JP2017522125A - Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置１、干渉計ユニット２、Ｘ線イメージングシステム３、Ｘ線イメージング方法、このような装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、及びこのようなコンピュータプログラム素子を記憶したコンピュータ可読媒体に関する。Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置１は、グレーティング機構１０及びアクチュエーション機構２０を有する。グレーティング機構１０は、複数のグレーティングセグメント１１を有する。アクチュエーション機構２０は、少なくとも回転コンポーネントにより、複数のグレーティングセグメント１１を第１の位置と第２の位置の間で移動させるように構成される。第１の位置において、グレーティングセグメント１１はＸ線ビーム３０の経路内に配置され、それにより、グレーティングセグメント１１はＸ線ビーム３０の部分に影響を与える。第２の位置において、グレーティングセグメント１１はＸ線ビーム３０の経路の部分の外側に配置され、それにより、Ｘ線ビーム３０の部分はグレーティングセグメント１１に影響されない。

Description

本発明は、Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置、干渉計ユニット、Ｘ線イメージングシステム、Ｘ線イメージング方法、そのようなグレーティング装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、及びそのようなコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体に関する。
Ｘ線画像を取得する際、例えば患者のような検査される対象が、Ｘ線生成装置とＸ線検出器との間に配置される。Ｘ線生成装置から発するＸ線放射線は、検査される対象を透過し、その後、Ｘ線検出器に到達する。Ｘ線放射線の経路に位置する検査される対象は、対象内の特定の組織構造に依存して、Ｘ線ビームを空間的に減衰する。その後、Ｘ線検出器は、Ｘ線放射線の強度分布を決定することによって、空間的に減衰されたＸ線放射線を検出し、その画像情報は、検査される対象のＸ線画像を生成し、更に処理して、表示するために用いられる。
しかしながら、検査される対象は、Ｘ線放射線を減衰する際にほんのわずかな差のみを提供することができ、その結果、低いコントラストを有する相対的に一様に減衰されたＸ線画像を生じさせ、対象のイメージングされた内部構造の詳細を欠く。
対象内の特定の対象又は領域は、同様の減衰特性を含みうるが、その一方、対象を透過するＸ線放射線の位相は、対象の構造によって、より大きく影響を及ぼされることができる。
位相コントラストイメージングにおいて、Ｘ線管のようなＸ線源の近くに、例えばそれに隣接して配置されるソースグレーティングによって生成される少なくとも部分的にコヒーレントなＸ線放射線が用いられる。対象を透過するコヒーレントなＸ線は、その後の位相情報の取り出しを可能にすることができる。
しかしながら、波の位相は直接測定されることができず、むしろ、例えば２又はそれより多くの波が干渉することによって、位相シフトが輝度変調に変換される必要がありうる。対応する干渉パターンを生成するために、検査される対象とＸ線検出器との間に配置されるいわゆる位相グレーティングが用いられる。しかしながら、単に位相グレーティングを用いることによって生成される干渉パターンは、Ｘ線検出器の空間解像度の不足のため、今日のＸ線検出器によって検出可能であるためにはあまりに小さすぎる。
こうして、他のアナライザグレーティングが、位相グレーティングとＸ線検出器との間に配置されて用いられることができ、それにより、今日のＸ線検出器によって検出可能であるために十分大きい干渉パターンを提供する。
このようなグレーティングを用いることにより、微分位相コントラスト画像データの生成に加えて、非コヒーレントＸ線散乱から導出される画像データの生成が可能にされ、後者のタイプのイメージングは「暗視野イメージング」とも呼ばれる。
国際公開第2012/029005A1号公報は、Ｘ線源、第１のグレーティング素子、第２のグレーティング素子、及び複数の検出器ピクセル素子を具備するＸ線検出器素子を有する位相コントラストイメージング装置を開示している。イメージングされる対象は、Ｘ線源とＸ線検出器素子との間に配置可能である。第１のグレーティング素子及び第２のグレーティング素子は、Ｘ線源とＸ線検出器素子との間に配置可能である。Ｘ線源、第１のグレーティング素子、第２のグレーティング素子及びＸ線検出器は、対象の位相コントラスト画像の取得のために、機能的に結合される。
しかしながら、このようなイメージング装置は、特に微分位相コントラストイメージングのオン及びオフが容易に切り替えられることが可能なイメージング装置の観点でなお改善されることができる。
それゆえ、微分位相コントラストイメージングのオン及びオフが容易に切り替えられることを可能にする、Ｘ線イメージング装置用の改善されたグレーティング装置を提供する必要がありうる。
本発明の課題は、独立請求項の主題によって解決され、他の実施形態は、従属請求項に組み込まれる。以下に記述される本発明の見地は更に、Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置、干渉計ユニット、Ｘ線イメージングシステム、Ｘ線イメージング方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用されることに注意すべきである。
