JP6102582B2 - Ｘ線撮影方法、ｘ線撮影装置及びｘ線画像システム - Google Patents

Ｘ線撮影方法、ｘ線撮影装置及びｘ線画像システム Download PDF

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本発明は、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影方法、Ｘ線撮影装置及びＸ線画像システムに関する。
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が配列され、これらの放射線検出素子によって生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）を備えるＸ線撮影装置としては、例えば、Ｘ線検出器にＸ線を照射するＸ線源や、複数の回折格子等を備えたタルボ（Talbot）干渉計やタルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計を用いたＸ線撮影装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計は、一定の周期でスリットが設けられた第１格子を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶタルボ効果を利用するものである。タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計は、第１格子の格子像を結ぶ位置に第２格子を配置し、この第２格子の格子方向を第１格子の方向に対してわずかに傾けることでモアレ縞を形成させる。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、第１格子の前に被写体を配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレ縞の画像（モアレ画像という）を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。
再構成画像としては、少なくともＸ線の吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像の３種類の画像を生成することができることが知られている（例えば、特許文献３参照）。
ところで、Ｘ線検出器を１枚の放射線検出素子アレイにより構成すると、大面積化に伴い、歩留まり低下や配線数の増加等が問題となる。そこで、小面積の放射線検出素子アレイを複数並べて基板上に配列することにより構成されたタイリング方式のＸ線検出器が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
タイリング方式のＸ線検出器では、放射線検出素子アレイの接合部には画素が存在しないか、又は、開口率の小さい画素が存在しＸ線利用効率が低下する。そのため、接合部に対応する被写体の画像情報が欠落する。この対策として、接合部に対応する欠陥画素の位置を画像欠陥の情報として登録しておき、周囲の正常画素の画像データを用いて補正するのが一般的である（例えば、特許文献５参照）。
特開２０１１−４５６５５号公報 国際公開第２０１１／０３３７９８号パンフレット 国際公開第２０１２／０２９３４０号パンフレット 特開２００９−１１８９４３号公報 特開２００６−２２３８９１号公報
タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計のＸ線撮影装置で得られるモアレ画像に基づいて生成される微分位相画像は、被写体のＸ線屈折率の局所変化を画像化したものである。微分位相画像では、吸収画像や小角散乱画像では描出が困難な、軟骨と関節液の境界部、軟骨と骨の境界部などを描出することができる。しかしながら、これらの境界部は、線状の微細な構造であるため、空間的な信号幅（回折格子のスリット周期方向の信号幅）は１００μｍ前後と狭い。Ｘ線検出器の画素サイズは１００μｍ前後であるので、上述の境界部と上述のスリット周期方向と直交する接合部とが重なった場合、境界部の欠落した信号値を周囲の正常画素の信号値に基づいて推測することは困難である。
本発明の課題は、複数の放射線検出素子アレイを配列して構成されたＸ線検出器を備えたタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計において、撮影時に放射線検出素子アレイの接合部と関心領域とが重なることによる診断画像への影響を抑制することである。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
被写体を載置するための被写体台と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置におけるＸ線撮影方法であって、
Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置する配置工程と、
前記Ｘ線源により前記被写体にＸ線を照射してＸ線撮影を行う撮影工程と、
を含む。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記配置工程において、Ｘ線照射方向から見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置することが不可能な場合は、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置する。
請求項３に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
被写体を載置するための被写体台と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
前記Ｘ線撮影装置において、前記被写体台には、前記被写体の関心領域を載置するための関心領域載置部が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と、前記関心領域載置部とが重ならないように配置されている。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記被写体台には、更に、前記関心領域載置部よりも大きい関心領域を載置するための第２の関心領域載置部が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と、前記第２の関心領域載置部とが重ならないように配置されている。
請求項５に記載の発明のＸ線画像システムは、
請求項３又は４に記載のＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置により得られた画像の前記接合部に対応する画素の信号値を当該画素の周辺画素の信号値を用いて補正する補正手段と、を有する。
請求項６に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
被写体を載置するための被写体台と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を用いて、本番の撮影前に前記被写体をプレ撮影し、得られた画像を解析して前記被写体の関心領域の位置を特定し、この特定された関心領域の位置に基づいて、Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体の関心領域とが重ならないように前記Ｘ線検出器又は前記被写体台を配置する制御部と、
を備える。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記制御部は、Ｘ線照射方向から見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置することが不可能な場合は、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように前記Ｘ線検出器又は前記被写体台を配置する。
請求項８に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
被写体を載置するための被写体台と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイを有するＸ線検出器と、
を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
