測した温度の値をX線源制御部17に送信する。
The
X線管振動計29は、X線源制御部17の制御に基づき、X線管に生じている振動を計測し、計測した振動の値をX線源制御部に17に送信する。
The
また、X線管冷却器27は、X線管を空冷できるのであれば、X線源11に設けられなくてもよい。例えば、X線源保持装置14にX線管冷却器27を設けてもよい。
Further, the
X線源保持装置14は、天井に設置された天井レール(図示せず)により水平方向(z方向)に移動自在に構成された台車部14aと、上下方向に連結された複数の支柱部14bとからなる。台車部14aには、支柱部14bを伸縮させて、X線源11の上下方向に関する位置を変更するモータ(図示せず)が設けられている。
The X-ray
立位スタンド15は、床に設置された本体15aに、撮影部12を保持する保持部15bが上下方向に移動自在に取り付けられている。保持部15bは、上下方向に離間して配置された2つのプーリ15cの間に掛架された無端ベルト15dに接続され、プーリ15cを回転させるモータ(図示せず)により駆動される。このモータの駆動は、操作者の設定操作に基づき、後述するコンソール13の制御装置20により制御される。
In the standing stand 15, a holding
また、立位スタンド15には、プーリ15c又は無端ベルト15dの移動量を計測することにより、撮影部12の上下方向に関する位置を検出するポテンショメータ等の位置センサ(図示せず)が設けられている。この位置センサの検出値は、ケーブル等によりX線源保持装置14に供給される。X線源保持装置14は、供給された検出値に基づいて支柱部14bを伸縮させ、撮影部12の上下動に追従するようにX線源11を移動させる。
Further, the standing stand 15 is provided with a position sensor (not shown) such as a potentiometer that detects the position of the photographing
コンソール13には、CPU、ROM、RAM等からなるX線撮影システム10全体の制御を行う制御装置20が設けられている。制御装置20には、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置21と、撮影部12により取得された画像データを演算処理してX線画像を生成する演算処理部22と、X線画像を記憶する画像記憶部23と、X線画像等を表示するモニタ24と、X線撮影システム10の各部と接続されるインターフェース(I/F)25とがバス26を介して接続されている。
The console 13 is provided with a
入力装置21としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等を用いることが可能であり、入力装置21の操作により、X線管電圧や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24は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置20の制御により、X線撮影条件等の文字やX線画像を表示する。
As the
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)30、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31及び第2の吸収型格子32が設けられている。FPD30は、検出面がX線源11から照射されるX線の光軸Aに直交するように配置されている。詳しくは後述するが、第1及び第2の吸収型格子31,32は、FPD30とX線源11との間に配置されている。また、撮影部12には、第2の吸収型格子32を上下方向に並進移動させることにより、第1の吸収型格子31に対する第2の吸収型格子32との相対位置を変化させる走査機構33が設けられている。この走査機構33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。
The
図3は、図1の放射線撮影システムに含まれる放射線画像検出器の構成を示す。 FIG. 3 shows a configuration of a radiation image detector included in the radiation imaging system of FIG.
放射線画像検出器としてのFPD30は、X線を電荷に変換して蓄積する複数の画素40が、アクティブマトリクス基板上にxy方向に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、画像データをコンソール13のI/F25を介して演算処理部22に送信するデータ送信回路44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45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46によって接続されている。
The
画素40は、アモルファスセレン等の変換層(図示せず)で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45、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線46に接続される。TFTスイッチが走査回路42からの駆動パルスによってON状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線46に読み出される。
The
なお、画素40は、酸化ガドリニウム(Gd2O3)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
読み出し回路43は、積分アンプ回路、A/D変換器、補正回路、及び画像メモリ(いずれも図示せず)により構成されている。積分アンプ回路は、各画素40から信号線46を介して出力された電荷を積分して電圧信号(画像信号)に変換して、A/D変換器に入力する。A/D変換器は、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して補正回路に入力する。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を行い、補正後の画像データを画像メモリに記憶させる。なお、補正回路による補正処理として、X線の露光量や露光分布(いわゆるシェーディング)の補正や、FPD30の制御条件(駆動周波数や読み出し期間)に依存するパターンノイズ(例えば、TFTスイッチのリーク信号)の補正等を含めてもよい。
The
図4及び図5は、図1の放射線撮影システムの撮影部を示す。 4 and 5 show an imaging unit of the radiation imaging system of FIG.
第1の吸収型格子31は、基板31aと、この基板31aに配置された複数のX線遮蔽部31bとから構成されている。同様に、第2の吸収型格子32は、基板32aと、この基板32aに配置された複数のX線遮蔽部32bとから構成されている。基板31a,31bは、いずれもX線を透過させるガラス等のX線透過性部材により形成されている。
The first absorption type grating 31 is composed of a
X線遮蔽部31b,32bは、いずれもX線源11から照射されるX線の光軸Aに直交する面内の一方向(本実施形態では、x方向及びz方向に直交するy方向)に延伸した線状の部材である。各X線遮蔽部31b,32bの材料としては、X線吸収性に優れるものが好ましく、例えば、金、白金等の金属であることが好ましい。これらのX線遮蔽部31b,32bは、金属メッキ法や蒸着法によって形成することが可能である。
Each of the
X線遮蔽部31bは、X線の光軸Aに直交する面内において、上記一方向と直交する方向(本実施形態では、x方向)に一定の周期p1で、互いに所定の間隔d1を空けて配列されている。同様に、X線遮蔽部32bは、X線の光軸Aに直交する面内において、上記一方向と直交する方向(本実施形態では、x方向)に一定の周期p2で、互いに所定の間隔d2を空けて配列されている。このような第1及び第2の吸収型格子31,32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るため、振幅型格子とも称される。なお、スリット部(上記間隔d1,d2の領域)は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のX線低吸収材で該空隙を充填してもよい。
The
第1及び第2の吸収型格子31,32は、タルボ干渉効果の有無に係らず、スリット部を通過したX線を幾何学的に投影するように構成されている。具体的には、間隔d1,d2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、前述の回転陽極18a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d1,d2を、1〜10μm程度とすれば、スリット部で大部分のX線が回折されずに幾何学的に投影される。
The first and
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18b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31を通過して射影される投影像(以下、この投影像をG1像と称する)は、X線焦点18bからの距離に比例して拡大される。第2の吸収型格子32の格子ピッチp2及び間隔d2は、そのスリット部が、第2の吸収型格子32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18bから第1の吸収型格子31までの距離をL1、第1の吸収型格子31から第2の吸収型格子32までの距離をL2とした場合に、格子ピッチp2及び間隔d2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
第1の吸収型格子31から第2の吸収型格子32までの距離L2は、タルボ干渉計では、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31が入射X線を回折させずに投影させる構成であって、第1の吸収型格子31のG1像が、第1の吸収型格子31の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離L2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 Talbot interferometer, the distance L 2 from the first absorption type grating 31 to the second absorption type grating 32 is limited to the Talbot interference distance determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength. In the
上記のように撮影部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31でX線を回折した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31の格子ピッチp1、第2の吸収型格子32の格子ピッチp2、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
式(3)は、X線源11から照射されるX線がコーンビームである場合のタルボ干渉距離を表す式であり、「Atsushi Momose, et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.10, 2008年10月, 8077頁」により知られている。
Equation (3) is an equation representing the Talbot interference distance when the X-rays emitted from the
本X線撮影システム10では、撮影部12の薄型化を目的とし、上記距離L2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、上記距離L2は、次式(4)を満たす範囲の値に設定される。
In the present
なお、X線源11から照射されるX線が実質的に平行ビームとみなせる場合のタルボ干渉距離Zは次式(5)となり、上記距離L2を、次式(6)を満たす範囲の値に設定する。
Incidentally, Talbot distance Z by the following equation (5) and in the case of X-rays emitted from the
X線遮蔽部31b,32b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、白金等)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31b,32bのそれぞれの厚みh1,h2を、可能な限り厚くすることが好ましい。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、厚みh1,h2は、金(Au)換算で30μm以上であることが好ましい。
The
一方、X線遮蔽部31b,32bの厚みh1,h2を厚くし過ぎると、斜めに入射するX線がスリット部を通過しにくくなり、いわゆるケラレが生じて、X線遮蔽部31b,32bの延伸方向(条帯方向)に直交する方向(x方向)の有効視野が狭くなるといった問題がある。このため、視野確保の観点から、厚みh1,h2の上限を規定する。FPD30の検出面におけるx方向の有効視野の長さVを確保するには、X線焦点18bからFPD30の検出面までの距離をLとすると、厚みh1,h2は、図5に示す幾何学的関係から、次式(7)及び(8)を満たすように設定する必要がある。
On the other hand, if the thicknesses h 1 and h 2 of the
例えば、d1=2.5μm、d2=3.0μmであり、通常の病院での検査を想定して、L=2mとした場合には、x方向の有効視野の長さVとして10cmの長さを確保するには、厚みh1は100μm以下、厚みh2は120μm以下とすればよい。 For example, when d 1 = 2.5 μm and d 2 = 3.0 μm, and assuming L = 2 m assuming a normal hospital examination, the effective visual field length V in the x direction is 10 cm. In order to ensure the length, the thickness h 1 may be 100 μm or less and the thickness h 2 may be 120 μm or less.
以上のように構成された撮影部12では、第1の吸収型格子31のG1像と第2の吸収型格子32との重ね合わせにより、強度変調された像が形成され、FPD30によって撮像される。第2の吸収型格子32の位置におけるG1像のパターン周期p1’と、第2の吸収型格子32の実質的な格子ピッチp2’(製造後の実質的なピッチ)とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じる。このうち、配置誤差とは、第1及び第2の吸収型格子31,32が、相対的に傾斜や回転、両者の間隔が変化することによりx方向への実質的なピッチが変化することを意味している。
In the
G1像のパターン周期p1’と格子ピッチp2’との微小な差異により、画像コントラストはモアレ縞となる。このモアレ縞の周期Tは、次式(9)で表される。 Due to the minute difference between the pattern period p 1 ′ of the G1 image and the grating pitch p 2 ′, the image contrast becomes moire fringes. The period T of the moire fringes is expressed by the following equation (9).
このモアレ縞をFPD30で検出するには、画素40のx方向に関する配列ピッチPは、少なくとも次式(10)を満たす必要があり、更には、次式(11)を満たすことが好ましい(ここで、nは正の整数である)。
In order to detect the moire fringes with the
式(10)は、配列ピッチPがモアレ周期Tの整数倍でないことを意味しており、n≧2の場合であっても原理的にモアレ縞を検出することが可能である。式(11)は、配列ピッチPをモアレ周期Tより小さくすることを意味している。 Expression (10) means that the arrangement pitch P is not an integral multiple of the moire period T, and it is possible in principle to detect moire fringes even when n ≧ 2. Expression (11) means that the arrangement pitch P is made smaller than the moire period T.
FPD30の画素40の配列ピッチPは、設計的に定められた値(一般的に100μm程度)であり変更することが困難であるため、配列ピッチPとモアレ周期Tとの大小関係を調整するには、第1及び第2の吸収型格子31,32の位置調整を行い、G1像のパターン周期p1’と格子ピッチp2’との少なくともいずれか一方を変更することによりモアレ周期Tを変更することが好ましい。
Since the arrangement pitch P of the
図6に、モアレ周期Tを変更する方法を示す。 FIG. 6 shows a method of changing the moire cycle T.
モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の吸収型格子31,32のいずれか一方を、光軸Aを中心として相対的に回転させることにより行うことができる。例えば、第1の吸収型格子31に対して、第2の吸収型格子32を、光軸Aを中心として相対的に回転させる相対回転機構50を設ける。この相対回転機構50により、第2の吸収型格子32を角度θだけ回転させると、x方向に関する実質的な格子ピッチは、「p2’」→「p2’/cosθ」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6A)。
The moire period T can be changed by relatively rotating one of the first and
別の例として、モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の吸収型格子31,32のいずれか一方を、光軸Aに直交し、かつy方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させることにより行うことができる。例えば、第1の吸収型格子31に対して、第2の吸収型格子32を、光軸Aに直交し、かつy方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させる相対傾斜機構51を設ける。この相対傾斜機構51により、第2の吸収型格子32を角度αだけ傾斜させると、x方向に関する実質的な格子ピッチは、「p2’」→「p2’×cosα」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6B)。
As another example, the change of the moire period T is such that either one of the first and second
更に別の例として、モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の吸収型格子31,32のいずれか一方を光軸Aの方向に沿って相対的に移動させることにより行うことができる。例えば、第1の吸収型格子31と第2の吸収型格子32との間の距離L2を変更するように、第1の吸収型格子31に対して、第2の吸収型格子32を、光軸Aの方向に沿って相対的に移動させる相対移動機構52を設ける。この相対移動機構52により、第2の吸収型格子32を光軸Aに移動量δだけ移動させると、第2の吸収型格子32の位置に投影される第1の吸収型格子31のG1像のパターン周期は、「p1’」→「p1’×(L1+L2+δ)/(L1+L2)」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6C)。
As another example, the moire period T can be changed by relatively moving one of the first and
本X線撮影システム10において、撮影部12は、上述のようにタルボ干渉計ではなく、距離L2を自由に設定することができるため、相対移動機構52のように距離L2の変更によりモアレ周期Tを変更する機構を、好適に採用することができる。モアレ周期Tを変更するための第1及び第2の吸収型格子31,32の上記変更機構(相対回転機構50、相対傾斜機構51、及び相対移動機構52)は、圧電素子等のアクチュエータにより構成することが可能である。
In the
X線源11と第1の吸収型格子31との間に被写体Hを配置した場合には、FPD30により検出されるモアレ縞は、被写体Hにより変調を受ける。この変調量は、被写体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、FPD30で検出されたモアレ縞を解析することによって、被写体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
次に、モアレ縞の解析方法について説明する。 Next, a method for analyzing moire fringes will be described.
図7は、被写体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線を示す。 FIG. 7 shows one X-ray refracted according to the phase shift distribution Φ (x) of the subject H in the x direction.
符号55は、被写体Hが存在しない場合に直進するX線の経路を示しており、この経路55を進むX線は、第1及び第2の吸収型格子31,32を通過してFPD30に入射する。符号56は、被写体Hが存在する場合に、被写体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56を進むX線は、第1の吸収型格子31を通過した後、第2の吸収型格子32より遮蔽される。
被写体Hの位相シフト分布Φ(x)は、被写体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(12)で表される。 The phase shift distribution Φ (x) of the subject H is expressed by the following equation (12), where n (x, z) is the refractive index distribution of the subject H, and z is the direction in which the X-ray proceeds.
第1の吸収型格子31から第2の吸収型格子32の位置に投射されたG1像は、被写体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(13)で表される。 The G1 image projected from the first absorptive grating 31 to the position of the second absorptive grating 32 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. become. This displacement amount Δx is approximately expressed by the following equation (13) based on the fact that the X-ray refraction angle φ is very small.
ここで、屈折角φは、X線波長λと被写体Hの位相シフト分布Φ(x)を用いて、式(14)で表される。 Here, the refraction angle φ is expressed by Expression (14) using the X-ray wavelength λ and the phase shift distribution Φ (x) of the subject H.