本発明によれば、Ｘ線ビームを供給するように構成されるＸ線源装置を有するＸ線イメージング装置用のグレーティング装置が提示される。グレーティング装置は、グレーティング機構及びアクチュエーション機構を有する。グレーティング機構は、複数のグレーティングセグメントを有する。アクチュエーション機構は、少なくとも回転コンポーネントにより、複数のグレーティングセグメントを第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成される。第１の位置において、グレーティングセグメントは、グレーティングセグメントが微分位相コントラストイメージング及び／又は暗視野イメージングのためにＸ線ビームの個々の部分に影響を与えるよう、動作中Ｘ線ビームの経路内に配置され、第２の位置において、グレーティングセグメントは、Ｘ線ビームのこれらの部分が減衰イメージングのためにグレーティングセグメントに影響されないよう、Ｘ線ビームの経路のこれらの部分の外側に配置される。グレーティング装置は更に、ブレードを具備する、Ｘ線コリメータ又はＸ線散乱防止グリッドを有し、（ｉ）アクチュエーション機構及び／又はグレーティングセグメントは、第２の位置にある場合、前記ブレードに組み込まれ；（ｉｉ）前記ブレードの少なくともサブセットは、第２の位置にある場合にアクチュエーション機構及び／又はグレーティングセグメントを収容するように構成される凹部を有し；及び／又は（ｉｉｉ）アクチュエーション機構及びグレーティングセグメントは、第２の位置にある場合、Ｘ線ビームの方向に沿って前記ブレードの後ろ又は前に位置付けられ、それにより、Ｘ線ビームの部分は、アクチュエーションユニット及びグレーティングセグメントに影響されない。
これにより、本発明によるグレーティング装置は、Ｘ線イメージング装置において微分位相コントラストイメージング（ＤＰＣＩ）のオン及びオフを容易に切り替えることを可能にする。言い換えると、本発明によるグレーティング装置は、通常の減衰イメージングに加えて（又は加えずに）、微分位相及び／又は暗視野イメージングを使用するための実用的なオプションを提供し、それにより、位相コントラスト及び／又は暗視野検査と通常検査との間の選択を行うための柔軟性を臨床医に提供する。これは、少なくとも回転コンポーネントを用いて、アクチュエーション機構によってＸ線ビームの経路内に及び経路外にグレーティングセグメントを移動させることによって達成される。Ｘ線ビームに対してグレーティングセグメントを導入し及び取り除くことは、いかなる形であれイメージングを損なわずに実現される。これは、本発明によるグレーティング装置が、本質的にギャップ無しの態様でグレーティング機構によりＸ線検出器領域の全体をカバーすることを可能にし、すなわち、取り付け構造及びその他が、Ｘ線の連続するサンプリングを妨げず、再構成エラー及びそれに伴う画像アーチファクトを回避することにより、達成される。アクチュエーション機構及び／又はグレーティングセグメントは、ブレードの中の前端又は後端に配置されることができ、又はＸ線の方向に見て、２つの隣接するブレードの間のいずれかの場所にありうる。例えば、マイクロドーズスリットスキャニングマンモグラフィシステムの場合、乳房の第１の側におけるプレコリメータ、及び乳房の第２の側及びストリップ検出器ラインの前におけるポストコリメータが使用される。両方のコリメータは、スリット構造を具備し、スリットのみ又は照射ウィンドウのみが、Ｘ線の通過を可能にする。アクチュエーション機構又はＭＥＭ及びグレーティングセグメントは、第２の位置において、ポストコリメータのブレード又はストライプに組み込まれることができ、それによって一次Ｘ線ビームから隠されることができる。第１の位置において、グレーティングセグメントは、グレーティングセグメントがブレードの間のスリットをカバーし、Ｘ線ビームの部分に影響を与えるように、照射ウィンドウに移動され又はフリップされる。ブレードは、例えばタングステンのような一般に強く減衰する物質で作られる１次元散乱防止グリッドの構造でありうる。「ＤＰＣＩオフ」位置において、ＭＥＭＳグレーティングは、照射されず、位相グレーティング機構及びソースグレーティング機構がＸ線ビーム中に残される場合にそれらが存在するとしても、フリンジは検出されない。「ＤＰＣＩオン」位置において、アナライザグレーティング機構は、Ｘ線ビーム中にあり、微分位相コントラストイメージングは、アクティブである。ブレードへの組み込みは、全体の構造を隠し、「ＤＰＣＩオフ」位置において不所望の放射線から全体の構造を隠すことを可能にする。すべてのケースにおいて、Ｘ線コリメータ、Ｘ線散乱防止グリッド及びその他について、「組み込まれる」の語は、アクチュエーション機構及び／又はグレーティングセグメントが、第２の位置においてブレードの少なくともサブセットの凹部に収容され又は配置されることができるという点において規定されることができる。言い換えると、あるブレードは、第２の位置においてアクチュエーション機構及び／又はグレーティングセグメントを収容するように構成される寸法を有する少なくとも１つの凹部を有することができる。凹部は、ブレードの部分又は全体の長さを通じて延在することができる。凹部は、連続する凹部又はセグメント化された不連続な凹部でありうる。
本発明は、臨床環境において有用なアプリケーションを提供する。より具体的には、本発明は、例えばマンモグラフィ、診断放射線検査、介入放射線検査及びコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）のようなイメージングモダリティのアプリケーションに非常に適している。更に、本発明は、産業環境における有用なアプリケーションを提供する。より具体的には、本発明は、非破壊テスティング（例えば生物学的及び非生物学的なサンプルの組成物、構造及び／又は特性に関する解析）及びセキュリティスキャニング（例えば空港の手荷物スキャニング）のアプリケーションに非常に適している。
一例において、グレーティングセグメントを移動させることは局所的に実施され、すなわち、複数のグレーティングセグメントの各々は、個別に（あるいは同時に）移動される。より具体的には、この例において、アクチュエーション機構は、回転によって第１の位置から第２の位置に（及びその逆に）、各グレーティングセグメントを移動させるように構成される。この目的で、複数のグレーティングセグメントの各々は、個別の回転軸を具備する。このような個別の回転軸は、小型化を可能にするために個々のグレーティングセグメントに含められることができる。代替として、小型化の観点で同じように効果的であるように、個別の回転軸が、グレーティングセグメントのいずれかの表面に取り付けられる。こうして、この例において、複数のグレーティングセグメントは、第１の位置から第２の位置に（及びその逆に）移動される場合に、Ｘ線ビーム又はその個々の部分に対する向きを変えるが、個別の回転軸は、Ｘ線ビーム又はその個々の部分に対し位置を変えない。その結果として、この例によるグレーティング装置は、第２の位置を用いることを効果的に含み、第２の位置では、複数のグレーティングセグメントが、Ｘ線イメージング装置の視野の完全に外側に位置する。従って、この例によるグレーティング装置は、最小の移動量を用いて、第１の位置から第２の位置（及びその逆）への切り替えを達成する。従って、この例によるグレーティング装置は、最小の時間量でこのような切り替えを実現することができ、それによって臨床的な柔軟性を事実上改善する。