前記放射線検出素子アレイ内には、複数の信号線を束ねて構成された信号線部が配設されており、前記信号線部の方向と、前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように配置されている。
請求項９に記載の発明のＸ線画像システムは、
請求項８に記載のＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置により得られた画像の前記信号線部に隣接する画素の信号値を当該画素の周辺画素の信号値を用いて補正する補正手段と、
を備える。
本発明によれば、複数の放射線検出素子アレイを配列して構成されたＸ線検出器を備えたタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計において、撮影時に放射線検出素子アレイの接合部と関心領域とが重なることによる診断画像への影響を抑制することができる。
本実施形態に係るＸ線撮影装置の側面図である。 マルチスリットの平面図である。 被写体保持部材を固定するための保持部材固定用ピンが設けられた被写体台の一例を示す図である。 被写体台上に被写体保持部材を固定した例を示す図である。 被写体台上に形成された関心領域載置部を示す図である。 Ｘ線検出器の上面を模式的に示した図である。 Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部がＸ線検出器の何れの接合部にも重ならないように配置して撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部がスリット周期方向と同方向の接合部に重なるように配置して撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部がスリット周期方向と直交する方向の接合部に重なるように配置して撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部が接合部の十字部に重なるように配置して撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、関心領域載置部とＸ線検出器の接合部とが重ならないように配置された例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、関心領域載置部と、スリット周期方向と同方向の接合部とが重なって配置された例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、関心領域載置部と、スリット周期方向と直交する方向の接合部とが重なって配置された例を示す図である。 Ｘ線照射方向から見て、関心領域載置部と、接合部の十字部とが重なって配置された例を示す図である。 図１の本体部の機能的構成を示すブロック図である。 図１のコントローラーの機能的構成を示すブロック図である。 タルボ干渉計の原理を説明する図である。 Ｘ線撮影装置によるＸ線撮影時の処理を示すフローチャートである。 コントローラーによる再構成画像作成処理を示すフローチャートである。 ５ステップの撮影により得られるモアレ画像を示す図である。 各ステップのモアレ画像の注目画素のＸ線相対強度を示すグラフである。 第２の実施形態におけるＸ線撮影装置を示す図である。 第２の実施形態におけるＸ線撮影装置において実行される撮影制御処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるＸ線撮影装置を示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるＸ線検出器の構成例を示す図である。 関心領域の画像に欠落が生じるＸ線検出器の構成例を示す図である。 第４の実施形態におけるＸ線検出器の構成例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
＜Ｘ線画像システムの構成＞
図１に、本実施形態に係るＸ線画像システムを示す。Ｘ線画像システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラー５を備える。Ｘ線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラー５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７、本体部１８等を備える。
Ｘ線撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置される。Ｘ線源１１の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチスリット１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
距離ｄ１は好ましくは５〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜３０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、同一の保持部１７に一体的に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。保持部１７はアーム状に形成され、本体部１８に設けられた駆動部１８ａによりｚ方向に移動可能に本体部１８に取り付けられている。
Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
Ｘ線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
マルチスリット１２は回折格子であり、図２に示すようにｘ方向に複数のスリットが所定間隔で設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
マルチスリット１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（ｘ方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
図１に示すように、マルチスリット１２に隣接して、マルチスリット１２をｚ方向と直交するｘ方向に移動させる駆動部１２ａが設けられる。駆動部１２ａとしては、例えばウォーム減速機等の比較的大きな減速比系の駆動機構を単体で又は組合せて用いることができる。
被写体台１３は、被写体を載置するための台である。被写体台１３においては、予め被写体の関心領域を載置する領域（関心領域載置部１３１、１３２。図４参照）が設けられている。関心領域とは、被写体の中で診断上特に重要な部分である。なお、本実施形態においては、被写体部位（撮影部位）のサイズに応じて、２種類のサイズの関心領域載置部１３１、１３２が設けられている。関心領域載置部１３１のサイズ＜関心領域載置部１３２である。関心領域載置部１３２は、第２の関心領域載置部に対応する。
例えば、図３Ａに示すように、被写体台１３には、図３Ｂに示すような被写体保持部材３０を固定するための保持部材固定用ピン１３ａが設けられている。被写体保持部材３０には、保持部材固定用ピン１３ａを通すための孔が設けられており、この孔に保持部材固定用ピン１３ａを通して固定することで、被写体を被写体保持部材３０に載せたときに被写体の関心領域が被写体台１３の関心領域載置部１３１又は関心領域載置部１３２内に載置されるように構成されている。図３Ｂにおいては、手指用の被写体保持部材３０を示しているが、例えば、膝用等、被写体部位に応じた被写体保持部材３０が用意されている。
または、被写体台１３の上面に、図４に示すように、関心領域載置部１３１、１３２の領域を示すマーカーを設けることとしてもよい。
なお、Ｘ線撮影装置１のような１次元スリットを用いたタルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向（ここでは、ｘ方向。わずかにずれた方向も含む）にのみ微分位相信号が現れる。よって、軟骨と関節液の境界部、軟骨と骨の境界部等を関心領域とする場合、これら境界部の微分位相信号が得られるように、境界面を第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に平行に配置したポジショニングで撮影が行われる。