このように、被写体HでのX線の屈折によるG1像の変位量Δxは、被写体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、FPD30の各画素40から出力される信号の位相ズレ量ψ(被写体Hがある場合とない場合とでの各画素40の信号の位相のズレ量)に、次式(15)のように関連している。
Thus, the displacement amount Δx of the G1 image due to the refraction of X-rays at the subject H is related to the phase shift distribution Φ (x) of the subject H. The amount of displacement Δx is expressed by the following equation with the phase shift amount ψ of the signal output from each
したがって、各画素40の信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式(15)から屈折角φが求まり、式(14)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、被写体Hの位相シフト分布Φ(x)、すなわち被写体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。本X線撮影システム10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。
Therefore, by obtaining the phase shift amount ψ of the signal of each
縞走査法では、第1及び第2の吸収型格子31,32の一方を他方に対して相対的にx方向にステップ的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X線撮影システム10では、前述の走査機構33により第2の吸収型格子32を移動させているが、第1の吸収型格子31を移動させてもよい。第2の吸収型格子32の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離(x方向への移動量)が、第2の吸収型格子32の格子周期の1周期(格子ピッチp2)に達すると(すなわち、位相変化が2πに達すると)、モアレ縞は元の位置に戻る。このようなモアレ縞の変化を、格子ピッチp2を整数分の1ずつ第2の吸収型格子32を移動させながら、FPD30で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素40の信号を取得し、演算処理部22で演算処理することにより、各画素40の信号の位相ズレ量ψを得る。
In the fringe scanning method, imaging is performed while one of the first and second
図8は、格子ピッチp2をM(2以上の整数)個に分割した走査ピッチ(p2/M)ずつ第2の吸収型格子32を移動させる様子を模式的に示す。 FIG. 8 schematically shows how the second absorption grating 32 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).
走査機構33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32を順に並進移動させる。なお、同図では、第2の吸収型格子32の初期位置を、被写体Hが存在しない場合における第2の吸収型格子32の位置でのG1像の暗部が、X線遮蔽部32b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。
The
まず、k=0の位置では、主として、被写体Hにより屈折されなかったX線が第2の吸収型格子32を通過する。次に、k=1,2,・・・と順に第2の吸収型格子32を移動させていくと、第2の吸収型格子32を通過するX線は、被写体Hにより屈折されなかったX線の成分が減少する一方で、被写体Hにより屈折されたX線の成分が増加する。特に、k=M/2では、主として、被写体Hにより屈折されたX線のみが第2の吸収型格子32を通過する。k=M/2を超えると、逆に、第2の吸収型格子32を通過するX線は、被写体Hにより屈折されたX線の成分が減少する一方で、被写体Hにより屈折されなかったX線の成分が増加する。 First, at the position of k = 0, X-rays that are not refracted by the subject H mainly pass through the second absorption type grating 32. Next, when the second absorption grating 32 is moved in order of k = 1, 2,..., The X-rays passing through the second absorption grating 32 are not refracted by the subject H. While the line component decreases, the X-ray component refracted by the subject H increases. In particular, at k = M / 2, mainly only the X-rays refracted by the subject H pass through the second absorption type grating 32. When k = M / 2 is exceeded, on the contrary, the X-ray component that is refracted by the subject H decreases in the X-rays that pass through the second absorption grating 32, while the X-ray that is not refracted by the subject H. The line component increases.
k=0,1,2,・・・,M−1の各位置で、FPD30により撮影を行うと、各画素40について、M個の信号値が得られる。以下に、このM個の信号値から各画素40の信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第2の吸収型格子32の位置kにおける各画素40の信号値をIk(x)と標記すると、Ik(x)は、次式(16)で表される。
When imaging is performed by the
ここで、xは、画素40のx方向に関する座標であり、A0は入射X線の強度であり、Anは画素40の信号値のコントラストに対応する値である(ここで、nは正の整数である)。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 a coordinate in the x direction of the
次いで、次式(17)の関係式を用いると、上記屈折角φ(x)は、次式(18)のように表される。 Next, using the relational expression of the following expression (17), the refraction angle φ (x) is expressed as the following expression (18).
ここで、arg[ ]は、偏角の抽出を意味しており、各画素40の信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素40で得られたM個の信号値から、式(18)に基づいて各画素40の信号の位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ(x)が求められる。
Here, arg [] means extraction of the declination, and corresponds to the phase shift amount ψ of the signal of each
図9は、縞走査に伴って変化する放射線画像検出器の一つの画素の信号を示す。 FIG. 9 shows the signal of one pixel of the radiation image detector that changes with the fringe scanning.
各画素40で得られたM個の信号値は、第2の吸収型格子32の位置kに対して、格子ピッチp2の周期で周期的に変化する。図10中の破線は、被写体Hが存在しない場合の信号値の変化を示しており、図10中の実線は、被写体Hが存在する場合の信号値の変化を示している。この両者の波形の位相差が各画素40の信号の位相ズレ量ψに対応する。
The M signal values obtained in each
そして、屈折角φ(x)は、上記式(14)で示したように微分位相値に対応する値であるため、屈折角φ(x)をx軸に沿って積分することにより、位相シフト分布Φ(x)が得られる。なお、上記の説明では、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方向における2次元的な位相シフト分布Φ(x,y)が得られる。
Since the refraction angle φ (x) is a value corresponding to the differential phase value as shown in the above equation (14), the phase shift is obtained by integrating the refraction angle φ (x) along the x-axis. A distribution Φ (x) is obtained. In the above description, the y coordinate in the y direction of the
以上の演算は、演算処理部22により行われ、演算処理部22は、位相コントラスト画像を記憶部23に記憶させる。
The above calculation is performed by the
上記の縞走査、及び位相コントラスト画像の生成処理は、入力装置21から操作者により撮影指示がなされた後、制御装置20の制御に基づいて各部が連係動作し、自動的に行われ、最終的に被写体Hの位相コントラスト画像がモニタ24に表示される。
The above-described fringe scanning and phase contrast image generation processing is automatically performed after the imaging instruction is given by the operator from the
図10は、図1の放射線撮影システムの動作を示すフローである。 FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the radiation imaging system of FIG.
なお、この動作フローでは、動作フローの開始時に、X線管冷却部27によるX線管の空冷中であることを前提とする。
This operation flow is based on the premise that the X-ray tube is being air-cooled by the X-ray
X線撮影システム10では、撮影条件(撮影メニュー)を入力させるようになっている。撮影条件が入力された後、被写体の撮影指示が発行されると、制御装置20は、入力された撮影条件を登録する(S110)。
In the
次に、制御装置20は、X線管の温度を計測する要求をX線源制御部17に送信する。X線源制御部17は、この要求を受信すると、X線管温度計28に温度を計測させて、計測した温度の値を取得する。X線源制御部17は、取得したX線管の温度の値を制御装置20に送信する(S111)。
Next, the
制御装置20は、受信したX線管の温度の値と、登録した撮影条件を用いて、被写体の撮影後におけるX線管の温度を予測する(S112)。X線管の温度の予測方法については後述する。
The
制御装置20は、X線管の予測温度が許容温度を超えているか否かを判定する(S113)。
The
X線管の予測温度が許容温度を超えている場合には(S113−NO)、被写体の撮影を許可せずに、S111に戻って、再度X線管の温度を計測し(S111)、X線管の温度予測(S112)と許容温度との比較判定を行う(S113)。 When the predicted temperature of the X-ray tube exceeds the allowable temperature (S113-NO), the photographing of the subject is not permitted, the process returns to S111, and the temperature of the X-ray tube is measured again (S111). The tube tube temperature prediction (S112) is compared with the allowable temperature (S113).
なお、X線管の予測温度が許容温度を超えている場合には、警告情報部の一例としての制御装置20が、X線管の故障可能性がある旨をモニタ24等に表示させるようにしてもよい。これにより、ユーザがX線管の状態を瞬時に把握することができ、被写体の撮影予定時間を効率よく組みなおすことができる。
When the predicted temperature of the X-ray tube exceeds the allowable temperature, the
X線管の予測温度が許容温度を下回っている場合には(S113−YES)、制御装置20は、X線管の空冷を停止する要求をX線源制御部17に送信する。X線源制御部17は、この要求を受信すると、X線管冷却部27のファンを停止させて、停止信号を取得する(S114)。X線源制御部17は、取得した停止信号に基づいて、X線管の空冷を停止した旨の空冷停止完了通知を制御装置20に送信する。
If the predicted temperature of the X-ray tube is below the allowable temperature (S113—YES), the
制御装置20は、空冷停止完了通知を受信すると、X線管の振動を計測する要求をX線源制御部17に送信する。X線源制御部17は、この要求を受信すると、X線管振動計29にX線管の振動を計測させて、計測した振動の値を取得する。X線源制御部17は、取得したX線管の振動の値を制御装置20に送信する(S115)。
When receiving the air cooling stop completion notification, the
制御装置20は、受信したX線管の振動の値が閾値を越えているか否かを判定する(S116)。
The
受信したX線管の振動の値が閾値を超えている場合には(S116−NO)、被写体の撮影を許可せずに、S115に戻って、再度X線管振動計測を行う。 If the received vibration value of the X-ray tube exceeds the threshold value (NO in S116), the photographing of the subject is not permitted, and the process returns to S115 and X-ray tube vibration measurement is performed again.
受信したX線管の振動の値が閾値を下回っている場合には(S116−YES)、制御装置20は、位相画像の撮影が可能であると判定し(S117)、X線撮影システム10は、位相画像撮影を行う(S118)。
If the received vibration value of the X-ray tube is below the threshold value (S116-YES), the
図11は、放射線源の温度の予測方法を説明するためのグラフである。 FIG. 11 is a graph for explaining a method of predicting the temperature of the radiation source.
X線源11のX線管は、陽極回転型であり、回転陽極18aに電子線が衝突することにより、大きな熱量が蓄積される。すなわち、回転陽極18aの温度が上昇し、この温度が許容値を超えると、X線管の故障の原因となる。特に、縞走査法においては、図8に示すようにM回の撮影を行うため、回転陽極18a(X線管)の温度が上がりやすい。そこで、X線撮影システム10は、温度予測部の一例としての制御装置20が、被写体の撮影後のX線管の温度を予測するようになっている。
The X-ray tube of the
グラフ中、縦軸は、X線管の温度を示し、横軸は、時間を示している。ここでは、時刻taにおいて制御装置20がX線源制御部17に温度計測要求を送信し、X線管の温度を予測する処理を説明する。
In the graph, the vertical axis indicates the temperature of the X-ray tube, and the horizontal axis indicates time. Here, a process in which the
まず、制御装置20は、X線源制御部17に温度計測要求を送信し、X線管温度計28を通じて、X線管の温度Taを取得する。
First, the
次に、制御装置20は、被写体の撮影に使用する撮影条件を取得する。撮影条件としては、X線管に印加される管電圧の値と、X線管に流れる管電流の値と、撮影において被写体にX線を照射する照射時間tc(位相画像撮影においてはM回の撮影に必要な照射時間)等である。制御装置20は、この撮影条件に応じた温度上昇特性に基づいて、照射時間tcで上昇するX線管の温度Tcを求め、被写体の撮影終了後(時刻ta+tc)のX線管の温度である予測温度Ta+Tcを求める。
Next, the
この場合、予測温度Ta+Tcは、X線管が故障しない温度の値として設定されている許容温度Tlを超えている。このため、制御装置20は、被写体の撮影によって、X線管の故障可能性があると判断して、X線撮影システム10による撮影を禁止する。
In this case, the predicted temperature Ta + Tc exceeds the allowable temperature Tl set as a temperature value at which the X-ray tube does not fail. For this reason, the
一方、時刻tbにおいて、X線管の温度Tbを取得し、上記と同様の撮影条件を用いて、予測温度Tb+Tcを求めたとする。この場合、予測温度Tb+Tcは、許容温度Tlを下回っているため、制御装置20は、被写体の撮影によって、X線管の故障可能性はないと判断して、X線撮影システム20による撮影を許可する。
On the other hand, it is assumed that the temperature Tb of the X-ray tube is acquired at time tb, and the predicted temperature Tb + Tc is obtained using the same imaging conditions as described above. In this case, since the predicted temperature Tb + Tc is lower than the allowable temperature Tl, the
以上、本X線撮影システム10では、位相画像の撮影において、被写体の撮影を行う前にX線管冷却器27の空冷を停止している。これにより、この空冷によるX線源の振動を防止することができ、撮影による位相コントラスト画像の画質を高めることができる。また、単にX線管冷却器27の空冷を停止するだけではなく、あらかじめX線管の振動をX線管振動計29で計測している。これにより、空冷によるX線源の振動がおさまったことを確認してから、被写体の撮影を行え、撮影による位相コントラスト画像の画質を高めることができる。また、X線管冷却器27の空冷を停止する前に、X線管の温度計測を行っている。これにより、X線管冷却器27の空冷を停止した状態で被写体の撮影を行っても、X線管の故障してしまう可能性を少なくすることができる。
As described above, in the present
また、第1の吸収型格子31で殆どのX線を回折させずに、第2の吸収型格子32に幾何学的に投影するため、照射X線には、高い空間的可干渉性は要求されず、X線源11として医療分野で用いられている一般的なX線源を用いることができる。そして、第1の吸収型格子31から第2の吸収型格子32までの距離L2を任意の値とすることができ、該距離L2を、タルボ干渉計での最小のタルボ干渉距離より小さく設定することができるため、撮影部12を小型化(薄型化)することができる。更に、本X線撮影システムでは、第1の吸収型格子31からの投影像(G1像)には、照射X線のほぼすべての波長成分が寄与し、モアレ縞のコントラストが向上するため、位相コントラスト画像の検出感度を向上させることができる。
Further, since most of the X-rays are not diffracted by the first absorption type grating 31 and geometrically projected onto the second absorption type grating 32, high spatial coherence is required for the irradiated X-rays. Instead, a general X-ray source used in the medical field can be used as the
なお、本X線撮影システム10は、第1の格子の投影像に対して縞走査を行って屈折角φを演算するものであって、そのため、第1及び第2の格子がいずれも吸収型格子であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のとおり、タルボ干渉像に対して縞走査を行って屈折角φを演算する場合にも、本発明は有用である。よって、第1の格子は、吸収型格子に限らず位相型格子であってもよい。また、第1の格子のX線像と第2の格子との重ね合わせによって形成されるモアレ縞の解析方法は、前述した縞走査法に限られず、例えば「J. Opt. Soc. Am. Vol.72,No.1 (1982) p.156」により知られているフーリエ変換/フーリエ逆変換を用いた方法など、モアレ縞を利用した種々の方法も適用可能である。
Note that the
また、本X線撮影システム10は、位相シフト分布Φを画像としたものを位相コントラスト画像として記憶ないし表示するものとして説明したが、上記のとおり、位相シフト分布Φは、屈折角φより求まる位相シフト分布Φの微分量を積分したものであって、屈折角φ及び位相シフト分布Φの微分量もまた被写体によるX線の位相変化に関連している。よって、屈折角φを画像としたもの、また、位相シフトΦの微分量を画像としたものも位相コントラスト画像に含まれる。
Further, although the
なお、本X線撮影システム10において、X線源制御部17は、X線管温度計28から得られたX線管の温度の値が所定の値以下だった場合には、X線管冷却器27のファンを自動的に停止させてもよい。
In the
また、被写体がない状態で撮影(プレ撮影)して取得される画像群から位相微分像(位相シフト分布Φの微分量)を作成するようにしてもよい。この位相微分像は、検出系の位相ムラを反映している(モアレによる位相ズレ、グリッドの不均一性、線量検出器の屈折等が含まれている)。そして、被写体がある状態で撮影(メイン撮影)して取得される画像群から位相微分像を作成し、これからプレ撮影で得られた位相微分像を引くことで、測定系の位相ムラを補正した位相微分像を得ることが出来る。 Alternatively, a phase differential image (a differential amount of the phase shift distribution Φ) may be created from an image group acquired by imaging (pre-imaging) in the absence of a subject. This phase differential image reflects the phase unevenness of the detection system (including phase shift due to moire, grid nonuniformity, refraction of the dose detector, etc.). Then, a phase differential image is created from a group of images acquired by shooting (main shooting) in the presence of a subject, and the phase differential image obtained by pre-shooting is subtracted from this to correct phase irregularity in the measurement system. A phase differential image can be obtained.