本発明によるグレーティング装置は、大きいＸ線検出器カバレッジが重要であるＸ線イメージングモダリティについて、ＤＰＣＩのオン及びオフを容易に切り替えることを可能にする。大きいＸ線検出器カバレッジは、５００乃至１５００ｃｍ２の間、好適には７００乃至１３００ｃｍ２の間、及びより好適には９００乃至１１００ｃｍ２の間の検出器面積に関連しうる。大きいＸ線検出器カバレッジは、例えばコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）及びマンモグラフィの場合に重要である。
一例において、アクチュエーション機構は、グレーティングセグメントを、第１の位置と第２の位置との間で好適には約９０°傾けるように構成される。言い換えると、少なくとも回転コンポーネントによる複数のグレーティングセグメントのうちの１つの移動は、傾斜、回転、又はフリップ移動でありうる。移動は更に、並進コンポーネントを含むことができ、これは、移動が回転及び並進の組み合わせであることを意味する。言い換えると、複数のグレーティングセグメントのうちの１つの移動は、傾斜移動及び並進移動の組み合わせでありうる。例えば、グレーティングセグメントは、最初に持ち上げられ、それから回転されることができる。グレーティングセグメントは更に、最初に横方向（Ｘ線ビームに対し垂直）に移動され、それから回転されることができる。この横方向の移動は、位相ステッピングを生じさせるように使用されることもできる。移動は、２次元又は３次元でありうる。移動の結果は、Ｘ線ビームに対するグレーティングセグメントの位置及び／又は向きの変化である。
一例において、アクチュエーション機構は、複数のアクチュエーションユニットを有する。アクチュエーションユニットの全て又はサブセットは、共通の回転軸を有する１の共通駆動シャフトによって駆動されることができる。代替として、アクチュエーションユニットの各々又はサブセットが、複数の駆動シャフトによって個別に及び直接的に駆動されることができる。一例において、アクチュエーションユニットのうちの少なくとも１つは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を有する。ＭＥＭＳは、１乃至１００μｍ（すなわち０．００１乃至０．１ｍｍ）の間のサイズのコンポーネントで作られることができる。例えば、ＭＥＭＳは、５０乃至１０００μｍの間のサイズを有し、より好適には１００乃至５００μｍの間のサイズを有する。例えば、ＭＥＭＳ構造のサイズは、コンピュータトモグラフィ又はマンモグラフィのピクセルサイズに適合する。ＭＥＭＳは、データを処理する中心ユニットと、例えばアクチュエータ及び／又はセンサのような周囲とインタラクトする少なくとも１のマイクロコンポーネントと、を有することができる。ＭＥＭＳは、例えば堆積プロセス、リソグラフィ、エッチング、スパッタリングなどによって製造されることができる。ＭＥＭＳは、静電的に又は磁気的に作動されることができる。ＭＥＭＳを使用する利点は、検出器サイズのグレーティング構造の大きい並進が必要とされず、単一ピクセルのサイズをもつグレーティング構造が、Ｘ線経路から外れるようにフリップされることができることである。
グレーティング機構は、Ｘ線ビームに対し垂直であって互いに隣接して配置されることができる複数のグレーティングセグメントを有する。各々のグレーティングセグメントは、個々の伝達特性をもつグレーティング構造を有することができる。例えば、グレーティング構造は、個々の伝達特性をもつ一種の線形ストライプとして配置されるラインを有する。「伝達特性」という語については、吸収特性及び／又は位相シフトに関する特性が意味される。グレーティング構造は、周期的に配置される複数のバー及び間隔を形成することができる。バーは、Ｘ線放射線の位相及び／又は振幅を変えるように配置されることができる。間隔は、バーより小さい程度に、Ｘ線放射線の位相及び／又は振幅を変えることができる。間隔は、Ｘ線透過性でありうる。「Ｘ線透過性」という語は、通過するＸ線放射線が、計測可能な又は合理的な量に対し、その位相を変えられず、その振幅を変えられないことを意味する。一例において、グレーティング機構は、ソースグレーティング機構Ｇ０、位相グレーティング機構Ｇ１及び／又はアナライザグレーティング機構Ｇ２である。「ソースグレーティング」、「吸収体グレーティング」及び「位相グレーティング」の語は、通過するＸ線放射線に対するそれらの効果に関するグレーティングの機能に関連することに留意されたい。しかしながら、それらの語は、ある意味において、位相コントラストイメージングのために使用される干渉計内のロケーション又は位置にも関連することができる。
例示的に、微分位相コントラストイメージングのオン及びオフを切り替えるオプションは、アナライザグレーティング機構のみのフリッピングによって実現される。位相グレーティング機構及びソースグレーティング機構の外側へのフリッピングは、必ずしも微分位相コントラストイメージングをオフにすることを必要としない。位相グレーティング機構は、非常にわずかな放射線しか吸収せず、その一方、ソースグレーティング機構は、多くを吸収するが、（Ｘ線の方向に見て）患者の前に位置付けられる。更に、ソースグレーティング機構は、それがアナライザグレーティング機構より非常に小さいので及びそれが実際にＸ線ビームが数平方センチメートルだけにコリメートされるロケーションに配置されるので、他の手段によって、例えば視野からそれを摺動させることによって、取り除かれることができる。