第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットが設けられた回折格子である（図２参照）。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さはスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋１／２）・ｗ１ ２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
第２格子１５は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットが設けられた回折格子である（図２参照）。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
本実施形態では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子１４のスリットの方向と第２格子１５のスリットの方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ（わずかに）傾けて配置されているが、両者を平行な配置としても良い。
上記マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルター：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離ｄ１ ： ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離ｄ３ ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
Ｘ線検出器１６は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等であり、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置され、当該放射線検出素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。
Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
図５は、Ｘ線検出器１６の上面を模式的に示した図である。図５に示すように、Ｘ線検出器１６は、複数枚（ここでは、４枚）の放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄを配列して接合して（貼り合わせて）構成された、所謂タイリング方式のＸ線検出器である。個々の放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄは、例えば、それぞれＣｓＩやＧｄ２Ｏ２Ｓ等のシンチレータープレートの下に、放射線検出素子（例えば、フォトダイオード等の光電変換素子）がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて構成されている。放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄに配置された各放射線検出素子は、各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線が放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄのシンチレータープレートに吸収されると、シンチレータープレートが発光する。この発光した光により、放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄの各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。なお、放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄは、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）型の放射線検出素子アレイとしてもよい。
Ｘ線検出器１６における第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向（ｘ方向）と平行な接合部を接合部１６１、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する接合部を接合部１６２とする。
ここで、Ｘ線撮影装置１において得られるモアレ画像を再構成して生成される再構成画像のうち、微分位相画像は、吸収画像や小角散乱画像では描出が困難な、軟骨と関節液の境界部、軟骨と骨の境界部などを描出することができる。これらの境界部は、線状の微細な構造であり、例えば、リウマチの診断等に非常に重要である。即ち、上記の境界部は、関心領域として、その長手方向が第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交するように（ｙ方向となるように）被写体台１３に配置して撮影される。しかし、微分位相画像におけるこれらの境界部の空間的な信号幅（第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向の信号幅）は１００μｍ前後と狭い。
図６Ａに、Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部（関心領域）が接合部１６１と接合部１６２の何れにも重ならないように配置して（図７Ａに示すように配置して）指関節を撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す。矢印で示す部分が軟骨と関節液との境界部である。
図６Ｂに、Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部が接合部１６１に重なるように配置して（図７Ｂに示すように配置して）指関節を撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す。
図６Ｃに、Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部が接合部１６２に重なるように配置して（図７Ｃに示すように配置して）指関節を撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す。
図６Ｄに、Ｘ線照射方向から見て、指関節の軟骨と関節液の境界部が接合部１６１と接合部１６２とが交わる十字部に重なるように配置して（図７Ｄに示すように配置して）指関節を撮影することにより得られた微分位相画像の一例を示す。
接合部１６１、１６２においては画素が存在しないため、図６Ｂ〜図６Ｄに示すように、撮影時にＸ線照射方向から見て接合部１６１、１６２に重なった被写体部分については、微分位相画像において画像情報が欠落してしまう。
即ち、図７Ａに示すように、Ｘ線照射方向から見て被写体台１３の関心領域載置部１３１と接合部１６１、１６２の双方とが重ならないように配置されている場合、撮影により得られる微分位相画像の関心領域において、接合部１６１、１６２に起因した被写体の画像情報の欠落は発生しない。
図７Ｂに示すように、関心領域載置部１３１と接合部１６１とが重なって配置されている場合、撮影により得られる微分位相画像の関心領域において、接合部１６１に重なる部分の被写体の画像情報が欠落する。ただし、図６Ｂに示すように、この配置の場合、線状の微細な関心領域に直交する方向に画像情報の欠落が生じるため、関心領域についての情報の欠落は少なく、関心領域の欠落した信号値を周囲画素の信号値により推測することは可能である。
図７Ｃに示すように、関心領域載置部１３１と接合部１６２とが重なって配置されている場合、撮影により得られる微分位相画像の関心領域において、接合部１６２に重なる部分の画像情報が欠落する。この配置の場合、図６Ｃに示すように、線状の微細な関心領域に沿って広い範囲で画像情報の欠落が生じるため、欠落した関心領域の信号値を周囲画素の信号値により精度良く推測することは不可能である。特に、図７Ｄに示すように、関心領域載置部１３１と、接合部１６１と接合部１６２が交わる十字部とが重なって配置されている場合、十字部の上下左右の画素の画像情報が欠落してしまうため、十字部の信号の再現は不可能である。