図12は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す。 FIG. 12 shows the configuration of another example of a radiation imaging system for explaining an embodiment of the present invention.
X線撮影システム60は、被検体(患者)Hを臥位状態で撮影するX線診断装置であって、X線源11及び撮影部12の他に、被検体Hを寝載するベッド61を備える。X線源11及び撮影部12は、上記実施形態のものと同様の構成であるため、各構成要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。以下、上記実施形態との差異についてのみ説明する。その他の構成及び作用については、上記実施形態と同様であるため説明は省略する。
The X-ray imaging system 60 is an X-ray diagnostic apparatus that images a subject (patient) H in a lying position, and includes a bed 61 on which the subject H is placed in addition to the
本実施形態では、撮影部12は、被検体Hを介してX線源11に対向するように、天板62の下面側に取り付けられている。一方のX線源11は、X線源保持装置14によって保持されており、X線源11の角度変更機構(図示せず)によりX線照射方向が下方向とされている。X線源11は、この状態で、ベッド61の天板62に寝載された被検体HにX線を照射する。X線源保持装置14は、支柱部14bの伸縮によりX線源11の上下動を可能とするため、この上下動により、X線焦点18bからFPD30の検出面までの距離を調整することができる。
In the present embodiment, the
前述のように、撮影部12は、第1の吸収型格子31と第2の吸収型格子32との間の距離L2を短くすることができ、薄型化が可能であるため、ベッド61の天板62を支持する脚部63を短くし、天板62の位置を低くすることができる。例えば、撮影部12を薄型化し、天板62の位置を、被検体(患者)Hが容易に腰掛けられる程度の高さ(例えば、床上40cm程度)とすることが好ましい。また、天板62の位置を低くすることは、X線源11から撮影部12までの十分な距離を確保するうえでも好ましい。
As described above, the
なお、上記X線源11と撮影部12との位置関係とは逆に、X線源11をベッド61に取り付け、撮影部12を天井側に設置することで、被検体Hの臥位撮影を行うことも可能である。
Contrary to the positional relationship between the
図13及び図14は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す。 13 and 14 show the configuration of another example of a radiation imaging system for explaining an embodiment of the present invention.
X線撮影システム70は、被検体(患者)Hを立位状態及び臥位状態で撮影することを可能とするX線診断装置であって、X線源11及び撮影部12が、旋回アーム71によって保持されている。この旋回アーム71は、基台72に旋回可能に連結されている。X線源11及び撮影部12は、上記実施形態のものと同様の構成であるため、各構成要素には、第1実施形態と同一の符号を付している。以下、上記実施形態との差異についてのみ説明する。その他の構成及び作用については、上記実施形態と同様であるため説明は省略する。
The X-ray imaging system 70 is an X-ray diagnostic apparatus that enables imaging of a subject (patient) H in a standing position and a standing position, and the
旋回アーム71は、ほぼU字状の形状をしたU字状部71aと、このU字状部71aの一端に接続された直線状の直線状部71bとからなる。U字状部71aの他端には、撮影部12が取り付けられている。直線状部71bには、その延伸方向に沿って第1の溝73が形成されており、この第1の溝73に、X線源11が摺動自在に取り付けられている。X線源11と撮影部12とは対向しており、X線源11を第1の溝73に沿って移動させることにより、X線焦点18bからFPD30の検出面までの距離を調整することができる。
The swivel arm 71 includes a
また、基台72には、上下方向に延伸した第2の溝74が形成されている。旋回アーム71は、U字状部71aと直線状部71bとの接続部に設けられた連結機構75により、第2の溝74に沿って上下方向に移動自在となっている。また、旋回アーム71は、連結機構75により、y方向に沿う回転軸Cを中心として旋回可能となっている。図11に示す立位撮影状態から、旋回アーム71を、回転軸Cを中心として時計回りに90°回動させるとともに、被検体Hを寝載するベッド(図示せず)の下に撮影部12を配置することで、臥位撮影が可能となる。なお、旋回アーム71は、90°の回動に限られず、任意の角度の回動を行うことができ、立位撮影(水平方向)及び臥位撮影(上下方向)以外の方向での撮影が可能である。
Further, the
本実施形態では、旋回アーム71でX線源11及び撮影部12を保持しているため、上記実施形態と比べて、X線源11から撮影部12までの距離を容易かつ精度よく設定することができる。
In this embodiment, since the
図15は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す。 FIG. 15 shows the configuration of another example of a radiation imaging system for describing an embodiment of the present invention.
本発明をマンモグラフィ(X線乳房撮影)に適用した、マンモグラフィ装置80は、被検体として乳房BのX線画像(位相コントラスト画像)を撮影する装置である。マンモグラフィ装置80は、基台(図示せず)に対して旋回可能に連結されたアーム部材81の一端に配設されたX線源収納部82と、アーム部材81の他端に配設された撮影台83と、撮影台83に対して上下方向に移動可能に構成された圧迫板84とを備える。
A mammography apparatus 80 in which the present invention is applied to mammography (X-ray mammography) is an apparatus that captures an X-ray image (phase contrast image) of the breast B as a subject. The mammography apparatus 80 is disposed at one end of an
X線源収納部82にはX線源11が収納されており、撮影台83には撮影部12が収納されている。X線源11と撮影部12とは、互いに対向するように配置されている。圧迫板84は、移動機構(図示せず)により移動し、撮影台83との間で乳房Bを挟み込んで圧迫する。この圧迫状態で、上記したX線撮影が行われる。
The X-ray source storage unit 82 stores the
なお、X線源11及び撮影部12は、上記実施形態のものと同様の構成であるため、各構成要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。その他の構成及び作用については、上記実施形態と同様であるため説明は省略する。
In addition, since the
図16は、図15の放射線撮影システムの変形例の構成を示す。 FIG. 16 shows a configuration of a modified example of the radiation imaging system of FIG.
マンモグラフィ装置90は、第1の吸収型格子31がX線源11と圧迫板84との間に配設されている点のみが上記第4実施形態のマンモグラフィ装置80と異なる。第1の吸収型格子31は、アーム部材81に接続された格子収納部91に収納されている。撮影部92は、第1の吸収型格子
31を備えず、FPD30、第2の吸収型格子32、及び走査機構33により構成されている。
The mammography apparatus 90 differs from the mammography apparatus 80 of the fourth embodiment only in that the first absorption grating 31 is disposed between the
このように、被検体(乳房)Bが第1の吸収型格子31と第2の吸収型格子32との間に位置する場合であっても、第2の吸収型格子32の位置に形成される第1の吸収型格子31の投影像(G1像)が被検体Bにより変形する。したがって、この場合でも、被検体Bに起因して変調されたモアレ縞をFPD30により検出することができる。すなわち、本実施形態でも前述した原理で被検体Bの位相コントラスト画像を得ることができる。
Thus, even when the subject (breast) B is located between the first absorption type grating 31 and the second absorption type grating 32, it is formed at the position of the second absorption type grating 32. The projection image (G1 image) of the first absorption type grating 31 is deformed by the subject B. Therefore, even in this case, the moiré fringes modulated due to the subject B can be detected by the
本実施形態では、第1の吸収型格子31による遮蔽により、線量がほぼ半減したX線が被検体Bに照射されることになるため、被検体Bの被曝量を、上記第4実施形態の場合の約半分に低減することができる。なお、本実施形態のように、第1の吸収型格子31と第2の吸収型格子32との間に被検体を配置することは、マンモグラフィ装置に限られず、他のX線撮影システムに適用することが可能である。 In this embodiment, since the subject B is irradiated with X-rays whose dose is almost halved by the shielding by the first absorption type grating 31, the exposure amount of the subject B is the same as that of the fourth embodiment. It can be reduced to about half of the case. Note that, as in the present embodiment, disposing the subject between the first absorption type grating 31 and the second absorption type grating 32 is not limited to the mammography apparatus, but can be applied to other X-ray imaging systems. Is possible.
図17は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す。 FIG. 17 shows the configuration of another example of a radiation imaging system for describing an embodiment of the present invention.
X線撮影システム100は、X線源101のコリメータユニット102に、マルチスリット103を配設した点が、上記実施形態のX線撮影システム10と異なる。その他の構成については、上記実施形態と同一であるので説明は省略する。
The X-ray imaging system 100 differs from the
上記実施形態では、X線源11からFPD30までの距離を、一般的な病院の撮影室で設定されるような距離(1〜2m)とした場合に、X線焦点18b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。そこで、X線焦点18bの直後にピンホールを設置して実効的に焦点サイズを小さくすることが考えられるが、実効的な焦点サイズを縮小するためにピンホールの開口面積を小さくすると、X線強度が低下してしまう。本実施形態では、この課題を解決するために、X線焦点18bの直後にマルチスリット103を配置している。
In the above embodiment, when the distance from the
マルチスリット103は、撮影部12に設けられた第1及び第2の吸収型格子31,32と同様な構成の吸収型格子(すなわち、第3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31,32のX線遮蔽部31b,32bと同一方向(本実施形態では、x方向)に周期的に配列されている。このマルチスリット103は、X線源11からの放射線を部分的に遮蔽することにより、x方向に関する実効的な焦点サイズを縮小し、x方向に多数の点光源(分散光源)を形成することを目的としている。
The multi-slit 103 is an absorption type grating (that is, a third absorption type grating) having the same configuration as the first and second
このマルチスリット103の格子ピッチp3は、マルチスリット103から第1の吸収型格子31までの距離をL3として、次式(19)を満たすように設定する必要がある。
The lattice pitch p3 of the multi-slit 103 needs to be set so as to satisfy the following equation (19), where the distance from the multi-slit 103 to the first absorption-
また、本実施形態では、実質的にマルチスリット103の位置がX線焦点位置となるため、第2の吸収型格子32の格子ピッチp2及び間隔d2は、次式(20)及び(21)の関係を満たすように決定される。 In this embodiment, since the position of the multi slit 103 is substantially the X-ray focal position, the grating pitch p2 and the interval d2 of the second absorption grating 32 are expressed by the following equations (20) and (21). Determined to satisfy the relationship.
また、本実施形態では、FPD30の検出面におけるx方向の有効視野の長さVを確保するには、マルチスリット103からFPD30の検出面までの距離をL’とすると、第1及び第2の吸収型格子31,32のX線遮蔽部31b,32bの厚みh1,h2は、次式(22)及び(23)を満たすように決定される。
Further, in this embodiment, in order to secure the effective field length V in the x direction on the detection surface of the
上記式(19)は、マルチスリット103により分散形成された各点光源から射出されたX線の第1の吸収型格子31による投影像(G1像)が、第2の吸収型格子32の位置で一致する(重なり合う)ための幾何学的な条件である。このように、本実施形態では、マルチスリット103により形成される複数の点光源に基づくG1像が重ね合わせられることにより、X線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。 Expression (19) indicates that the projection image (G1 image) of the X-rays emitted from the point light sources dispersedly formed by the multi-slit 103 by the first absorption type grating 31 is the position of the second absorption type grating 32. This is a geometric condition for matching (overlapping). As described above, in the present embodiment, the G1 images based on the plurality of point light sources formed by the multi-slit 103 are superimposed, thereby improving the image quality of the phase contrast image without reducing the X-ray intensity. it can.
なお、以上説明したマルチスリット103は、上記いずれの実施形態においても適用可能である。 The multi slit 103 described above can be applied to any of the above embodiments.
図18は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例に関し、その放射線画像検出器の構成を示す。 FIG. 18 shows the configuration of the radiation image detector in relation to another example of the radiation imaging system for explaining the embodiment of the present invention.
上記X線撮影システム10では、第2の吸収型格子32がFPD30とは独立して設けられているが、特開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線画像検出器であって、各画素120の電荷収集電極121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122〜127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いる。
In the
画素120は、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120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121が形成されている。電荷収集電極121は、第1〜第6の線状電極群122〜127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122の位相を0とすると、第2の線状電極群123の位相はπ/3、第3の線状電極群124の位相は2π/3、第4の線状電極群125の位相はπ、第5の線状電極群126の位相は4π/3、第6の線状電極群127の位相は5π/3である。
The
第1〜第6の線状電極群122〜127はそれぞれ、y方向に延伸した線状電極をx方向に所定のピッチp2で周期的に配列したものである。この線状電極の配列ピッチp2の実質的なピッチp2’(製造後の実質的なピッチ)と、電荷収集電極121の位置(X線画像検出器の位置)におけるG1像のパターン周期p1’と、x方向に関する画素120の配列ピッチPとの関係は、前述したX線撮影システム10の第2の吸収型格子32と同様に、式(7)で表されるモアレ縞の周期Tに基づき、式(8)を満たす必要があり、更には、式(9)を満たすことが好ましい。
Each of the first to sixth
更に、各画素120には、電荷収集電極121により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群128が設けられている。スイッチ群128は、第1〜第6の線状電極群121〜126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121〜126により収集された電荷を、スイッチ群128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種類の縞画像を取得することができ、この6種類の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成することができる。
Furthermore, each
このように構成されたX線画像検出器を、例えば前述したX線撮影システム10に適用した場合に、撮影部12から第2の吸収型格子32が不要となり、更に、一度の撮影で複数の位相成分の縞画像を取得することができるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、走査機構33も排することができる。それにより、コスト削減とともに、撮影部のさらなる薄型化を図ることができる。なお、電荷収集電極の構成には、上記構成に代えて、特開2009−133823号公報に記載のその他の構成を用いることも可能である。
For example, when the X-ray image detector configured as described above is applied to the
図19は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例に関し、その制御ブロックを示し、図20は、図19の放射線撮影システムの動作を示すフローである。 FIG. 19 shows a control block of another example of the radiation imaging system for explaining the embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a flowchart showing the operation of the radiation imaging system of FIG.