例えば、微分位相コントラストイメージングのオン及びオフの切り替えは、アナライザグレーティング機構及びソースグレーティング機構を同時にフリップすることによって、より効果的に実現される。本発明による２つのグレーティング装置が使用されることができ、１つはアナライザグレーティング機構であり、１つはソースグレーティング機構である。
一例において、グレーティング機構は、グレーティングセグメントを同時に又は互いに独立して移動させるようにアクチュエーション機構を制御するように構成される制御ユニットを更に有する。アクチュエーションは、さまざまな方法で制御されることができる。アクチュエーションは、全体のＸ線検出器に同時に影響を与えることができ、又は特定の検出器ラインのみ又は個別の検出器ピクセルが、影響を与えられることができる。更に、アクチュエーション機構によって例えばアナライザグレーティング機構の位置付けの特定の正確さ及び再現性を確実にするための手段が、アナライザグレーティング機構に対し位相グレーティング機構の周期的な構造の間の良好に規定されたオフセットを有して位相取得を実施するために、適当な位置に配置されることができる。一例において、グレーティングセグメントは、Ｘ線ビームの部分に対応する。
本発明により、更に干渉計ユニットが提示される。干渉計ユニットは、グレーティング装置及びＸ線検出器を有する。Ｘ線検出器は、グレーティング装置を通過するＸ線ビームを検出するように構成される。
本発明による干渉計ユニットは、Ｘ線イメージングシステムの部分でありえ、Ｘ線イメージングシステムは、ＣＴシステム又は（スリットスキャニング）マンモグラフィシステムである。本発明によるグレーティング装置は更に、微分位相コントラストＸ線イメージングシステムの部分でありうる。
Ｘ線検出器は、シンチレータ又は直接変換検出器でありうる。一例において、検出器は、大きいカバレッジの検出器であり、これは、検出器面積が５００乃至１５００ｃｍ２の間、好適には７００乃至１３００ｃｍ２の間、及びより好適には９００乃至１１００ｃｍ２の間の検出器を意味する。
一例において、グレーティングセグメントは、グレーティング行であり、そのサイズは、本質的に、Ｘ線検出器のピクセル行のサイズに対応する。別の例において、グレーティングセグメントは、グレーティングピクセルであり、そのサイズは、本質的に、Ｘ線検出器の１のピクセルサイズに対応する。アクチュエーション機構又はＭＥＭＳは、１のピクセル又はピクセルグループのグレーティングセグメントを作動させ、ゆえに、グレーティングセグメントを局所Ｘ線ビームに加え又はそれらを局所Ｘ線ビームの外側へフリップすることができる。
本発明によれば、Ｘ線イメージングシステムが更に提示される。Ｘ線イメージングシステムは、例えば医療イメージング用のＸ線イメージング装置におけるグレーティングベースの微分位相コントラストイメージングの使用の制御を提供することができる。Ｘ線イメージングシステムは、干渉計及びＸ線源装置を有する。Ｘ線源装置は、干渉計ユニットを通過するようにＸ線ビームを供給するように構成される。Ｘ線源装置は、Ｘ線源及びソースグレーティング機構を有することができる。一例において、Ｘ線イメージングシステムは、微分位相コントラストＸ線イメージングオプションを有するＣＴシステム又はマンモグラフィシステムである。Ｘ線イメージングシステムは、ＣＴのような診断システム、介入Ｘ線システム、マンモグラフィシステム、及び大面積Ｘ線検出器を用いる汎用Ｘ線システムにおいて使用されることができる。
本発明によれば、更にＸ線イメージング方法が提示される。Ｘ線イメージング方法は、必ずしもこの順序である必要はないが以下のステップを有する：
−アクチュエーション機構及びグレーティング機構を有するグレーティング装置によって２機能オプションをＸ線イメージングに提供するステップ。グレーティング機構は、複数のグレーティングセグメントを有し、アクチュエーション機構は、少なくとも回転コンポーネントにより、複数のグレーティングセグメントを第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成される。第１のオプションにおいて、グレーティングセグメントは、グレーティングセグメントが第１のイメージング方法のためにＸ線ビームの部分に影響を与えるように、Ｘ線ビームの経路内の第１の位置に配置される。第２のオプションにおいて、グレーティングセグメントは、Ｘ線ビームの部分が第２のイメージング方法のためにグレーティングセグメントに影響されないように、Ｘ線ビームの経路の部分の外側の第２の位置に配置される。
−第１及び第２のオプションのどちらかに決定するステップ。
−オプションの一方を実施するステップ。
それによって、Ｘ線イメージング方法は、位相コントラスト検査と通常検査の間の選択を行うための柔軟性を放射線医に与える。例えば、少なくとも回転コンポーネンによる複数のグレーティングセグメントのうちの１つの移動は、傾斜、旋回、回転、又はフリップ移動でありうる。移動は、例えば位相ステッピングのための並進コンポーネントを更に有することができる。例えば、アクチュエーション機構は、ＭＥＭＳの少なくとも１つのアクチュエータである。例えば、微分位相コントラストイメージングのオン及びオフを切り替えるオプションは、アナライザグレーティング機構のみのフリッピングによって実現される。例えば、第２の位置において、アクチュエーション機構及びグレーティングセグメントは、コリメータのブレードに又は散乱防止グリッドのブレードに組み込まれる。
本発明により、コンピュータプログラム要素がＸ線イメージング装置を制御するコンピュータ上でランされとき、装置の独立請求項に記載のＸ線イメージング装置に、Ｘ線イメージング方法における各ステップを実施させるためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム要素が更に提示される。
独立請求項に記載のＸ線イメージング装置、Ｘ線イメージングシステム、Ｘ線イメージング方法、このような装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、及びこのようなコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が、従属請求項に記載の同様の及び／又は同一の好適な実施形態を有することが理解されるべきである。本発明の好適な実施形態は更に、個々の独立請求項と依存請求項の任意の組み合わせでありうることが更に理解される。