そこで、Ｘ線撮影装置１においては、図７Ａに示すように、Ｘ線照射方向から見て、被写体台１３の関心領域載置部１３１と接合部１６１、１６２の何れもが重ならないようにＸ線検出器１６が配置されている。関心領域載置部１３２は、サイズが大きく、Ｘ線照射方向から見て、関心領域載置部１３２が接合部１６１、１６２の何れもが重ならないようにＸ線検出器１６を配置することは不可能である。そのため、図７Ｂに示すように、Ｘ線照射方向から見て、被写体台１３の関心領域載置部１３２と接合部１６１とは重なるが、少なくとも被写体台１３の関心領域載置部１３２と接合部１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６が配置されている。
本体部１８は、図８に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。制御部１８１は、Ｘ線源１１、駆動部１２ａ、駆動部１８ａ、Ｘ線検出器１６等の各部に接続されており、例えば、コントローラー５から入力される撮影条件の設定情報に従って、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線検出器１６による画像信号の読取タイミング等を制御する。
操作部１８２は、曝射スイッチ等を備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラー５と通信する。例えば、通信部１８４はＸ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラー５に送信する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
コントローラー５は、オペレーターによる操作に従ってＸ線撮影装置１の撮影動作を制御する。また、コントローラー５は、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて診断用の再構成画像を作成する。
コントローラー５は、図９に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory
）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する再構成画像作成処理をはじめとする各種処理を実行する。
操作部５２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部５１に出力する。表示部５３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部５１に出力する構成としてもよい。
表示部５３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部５１の表示制御に従って、操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況、作成された診断用の再構成画像等を表示する。
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のＸ線撮影装置１やＸ線検出器１６と有線又は無線により通信する。例えば、通信部５４は、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１又はＸ線検出器１６からモアレ画像を受信したりする。
記憶部５５は、制御部５１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。例えば、記憶部５５は、図示しないＲＩＳ（Radiology Information System）やＨＩＳ（Hospital Information System）等により予約されたオーダーを示す撮影オーダー情報を記憶している。撮影オーダー情報は、患者名、撮影部位（被写体部位）等の情報である。記憶部５５は、Ｘ線検出器１６によって得られたモアレ画像、モアレ画像に基づき作成された診断用の再構成画像を撮影オーダー情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部５５は、Ｘ線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。欠陥画素マップは、Ｘ線検出器１６の欠陥画素（画素がないものも含む）の位置情報（座標）である。欠陥画素マップには、接合部１６１、１６２の位置が欠陥画素の位置として設定されている。
コントローラー５においては、操作部５２の操作により撮影オーダー情報の一覧表示が指示されると、制御部５１により、記憶部５５から撮影オーダー情報が読み出されて表示部５３に表示される。操作部５２により撮影オーダー情報が指定されると、指定された撮影オーダー情報に応じた撮影条件の設定情報やＸ線源１１のウォームアップの指示等が通信部５４によりＸ線撮影装置１に送信される。なお、撮影オーダー情報の指定状態は、再構成画像が当該撮影オーダー情報に対応付けられて記憶されるまで維持される。
Ｘ線撮影装置１においては、通信部１８４によりコントローラー５から撮影条件の設定情報等が受信されると、Ｘ線撮影準備が実行される。
＜Ｘ線画像システムの動作＞
上記Ｘ線撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図１０に示すように、Ｘ線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像（図１０においてＭで示す）が得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体（図１０においてＨで示す）が存在すると、被写体によってＸ線の位相がずれるため、図１０に示すようにモアレ画像上のモアレ縞は被写体の辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
Ｘ線撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
図１１は、Ｘ線撮影装置１における撮影の流れを示すフローチャートである。なお、図１１において、ステップＳ１〜Ｓ３は、撮影技師等のオペレーターにより行われるステップである。ステップＳ４〜Ｓ５は、Ｘ線撮影装置１の制御部１８１が各部を制御することにより実行されるステップである。
まず、オペレーターは、撮影部位に基づいて、被写体の関心領域が関心領域載置部１３１に収まるサイズか否かを判断する（ステップＳ１）。即ち、Ｘ線照射方向から見て、Ｘ線検出器１６における放射線検出素子アレイの接合部１６１及び１６２と被写体台１３上に載置する被写体の関心領域とが重ならないように配置することが可能であるか否かを判断する。
被写体の関心領域が関心領域載置部１３１に収まるサイズであると判断した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、オペレーターは、被写体の関心領域を関心領域載置部１３１に載置することにより、Ｘ線照射方向から見て、被写体の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１及び１６２とが重ならないように被写体台１３に被写体を配置する（ステップＳ２）。
被写体の関心領域が関心領域載置部１３１に収まるサイズではないと判断した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、オペレーターは、被写体の関心領域を関心領域載置部１３２に載置することにより、Ｘ線照射方向から見て、被写体の関心領域と、少なくともＸ線検出器１６の接合部１６２とが重ならないように被写体台１３に被写体を配置する（ステップＳ３）。
次いで、オペレーターにより操作部１８２の曝射スイッチが操作されると（ステップＳ４；ＹＥＳ）、Ｘ線撮影装置１において複数ステップの撮影が実行され、複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ５）。
ステップＳ５においては、被写体台１３に被写体を載置した状態（被写体有り）でのＸ線撮影と被写体台１３に被写体を載置しない状態（被写体無し）でのＸ線撮影が行われ、複数の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像が生成される。具体的に、各Ｘ線撮影においては、まず、マルチスリット１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングで駆動部１２ａによるマルチスリット１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。