X線撮影システム130は、撮影部12に、退避機構34を設けた点が、上記実施形態のX線撮影システム10と異なる。その他の構成については、上記実施形態と同一であるので説明は省略する。
The X-ray imaging system 130 is different from the
退避機構34は、撮影部12の第1の吸収型格子31を、X線源11から出射されるX線の照射野から退避させる。これにより、X線撮影システム130は、被写体の位相コントラスト画像だけでなく、被写体のX線吸収画像を取得することができる兼用システムとなっている。
The
X線撮影システム130の動作を説明する。なお、上述と同様に、なお、この動作フローでは、動作フローの開始時に、X線管冷却部27によるX線管の空冷が行われていることを前提とする。
The operation of the X-ray imaging system 130 will be described. As described above, this operation flow is based on the premise that the X-ray tube is cooled by the X-ray
まず、X線撮影システム130では、撮影条件の他、被写体の位相コントラスト画像を取得する位相撮影モードか、被写体の吸収画像を取得する通常撮影モードかを選択させるようになっている。撮影条件が入力され、撮影モードが選択された後、被写体の撮影指示が発行されると、制御装置20は、入力された撮影条件を登録し(S200)、選択された撮影モードが、位相撮影モードか否かを判別する(S210)。
First, in the X-ray imaging system 130, in addition to the imaging conditions, the phase imaging mode for acquiring the phase contrast image of the subject or the normal imaging mode for acquiring the absorption image of the subject is selected. When a shooting instruction is issued after a shooting condition is input and a shooting mode is selected, the
選択された撮影モードが、位相撮影モードでない時は(S210−NO)、通常撮影モードであると判定してS220に進む。S220からS240までは、上述したS110からS113までと同様にして、X線管の温度を計測し(S220)、通常画像撮影における被写体撮影後のX線管の温度を予測し(S230)、X線管の予測温度とX線管の許容温度との比較を行う(S240)。X線管の予測温度が許容温度を超えている場合には(S240−NO)、被写体の撮影を許可せずに、S220に戻って、再度X線管の温度を計測し(S220)、X線管の温度予測(S230)と許容温度との比較判定を行う(S240)。そして、X線管の予測温度が許容温度を超えていない場合には(S240−YES)、制御装置20は、吸収画像(通常画像)の撮影が可能であると判定し(S250)、X線撮影システム10は、退避機構34により第1の吸収型格子31をX線の照射野から退避させた後、通常画像撮影を行う(S260)。
When the selected shooting mode is not the phase shooting mode (S210-NO), it is determined that the shooting mode is the normal shooting mode, and the process proceeds to S220. From S220 to S240, the temperature of the X-ray tube is measured in the same manner as S110 to S113 described above (S220), and the temperature of the X-ray tube after subject photographing in normal image photographing is predicted (S230). The predicted temperature of the X-ray tube is compared with the allowable temperature of the X-ray tube (S240). When the predicted temperature of the X-ray tube exceeds the allowable temperature (S240-NO), the photographing of the subject is not permitted, the process returns to S220, and the temperature of the X-ray tube is measured again (S220). The tube tube temperature prediction (S230) is compared with the allowable temperature (S240). If the predicted temperature of the X-ray tube does not exceed the allowable temperature (S240-YES), the
選択された撮影モードが、位相撮影モードの時は(S210−YES)、位相撮影モードであるとして、上述のようにS111からS118までの処理が行われる。 When the selected imaging mode is the phase imaging mode (S210-YES), the processing from S111 to S118 is performed as described above, assuming that it is the phase imaging mode.
このように、吸収画像の撮影時において、X線管冷却器27によるX線管の空冷を停止することなく、X線管冷却器27による空冷を継続している。これは、X線管冷却器27による空冷による震動が、吸収画像の画質に殆ど影響しないためである。すなわち、本X線撮影システム130では、選択された撮影モードに応じて、X線管の空冷時間を確保することによって、X線管の故障可能性を低くしている。
Thus, at the time of taking an absorption image, the air cooling by the
図21は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例に関し、放射線画像を生成する演算部の構成を示すブロック図であり、図21は、放射線撮影システムの演算部における処理を説明するための放射線画像検出器の画素の信号を示すグラフである。 FIG. 21 is a block diagram illustrating a configuration of a calculation unit that generates a radiographic image regarding another example of the radiation imaging system for describing the embodiment of the present invention. FIG. 21 is a block diagram of the calculation unit of the radiation imaging system. It is a graph which shows the signal of the pixel of the radiographic image detector for demonstrating a process.
前述した各X線撮影システムによれば、これまで描出が難しかったX線弱吸収物体の高コントラストな画像(位相コントラスト画像)が得られるが、更に、位相コントラスト画像と対応して吸収画像が参照できることは読影の助けになる。例えば、吸収画像と位相コントラスト画像を重み付けや階調、周波数処理などの適当な処理によって重ね合わせることにより吸収画像で表現できなかった部分を位相コントラスト画像の情報で補うことは有効である。しかし、位相コントラスト画像とは別に吸収画像を撮影することは、位相コントラスト画像の撮影と吸収画像の撮影の間の撮影肢位のズレによって良好な重ね合わせを困難にするのに加え、撮影回数が増えることにより被検者の負担となる。また、近年、位相コントラスト画像や吸収画像の他に、小角散乱画像が注目されている。小角散乱画像は、被検体組織内部の微細構造に起因する組織性状を表現可能であり、例えば、ガンや循環器疾患といった分野での新しい画像診断のための表現方法として期待されている。 According to each X-ray imaging system described above, a high-contrast image (phase contrast image) of an X-ray weakly absorbing object that has been difficult to draw can be obtained. In addition, an absorption image is referred to corresponding to the phase contrast image. What you can do will help you interpret. For example, it is effective to supplement the portion that could not be represented by the absorption image with the information of the phase contrast image by superimposing the absorption image and the phase contrast image by appropriate processing such as weighting, gradation, and frequency processing. However, capturing an absorption image separately from the phase contrast image makes it difficult to superimpose images due to the shift in the shooting position between the phase contrast image capture and the absorption image capture. Increasing the burden on the subject. In recent years, small-angle scattered images have attracted attention in addition to phase contrast images and absorption images. The small-angle scattered image can express tissue properties resulting from the fine structure inside the subject tissue, and is expected as a new expression method for image diagnosis in the fields of cancer and cardiovascular diseases.
そこで、本X線撮影システムは、位相コントラスト画像のために取得した複数枚の画像から、吸収画像や小角散乱画像を生成することも可能とする演算処理部190を用いる。なお、その他の構成については、前述したX線撮影システム10と同一であるので説明は省略する。演算処理部190は、位相コントラスト画像生成部191、吸収画像生成部192、小角散乱画像生成部193が構成されている。これらは、いずれもk=0,1,2,・・・,M−1のM個の各走査位置で得られる画像データに基づいて演算処理を行う。このうち、位相コントラスト画像生成部191は、前述の手順に従って位相コントラスト画像を生成する。
Therefore, this X-ray imaging system uses an arithmetic processing unit 190 that can generate an absorption image and a small-angle scattered image from a plurality of images acquired for a phase contrast image. Since other configurations are the same as those of the
吸収画像生成部192は、画素ごとに得られる画素データIk(x,y)を、図21に示すように、kについて平均化して平均値を算出して画像化することにより吸収画像を生成する。なお、平均値の算出は、画素データIk(x,y)をkについて単純に平均化することにより行なっても良いが、Mが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素データIk(x,y)を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の平均値を求めるようにしてもよい。また、吸収画像の生成には、平均値に限られず、平均値に対応する量であれば、画素データIk(x,y)をkについて加算した加算値等を用いることが可能である。
The absorption
なお、被写体がない状態で撮影(プレ撮影)して取得される画像群から、吸収像を作成するようにしてもよい。この吸収像は、検出系の透過率ムラを反映している(グリッドの透過率ムラ、線量検出器の吸収の影響等の情報が含まれている)。そこで、この画像から、検出系の透過率ムラを補正するための補正係数マップを作成することが出来る。被写体がある状態で撮影(メイン撮影)して取得される画像群から、吸収像を作成し、前述の補正係数を各画素にかけることで、検出系の透過率ムラを補正した、被写体の吸収像を得ることが出来る。 Note that an absorption image may be created from an image group acquired by photographing (pre-photographing) without a subject. This absorption image reflects the transmittance unevenness of the detection system (including information such as the transmittance unevenness of the grid and the influence of the absorption of the dose detector). Therefore, a correction coefficient map for correcting the transmittance unevenness of the detection system can be created from this image. Absorption of the subject, in which an absorption image is created from a group of images obtained by shooting in the state of the subject (main shooting), and the above-described correction coefficient is applied to each pixel, thereby correcting the transmittance unevenness of the detection system. An image can be obtained.
小角散乱画像生成部193は、画素ごとに得られる画素データIk(x,y)の振幅値を算出して画像化することにより小角散乱画像を生成する。なお、振幅値の算出は、画素データIk(x,y)の最大値と最小値との差を求めることによって行なっても良いが、Mが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素データIk(x,y)を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の振幅値を求めるようにしても良い。また、小角散乱画像の生成には、振幅値に限られず、平均値を中心としたばらつきに対応する量として、分散値や標準偏差等を用いることが可能である。
The small angle scattered
なお、被写体がない状態で撮影(プレ撮影)して取得される画像群から、小角散乱画像を作成するようにしてもよい。この小角散乱画像は、検出系の振幅値ムラを反映している(グリッドのピッチ不均一性、開口率不均一性、グリッド間の相対位置ズレによる不均一性等の情報が含まれている)。そこで、この画像から、検出系の振幅値ムラを補正するための補正係数マップを作成することが出来る。被写体がある状態で撮影(メイン撮影)して取得される画像群から、小角散乱画像を作成し、前述の補正係数を各画素にかけることで、検出系の振幅値ムラを補正した、被写体の小角散乱画像を得ることが出来る。 Note that a small-angle scattered image may be created from an image group acquired by shooting (pre-shooting) in the absence of a subject. This small-angle scattered image reflects the amplitude value unevenness of the detection system (including information such as grid pitch non-uniformity, aperture ratio non-uniformity, and non-uniformity due to relative displacement between grids). . Therefore, a correction coefficient map for correcting the amplitude irregularity of the detection system can be created from this image. A small-angle scattered image is created from a group of images acquired by shooting (main shooting) in the presence of the subject, and the amplitude value unevenness of the detection system is corrected by applying the correction coefficient described above to each pixel. A small-angle scattered image can be obtained.
本X線撮影システムによれば、被写体の位相コントラスト画像のために取得した複数枚の画像から吸収画像や小角散乱画像を生成するので、吸収画像や小角散乱画像の撮影の間の撮影肢位のズレが生じず、位相コントラスト画像と吸収画像や小角散乱画像との良好な重ね合わせが可能となるとともに、吸収画像や小角散乱画像のために別途撮影を行う場合に比べて被写体の負担を軽減することができる。また、X線撮影システム130と異なり、退避機構34を設けることなく、位相コントラスト画像及び吸収画像を取得することができるため、撮影部12の構成を簡素化することができる。
According to the present X-ray imaging system, an absorption image and a small angle scattered image are generated from a plurality of images acquired for the phase contrast image of the subject. There is no deviation, and it is possible to superimpose the phase contrast image with the absorption image and the small-angle scattered image, and the burden on the subject is reduced as compared with the case of separately shooting for the absorption image and the small-angle scattered image. be able to. Further, unlike the X-ray imaging system 130, the phase contrast image and the absorption image can be acquired without providing the
図23は、発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の概略構成図である。 FIG. 23 is a schematic configuration diagram of another example of a radiation imaging system for describing an embodiment of the invention.
本例のX線位相画像撮影システムは、X線源11から射出されたX線を通過させて第1の周期パターン像を形成する第1の格子131と、第1の格子131により形成された第1の周期パターン像を強度変調して第2の周期パターン像を形成する第2の格子132と、第2の格子132により形成された第2の周期パターン像を検出するX線画像検出器(放射線画像検出器)240と、X線画像検出器240により検出された第2の周期パターン像に基づいて縞画像を取得し、その取得した縞画像に基づいて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260とを備えている。なお、位相コントラスト画像生成部260は、コンソール13(図2)内の制御装置20の処理の一部を構成する。
The X-ray phase imaging system of this example is formed by a
X線源11は、被写体Hに向けてX線を射出するものであり、第1の格子131にX線を照射したとき、タルボ干渉効果を発生させうるだけの空間的干渉性を有するものである。たとえば、X線の発光点のサイズが小さいマイクロフォーカスX線管やプラズマX線源を利用することができる。また、通常の医療現場で用いられるような比較的X線の発光点(いわゆる焦点サイズ)の大きなX線源を用いる場合は、所定のピッチを有するマルチスリット(例えば、上述したマルチスリット103)をX線源11と第1の格子131との間に設置して使用することができる。
The
第1の格子131は、照射されるX線に対して約90°又は約180°の位相変調を与える、いわゆる位相変調型格子であることが望ましく、たとえば、X線遮蔽部を金とした場合、通常の医療診断用のX線エネルギー領域において必要な厚さh1は1μm〜数μm程度になる。また、第1の格子131として、振幅変調型格子を用いることもできる。
一方、第2の格子132は、振幅変調型格子であることが望ましい。
The
On the other hand, the
ここで、X線源11から照射されるX線が、平行ビームではなく、コーンビームである場合には、第1の格子131を通過して形成される第1の格子131の自己像は、X線源11からの距離に比例して拡大される。そして、本例においては、第2の格子132の格子ピッチP2と間隔d2は、そのスリット部が、第2の格子132の位置における第1の格子131の自己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る。すなわち、X線源11の焦点から第1の格子131までの距離をL1、第1の格子131から第2の格子132までの距離をL2とした場合、第2の格子ピッチP2及び間隔d2は、上記の(1)及び式(2)の関係を満たすように決定される。
Here, when the X-ray irradiated from the
なお、X線源11から照射されるX線が平行ビームである場合には、P2=P1,d
2=d1を満たすように決定される。
Note that when the X-rays emitted from the
2 = determined to satisfy d 1
X線画像検出器240は、第1の格子131に入射したX線が形成する第1の格子131の自己像が第2の格子132によって強度変調された像を画像信号として検出するものである。このようなX線画像検出器240として、本例においては、直接変換型のX線画像検出器であって、線状の読取光によって走査されることによって画像信号が読み出される、いわゆる光読取方式のX線画像検出器を用いる。
The
図24は、光読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図である。
図24(A)は、本例のX線画像検出器240の斜視図、図24(B)は図24(A)に示すX線画像検出器のXZ面断面図、図24(C)は図24(A)に示すX線画像検出器のYZ面断面図である。
FIG. 24 is a diagram showing a schematic configuration of an optical reading type radiation image detector.