本発明の要旨は、個別のＸ線検出器ピクセル又はＸ線検出器ピクセルのグループのグレーティングハードウェアを作動させ、グレーティングを局所Ｘ線ビームに加え、又はそれらを局所的Ｘ線ビームの外側へフリップするためのマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の使用でありうる。
本発明は、病院のような臨床環境において有用なアプリケーションを与える。より具体的には、本発明は、患者の医用検査のための、マンモグラフィを非限定的に含むイメージングモダリティにおけるアプリケーションに非常に適している。更に、本発明は、産業環境において有用なアプリケーションを与える。より具体的には、本発明は、非破壊テスティング（例えば生物学的サンプル及び非生物学的サンプルの組成、構造及び／又は量の解析）、及びセキュリティスキャニング（例えば空港上の荷物のスキャニング）におけるアプリケーションに非常に適している。
本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記述される実施例から明らかになり、それらを参照して説明される。
本発明によるグレーティング装置、干渉計ユニット及びＸ線イメージングシステムの例を示す概略図。 本発明による干渉計ユニットの一実施形態を概略的及び例示的に示す図。 スリットスキャニングマンモグラフィシステムを概略的及び例示的に示す図。 本発明による例示的なグレーティング装置１に関するその詳細を示す図。 本発明による例示的なグレーティング装置１に関するその詳細を示す図。 本発明による、Ｘ線イメージング装置用のグレーティング装置の実施形態を概略的及び例示的に示す図。 本発明によるＸ線イメージング方法の例における基本ステップを示す図。
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して以下に記述される。
図１は、本発明によるグレーティング装置１、干渉計ユニット２及びＸ線イメージングシステム３の実施形態を概略的及び例示的に示す。Ｘ線イメージングシステム３は、例えば医用イメージングに関して、グレーティングベースの微分位相コントラストイメージングの使用の制御を提供することができる。Ｘ線イメージングシステム３は、ＣＴ、介入Ｘ線システム、マンモグラフィシステム、及び大面積Ｘ線検出器を用いる汎用Ｘ線システムのような診断システムにおいて使用されることができる。
Ｘ線イメージングシステム３は、干渉計ユニット２及びＸ線源装置６０を有する。Ｘ線源装置６０は、干渉計ユニット２を通過するようにＸ線ビーム３０を供給する。干渉計ユニット２は、グレーティング装置１及びＸ線検出器５０を有する。Ｘ線は、上部から検出器表面に当たる。Ｘ線検出器５０は、グレーティング装置１を通過するＸ線ビーム３０を検出する。Ｘ線検出器５０は大きいカバレッジの検出器でありえ、これは、５００乃至１５００ｃｍ２の間の検出器面積を有する検出器を意味する。
図２は、本発明により、干渉計ユニット２の実施形態を概略的及び例示的に示す。干渉計ユニット２は、グレーティング装置１及びＸ線検出器５０を有する。Ｘ線検出器５０の図示されたボックスは、シンチレータ又は直接変換検出器でありうる個別の検出器ピクセルを示す。グレーティング装置１は、ここではアナライザグレーティングである。干渉計ユニット２は更に、Ｘ線ビーム３０に関してアナライザグレーティングの上流に配置される位相グレーティング（図示せず）を有する。
グレーティング装置１は、グレーティング機構１０及びアクチュエーション機構２０（図示せず）を有する。グレーティング機構１０は、複数のグレーティングセグメント１１を有し、複数のグレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０に対し垂直に、互いに隣り合って配置されることができる。各々のグレーティングセグメント１１は、個々の伝達特性をもつグレーティング構造を有することができる。グレーティング機構１０は、ここではアナライザグレーティング機構であるが、更に又は代わって、位相グレーティング機構及び／又はソースグレーティング機構であってもよい。
アクチュエーション機構２０は、ここではＭＥＭＳを有する少なくとも１つのアクチュエーションユニットを有する。各々のアクチュエーションユニットは、少なくとも回転コンポーネントにより、複数のグレーティングセグメント１１のうちの１つを第１の位置と第２の位置の間で移動させるように構成される。移動は、傾斜、旋回、回転又はフリップ移動でありうる。移動は、例えば位相ステッピングのための並進コンポーネントを更に有することができ、これは、複数のグレーティングセグメント１１のうちの１つの移動が傾斜移動及び平行移動の組み合わせでありうることを意味する。移動の結果は、Ｘ線ビーム３０に対するグレーティングセグメント１１の位置及び／又は向きの変化である。
図２ａ及び図２ｂにおいて、微分位相コントラストイメージングのオン及びオフの切り替えが、アナライザグレーティング機構１０のみをフリップすることによって実現される。アナライザグレーティング機構１０におけるＭＥＭＳアクチュエーションは、４つの黒色矢印によって図２ａに示されている。位相グレーティング機構及びソースグレーティング機構から外れるフリッピングは、微分位相コントラストイメージングをオフにすることを必ずしも必要としない。
図２ｂに示される第１の位置において、グレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の経路内に配置され、それにより、グレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の少なくとも部分に影響を与える。図２ａに示される第２の位置において、グレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の経路の部分の外側に配置され、それにより、Ｘ線ビーム３０の部分は、グレーティングセグメントに影響されない。