なお、ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献１：K.Hibino, B.F.Oreb and D.I.Farrant, Phase shifting for nonsinusoidal wave forms with phase-shift errors, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.12, 761-768(1995)、参照文献２：A.Momose, W.Yashiro, Y. Takeda, Y.Suzuki and T.Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometetry for biological imaging, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, 5254-5262(2006)）。ここでは、５ステップの撮影を行うこととして説明する。
例えば、マルチスリット１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチスリット１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば曝射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８からコントローラー５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ６）。本体部１８からコントローラー５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
コントローラー５においては、通信部５４により本体部１８からのモアレ画像が受信されると、再構成画像作成処理が実行される。
図１２は、制御部５１により実行される再構成画像作成処理の流れを示すフローチャートである。
図１２に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ１１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ１２）。理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量で移動できた場合、図１３に示すように、５ステップの撮影でマルチスリット１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。各ステップのモアレ画像は０．２周期という一定周期間隔毎に縞走査をした結果であるので、各モアレ画像の任意の１画素に注目すると、その信号値を正規化して得られるＸ線相対強度は、図１４に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラー５は得られた各ステップのモアレ画像のある画素に注目してＸ線相対強度を求める。各モアレ画像から求められたＸ線相対強度が、図１４に示すようなサインカーブを形成すれば、一定周期間隔のモアレ画像が得られているので、再構成画像の作成に使用できると判断することができる。
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ１２；ＮＯ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラー５からＸ線撮影装置１に送信される（ステップＳ１３）。例えば、図１４に示すように、３ステップ目は本来０．４周期のところ、周期がずれて０．３５周期のモアレ画像が得られた場合であれば、駆動部１２ａの送り精度の低下が原因と考えられる。よって、０．０５周期分だけ撮影のタイミングを早めて３ステップ目のみ再撮影を行うよう指示すればよい。或いは、５ステップ全てについて再撮影し、３ステップ目のみ０．０５周期分の撮影時間を早めるように指示してもよい。５ステップ全てのモアレ画像が所定量ずつサインカーブからずれている場合、駆動部１２ａの起動から停止までの間隔を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。Ｘ線撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、図１１に示す撮影の流れが再度実行される。
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等の補正処理が施される（ステップＳ１４）。ここで、欠陥画素補正処理では、記憶部５５に記憶されている欠陥画素マップで指定されている欠陥画素のそれぞれに対応する画素の信号値を、周囲の正常画素の信号値の平均レベルの信号値に置き換える。周囲とは、例えば、欠陥画素と上下方向又は左右方向に隣接する４画素、或いは斜め方向に隣接する画素を含めた８画素等である。上述のように、記憶部５５に記憶されている欠陥画素マップには、接合部１６１、１６２の位置が欠陥画素の位置として設定されているので、画像中の接合部１６１、１６２に相当する位置の画素の信号値が周囲の正常画素の信号値の平均レベルの信号値に補正される。
次いで、補正後の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に基づいて、３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。３種類の再構成画像は、例えば、特許文献３に記載のように、公知の手法により生成することができる。
まず、補正後の被写体有りのモアレ画像に基づいて、被写体有りの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。また、補正後の被写体無しのモアレ画像に基づいて、被写体無しの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。
具体的には、複数のモアレ画像のモアレ縞を加算することにより吸収画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相が計算され、微分位相画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞のVisibilityが計算され（Visibility＝振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
そして、生成された被写体有りの再構成画像に対し、同種の被写体無しの再構成画像を用いて（例えば、被写体有りの微分位相画像に対し、被写体無しの微分位相画像を用いて）、モアレ縞の位相の除去と、画像ムラを除去するための補正処理が行われ、最終的な診断用の３種類の再構成画像が生成される。
以上説明したように、第１の実施形態のＸ線画像システムによれば、Ｘ線撮影装置１において、被写体台１３には、被写体の関心領域を載置するための関心領域載置部１３１が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、Ｘ線検出器１６における放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄの接合部１６１、１６２と、関心領域載置部１３１とが重ならないように配置されている。
従って、放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄの接合部１６１、１６２に被写体の関心領域が重なって撮影されることにより関心領域の画像情報が欠落してしまうことを防ぐことができ、撮影時に放射線検出素子アレイの接合部と関心領域とが重なることによる診断画像への影響を抑制することができる。
また、被写体台１３には、更に、関心領域載置部１３１よりも大きい関心領域を載置するための関心領域載置部１３２が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、少なくとも第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部１６２と、関心領域載置部１３２とが重ならないように配置されている。
従って、線状の微細な構造の関心領域の場合に、関心領域の広い範囲が接合部と重なってしまうことを防止することができるので、診断画像への影響を低減することができる。