24A is a perspective view of the
本例のX線画像検出器240は、図24(A)〜(C)に示すように、X線を透過する第1の電極層241、第1の電極層241を透過したX線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層242、記録用光導電層242において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、かつ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層244、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層245、及び第2の電極層246をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層242と電荷輸送層244との界面近傍には、記録用光導電層242内で発生した電荷を蓄積する蓄電部243が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板247上に第2の電極層246から順に形成されている。
As shown in FIGS. 24A to 24C, the
第1の電極層241としては、X線を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜(SnO2)、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、アモルファス状光透過性酸化膜であるIDIXO(Idemitsu Indium X-metal Oxide ;出光興産(株))などを50〜200nm厚にして用いることができ、また、100nm厚のAlやAuなども用いることもできる。
The
記録用光導電層242は、X線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、X線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているa−Seを主成分とするものを使用する。厚さは10μm以上1500μm以下が適切である。また、特にマンモグラフィ用途である場合には、150μm以上250μm以下であることが好ましく、一般撮影用途である場合には、500μm以上1200μm以下であることが好ましい。
The
電荷輸送層244としては、たとえば、X線画像の記録の際に第1の電極層241に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい程良く(例えば102以上、望ましくは103以上)、たとえば、ポリN−ビニルカルバゾール(PVK)、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン(TPD)やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはTPDのポリマー(ポリカーボネート、ポリスチレン、PVK)分散物,Clを10〜200ppmドープしたa−Se、As2Se3等の半導体物質が適当である。厚さは0.2〜2μm程度が適切である。
As the
読取用光導電層245としては、読取光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、たとえば、a−Se、Se−Te、Se−As−Te、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、MgPc(Magnesium phtalocyanine),VoPc(phaseII of Vanadyl phthalocyanine)、CuPc(Cupper phtalocyanine)などのうち少なくとも1つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは5〜20μm程度が適切である。
The reading
第2の電極層246は、読取光を透過する複数の透明線状電極246aと読取光を遮光する複数の遮光線状電極246bとを有するものである。透明線状電極246aと遮光線状電極246bとは、X線画像検出器240の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びるものである。そして、透明線状電極246aと遮光線状電極246bとは、図24(A),(B)に示すように、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
The
透明線状電極246aは読取光を透過するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、第1の電極層241と同様に、ITO、IZOやIDIXOを用いることができる。そして、その厚さは100〜200nm程度である。
The transparent
遮光線状電極246bは読取光を遮光するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは100〜200nm程度である。
The light shielding
そして、本例のX線画像検出器240においては、後で詳述するが、隣接する透明線状電極246aと遮光線状電極246bとの1組を用いて画像信号が読み出される。すなわち、図24(B)に示すように、1組の透明線状電極246aと遮光線状電極246bとによって1画素の画像信号が読み出されることになる。本例においては、1画素が略50μmとなるように透明線状電極246aと遮光線状電極246bとが配置されている。
In the
そして、本例のX線位相画像撮影装置は、図24(A)に示すように、透明線状電極246aと遮光線状電極246bの延伸方向に直交する方向(X方向)に延設された線状読取光源250を備えている。本例の線状読取光源250は、LED(Light EmittingDiode)やLD(Laser Diode)などの光源と所定の光学系とから構成され、略10μmの幅の線状の読取光をX線画像検出器240に照射するように構成されている。そして、この線状読取光源250は、所定の移動機構(図示省略)によって透明線状電極246a及び遮光線状電極246bの延伸方向(Y方向)について移動するものであり、この移動により線状読取光源250から発せられた線状の読取光によってX線画像検出器240が走査されて画像信号が読み出される。画像信号の読取りの作用については後で詳述する。
And the X-ray phase imaging device of this example was extended in the direction (X direction) orthogonal to the extending | stretching direction of the transparent
そして、X線源11、第1の格子131、第2の格子132及びX線画像検出器240を備える構成をタルボ干渉計として機能させるためには、更にいくつかの条件をほぼ満たさねばならない。その条件について以下に説明する。
In order for the configuration including the
まず、第1の格子131と第2の格子132とのグリッド面が、図23に示すX−Y平面に平行であることが必要である。
First, the grid surfaces of the
そして、更に、第1の格子131と第2の格子132との距離Z2(タルボ干渉距離Z)は、第1の格子131が90°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、次式(24)をほぼ満たさなければならない。
Further, the distance Z 2 (Talbot interference distance Z) between the
ただし、λはX線の波長(通常はピーク波長)、mは0か正の整数、P1は上述した第1の格子131の格子ピッチ、P2は上述した第2の格子132の格子ピッチである。
Where λ is the X-ray wavelength (usually the peak wavelength), m is 0 or a positive integer, P 1 is the grating pitch of the
また、第1の格子131が180°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、又は、第1の格子131が振幅変調型格子である場合には、タルボ干渉距離Zに関して上述の式(3)をほぼ満たさなければならない。
When the
また、第1、第2の格子131,132のそれぞれの厚みh1,h2に関しても、第1、第2の吸収型格子31,32に関して上述した式(7)及び式(8)を満たすように設定する必要がある。
Further, the thicknesses h 1 and h 2 of the first and
そして、更に本例のX線位相画像撮影装置においては、図25に示すように、第1の格子131と第2の格子132とが、第1の格子131の延伸方向と第2の格子132の延伸方向とが相対的に傾くように配置されるものである。そして、このように配置された第1の格子131と第2の格子132に対して、X線画像検出器240によって検出される画像信号の各画素の主走査方向(図24のX方向)の主画素サイズDxと副走査方向の副画素サイズDyとは、図25に示すような関係となる。
Further, in the X-ray phase imaging apparatus of the present example, as shown in FIG. 25, the
主画素サイズDxは、上述したようにX線画像検出器240の透明線状電極246aと遮光線状電極246bの配列ピッチによって決定されるものであって、本例においては50μmに設定されている。また、副画素サイズDyは、線状読取光源250によってX線画像検出器240に照射される線状の読取光の幅によって決定されるものであって、本例においては10μmに設定されている。
As described above, the main pixel size Dx is determined by the arrangement pitch of the transparent
ここで、本例においては、複数の縞画像を取得し、その複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成するが、その取得する縞画像の数をMとすると、M個の副画素サイズDyが位相コントラスト画像の副走査方向の1つの画像解像度Dとなるように第1の格子131が第2の格子132に対して傾けられる。
Here, in this example, a plurality of fringe images are acquired, and a phase contrast image is generated based on the plurality of fringe images. If the number of acquired fringe images is M, M subpixel sizes are obtained. The
具体的には、図26に示すように、第2の格子132のピッチ及び第1の格子131によって第2の格子132の位置に形成される周期パターン像(以下、第1の格子131の自己像G1という)のピッチをp、第2の格子132に対する第1の格子131の自己像のX−Y面内の相対的な回転角をθ、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度をD(=Dy×M)とすると、回転角θを下式(25)を満たすように設定することによって、副走査方向の画像解像度Dの長さに対して、第1の格子131の自己像G1と第2の格子132の位相がn周期分ずれることになる。なお、図26においては、M=5、n=1の場合を示している。
Specifically, as shown in FIG. 26, a periodic pattern image formed on the position of the
したがって、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度DをM分割したDx×Dyの各画素によって、第1の格子131の自己像のn周期分の強度変調をM分割した画像信号が検出できることになる。図26に示す例では、n=1としているので、副走査方向の画像解像度Dの長さに対して、第1の格子131の自己像G1と第2の格子132の位相が1周期分ずれることになる。もっとわかり易く言えば、第1の格子131の自己像G1の1周期分の第2の格子132を通過する範囲が、副走査方向の画像解像度Dの長さにわたって変化する。
Therefore, an image signal obtained by dividing the intensity modulation for n periods of the self-image of the
そして、M=5としているので、Dx×Dyの各画素によって第1の格子131の自己像の1周期の強度変調を5分割した画像信号が検出できることになり、すなわち、Dx×Dyの各画素によって互いに異なる5つの縞画像の画像信号をそれぞれ検出することができることになる。なお、5つの縞画像の画像信号の取得方法については、後で詳述する。
Since M = 5, an image signal obtained by dividing the intensity modulation of one period of the self-image of the
なお、本例においては、上述したとおり、Dx=50μm、Dy=10μm、M=5としているので、位相コントラスト画像の主走査方向の画像解像度Dxと副走査方向の画像解像度D=Dy×Mが同じになるが、必ずしも主走査方向の画像解像度Dxと副走査方向の画像解像度Dとを合わせる必要はなく、任意の主副比としてもよい。 In this example, as described above, since Dx = 50 μm, Dy = 10 μm, and M = 5, the image resolution Dx in the main scanning direction and the image resolution D = Dy × M in the sub-scanning direction of the phase contrast image are obtained. Although it is the same, it is not always necessary to match the image resolution Dx in the main scanning direction and the image resolution D in the sub scanning direction, and an arbitrary main / sub ratio may be used.
更に、本例においては、M=5としているが、Mは3以上であればよく、5以外であってもよい。また、上記説明ではn=1としたが、nは0以外の整数であれば1以外の整数でもよい。すなわち、nが負の整数の場合には上述した例に対して反対周りの回転となり、また、nを±1以外の整数としてn周期分の強度変調としてもよい。ただし、nがMの倍数の場合は、1組のM個の副走査方向画素Dyの間で第1の格子131の自己像G1と第2の格子132の位相が等しくなり、異なるM個の縞画像とならないため除外するものとする。
Further, in this example, M = 5, but M may be 3 or more and may be other than 5. In the above description, n = 1, but n may be an integer other than 1 as long as n is an integer other than 0. That is, when n is a negative integer, the rotation is opposite to that in the above-described example, and n may be an intensity modulation for n periods with n being an integer other than ± 1. However, when n is a multiple of M, the phases of the self-image G1 of the
また、第2の格子132に対する第1の格子131の自己像の回転角θについては、たとえば、X線画像検出器240と第2の格子132の相対回転角を固定した後、第1の格子131を回転させることによって行うことができる。
Regarding the rotation angle θ of the self-image of the
たとえば、上式(25)でp=5μm、D=50μm、n=1とすると、理論上の回転角θは約5.7°である。そして、第2の格子132に対する第1の格子131の自己像の実際の回転角θ’は、たとえば、第1の格子の自己像と第2の格子132によるモアレのピッチによって検出することができる。
For example, if p = 5 μm, D = 50 μm, and n = 1 in the above equation (25), the theoretical rotation angle θ is about 5.7 °. Then, the actual rotation angle θ ′ of the self-image of the
具体的には、図27に示すように、実際の回転角をθ’、回転によって生じたX方向への見た目の自己像のピッチP’とすると、観測されるモアレのピッチPmは、1/Pm=|1/P’−1/P|であるので、P’=P/cosθ’を上式に代入することによって実際の回転角θ’を求めることができる。なお、モアレのピッチPmについては、X線画像検出器240によって検出された画像信号に基づいて求めるようにすればよい。
Specifically, as shown in FIG. 27, when the actual rotation angle is θ ′, and the pitch P ′ of the apparent self-image in the X direction generated by the rotation is, the observed moire pitch Pm is 1 / Since Pm = | 1 / P′−1 / P |, the actual rotation angle θ ′ can be obtained by substituting P ′ = P / cos θ ′ into the above equation. The moire pitch Pm may be obtained based on the image signal detected by the
そして、理論上の回転角θと実際の回転角θ’とを比較し、その差の分だけで自動又は手動で第1の格子131の回転角を調整するようにすればよい。
Then, the theoretical rotation angle θ and the actual rotation angle θ ′ may be compared, and the rotation angle of the
位相コントラスト画像生成部260は、X線画像検出器240により検出された互いに異なるM種類の縞画像の画像信号に基づいてX線位相コントラスト画像を生成するものである。
The phase contrast image generation unit 260 generates an X-ray phase contrast image based on image signals of M kinds of different fringe images detected by the
次に、本例のX線位相画像撮影装置の作用について説明する。 Next, the operation of the X-ray phase imaging apparatus of this example will be described.
まず、図23に示すように、X線源11と第1の格子131との間に、被写体Hが配置された後、X線源11からX線が射出される。そして、そのX線は被写体Hを透過した後、第1の格子131に照射される。第1の格子131に照射されたX線は、第1の格子131で回折されることにより、第1の格子131からX線の光軸方向において所定の距離において、第1の格子131の自己像を形成する。
First, as shown in FIG. 23, after the subject H is arranged between the
たとえば、第1の格子131が、90°の位相変調を与える位相変調型格子の場合、上式(24)(180°の位相変調型格子や強度変調型格子の場合は上式(3))で与えられる距離において第1の格子131の自己像を形成する一方、被写体Hによって、第1の格子131に入射するX線の波面は歪むため、第1の格子131の自己像はそれに従って変形している。
For example, when the
続いて、X線は、第2の格子132を通過する。その結果、上記の変形した第1の格子131の自己像は第2の格子132との重ね合わせにより、強度変調を受け、上記波面の歪みを反映した画像信号としてX線画像検出器240により検出される。
Subsequently, the X-rays pass through the
ここで、X線画像検出器240における画像検出と読出しの作用について説明する。
Here, the operation of image detection and readout in the
まず、図28(A)に示すように高圧電源400によってX線画像検出器240の第1の電極層241に負の電圧を印加した状態において、第1の格子131の自己像と第2の格子132との重ね合わせによって強度変調されたX線が、X線画像検出器240の第1の電極層241側から照射される。
First, as shown in FIG. 28A, in the state where a negative voltage is applied to the
そして、X線画像検出器240に照射されたX線は、第1の電極層241を透過し、記録用光導電層242に照射される。そして、そのX線の照射によって記録用光導電層242において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第1の電極層241に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として記録用光導電層242と電荷輸送層244との界面に形成される蓄電部243に蓄積される(図28(B)参照)。
The X-rays irradiated to the
次に、図29に示すように、第1の電極層241が接地された状態において、線状読取光源250から発せられた線状の読取光L1が第2の電極層246側から照射される。読取光L1は透明線状電極246aを透過して読取用光導電層245に照射され、その読取光L1の照射により読取用光導電層245において発生した正の電荷が電荷輸送層244を通過して蓄電部243における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極246aに接続されたチャージアンプ200を介して遮光線状電極246bに帯電した正の電荷と結合する。
Next, as shown in FIG. 29, in the state where the
そして、読取用光導電層245において発生した負の電荷と遮光線状電極246bに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ200に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
A current flows through the
そして、線状読取光源250が、副走査方向に移動することによって線状の読取光L1によってX線画像検出器240が走査され、線状の読取光L1の照射された読取ライン毎に上述した作用によって画像信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の画像信号が位相コントラスト画像生成部260に順次入力されて記憶される。
Then, the linear
そして、X線画像検出器240の全面が読取光L1に走査されて1フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部260に記憶された後、位相コントラスト画像生成部260は、その記憶された画像信号に基づいて、互いに異なる5つの縞画像の画像信号を取得する。
Then, after the entire surface of the
具体的には、本例においては、図26に示すように、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度Dを5分割し、第1の格子131の自己像の1周期の強度変調を5分割した画像信号が検出できるように第1の格子131を第2の格子132に対して傾けるようにしたので、図30に示すように、第1読取ラインから読み出された画像信号が第1の縞画像信号M1として取得され、第2読取ラインから読み出された画像信号が第2の縞画像信号M2として取得され、第3読取ラインから読み出された画像信号が第3の縞画像信号M3として取得され、第4読取ラインから読み出された画像信号が第4の縞画像信号M4として取得され、第5読取ラインから読み出された画像信号が第5の縞画像信号M5として取得される。なお、図30に示す第1〜第5読取ラインは、図26に示す副画素サイズDyに相当する。
Specifically, in this example, as shown in FIG. 26, the image resolution D in the sub-scanning direction of the phase contrast image is divided into five, and the intensity modulation of one period of the self image of the
また、図30においては、Dx×(Dy×5)の読取範囲しか示していないが、その他の読取範囲についても、上記と同様にして第1〜第5の縞画像信号が取得される。すなわち、図31に示すように、副走査方向について4画素間隔毎の画素行(読取ライン)からなる画素行群の画像信号が取得されて1フレームの1つの縞画像信号が取得される。より具体的には、第1読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて1フレームの第1の縞画像信号が取得され、第2読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて1フレームの第2の縞画像信号が取得され、第3読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて1フレームの第3の縞画像信号が取得され、第4読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて1フレームの第4の縞画像信号が取得され、第5読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて1フレームの第5の縞画像信号が取得される。 In FIG. 30, only the reading range of Dx × (Dy × 5) is shown, but the first to fifth fringe image signals are acquired in the same manner as described above for the other reading ranges. That is, as shown in FIG. 31, an image signal of a pixel row group composed of pixel rows (reading lines) every four pixel intervals in the sub-scanning direction is acquired, and one stripe image signal of one frame is acquired. More specifically, the image signal of the pixel row group of the first reading line is acquired to acquire the first stripe image signal of one frame, and the image signal of the pixel row group of the second reading line is acquired to 1 The second stripe image signal of the frame is acquired, the image signal of the pixel row group of the third reading line is acquired, the third stripe image signal of one frame is acquired, and the image of the pixel row group of the fourth reading line A signal is acquired to acquire a fourth stripe image signal of one frame, an image signal of a pixel row group of the fifth reading line is acquired, and a fifth stripe image signal of one frame is acquired.
上記のようにして互いに異なる第1〜第5の縞画像信号が取得され、この第1〜第5の縞画像信号に基づいて、位相コントラスト画像生成部260において位相コントラスト画像が生成される。 As described above, the first to fifth fringe image signals different from each other are acquired, and the phase contrast image generation unit 260 generates a phase contrast image based on the first to fifth fringe image signals.
本例における位相コントラスト画像の生成方法は、既に式(12)〜(18)を参照して説明した内容と同様であるため、その説明を省略する。 The method for generating the phase contrast image in this example is the same as the content already described with reference to the equations (12) to (18), and thus description thereof is omitted.