図２ａにおいて、第２の位置において、アクチュエーション機構２０（図示せず）及びグレーティングセグメント１１は、散乱防止グリッドのブレード４０に組み込まれる。ブレード４０は、ここでは、一般に強く減衰する物質で作られる１次元散乱防止グリッドの構造である。１つのブレードが、説明のために選び出される。その右側のブレード４０は、説明のために無視される。「組み込まれる」の語は、アクチュエーション機構２０及びグレーティングセグメント１１が、ブレード内の凹部に収容され、上部からのＸ線照射から遮蔽されることを意味する。アクチュエーション機構２０（図示せず）は、散乱防止グリッドの下側の端部に配置される。このいわゆる「ＤＰＣＩオフ」位置において、位相グレーティング機構及びソースグレーティング機構がＸ線ビーム３０内に残される場合にそれらが存在するとしても、グレーティングセグメント１１は照射されず、フリンジは検出されない。
図２ｂにおいて、第１の位置において、グレーティングセグメント１１は、２つのブレード４０の間のスリットをカバーするように、Ｘ線ビーム３０に対し垂直な２つの隣接するブレード４０の間に配置される。このいわゆる「ＤＰＣＩオン」位置において、アナライザグレーティング機構１０は、Ｘ線ビーム３０内にあり、微分位相コントラストイメージングはアクティブである。
この例において、グレーティングセグメント１１の各々は、個別の回転軸を具備する。この例において、このような個別の回転軸は、Ｘ線ビーム３０の方向に沿って見て、グレーティングセグメント１１の底部表面に取り付けられる。各々のアクチュエーションユニットは、第１の位置から第２の位置（及びその逆）に、その個別の回転軸を中心に個々のグレーティングセグメント１１を回転するように構成される。
図２ｃは、散乱防止グリッドのブレード４０、及びここではアナライザグレーティングの一部である組み込まれたグレーティングセグメント１１を示す。矢印９０は、ＣＴシステムの回転又は方向を示す。ＣＴが回転方向９０に回転し始めると、直立した位置又はオフ位置のグレーティングセグメント１１が、加速力に耐えるためにブレード４０の一部によって支持される。その水平位置又はオフ位置においては、グレーティングセグメント１１は、下に配置されるＸ線検出器（図示せず）によって支持され、Ｘ線検出器は、アナライザグレーティングセグメント１１に対する求心力を吸収する。好適には、オフ位置及びオン位置の間の切り替えは、ＣＴシステムの回転中は行われない。
図３ａは、スリットスキャニングマンモグラフィシステムを概略的及び例示的に示し、図３ｂ及び図３ｃは、本発明による例示のグレーティング装置１の詳細を示す。プレコリメータ７１は、乳房８０の第１の側に配置され、ポストコリメータ７２は、乳房８０の第２の側に及びＸ線検出器５０のストリップ検出器ラインの前に配置される。両方のコリメータ７１、７２は、図３ｂに示すようにスリット構造を具備し、スリット又は照射ウィンドウ７３のみが、Ｘ線の通過を可能にする。上述の図３ｃに示すように、アクチュエーション機構２０の単一アクチュエーションユニット又はＭＥＭＳ及び第２の位置のグレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の方向において、ポストコリメータ７２のブレードのすぐ後ろに位置付けられ、ゆえにＸ線ビーム３０から隠され、それにより、Ｘ線ビーム３０は、グレーティングセグメント１１に影響されない。図３ｃに示される第１の位置において、グレーティングセグメントは、照射ウィンドウ７３へ９０°移動され又はフリップされ、それにより、グレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の部分に影響を与える。この例において、グレーティングセグメント１１の各々は、個別の回転軸を具備する。この例において、このような個別の回転軸は、Ｘ線ビーム３０の方向に沿って見て、グレーティングセグメント１１の下部表面に取り付けられる。各々のアクチュエーションユニットは、第１の位置から第２の位置（及びその逆）に、その個別の回転軸を中心に個々のグレーティングセグメント１１を回転するように構成される。
図４は、グレーティング機構１０及びアクチュエーション機構２０の複数のアクチュエーションユニットを有するＸ線イメージング装置用のグレーティング装置１の実施形態を概略的及び例示的に示す。グレーティング機構１０は、複数のグレーティングセグメント１１を有し、複数のグレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０に対し垂直に、互いに隣り合って配置される。各々のグレーティングセグメント１１は、個々の伝達特性をもつグレーティング構造１２を有することができる。グレーティング機構１０は、ここではアナライザグレーティング機構１０である。
アクチュエーション機構２０のアクチュエーションユニットは、この例ではＭＥＭＳを有する。ＭＥＭＳは、静電的又は磁気的に作動されることができる。各々のアクチュエーションユニットは、矢印で示すように、少なくとも回転コンポーネントにより、複数のグレーティングセグメント１１のうちの１つを第１の位置と第２の位置の間で傾斜移動(tilt)させるように構成される。移動の結果は、Ｘ線ビーム３０に対するグレーティングセグメント１１の位置及び／又は向きの変化である。
図５は、Ｘ線イメージング方法における各ステップの概略を示す。方法は、必ずしもこの順序である必要はないが、以下のステップを含む：
アクチュエーション機構（２０）及びグレーティング機構（１０）を有するグレーティング装置によって、Ｘ線イメージングに２機能オプションを提供するステップ；グレーティング機構（１０）は、複数のグレーティングセグメント（１１）を有する；アクチュエーション機構（２０）は、少なくとも回転コンポーネントにより第１の位置と第２の位置との間で複数のグレーティングセグメント（１１）を移動させるように構成される；第１のオプションにおいて、グレーティングセグメント１１は、グレーティングセグメント１１が第１のイメージング方法のためにＸ線ビーム３０の部分に影響を与えるよう、Ｘ線ビーム３０の経路内の第１の位置に配置される；第２のオプションにおいて、グレーティングセグメント１１は、Ｘ線ビーム３０の部分が第２のイメージング方法のためにグレーティングセグメント１１に影響されないよう、Ｘ線ビーム３０の経路の部分の外側の第２の位置に配置される；