また、コントローラー５の制御部５１は、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像の接合部１６１、１６２に対応する画素の信号値を当該画素の周辺画素の信号値を用いて補正するので、接合部１６１、１６２による画像情報の欠落を補うことができ、診断画像への影響を低減することができる。
［第２の実施形態］
＜Ｘ線画像システムの構成＞
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
図１５に、第２の実施形態のＸ線画像システムの全体構成例を示す。図１５に示すように、第２の実施形態におけるＸ線画像システムは、Ｘ線撮影装置２と、コントローラー５とを備える。
Ｘ線撮影装置２は、Ｘ線撮影装置１と略同様の構成をもつ、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行う装置である。Ｘ線撮影装置２は、図１５に示すように、Ｘ線検出器１６をｘ方向に駆動するための駆動部１６ｅ、Ｘ線検出器１６をｙ方向に駆動するための駆動部１６ｆが設けられている。駆動部１６ｅ、１６ｆの駆動方式は、ボールねじ方式、リニアモーター方式等いずれの方式でもよい。駆動部１６ｅ、１６ｆは、制御部１８１に接続されており、制御部１８１からの制御に従ってＸ線検出器１６を移動させる。
なお、Ｘ線撮影装置２の被写体台１３には、関心領域載置部１３１、関心領域載置部１３２は特に設けられていない。
Ｘ線撮影装置２のその他の構成は、第１の実施形態で説明したＸ線撮影装置１と同じであるので、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は援用する。また、コントローラー５の構成は、第１の実施形態で説明したものと同じであるので、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は援用する。
＜Ｘ線画像システムの動作＞
以下、第２の実施形態におけるＸ線画像システムにおける動作について説明する。
図１６は、Ｘ線撮影装置２の制御部１８１において実行される撮影制御処理の流れを示すフローチャートである。
被写体台１３に被写体が載置され、オペレーターにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、Ｘ線源１１によりＸ線が照射され、プレ撮影が行われる（ステップＳ２２）。プレ撮影は、本番の撮影前に被写体の関心領域の位置を特定するための撮影である。プレ撮影では、複数ステップの撮影は行われず、１回のみの撮影が行われる。
次いで、プレ撮影により得られた画像の解析が行われ、当該画像における関心領域の位置が特定される（ステップＳ２３）。例えば、記憶部１８５に、撮影部位毎のテンプレート、及び各撮影部位の関心領域のテンプレートを予め記憶しておき、テンプレートマッチング法等の画像処理技術を用いてプレ撮影により得られた画像から関心領域の位置を特定する。
次いで、特定された関心領域の位置に基づいて、Ｘ線照射方向から見て、被写体台１３上の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置可能であるか否かが判断される（ステップＳ２４）。例えば、被写体台１３に載置されている関心領域のサイズが予め定められたサイズ以内である場合、被写体台１３上の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置可能であると判断される。被写体台１３に載置されている関心領域のサイズが予め定められたサイズより大きい場合、被写体台１３上の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置することは不可能であると判断される。
被写体台の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置可能であると判断された場合（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、駆動部１６ｅ及び駆動部１６ｆによりＸ線検出器１６が移動され、被写体の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６が配置され（ステップＳ２５）、処理はステップＳ２７に移行する。
被写体の関心領域とＸ線検出器１６の接合部１６１、１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置不可能であると判断された場合（ステップＳ２４；ＮＯ）、駆動部１６ｅ及び駆動部１６ｆによりＸ線検出器１６が移動され、被写体の関心領域と、少なくともＸ線検出器１６の１６２とが重ならないようにＸ線検出器１６が配置され（ステップＳ２６）、処理はステップＳ２７に移行する。
ステップＳ２７においては、複数ステップの撮影が実行され、複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ２７）。複数ステップの撮影については、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。
各ステップの撮影が終了すると、通信部１８４により本体部１８からコントローラー５に各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ２８）。本体部１８からコントローラー５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
コントローラー５においては、通信部５４により本体部１８からのモアレ画像が受信されると、再構成画像作成処理が実行される。再構成画像作成処理については、第１の実施形態で図１２を用いて説明したものと同様であるので説明を援用する。
以上説明したように、第２の実施形態のＸ線画像システムによれば、Ｘ線撮影装置１の制御部１８１は、Ｘ線源１１とＸ線検出器１６を用いて、本番の撮影前に被写体をプレ撮影し、得られた画像を解析して被写体の関心領域の位置を特定し、この特定された関心領域の位置に基づいて、Ｘ線照射方向に見て、Ｘ線検出器１６における放射線検出素子アレイの接合部１６１、１６２と被写体の関心領域とが重ならないようにＸ線検出器１６の配置を制御する。
従って、放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄの接合部１６１、１６２に被写体の関心領域が重なって撮影されることにより関心領域の画像情報が欠落してしまうことを防ぐことができ、撮影時に放射線検出素子アレイの接合部と関心領域とが重なることによる診断画像への影響を抑制することができる。
また、制御部１８１は、接合部１６１、１６２の双方と被写体の関心領域とが重ならないようにＸ線検出器１６を配置することが不可能な場合には、Ｘ線照射方向に見て、少なくとも第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部１６２と関心領域とが重ならないようにＸ線検出器１６の配置を制御する。
従って、線状の微細な構造の関心領域の場合に、関心領域の広い範囲が接合部と重なってしまうことを防止することができるので、診断画像への影響を低減することができる。
なお、上記第２の実施形態においては、被写体の関心領域と接合部１６１、１６２とが重ならないように配置するために、Ｘ線検出器１６を移動させることとして説明したが、被写体台１３を移動させることとしてもよい。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１７に、第３の実施形態のＸ線画像システムの全体構成例を示す。図１７に示すように、第３の実施形態におけるＸ線画像システムは、Ｘ線撮影装置３と、コントローラー５とを備える。
Ｘ線撮影装置３は、Ｘ線撮影装置１と略同様の構成をもつ、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行う装置である。Ｘ線撮影装置３は、図１７に示すように、Ｘ線検出器１９を備えて構成されている。
Ｘ線検出器１９は、図１８に示すように、１枚の放射線検出素子アレイにより構成されている。Ｘ線検出器１９の放射線検出素子アレイ内には、複数の信号線部Ｌ１〜Ｌｎ（ｎは正の整数）が配設されている。信号線部Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれは、周囲の複数画素（複数の画素ライン）分の複数の信号線をまとめて束ねた構造である。一般的な、画素と信号線とが１ラインずつ交互になっている放射線検出素子アレイとは異なる構成である。