なお、上述した第1の格子131と第2の格子132とを傾ける構成において、第1の格子131と第2の格子132とをともに吸収型(振幅変調型)格子として構成し、タルボ干渉効果の有無に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影する構成としてもよい。この場合には、第1の格子131の間隔d1と第2の格子132の間隔d2とを、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をスリット部で回折せずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。たとえば、X線源のターゲット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、第1の格子131の間隔d1と第2の格子132の間隔d2を、1μm〜10μm程度とすればスリット部で大部分の放射線が回折されずに幾何学的に投影される。第1の格子131の格子ピッチP1と第2の格子132の格子ピッチP2との関係と、第1の格子131の間隔d1と第2の格子132の間隔d2との関係とについては、上述した第1の格子131が位相変調型格子である場合と同様である。また、第2の格子132に対する第1の格子131の傾きについても、上述の例と同様であり、位相コントラスト画像の生成も、上述の例と同様に行われる。
In the above-described configuration in which the
なお、上記例においては、X線画像検出器240として、線状読取光源250から発せられた線状の読取光の走査によって画像信号が読み出される、いわゆる光読取方式のX線画像検出器を用いるようにしたが、これに限らず、たとえば、特開2002−26300号公報に記載されているような、TFTスイッチが2次元状に多数配列され、そのTFTスイッチをオンオフすることによって画像信号が読み出されるTFTスイッチを用いたX線画像検出器や、CMOSを用いたX線画像検出器などを用いるようにしてもよい。
In the above example, as the
具体的には、TFTスイッチを用いたX線画像検出器は、たとえば、図32に示すように、X線の照射によって半導体膜において光電変換された電荷を収集する画素電極271と画素電極271によって収集された電荷を画像信号として読み出すためのTFTスイッチ272とを備えた画素回路270が2次元状に多数配列されたものである。そして、TFTスイッチを用いたX線画像検出器は、画素回路行毎に設けられ、TFTスイッチ272をオンオフするためのゲート走査信号が出力される多数のゲート電極273と、画素回路列毎に設けられ、各画素回路270から読み出された電荷信号が出力される多数のデータ電極274とを備えている。なお、各画素回路270の詳細な層構成については、特開2002−26300号公報に記載されている層構成と同様である。
Specifically, an X-ray image detector using a TFT switch includes, for example, a
そして、たとえば、第2の格子132と画素回路列(データ電極)とが平行になるように設置した場合、1つの画素回路列が、上記例において説明した主画素サイズDxに相当し、1つの画素回路行が、上記例において説明した副画素サイズDyに相当する。なお、主画素サイズDx及び副画素サイズDyは、たとえば、50μmとすることができる。
For example, when the
そして、上記例と同様に、位相コントラスト画像を生成するためにM枚の縞画像を使用する場合、M行の画素回路行が、位相コントラスト画像の副走査方向の1つの画像解像度Dとなるように第1の格子131が第2の格子132に対して傾けられる。具体的な、第1の格子131の回転角については、上記例と同様に、上式(25)によって算出される。
Similarly to the above example, when M striped images are used to generate the phase contrast image, the M pixel circuit rows have one image resolution D in the sub-scanning direction of the phase contrast image. The
上式(25)において、たとえば、M=5、n=1として第1の格子131の回転角θを設定した場合、図32の1つの画素回路270によって第1の格子131の自己像の1周期の強度変調を5分割した画像信号を検出できることになり、すなわち、図32に示す5本のゲート電極273に接続される5行の画素回路行によって、互いに異なる5つの縞画像の画像信号をそれぞれ検出することができることになる。なお、図32においては、1つの画素回路列に対して1本の第2の格子132と自己像G1とが対応して示されているが、実際には、1つの画素回路列に対して多数の第2の格子132及び自己像G1が存在していてもよく、図32は図示省略しているものとする。
In the above equation (25), for example, when M = 5 and n = 1 and the rotation angle θ of the
したがって、第1読取ライン用ゲート電極G11に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第1の縞画像信号M1として取得され、第2読取ライン用ゲート電極G12に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第2の縞画像信号M2として取得され、第3読取ライン用ゲート電極G13に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第3の縞画像信号M3として取得され、第4読取ライン用ゲート電極G14に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第4の縞画像信号M4として取得され、第5読取ライン用ゲート電極G15に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第5の縞画像信号M5として取得される。 Therefore, the image signal read from the pixel circuit row connected to the first read line gate electrode G11 is acquired as the first stripe image signal M1, and the pixel circuit connected to the second read line gate electrode G12. The image signal read from the row is acquired as the second stripe image signal M2, and the image signal read from the pixel circuit row connected to the third read line gate electrode G13 is the third stripe image signal M3. The image signal read from the pixel circuit row connected to the fourth read line gate electrode G14 is acquired as the fourth stripe image signal M4 and connected to the fifth read line gate electrode G15. The image signal read from the pixel circuit row is acquired as the fifth fringe image signal M5.
第1〜第5の縞画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する方法については、上記例と同様である。なお、上述したように1つの画素回路270の主走査方向及び副走査方向のサイズが50μmである場合には、位相コントラスト画像の主走査方向の画像解像度は50μmとなり、副走査方向の画像解像度は50μm×5=250μmとなる。
The method for generating the phase contrast image based on the first to fifth fringe image signals is the same as the above example. As described above, when the size of one
また、CMOSを用いたX線画像検出器としては、たとえば、X線の照射を受けて可視光を発生し、その可視光を光電変換することによって電荷信号を検出する画素回路280が、図33に示すように2次元状に多数配列されたものを用いることができる。そして、このCMOSを用いたX線画像検出器は、画素回路行毎に設けられ、画素回路280に含まれる信号読み出し回路を駆動するための駆動信号が出力される多数のゲート電極282及びリセット電極284と、画素回路列毎に設けられ、各画素回路280の信号読み出し回路から読み出された電荷信号が出力される多数のデータ電極283とを備えている。なお、ゲート電極282及びリセット電極284には、信号読み出し回路に駆動信号を出力する行選択走査部285が接続され、データ電極283には、各画素回路から出力された電荷信号に所定の処理を施す信号処理部286が接続されている。
As an X-ray image detector using CMOS, for example, a
各画素回路280は、図34に示すように、基板800の上方に絶縁膜803を介して形成された下部電極806と、下部電極806上に形成された光電変換膜807と、光電変換膜807上に形成された上部電極808と、上部電極808上に形成された保護膜809と、保護膜809上に形成されたX線変換膜810とを備えている。
As shown in FIG. 34, each
X線変換膜810は、たとえば、X線の照射を受けて550nmの波長の光を発するCsI:TIから形成される。その厚さは500μm程度とすることが望ましい。
The
上部電極808は、光電変換膜807に550nmの波長の光を入射させる必要があるため、その入射光に対して透明な導電性材料で構成される。また、下部電極806は、画素回路280毎に分割された薄膜であり、透明又は不透明の導電性材料で形成される。
Since the
光電変換膜807は、たとえば、550nmの波長の光を吸収してこの光に応じた電荷を発生する光電変換材料から形成される。このような光電変換材料としては、たとえば、有機半導体、有機色素を含む有機材料、及び直接遷移型のバンドギャップをもつ吸収係数の大きい無機半導体結晶等を単体又は組み合わせた材料などがある。
The
そして、上部電極808と下部電極806との間に所定のバイアス電圧を印加することで、光電変換膜807で発生した電荷のうち一方が上部電極808に移動し、他方が下部電極806に移動する。
Then, by applying a predetermined bias voltage between the
そして、下部電極806の下方の基板800内には、この下部電極806に対応させて、下部電極806に移動した電荷を蓄積するための電荷蓄積部802と、電荷蓄積部802に蓄積された電荷を電圧信号に変換して出力する信号読み出し回路801とが形成されている。
In the
電荷蓄積部802は、絶縁膜803を貫通して形成された導電性材料のプラグ804によって下部電極806に電気的に接続されている。信号読み出し回路801は、公知のCMOS回路によって構成されている。
The
そして、上述したようなCMOSを用いたX線画像検出器を、図35に示すように、第2の格子132と画素回路列(データ電極)とが平行になるように設置した場合、1つの画素回路列が、上記例において説明した主画素サイズDxに相当し、1つの画素回路行が、上記例において説明した副画素サイズDyに相当する。なお、主画素サイズDx及び副画素サイズDyは、CMOSを用いたX線画像検出器の場合には、たとえば、10μmとすることができる。
When an X-ray image detector using a CMOS as described above is installed so that the
そして、上記例と同様に、位相コントラスト画像を生成するためにM枚の縞画像を使用する場合、M行の画素回路行が、位相コントラスト画像の副走査方向の1つの画像解像度Dとなるように第1の格子131が第2の格子132に対して傾けられる。具体的な、第1の格子131の回転角については、上記例と同様に、上式(25)によって算出される。
Similarly to the above example, when M striped images are used to generate the phase contrast image, the M pixel circuit rows have one image resolution D in the sub-scanning direction of the phase contrast image. The
上式(25)において、たとえば、M=5、n=1として第1の格子131の回転角θを設定した場合、図35の1つの画素回路280によって第1の格子131の自己像の1周期の強度変調を5分割した画像信号を検出できることになり、すなわち、図35に示す5本のゲート電極282に接続される5行の画素回路行によって、互いに異なる5つの縞画像の画像信号をそれぞれ検出することができることになる。なお、図35においては、1つの画素回路列に対して1本の第2の格子132と自己像G1とが対応して示されているが、実際には、1つの画素回路列に対して多数の第2の格子132及び自己像G1が存在していてもよく、図35は図示省略しているものとする。
In the above formula (25), for example, when M = 5 and n = 1 and the rotation angle θ of the
したがって、TFTスイッチを用いたX線画像検出器の場合と同様に、第1読取ライン用ゲート電極G11に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第1の縞画像信号M1として取得され、第2読取ライン用ゲート電極G12に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第2の縞画像信号M2として取得され、第3読取ライン用ゲート電極G13に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第3の縞画像信号M3として取得され、第4読取ライン用ゲート電極G14に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第4の縞画像信号M4として取得され、第5読取ライン用ゲート電極G15に接続される画素回路行から読み出された画像信号が第5の縞画像信号M5として取得される。 Therefore, as in the case of the X-ray image detector using the TFT switch, the image signal read from the pixel circuit row connected to the first read line gate electrode G11 is acquired as the first fringe image signal M1. Then, the image signal read from the pixel circuit row connected to the second read line gate electrode G12 is acquired as the second stripe image signal M2, and the pixel circuit connected to the third read line gate electrode G13. The image signal read from the row is acquired as the third stripe image signal M3, and the image signal read from the pixel circuit row connected to the fourth read line gate electrode G14 is the fourth stripe image signal M4. And the image signal read from the pixel circuit row connected to the fifth read line gate electrode G15 is acquired as the fifth fringe image signal M5.
第1〜第5の縞画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する方法については、上記例と同様である。なお、上述したように1つの画素回路280の主走査方向及び副走査方向のサイズが10μmである場合には、位相コントラスト画像の主走査方向の画像解像度は10μmとなり、副走査方向の画像解像度は10μm×5=50μmとなる。
The method for generating the phase contrast image based on the first to fifth fringe image signals is the same as the above example. As described above, when the size of one
なお、上述したようにTFTスイッチを用いたX線画像検出器やCMOSを用いたX線画像検出器も用いることは可能であるが、これらのX線画像検出器は、画素が正方形であるため、本発明を適用する場合には、副走査方向の解像度が主走査方向の解像度に対して悪くなる。これに対し、上記例で説明した光読取方式のX線画像検出器においては、主走査方向については線状電極の幅(延伸方向と垂直な方向)によって解像度Dxが制限されるが、副走査方向については、線状読取光源250の読取光の副走査方向の幅及び1ラインあたりのチャージアンプ200の蓄積時間と線状読取光源250の移動速度の積で解像度Dyが決まることになる。主副解像度ともに典型的には数10μmであるが、主走査方向の解像度を維持したまま副走査方向の解像度を高くする設計が可能である。たとえば、線状読取光源250の幅を小さくしたり、移動速度を遅くすることにより実現可能であって、光読取方式のX線画像検出器は、より有利な構成である。
As described above, an X-ray image detector using a TFT switch or an X-ray image detector using a CMOS can be used. However, these X-ray image detectors have square pixels. When the present invention is applied, the resolution in the sub-scanning direction becomes worse than the resolution in the main scanning direction. On the other hand, in the optical reading type X-ray image detector described in the above example, the resolution Dx is limited in the main scanning direction by the width of the linear electrode (direction perpendicular to the extending direction). Regarding the direction, the resolution Dy is determined by the product of the width of the reading light of the linear
また、1回の撮影で複数の縞画像信号を取得することができるので、上述したような即座に繰り返し使用可能な半導体の検出器に限らず、蓄積性蛍光体シートや銀塩フイルムなども利用することができる。なお、この場合、蓄積性蛍光体シートや現像された銀塩フイルムなどを読み取る際の読取画素が請求項における画素に相当するものとする。 In addition, since a plurality of fringe image signals can be acquired in one shooting, not only the semiconductor detector that can be used immediately and repeatedly as described above, but also a stimulable phosphor sheet or silver salt film can be used. can do. In this case, the reading pixel when reading the stimulable phosphor sheet or the developed silver salt film corresponds to the pixel in the claims.
また、1回の撮影で複数の縞画像信号を取得することができるので、X線管の故障可能性を低くすることできる。 Moreover, since a plurality of fringe image signals can be acquired by one imaging, the possibility of failure of the X-ray tube can be reduced.
図36は、発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の概略構成図である。 FIG. 36 is a schematic configuration diagram of another example of a radiation imaging system for describing an embodiment of the invention.
X線位相画像撮影装置は、図36に示すように、X線源11から射出されたX線を通過させて周期パターン像を形成する格子131と、格子131により形成された周期パターン像を検出するとともに、その周期パターン像に対して強度変調を施すX線画像検出器(放射線画像検出器)340と、X線画像検出器340をその線状電極の延伸方向に直交する方向に移動させる移動機構333と、X線画像検出器340において上記周期パターン像に対して強度変調の施された縞画像に基づいて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260とを備えている。
As shown in FIG. 36, the X-ray phase imaging apparatus detects a grating 131 that forms a periodic pattern image by passing X-rays emitted from the
本例においても、所定のピッチを有するマルチスリット(例えば、上述のマルチスリット103)をX線源11と第1の格子131との間に設置して使用することができる。
Also in this example, a multi-slit having a predetermined pitch (for example, the multi-slit 103 described above) can be installed between the
X線画像検出器340は、X線が格子131を通過することによって格子131によって形成された格子131の自己像を検出するとともに、その自己像に応じた電荷信号を後述する格子状に分割された電荷蓄積層に蓄積することによって自己像に強度変調を施して縞画像を生成し、その生成した縞画像を画像信号として出力するものである。このようなX線画像検出器340として、本例においては、直接変換型のX線画像検出器であって、線状の読取光によって走査されることによって画像信号が読み出される、いわゆる光読取方式のX線画像検出器を用いる。
The
図37(A)は、本例のX線画像検出器340の斜視図、図37(B)は図37(A)に示すX線画像検出器のXZ面断面図、図37(C)は図37(A)に示すX線画像検出器のYZ面断面図である。
37A is a perspective view of the
本例のX線画像検出器340は、図37(A)〜(C)に示すように、X線を透過する第1の電極層241、第1の電極層241を透過したX線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層242、記録用光導電層242において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、かつ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層343、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層245、及び第2の電極層246をこの順に積層してなるものである。なお、上記各層は、ガラス基板247上に第2の電極層246から順に形成されている。
As shown in FIGS. 37A to 37C, the
電荷蓄積層343は、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性の膜であれば良く、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、BCB、PVA、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやAs2S3、Sb2S3、ZnS等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物より構成される。更には、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性であり、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有する方がより好ましく、移動度×寿命の積が、電荷の極性により3桁以上差がある物質が好ましい。
The
好ましい化合物としては、As2Se3、As2Se3にCl、Br、Iを500ppmから20000ppmまでドープしたもの、As2Se3のSeをTeで50%程度まで置換したAs2(SexTe1−x)3(0.5<x<1)、As2Se3のSeをSで50%程度まで置換したもの、As2Se3からAs濃度を±15%程度変化させたAsxSey(x+y=100、34≦x≦46)、アモルファスSe−Te系でTeを5−30wt%のもの等が挙げられる。 Preferred compounds include As 2 Se 3 , As 2 Se 3 doped with Cl, Br, and I from 500 ppm to 20000 ppm, and As 2 Se 3 with Se 2 substituted to about 50% by Te. 1-x ) 3 (0.5 <x <1), As 2 Se 3 with Se replaced by S to about 50%, As x Se with As concentration changed by about ± 15% from As 2 Se 3 y (x + y = 100, 34 ≦ x ≦ 46), amorphous Se—Te system and Te of 5-30 wt% can be used.