第１及び第２のオプションのいずれかに決定するステップ；及び
オプションのうちの一方を実施するステップ。
それによって、Ｘ線イメージング方法は、放射線医が位相コントラスト検査と通常検査の選択をするための柔軟性を与える。少なくとも回転コンポーネントによる複数のグレーティングセグメント１１のうちの１つの移動は、傾斜、旋回、回転、又はフリップ移動でありうる。移動は更に、例えば位相ステッピングのための並進コンポーネントを有することができる。アクチュエーション機構２０のアクチュエーションユニットは、ＭＥＭＳの少なくとも１つのアクチュエータである。微分位相コントラストイメージングのオン及びオフを切り替えるオプションは、アナライザグレーティング機構１０のみのフリッピングによって実現される。第２の位置において、アクチュエーションユニット及びグレーティングセグメント１１は、コリメータのブレードに又は散乱防止グリッドのブレード４０に組み込まれる。
本発明の別の例示的な実施形態において、適当なシステム上で、上述の実施形態のうちの１つに従う方法の各ステップを実行するように適応されることによって特徴付けられるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
従って、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されることができ、これもまた、本発明の実施形態の部分でありうる。このコンピューティングユニットは、上述の方法における各ステップを実施するように又はその実施をもたらすように適応されることができる。更に、コンピューティングユニットは、上述した装置のコンポーネントを作動させるように適応されることができる。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように及び／又はユーザの命令を実行するように適応されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされることができる。こうして、データプロセッサは、本発明の方法を実施する能力を具えることができる。
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及び更新によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムにするコンピュータプログラムの両方をカバーする。
更に、コンピュータプログラム要素は、上述した方法の例示的な実施形態のプロシージャを実現するために必要なすべてのステップを提供することが可能でありうる。
本発明の他の例示的な実施形態により、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体であって、それに記憶された、上述のセクションによって記述されるコンピュータプログラム要素が提示される。
コンピュータプログラムは、例えば他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体に記憶され及び／又は分散されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレス通信システムを通じて、分散されることもできる。
しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを通じて提供されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされることができる。本発明の他の例示的な実施形態により、コンピュータプログラム要素をダウンロードに利用できるようにする媒体が提供され、かかるコンピュータプログラム要素は、本発明の上述の実施形態の１つによる方法を実施するように構成される。
本発明の実施形態は、それぞれ異なる発明の主題に関して記述されていることに留意する必要がある。特に、ある実施形態は、方法タイプの請求項に関して記述されているが、他の実施形態が、装置タイプの請求項に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、上述及び後述の説明から、他の場合が示されない限り、発明の主題の１つのタイプに属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる発明の主題に関連する特徴の間の任意の組み合わせもまた、本願によって開示されていると考えられることが分かるであろう。しかしながら、すべての特徴は、特徴の単純な足し合わせよりも多くの相乗効果を提供するように組み合わせられることができる。
本発明は、図面及び上述の説明において詳しく図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限的なものではなく、説明的又は例示的なものであると考えられることができる。本発明は、開示される実施形態に制限されない。開示される実施形態に対する他の変更は、当業者によって、図面、開示及び従属請求項の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に理解され達成されることができる。
請求項において、「含む、有する（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を実現することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。

Claims (12)

  1. Ｘ線ビームを供給するように構成されるＸ線源装置を有するＸ線イメージング装置用のグレーティング装置であって、
    グレーティング機構と、
    アクチュエーション機構と、
    ブレードを具備する、Ｘ線散乱防止グリッド又はＸ線コリメータと、を有し、
    前記グレーティング機構は、複数のグレーティングセグメントを有し、前記アクチュエーション機構は、少なくとも回転コンポーネントにより、前記複数のグレーティングセグメントを第１の位置と第２の位置の間で移動させるように構成され、