Ｘ線検出器１９において、信号線部Ｌ１〜Ｌｎに隣接する画素の放射線検出素子は、信号線部の影響により他の画素のものよりも開口率が小さくなっている。そのため、信号線部Ｌ１〜Ｌｎに隣接する画素ではＸ線利用効率が低下し、その画素の部分は画像上でスジとなる。即ち、その部分の被写体の画像情報は欠落する。そこで、これらの画素の位置は、欠陥画素の位置としてコントローラー５の記憶部５５に記憶されている。
なお、Ｘ線撮影装置３の被写体台１３には、関心領域載置部１３１、関心領域載置部１３２は特に設けられていない。
Ｘ線撮影装置３のその他の構成は、第１の実施形態で説明したＸ線撮影装置１と同じであるので、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は援用する。また、コントローラー５のその他の構成は、第１の実施形態で説明したものと同じであるので、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は援用する。
上述のように、タルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、線状の微細な構造の関心領域は、その長手方向を第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に平行に配置して撮影が行われる。そのため、図１９に示すように、Ｘ線検出器１９の信号線部Ｌ１〜Ｌｎの方向が第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に一致するように配設されている場合、Ｘ線照射方向からみて、関心領域の広い範囲が何れかの信号線部と重なり、関心領域の広い範囲の画像情報が欠落してしまうことがある。この場合、欠落した関心領域の信号値を周囲画素の信号値により推測することは困難である。一方、図１８に示すように、信号線部Ｌ１〜Ｌｎが第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と平行（ｘ方向）に配設されている場合、関心領域に直交する方向に画像情報の欠落が生じるため、関心領域についての情報の欠落は少なく、関心領域の欠落した信号値を周囲画素の信号値により推測することは可能である。
そこで、関心領域と信号線部とが広い範囲で重なることによる診断画像への影響を抑制するため、Ｘ線検出器１９は、信号線部Ｌ１〜Ｌｎの方向と、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように（本実施形態では、信号線部の方向と第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向とが平行となるように）配置されている。
第３の実施形態におけるＸ線画像システムにおける動作としては、まず、Ｘ線撮影装置３において、被写体台１３に被写体が載置されると、図１１に示す撮影フローのステップＳ４〜Ｓ６が実行される。各ステップの処理は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。コントローラー５においては、通信部５４により本体部１８からモアレ画像が受信されると、図１２に示す再構成画像作成処理が実行される。再構成画像作成処理は、第１の実施形態で説明したものと同様であるが、信号線部Ｌ１〜Ｌｎに隣接する、開口率の小さな放射線検出素子からなる画素の位置は、欠陥画素の位置としてコントローラー５の記憶部５５に記憶されているため、コントローラー５において実行される図１２に示す再構成画像作成処理のステップＳ１４において、周囲の正常画素の平均レベルの信号値に補正される。
以上説明したように、第３の実施形態のＸ線画像システムによれば、Ｘ線検出器１９の放射線検出素子アレイ内には、複数の信号線を束ねて構成された信号線部Ｌ１〜Ｌｎが配設されており、信号線部Ｌ１〜Ｌｎの方向と、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように配置されている。
従って、関心領域の広い範囲が信号線部Ｌ１〜Ｌｎと重なることによる診断画像への影響を低減することができる。
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態のＸ線画像システムの全体構成例は、図１に示す第１の実施形態のＸ線撮影装置１と同様であり、Ｘ線検出器の構造のみが異なる。
図２０は、第４の実施形態におけるＸ線検出器１６Ａの上面を模式的に示した図である。図２０に示すように、Ｘ線検出器１６Ａは、図５に示した第１の実施形態のＸ線検出器１６と同様に、放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄが接合されて構成されている。Ｘ線検出器１６Ａは、Ｘ線照射方向からみて、Ｘ線検出器１６Ａにおける第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と平行な接合部１６１、及び第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する接合部１６２が関心領域載置部１３１に重ならないように配置されている。また、接合部１６２は、関心領域載置部１３２に重ならないように配置されている。その理由と効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
また、Ｘ線検出器１６Ａの放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｄ内には、第３の実施形態で説明した放射線検出素子アレイと同様に、それぞれ複数の信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄ（ｎは正の整数）が配設されている。それぞれの信号線部は、周囲の複数画素（複数の画素ライン）分の複数の信号線をまとめて束ねた構造である。各信号線部に隣接する画素の放射線検出素子は、第３の実施形態と同様に、信号線部の影響により他の画素のものよりも開口率が小さくなっている。そのため、これらの画素のＸ線利用効率が低下し、その画素の部分は画像上でスジとなる。そこで、これらの画素の位置は、欠陥画素の位置としてコントローラー５の記憶部５５に記憶されている。
上述のように、タルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、線状の微細な構造の関心領域は、その長手方向を第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に平行に配置して撮影が行われる。そのため、Ｘ線検出器１６Ａの信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄの方向が第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に一致している場合、Ｘ線照射方向からみて、関心領域の広い範囲が信号線部の何れかと重なり、関心領域の広い範囲の画像情報が欠落してしまうことがある。この場合、欠落した関心領域の信号値を周囲画素の信号値により推測することは困難である。一方、信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄの方向が第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と平行（ｘ方向）に配設されている場合、関心領域に直交する方向に画像情報の欠落が生じるため、関心領域についての情報の欠落は少なく、関心領域の欠落した信号値を周囲画素の信号値により推測することは可能である。
そこで、関心領域と信号線部とが広い範囲で重なることによる診断画像への影響を抑制するため、Ｘ線検出器１９は、信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄの方向と、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように（本実施形態では、信号線部の方向と第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向とが平行となるように）配置されている。