なお、電荷蓄積層343の材料としては、第1の電極層241と第2の電極層246との間に形成される電気力線が曲がらないようにするため、その誘電率が、記録用光導電層242と読取用光導電層245の誘電率の1/2倍以上2倍以下のものを用いることが望ましい。
Note that as a material of the
そして、本例における電荷蓄積層343は、図37(A)〜(C)に示すように、第2の電極層246の透明線状電極246a及び遮光線状電極246bの延伸方向に平行となるように線状に分割されている。
Then, the
また、電荷蓄積層343は、透明線状電極246a若しくは遮光線状電極246bの配列ピッチよりも細かいピッチで分割されるが、その配列ピッチP2と間隔d2は、格子131との組み合わせによって位相イメージングを行うことができるように決定される。
なお、透明線状電極246a若しくは遮光線状電極246bの配列ピッチP2及び間隔d2は、上述した第2の格子132に関するピッチP2及び間隔d2と同様に決められるため、同一符号を用いて説明する。
The
Note that the arrangement pitch P 2 and the interval d 2 of the transparent
具体的には、X線源11から照射されるX線が、平行ビームではなく、コーンビームである場合には、格子131を通過して形成される格子131の自己像は、X線源11からの距離に比例して拡大される。そして、本例においては、電荷蓄積層343の配列ピッチP2と間隔d2は、線状の電荷蓄積層343の部分が、電荷蓄積層343の位置における格子131の自己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る。すなわち、格子131の格子ピッチをP1、格子131のX線遮蔽部の間隔をd1、X線源11の焦点から格子131までの距離をL1、格子131からX線画像検出器340の検出面までの距離をL2とした場合、電荷蓄積層343の配列ピッチP2及び間隔d2は、上記の(1)及び式(2)の関係を満たすように決定される。
Specifically, when the X-ray irradiated from the
また、電荷蓄積層343は、積層方向(Z方向)について2μm以下の厚さで形成される。
The
そして、電荷蓄積層343は、たとえば、上述したような材料と金属板に穴を空けたメタルマスクやファイバーなどによって形成されたマスクとを用いて抵抗加熱蒸着によって形成することができる。また、フォトリソグラフィを用いて形成するようにしてもよい。
The
そして、本例のX線画像検出器340においては、後で詳述するが、隣接する透明線状電極246aと遮光線状電極246bとの1組を用いて画像信号が読み出される。すなわち、図37(B)に示すように、1組の透明線状電極246aと遮光線状電極246bとによって1画素の画像信号が読み出されることになる。本例においては、1画素が略50μmとなるように透明線状電極246aと遮光線状電極246bとが配置されている。
In the
そして、本例のX線位相画像撮影装置は、図37(A)に示すように、透明線状電極246aと遮光線状電極246bの延伸方向に直交する方向(X方向)に延設された線状読取光源250を備えている。
And the X-ray phase imaging device of this example was extended in the direction (X direction) orthogonal to the extending | stretching direction of the transparent
そして、X線源11、格子131、及び上記のように分割された電荷蓄積層343を有するX線画像検出器340を備える構成をタルボ干渉計として機能させるためには、更にいくつかの条件をほぼ満たさねばならない。その条件について以下に説明する。
In order to allow the configuration including the
まず、格子131とX線画像検出器340の検出面が、図36に示すX−Y平面に平行であることが必要である。
First, it is necessary that the detection surfaces of the grating 131 and the
そして、更に、格子131とX線画像検出器340の検出面までの距離Z2(タルボ干渉距離Z)は、格子131が90°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、上述の式(24)をほぼ満たさなければならない。
Further, the distance Z 2 (Talbot interference distance Z) between the grating 131 and the detection surface of the
また、格子131が180°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、又は、格子131が振幅変調型格子である場合には、タルボ干渉距離Zに関して上述の式(3)をほぼ満たさなければならない。 Further, when the grating 131 is a phase modulation type grating that applies 180 ° phase modulation, or when the grating 131 is an amplitude modulation type grating, the above formula (3) must be substantially satisfied with respect to the Talbot interference distance Z. I must.
移動機構333は、上述したように、X線画像検出器340をその線状電極の延伸方向に直交する方向に並進移動させることにより、格子131とX線画像検出器340との相対位置を変化させるものである。移動機構333は、たとえば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。
As described above, the moving
次に、本例のX線位相画像撮影装置の作用について説明する。 Next, the operation of the X-ray phase imaging apparatus of this example will be described.
X線は被写体Hを透過した後、格子131に照射される。格子131に照射されたX線は、格子131で回折されることにより、格子131からX線の光軸方向において所定の距離において、タルボ干渉像を形成する。
X-rays pass through the subject H and then irradiate the
そして、格子131の自己像は、X線画像検出器340の第1の電極層241側から入射され、X線画像検出器340の電荷蓄積層343によって強度変調を受け、上記波面のみを反映した縞画像の画像信号としてX線画像検出器340により検出される。
The self-image of the grating 131 is incident from the
ここで、X線画像検出器340における縞画像の検出と読出しの作用について、より詳細に説明する。
Here, the operation of detecting and reading out the fringe image in the
まず、図38(A)に示すように高圧電源400によってX線画像検出器340の第1の電極層241に負の電圧を印加した状態において、格子131の自己像を担持したX線が、X線画像検出器340の第1の電極層241側から照射される。
First, as shown in FIG. 38A, in the state where a negative voltage is applied to the
そして、X線画像検出器340に照射されたX線は、第1の電極層241を透過し、記録用光導電層242に照射される。そして、そのX線の照射によって記録用光導電層242において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第1の電極層241に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層343に蓄積される(図38(B)参照)。
The X-rays applied to the
ここで、本例における電荷蓄積層343は、上述したような配列ピッチで線状に分割されているので、記録用光導電層242において格子131の自己像に応じて発生した電荷のうちその直下に電荷蓄積層343が存在する電荷のみが電荷蓄積層343によってトラップされて蓄積され、それ以外の電荷については線状の電荷蓄積層343の間(以下、非電荷蓄積領域という)を通過し、読取用光導電層245を通過した後、透明線状電極246aと遮光線状電極246bとに流れ出してしまう。
Here, since the
このように記録用光導電層242において発生した電荷のうち、その直下に線状の電荷蓄積層343が存在する電荷のみを蓄積することによって、格子131の自己像は電荷蓄積層343の線状のパターンとの重ね合わせにより強度変調を受け、被写体Hによる自己像の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層343に蓄積されることになる。すなわち、本例の電荷蓄積層343は、従来の2つの格子を利用した位相イメージングにおける2つ目の格子と同等の機能を果たすことになる。
As described above, by accumulating only the electric charge generated in the
そして、次に、図38に示すように、第1の電極層241が接地された状態において、線状読取光源250から発せられた線状の読取光L1が第2の電極層246側から照射される。読取光L1は透明線状電極246aを透過して読取用光導電層245に照射され、その読取光L1の照射により読取用光導電層245において発生した正の電荷が電荷蓄積層343における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極246aに接続されたチャージアンプ200を介して遮光線状電極246bに帯電した正の電荷と結合する。
Then, as shown in FIG. 38, in the state where the
そして、読取用光導電層245において発生した負の電荷と遮光線状電極246bに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ200に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
A current flows through the
そして、線状読取光源250が、副走査方向(Y方向)に移動することによって線状の読取光L1によってX線画像検出器340が走査され、線状の読取光L1の照射された読取ライン毎に上述した作用によって画像信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の画像信号が位相コントラスト画像生成部260に順次入力されて記憶される。
Then, the linear
そして、X線画像検出器340の全面が読取光L1に走査されて1フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部260に記憶される。
Then, the entire surface of the
本例における位相コントラスト画像の生成方法の原理は、式(12)〜(18)を参照して説明した内容と同様であるため、その説明を省略する。位相コントラスト画像生成部260により、複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像が生成される。 The principle of the method for generating the phase contrast image in this example is the same as the content described with reference to the equations (12) to (18), and thus the description thereof is omitted. The phase contrast image generation unit 260 generates a phase contrast image based on the plurality of fringe images.
なお、上述のX線位相画像撮影装置は、格子131からX線画像検出器340の検出面までの距離Z2がタルボ干渉距離となるように、上述の式(24)及び式(3)を満たすようにしたが、格子131が入射X線を回折せずに投影させる構成としてもよい。この構成によれば、格子131を通過して射影される投影像が、格子131の後方の全ての位置で相似的に得られるため、格子131からX線画像検出器340の検出面までの距離Z2を、タルボ干渉距離を無関係に設定することができる。
Incidentally, the X-ray phase contrast imaging apparatus described above, so that the distance Z 2 from the grating 131 to the detection surface of the
次に、上述のX線位相画像撮影装置の変形例について説明する。上述のX線位相画像撮影装置は、移動機構333によってX線画像検出器340を並進移動させ、各位置においてX線画像の撮影を行うことによってM枚の縞画像信号を取得するようにしたが、本例のX線位相画像撮影装置は、上記のような移動機構333を必要とすることなく、1回のX線画像の撮影によってM枚の縞画像信号を取得可能に構成されたものである。
すなわち、上述の図25〜図31等を参照して説明したように、本例においても、図25〜図27等に示すように、格子131とX線画像検出器340とが、格子131の延伸方向とX線画像検出器340の電荷蓄積層343の延伸方向とが相対的に傾くように配置されるものである。そして、このように配置された格子131と電荷蓄積層343に対して、X線画像検出器340によって検出される画像信号の各画素の主走査方向(図37のX方向)の主画素サイズDxと副走査方向の副画素サイズDyとは、図26に示すような関係となる。上述の図25〜図31等を参照して説明した構成及び作用と同様にして、1回の放射線画像の撮影が行われた後、X線画像検出器340の全面が読取光L1に走査されて1フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部260に記憶され、位相コントラスト画像生成部260は、その記憶された画像信号に基づいて、互いに異なる5つの縞画像の画像信号を取得する。この第1〜第5の縞画像信号に基づいて、位相コントラスト画像生成部260により、上記例と同様にして位相コントラスト画像が生成される。
Next, a modification of the above-described X-ray phase image capturing apparatus will be described. In the X-ray phase image capturing apparatus described above, the
That is, as described with reference to FIGS. 25 to 31 and the like described above, also in this example, as shown in FIGS. 25 to 27 and the like, the
また、上記例においては、X線画像検出器340として、電極間に、記録用光導電層242、電荷蓄積層343及び読取用光導電層245の3層を設けたものを利用するようにしたが、必ずしもこの層構成である必要はなく、たとえば、図40に示すように、読取用光導電層245を設けることなく、第2の電極層の透明線状電極246a及び遮光線状電極246b上に直接接触するように線状の電荷蓄積層343を設け、その電荷蓄積層343の上に記録用光導電層242を設けるようにしてもよい。なお、この記録用光導電層242は、読取用光導電層としても機能するものである。
In the above example, the
この構造は、読取用光導電層245なしに第2の電極層246に直接電荷蓄積層343を設ける構造で、線状の電荷蓄積層343の形成を容易にする。すなわち、この線状の電荷蓄積層343は、蒸着で形成することができる。この蒸着工程において、選択的に線状パターンを形成するためにメタルマスクなどを用いるが、読取用光導電層245の上に線状の電荷蓄積層343を設ける構成では、読取用光導電層245の蒸着後のメタルマスクをセットする工程のため、読取用光導電層245の蒸着工程と記録用光導電層242の蒸着工程の間で大気中操作により、読取用光導電層245に劣化や、光導電層間に異物が混入して品質の劣化をもたらす虞がある。上述した読取用光導電層245を設けない構造とすることで、光導電層の蒸着後の大気中操作を減らすことができるため、上述の品質劣化の懸念を低減することができる。
This structure is a structure in which the
以下に、図40に示すX線画像検出器360のX線画像の記録と読み出しの作用について説明する。
The operation of recording and reading out the X-ray image of the
まず、図41(A)に示すように高圧電源400によってX線画像検出器360の第1の電極層241に負の電圧を印加した状態において、格子131の自己像を担持したX線が、X線画像検出器360の第1の電極層241側から照射される。
First, as shown in FIG. 41A, in a state where a negative voltage is applied to the
そして、X線画像検出器340に照射されたX線は、第1の電極層241を透過し、記録用光導電層242に照射される。そして、そのX線の照射によって記録用光導電層242において電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第1の電極層241に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層343に蓄積される(図41(B)参照)。なお、第2の電極層246に接した線状の電荷蓄積層343は絶縁性の膜であるから、この電荷蓄積層343に到達した電荷はそこに捕えられ、第2の電極層246へ行くことができず、蓄積されて留まる。
The X-rays applied to the
ここでも、上記例のX線画像検出器340と同様に、記録用光導電層242において発生した電荷のうち、その直下に線状の電荷蓄積層343が存在する電荷のみを蓄積することによって、格子131の自己像は電荷蓄積層343の線状のパターンとの重ね合わせにより強度変調を受け、被写体Hによる自己像の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層343に蓄積されることになる。
Here, as in the
そして、図42に示すように、第1の電極層241が接地された状態において、線状読取光源250から発せられた線状の読取光L1が第2の電極層246側から照射される。読取光L1は、透明線状電極246aを透過して電荷蓄積層343近傍の記録用光導電層242に照射され、その読取光L1の照射により発生した正の電荷が線状の電荷蓄積層343へ引き寄せられて再結合する。そして、もう一方の負の電荷は、透明線状電極246aへ引き寄せられ、透明線状電極246aに帯電した正の電荷及び透明線状電極246aに接続されたチャージアンプ200を介して遮光線状電極246bに帯電した正の電荷と結合する。これによりチャージアンプ200に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
Then, as shown in FIG. 42, in the state where the
上述したX線画像検出器360を用いた場合においても、複数の縞画像信号の取得方法及び位相コントラスト画像の生成方法は上記各例と同様である。
Even when the above-described
また、上記各例においては、X線画像検出器340の電荷蓄積層343を、完全に線状に分離して形成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図43に示すように、平板形状の上に線状のパターンを形成することによって格子状に形成するようにしてもよい。
In each of the above examples, the
なお、上記例で説明した光読取方式のX線画像検出器においては、主走査方向については線状電極の幅(延伸方向と垂直な方向)によって解像度Dxが制限されるが、副走査方向については、線状読取光源250の読取光の副走査方向の幅及び1ラインあたりのチャージアンプ200の蓄積時間と線状読取光源250の移動速度の積で解像度Dyが決まることになる。主副解像度ともに典型的には数10μmであるが、主走査方向の解像度を維持したまま副走査方向の解像度を高くする設計が可能である。たとえば、線状読取光源250の幅を小さくしたり、移動速度を遅くすることにより実現可能である。
In the X-ray image detector of the optical reading system described in the above example, the resolution Dx is limited in the main scanning direction by the width of the linear electrode (direction perpendicular to the extending direction), but in the sub-scanning direction. The resolution Dy is determined by the product of the reading light of the linear
以上、説明したように、本明細書には、放射線源と、前記放射線源から出射された放射線の進行方向に配置される第1の格子と、前記第1の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期に実質的に一致する周期を有する格子パターンと、前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線源を空冷する冷却部と、放射線の進行方向に前記第1の格子の上流又は、前記第1の格子と前記格子パターンとの間に被写体を配置して撮影を行う第1の撮影モードにおいて、被写体の撮影時に、前記冷却部による空冷を停止する制御部を、備える放射線撮影システムが開示されている。 As described above, the present specification includes a radiation source, a first grating arranged in a traveling direction of radiation emitted from the radiation source, and radiation that has passed through the first grating. A grating pattern having a period substantially matching a pattern period of the radiation image, a radiation image detector for detecting the radiation image masked by the grating pattern, a cooling unit for air-cooling the radiation source, In the first shooting mode in which shooting is performed by placing a subject upstream of the first grid in the traveling direction or between the first grid and the grid pattern, air cooling by the cooling unit is performed during shooting of the subject. A radiation imaging system including a control unit that stops the operation is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記格子パターンは、前記放射線像に対して互いに位相の異なる複数の相対位置に置かれる放射線撮影システムが開示されている。 Further, in the radiation imaging system, a radiation imaging system is disclosed in which the lattice pattern is placed at a plurality of relative positions having different phases with respect to the radiation image.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記格子パターンは、第2の格子であり、前記第1の格子及び前記第2の格子のいずれか一方を移動させ、前記第2の格子を前記放射線像に対して前記複数の相対位置に置く走査機構を更に備える放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, the lattice pattern is a second lattice, and one of the first lattice and the second lattice is moved, and the second lattice is moved with respect to the radiation image. A radiation imaging system further comprising a scanning mechanism placed at the plurality of relative positions is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、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、を画素毎に備え、前記電荷収集電極は、前記放射線像のパターン周期に実質的に一致する周期を有する線状電極群を複数含み、前記複数の線状電極群は、互いに位相が異なるように配列されており、前記格子パターンは、前記複数の線状電極群の各々により構成されている放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, the radiological image detector includes a conversion layer that converts radiation into charges and a charge collection electrode that collects the charges converted in the conversion layer for each pixel, and the charge collection The electrode includes a plurality of linear electrode groups having a period substantially matching the pattern period of the radiation image, and the plurality of linear electrode groups are arranged so that the phases thereof are different from each other, and the lattice pattern is A radiation imaging system constituted by each of the plurality of linear electrode groups is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記放射線画像検出器では、前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する画素が2次元状に配列されるとともに、前記画素行が該画素行に直交する画素列方向に対して順次走査されて前記画素行毎の前記放射線像に応じた画像信号が順次読み出され、前記第1の格子と前記第2の格子とが、前記第1の格子の延伸方向と前記第2の格子の延伸方向とが相対的に傾くように配置されており、前記放射線画像検出器によって取得した画像信号に基づいて、互いに異なる前記画素行の群から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得し、該取得した複数の縞画像の画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する位相画像生成部を更に備える放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, the radiation image detector includes pixels that detect the radiation image masked by the lattice pattern in a two-dimensional array, and the pixel rows are orthogonal to the pixel rows. Scanning is sequentially performed in the column direction, and image signals corresponding to the radiation images of the pixel rows are sequentially read out, and the first grating and the second grating are extending directions of the first grating. And image signals read from groups of different pixel rows based on image signals acquired by the radiological image detector, which are arranged so as to be relatively inclined with respect to the extending direction of the second grating. Radiographic imaging further comprising a phase image generation unit that acquires a phase contrast image based on the acquired image signals of a plurality of fringe images The stem is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記画素行の伸びる方向に延設された線状読取光源を備え、前記放射線画像検出器が、前記線状読取光源が前記画素列の伸びる方向に走査されることによって前記画像信号が読み出されるものである放射線撮影システムが開示されている。 