    前記第１の位置において、前記グレーティングセグメントは、前記グレーティングセグメントが微分位相コントラストイメージング及び／又は暗視野イメージングのために前記Ｘ線ビームの部分に影響を与えるよう、動作中前記Ｘ線ビームの経路内に配され、前記第２の位置において、前記グレーティングセグメントは、前記Ｘ線ビームの部分が減衰イメージングのために前記グレーティングセグメントに影響されないよう、動作中前記Ｘ線ビームの前記経路の部分の外側に配され、
    （ｉ）前記アクチュエーション機構及び／又は前記グレーティングセグメントは、前記第２の位置にある場合は前記ブレードに組み込まれ、（ｉｉ）前記ブレードの少なくともサブセットは、前記第２の位置において前記アクチュエーション機構及び／又は前記グレーティングセグメントを収容するように構成される凹部を有し、及び／又は（ｉｉｉ）前記アクチュエーション機構及び前記グレーティングセグメントは、前記Ｘ線ビームの部分が前記アクチュエーションユニット及びグレーティングセグメントに影響されないよう、前記第２の位置において前記Ｘ線ビームの方向に沿って前記ブレードの後ろ又は前に位置付けられる、グレーティング装置。
  2. 前記アクチュエーション機構が、前記第１の位置と前記第２の位置の間で前記グレーティングセグメントを傾斜移動させる、請求項１に記載のグレーティング装置。
  3. 前記グレーティング機構が、アナライザグレーティング機構、位相グレーティング機構及び／又はソースグレーティング機構である、請求項１又は２に記載のグレーティング装置。
  4. 前記アクチュエーション機構が、複数のアクチュエーションユニットを有し、少なくとも１つのアクチュエーションユニットが、マイクロエレクトロメカニカルシステムを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグレーティング装置。
  5. 前記複数のグレーティングセグメントを同時に又は互いに独立して移動させるように前記アクチュエーション機構を制御する制御ユニットを更に有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグレーティング装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグレーティング装置と、
    Ｘ線検出器と、
    を有し、前記Ｘ線検出器が、前記グレーティング装置を通過するＸ線ビームを検出するように構成される、干渉計ユニット。
  7. 前記グレーティング装置のグレーティングセグメントが、グレーティングピクセルであり、前記グレーティングセグメントのサイズが、本質的に前記Ｘ線検出器のピクセルサイズに対応し、又は
    前記グレーティングセグメントが、グレーティング行であり、前記グレーティングセグメントのサイズが、本質的に前記Ｘ線検出器のピクセルの行のサイズに対応する、請求項６に記載の干渉計ユニット。
  8. 請求項６又は７に記載の干渉計ユニットと、
    Ｘ線源装置と、
    を有し、前記Ｘ線源装置が、前記干渉計ユニットを通過するようにＸ線ビームを供給する、Ｘ線イメージングシステム。
  9. 前記Ｘ線イメージングシステムが、ＣＴシステム、マンモグラフィシステム、診断Ｘ線システム、又は介入Ｘ線システムである、請求項８に記載のＸ線イメージングシステム。
  10. Ｘ線イメージング方法であって、
    （ｉ）微分位相コントラストイメージング及び／又は暗視野イメージング、及び（ｉｉ）アクチュエーション機構及びグレーティング機構を有するグレーティング装置による減衰イメージング、の間の切り替えのための２機能オプションを提供するステップであって、前記グレーティング機構が複数のグレーティングセグメントを有し、前記アクチュエーション機構が、少なくとも回転コンポーネントにより前記複数のグレーティングセグメントを第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成され、第１のオプションにおいて、前記グレーティングセグメントは、前記グレーティングセグメントが第１のイメージング方法のためにＸ線ビームの部分に影響を与えるよう、前記Ｘ線ビームの経路内の第１の位置に配され、第２のオプションにおいて、前記グレーティングセグメントは、前記Ｘ線ビームの部分が第２のイメージング方法のために前記グレーティングセグメントに影響されないよう、前記Ｘ線ビームの前記経路の部分の外側の第２の位置に配され、前記グレーティング装置が更に、ブレードを具備する、Ｘ線散乱防止グリッド又はＸ線コリメータを有しており、（ｉ）前記アクチュエーション機構及び／又は前記グレーティングセグメントは、前記第２の位置にある場合、前記ブレードに組み込まれ、（ｉｉ）前記ブレードのサブセットは、前記第２の位置にある場合に前記アクチュエーション機構及び／又は前記グレーティングセグメントを収容するように構成される凹部を有し、及び／又は（ｉｉｉ）前記アクチュエーション機構及び前記グレーティングセグメントは、前記第２の位置にある場合に前記Ｘ線ビームの方向に沿って前記ブレードの後ろ又は前に位置付けられ、それにより、前記Ｘ線ビームの部分が前記アクチュエーションユニット及び前記グレーティングセグメントに影響されない、ステップと、
    前記第１及び前記第２のオプションのいずれかに決定するステップと、
    前記オプションの１つを実施するステップと、
    を含むＸ線イメージング方法。
  11. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグレーティング装置、請求項６又は７に記載の干渉計ユニット、又は請求項８又は９に記載のＸ線イメージング装置を制御するためのコンピュータプログラム要素であって、処理ユニットによって実行される場合、請求項１０に記載のＸ線イメージング方法の各ステップを実施するように適応される、コンピュータプログラム要素。
  12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体。
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