第４の実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１の実施形態で説明したＸ線撮影装置１と同じであるので、同一の構成については同一の符号を付し、その説明は援用する。
第４の実施形態におけるＸ線画像システムにおける動作は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄに隣接する、開口率の小さな放射線検出素子からなる画素の位置は、欠陥画素の位置としてコントローラー５の記憶部５５に記憶されているため、コントローラー５において実行される図１２に示す再構成画像作成処理のステップＳ１４において、周囲の正常画素の平均レベルの信号値に補正される。
以上説明したように、第４の実施形態によれば、複数の放射線検出素子アレイ１６ａ〜１６ｂが接合されて構成されたＸ線検出器１６Ａのそれぞれの放射線検出素子アレイ内には、複数の信号線を束ねて構成された信号線部が配設されており、信号線部Ｌ１ａ〜Ｌｎａ、Ｌ１ｂ〜Ｌｎｂ、Ｌ１ｃ〜Ｌｎｃ、Ｌ１ｄ〜Ｌｎｄの方向と、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように配置されている。その他のＸ線撮影装置は、第１の実施形態と同様の構成である。
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、関心領域の広い範囲が信号線部と重なることによる診断画像への影響を低減することができる。
以上、本発明の第１〜第４の実施形態について説明してきたが、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、マルチスリット１２を第１格子１４及び第２格子１５に対して移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置を例にとり説明したが、本発明は、タルボ干渉計を用いたＸ線撮影装置、及び第１格子１４及び／又は第２格子１５を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計においても適用可能である。
また、上記第１、２、４の実施形態においては、放射線検出器を構成する放射線検出素子アレイの個数を４つとしたが、特にこれに限定されるものではない。また、接合部の数についても特に限定されない。
その他、Ｘ線画像システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
１ Ｘ線撮影装置
１１ Ｘ線源
１２ マルチスリット
１２ａ 駆動部
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１７ 保持部
１７ａ 緩衝部材
１８ 本体部
１８１ 制御部
１８２ 操作部
１８３ 表示部
１８４ 通信部
１８５ 記憶部
５ コントローラー
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
２、３ Ｘ線撮影装置
１６Ａ、１９ Ｘ線検出器

Claims (9)

  1. Ｘ線を照射するＸ線源と、
    複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
    被写体を載置するための被写体台と、
    照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
    を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置におけるＸ線撮影方法であって、
    Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置する配置工程と、
    前記Ｘ線源により前記被写体にＸ線を照射してＸ線撮影を行う撮影工程と、
    を含むＸ線撮影方法。
  2. 前記配置工程において、Ｘ線照射方向から見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置することが不可能な場合は、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置する請求項１に記載のＸ線撮影方法。
  3. Ｘ線を照射するＸ線源と、
    複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
    被写体を載置するための被写体台と、
    照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
    を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
    前記Ｘ線撮影装置において、前記被写体台には、前記被写体の関心領域を載置するための関心領域載置部が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と、前記関心領域載置部とが重ならないように配置されているＸ線撮影装置。
  4. 前記被写体台には、更に、前記関心領域載置部よりも大きい関心領域を載置するための第２の関心領域載置部が設けられ、Ｘ線照射方向に見て、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と、前記第２の関心領域載置部とが重ならないように配置されている請求項３に記載のＸ線撮影装置。
  5. 請求項３又は４に記載のＸ線撮影装置と、
    前記Ｘ線撮影装置により得られた画像の前記接合部に対応する画素の信号値を当該画素の周辺画素の信号値を用いて補正する補正手段と、を有するＸ線画像システム。
  6. Ｘ線を照射するＸ線源と、
    複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
    被写体を載置するための被写体台と、
    照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイが複数個配列されて構成されたＸ線検出器と、
    を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
    前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器を用いて、本番の撮影前に前記被写体をプレ撮影し、得られた画像を解析して前記被写体の関心領域の位置を特定し、この特定された関心領域の位置に基づいて、Ｘ線照射方向に見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体の関心領域とが重ならないように前記Ｘ線検出器又は前記被写体台を配置する制御部と、
    を備えるＸ線撮影装置。
  7. 前記制御部は、Ｘ線照射方向から見て、前記Ｘ線検出器における前記放射線検出素子アレイの接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように配置することが不可能な場合は、前記接合部のうち、少なくとも前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向に延在する接合部と前記被写体台上の被写体の関心領域とが重ならないように前記Ｘ線検出器又は前記被写体台を配置する請求項６に記載のＸ線撮影装置。
  8. Ｘ線を照射するＸ線源と、
    複数のスリットを有する第１格子及び第２格子と、
    被写体を載置するための被写体台と、
    照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する放射線検出素子が２次元状に配置された放射線検出素子アレイを有するＸ線検出器と、
    を備えるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
    前記放射線検出素子アレイ内には、複数の信号線を束ねて構成された信号線部が配設されており、前記信号線部の方向と、前記第１格子及び前記第２格子のスリット周期方向と直交する方向とが一致しないように配置されているＸ線撮影装置。
  9. 請求項８に記載のＸ線撮影装置と、
    前記Ｘ線撮影装置により得られた画像の前記信号線部に隣接する画素の信号値を当該画素の周辺画素の信号値を用いて補正する補正手段と、
    を備えるＸ線画像システム。
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