The radiation imaging system further includes a linear reading light source extending in a direction in which the pixel row extends, and the radiation image detector is scanned in a direction in which the linear reading light source extends. Discloses a radiation imaging system from which the image signal is read out.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記放射線源から出射される放射線を領域選択的に通過させて、前記第1の格子に出射する第3の格子を更に備え、該第3の格子は、前記放射線源に設けられる放射線撮影システムが開示されている。 The radiation imaging system further includes a third grating that selectively transmits the radiation emitted from the radiation source and emits the radiation to the first grating, and the third grating includes the radiation. A radiation imaging system provided at the source is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、少なくとも前記第1の格子を放射線の照射野から退避させて、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被写体を配置して撮影を行う第2の撮影モードにおいて、被写体の撮影時に、前記制御部は、前記冷却部による空冷を停止することなく、空冷を継続させる放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, a second imaging mode in which imaging is performed by retracting at least the first grating from the radiation field and placing a subject between the radiation source and the radiation image detector. In the above, a radiation imaging system is disclosed in which the control unit continues the air cooling without stopping the air cooling by the cooling unit when the subject is imaged.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記放射線源で発生する振動を検出する振動検出部を更に備える放射線撮影システムが開示されている。 Moreover, the said radiography system is disclosing the radiography system further provided with the vibration detection part which detects the vibration generate | occur | produced in the said radiation source.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記第1の撮影モードにおいて、前記制御部は、前記振動検出部によって、検出された振動の振動振幅が閾値以下のときに、被写体の撮影を許可する放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, in the first imaging mode, the control unit permits imaging of an object when the vibration amplitude of vibration detected by the vibration detection unit is a threshold value or less. Is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記放射線源は、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X線管を有し、撮影条件に応じた温度上昇特性に基づいて、設定された撮影条件下で撮影が行われた場合の前記X線管の温度を予測する温度予測部を有する放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, the radiation source has an X-ray tube that generates X-rays by colliding an electron beam with a rotating anode rotating at a predetermined speed, and has a temperature rise characteristic according to imaging conditions. Based on this, a radiation imaging system having a temperature prediction unit that predicts the temperature of the X-ray tube when imaging is performed under set imaging conditions is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記制御部は、前記温度予測部によって予測された温度が閾値以下のときに、被写体の撮影を許可する放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, a radiation imaging system is disclosed in which the control unit permits imaging of a subject when the temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or lower than a threshold value.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記制御部は、前記温度予測部によって予測された温度が閾値以上のときに、被写体の撮影を禁止する放射線撮影システムが開示されている。 Further, in the above radiographic system, there is disclosed a radiographic system in which the control unit prohibits imaging of a subject when the temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or higher than a threshold value.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記温度予測部によって予測された温度が閾値以上のときに、放射線源の故障可能性を通知する警告を発する警告情報部を更に有する放射線撮影システムが開示されている。 Further, in the above radiographic system, there is disclosed a radiographic system further including a warning information unit that issues a warning notifying the possibility of failure of the radiation source when the temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or higher than a threshold value. .
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記撮影条件は、前記X線管に使用する管電圧の値、前記X線管に使用する管電流の値及び、被写体にX線を照射する照射時間の少なくともいずれか一つを示す放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, the imaging condition may be at least one of a value of a tube voltage used for the X-ray tube, a value of a tube current used for the X-ray tube, and an irradiation time for irradiating the subject with X-rays. A radiation imaging system showing one of them is disclosed.
また、上記放射線撮影システムにおいて、前記放射線画像検出器で取得される画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算部と、を有する放射線撮影システムが開示されている。 In the radiation imaging system, a distribution of refraction angles of radiation incident on the radiation image detector is calculated from an image acquired by the radiation image detector, and the phase of the subject is calculated based on the distribution of refraction angles. A radiation imaging system having an arithmetic unit that generates a contrast image is disclosed.
11 X線源
20 制御装置
27 X線管冷却器
28 X線管温度計
29 X線管振動計
30 フラットパネル検出器(FPD)
31 第1の吸収型格子
32 第2の吸収型格子
11
31 First absorption type grating 32 Second absorption type grating
Claims (16)
前記放射線源から出射された放射線の進行方向に配置される第1の格子と、
前記第1の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期に実質的に一致する周期を有する格子パターンと、
前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、
前記放射線源を空冷する冷却部と、
放射線の進行方向に前記第1の格子の上流又は、前記第1の格子と前記格子パターンとの間に被写体を配置して撮影を行う第1の撮影モードにおいて、被写体の撮影時に、前記冷却部による空冷を停止する制御部を、
備える放射線撮影システム。 A radiation source;
A first grating disposed in a traveling direction of radiation emitted from the radiation source;
A grating pattern having a period substantially matching a pattern period of a radiation image formed by radiation that has passed through the first grating;
A radiation image detector for detecting the radiation image masked by the lattice pattern;
A cooling section for air-cooling the radiation source;
In the first shooting mode in which shooting is performed by placing a subject upstream of the first grating or between the first grating and the grating pattern in the traveling direction of radiation, the cooling unit The control unit that stops air cooling by
Radiation imaging system provided.
前記格子パターンは、前記放射線像に対して互いに位相の異なる複数の相対位置に置かれる放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 1,
The radiographic system in which the lattice pattern is placed at a plurality of relative positions having different phases from each other with respect to the radiation image.
前記格子パターンは、第2の格子であり、
前記第1の格子及び前記第2の格子のいずれか一方を移動させ、前記第2の格子を前記放射線像に対して前記複数の相対位置に置く走査機構を更に備える放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 1,
The lattice pattern is a second lattice;
A radiation imaging system further comprising a scanning mechanism that moves one of the first grating and the second grating and places the second grating at the plurality of relative positions with respect to the radiation image.
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、を画素毎に備え、
前記電荷収集電極は、前記放射線像のパターン周期に実質的に一致する周期を有する線状電極群を複数含み、
前記複数の線状電極群は、互いに位相が異なるように配列されており、
前記格子パターンは、前記複数の線状電極群の各々により構成されている放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 1,
The radiation image detector includes, for each pixel, a conversion layer that converts radiation into charges, and a charge collection electrode that collects charges converted in the conversion layer,
The charge collection electrode includes a plurality of linear electrode groups having a period substantially matching the pattern period of the radiation image,
The plurality of linear electrode groups are arranged so that their phases are different from each other,
The grid pattern is a radiation imaging system configured by each of the plurality of linear electrode groups.
前記放射線画像検出器では、前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する画素が2次元状に配列されるとともに、前記画素行が該画素行に直交する画素列方向に対して順次走査されて前記画素行毎の前記放射線像に応じた画像信号が順次読み出され、
前記第1の格子と前記第2の格子とが、前記第1の格子の延伸方向と前記第2の格子の延伸方向とが相対的に傾くように配置されており、
前記放射線画像検出器によって取得した画像信号に基づいて、互いに異なる前記画素行の群から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得し、該取得した複数の縞画像の画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する位相画像生成部を更に備える放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 1 or 2,
In the radiation image detector, pixels that detect the radiation image masked by the lattice pattern are arranged in a two-dimensional manner, and the pixel rows are sequentially scanned in a pixel column direction orthogonal to the pixel rows. The image signal corresponding to the radiation image for each pixel row is sequentially read out,
The first grating and the second grating are arranged such that the extending direction of the first grating and the extending direction of the second grating are relatively inclined;
Based on image signals acquired by the radiation image detector, image signals read from different groups of pixel rows are acquired as image signals of different stripe images, and the acquired image signals of the plurality of stripe images A radiation imaging system further comprising a phase image generation unit that generates a phase contrast image based on the above.
前記画素行の伸びる方向に延設された線状読取光源を備え、
前記放射線画像検出器が、前記線状読取光源が前記画素列の伸びる方向に走査されることによって前記画像信号が読み出されるものである放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 5,
A linear reading light source extending in the extending direction of the pixel rows;
The radiation imaging system, wherein the radiation image detector reads the image signal by scanning the linear reading light source in a direction in which the pixel row extends.
前記放射線源から出射される放射線を領域選択的に通過させて、前記第1の格子に出射する第3の格子を更に備え、
該第3の格子は、前記放射線源に設けられる放射線撮影システム。 The radiographic system according to any one of claims 1 to 6,
Further comprising a third grating that selectively passes through the radiation emitted from the radiation source and emits the radiation to the first grating;
The third grating is a radiation imaging system provided in the radiation source.
少なくとも前記第1の格子を放射線の照射野から退避させて、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被写体を配置して撮影を行う第2の撮影モードにおいて、被写体の撮影時に、前記制御部は、前記冷却部による空冷を停止することなく、空冷を継続させる放射線撮影システム。 The radiographic system according to any one of claims 1 to 7,
In the second photographing mode in which at least the first grating is retracted from the radiation field and the subject is placed between the radiation source and the radiation image detector to perform photographing, The control unit is a radiation imaging system in which air cooling is continued without stopping air cooling by the cooling unit.
前記放射線源で発生する振動を検出する振動検出部を更に備える放射線撮影システム。 The radiographic system according to any one of claims 1 to 8,
A radiation imaging system further comprising a vibration detection unit that detects vibration generated in the radiation source.
前記第1の撮影モードにおいて、前記制御部は、前記振動検出部によって、検出された振動の振動振幅が閾値以下のときに、被写体の撮影を許可する放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 9,
In the first imaging mode, the control unit permits imaging of a subject when a vibration amplitude of vibration detected by the vibration detection unit is a threshold value or less.
前記放射線源は、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X線管を有し、
撮影条件に応じた温度上昇特性に基づいて、設定された撮影条件下で撮影が行われた場合の前記X線管の温度を予測する温度予測部を有する放射線撮影システム。 It is a radiography system as described in any one of Claim 1 to 10, Comprising:
The radiation source has an X-ray tube that generates X-rays by colliding an electron beam with a rotating anode that rotates at a predetermined speed;
A radiation imaging system including a temperature prediction unit that predicts a temperature of the X-ray tube when imaging is performed under set imaging conditions based on a temperature rise characteristic according to imaging conditions.
前記制御部は、前記温度予測部によって予測された温度が閾値以下のときに、被写体の撮影を許可する放射線撮影システム。 It is a radiography system of Claim 11, Comprising:
The said control part is a radiography system which permits imaging | photography of a to-be-photographed object, when the temperature estimated by the said temperature estimation part is below a threshold value.
前記制御部は、前記温度予測部によって予測された温度が閾値以上のときに、被写体の撮影を禁止する放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 12,
The said control part is a radiography system which prohibits imaging | photography of a to-be-photographed object, when the temperature estimated by the said temperature estimation part is more than a threshold value.
前記温度予測部によって予測された温度が閾値以上のときに、放射線源の故障可能性を通知する警告を発する警告情報部を更に有する放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to claim 13,
A radiation imaging system further comprising a warning information unit that issues a warning notifying the possibility of failure of the radiation source when the temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or higher than a threshold value.
前記撮影条件は、前記X線管に使用する管電圧の値、前記X線管に使用する管電流の値及び、被写体にX線を照射する照射時間の少なくともいずれか一つを示す放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to any one of claims 11 to 14,
The radiographic system showing at least one of a value of a tube voltage used for the X-ray tube, a value of a tube current used for the X-ray tube, and an irradiation time for irradiating the subject with X-rays .
前記放射線画像検出器で取得される画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算部と、
を有する放射線撮影システム。 The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 15,
A calculation unit that calculates a distribution of refraction angles of radiation incident on the radiation image detector from an image acquired by the radiation image detector, and generates a phase contrast image of a subject based on the distribution of refraction angles; ,
A radiation imaging system having
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