JP6593853B1 - グリッドおよびグリッド付きｘ線検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】グリッドアーチファクト等によるＸ線画像の品質低下を防止しつつ、被写体の正確なＸ線撮像が可能な散乱Ｘ線除去用のグリッドを提供する。【解決手段】本発明のグリッド１は、被写体のＸ線画像を撮像するためにＸ線検出器１０とともに用いられる。Ｘ線検出器１０は、結像部１１と、結像部１１に隣接して設けられた非結像部１２とを備えた画素２０を含み、グリッド１は、Ｘ線吸収部２と、Ｘ線透過部３とを含む。係るグリッド１は、グリッド１のＸ線吸収部２およびＸ線透過部３の合計の幅をＷｇ［μｍ］、Ｘ線検出器１０の画素２０の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０の関係を満たし、グリッド１をＸ線検出器１０の表面に隣接させた状態でグリッド１を平面視した際に、Ｘ線吸収部２の少なくとも一部は、Ｘ線検出器１０の結像部１１と重複する。【選択図】図１
Description
本発明は、Ｘ線撮像装置において、Ｘ線検出器とともに用いられ、被写体によって散乱した散乱Ｘ線を除去するために用いられるグリッドおよび係るグリッド付きＸ線検出器に関する。
近年、Ｘ線診断で使用されているＸ線撮像装置として、ＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）やＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等のデジタルＸ線検出器を用いたデジタルＸ線撮像装置が用いられている。
係るＸ線撮像装置では、Ｘ線検出器の被写体側に、被写体によって散乱した散乱Ｘ線を除去するためのグリッドが設置される。このようなグリッドは、Ｘ線を吸収する材料で構成されたＸ線吸収部と、Ｘ線を透過する材料で構成されたＸ線透過部とが交互に並んだ構成を有している。一方、Ｘ線検出器は、入射するＸ線を検出する結像部と、結像部に隣接して設けられた非結像部とを備えた画素が２次元的に配列された構成を有している。
グリッドとＸ線検出器とを備えたＸ線撮像装置では、一般的に、グリッドのＸ線吸収部のピッチ（配列間隔）とＸ線検出器の画素のピッチとが相違する。この相違により、Ｘ線検出器で得られるＸ線画像には、Ｘ線吸収部の位置の画素ごとの推移によるグリッドアーチファクトが生じる。Ｘ線画像にこのグリッドアーチファクトが生じると、Ｘ線画像の画質が低下し、疾病の診断や治療を適切に行うことができない。そのため、Ｘ線画像に発生するグリッドアーチファクトの除去または軽減を図るための措置が講じられている。
具体的には、Ｘ線検出器の画素のピッチと同じピッチでＸ線吸収部材を配列したグリッドを用いることにより、グリッドアーチファクトの発生を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、このようなグリッドは、Ｘ線吸収部材とＸ線透過部材とを接着剤等で交互に貼り合わせて製造される。したがって、Ｘ線検出器の画素のピッチとグリッドのＸ線吸収部材のピッチとを厳密に一致させることができないという問題があった。さらに、Ｘ線検出器に対してグリッドを正確に位置合わせする必要もある。このようなグリッドは、現実的に製造することが困難であり、結果として、グリッドアーチファクトの影響によるＸ線画像の品質低下を十分に抑えることができなかった。
本発明の目的は、グリッドアーチファクトによるＸ線画像の品質低下を防止しつつ、被写体の正確なＸ線撮像が可能な散乱Ｘ線除去用のグリッドを提供することにある。また、係るグリッドを備えたグリッド付きＸ線検出器を提供することにある。
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） 被写体のＸ線画像を撮像するためにＸ線検出器とともに用いられるグリッドであって、
前記Ｘ線検出器は、入射するＸ線を検出する結像部と、該結像部に隣接して設けられた非結像部とを備えた画素を含み、
前記グリッドは、前記Ｘ線を吸収するＸ線吸収部と、前記Ｘ線を透過するＸ線透過部とを含み、
前記グリッドの前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部の合計の幅をＷｇ［μｍ］、前記Ｘ線検出器の前記画素の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０の関係を満たし、
前記グリッドを前記Ｘ線検出器の表面に隣接させた状態で前記グリッドを平面視した際に、前記Ｘ線吸収部の少なくとも一部は、前記Ｘ線検出器の前記結像部と重複することを特徴とするグリッド。
前記Ｘ線検出器は、入射するＸ線を検出する結像部と、該結像部に隣接して設けられた非結像部とを備えた画素を含み、
前記グリッドは、前記Ｘ線を吸収するＸ線吸収部と、前記Ｘ線を透過するＸ線透過部とを含み、
前記グリッドの前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部の合計の幅をＷｇ［μｍ］、前記Ｘ線検出器の前記画素の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０の関係を満たし、
前記グリッドを前記Ｘ線検出器の表面に隣接させた状態で前記グリッドを平面視した際に、前記Ｘ線吸収部の少なくとも一部は、前記Ｘ線検出器の前記結像部と重複することを特徴とするグリッド。
（２） 前記Ｘ線吸収部は、前記非結像部とさらに重複する上記（１）に記載のグリッド。
（３） 前記Ｘ線吸収部の前記少なくとも一部が前記画素の前記結像部と重なる幅をＸ［μｍ］とし、前記結像部の幅をＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙの値が０．０１〜０．３０である上記（１）または（２）に記載のグリッド。
（４） 前記画素は、複数の画素が２次元的に配列されて構成されており、
前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部は、それぞれ、複数のＸ線吸収部および複数のＸ線透過部を有し、
前記グリッドは、前記複数のＸ線吸収部と前記複数のＸ線透過部とが交互に配列されて構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のグリッド。
前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部は、それぞれ、複数のＸ線吸収部および複数のＸ線透過部を有し、
前記グリッドは、前記複数のＸ線吸収部と前記複数のＸ線透過部とが交互に配列されて構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のグリッド。
（５） 前記Ｘ線透過部の少なくとも一部は、前記Ｘ線検出器の前記非結像部と重複する上記（４）に記載のグリッド。
（６） 前記複数のＸ線吸収部のピッチは、前記複数の画素のピッチよりも小さい上記（４）または（５）に記載のグリッド。
（７） 前記複数のＸ線吸収部は、一端が、前記非結像部の一端と重なる第１のＸ線吸収部を含み、
前記第１のＸ線吸収部は、前記グリッド中に所定の周期で含まれる上記（４）ないし（６）のいずれかに記載のグリッド。
前記第１のＸ線吸収部は、前記グリッド中に所定の周期で含まれる上記（４）ないし（６）のいずれかに記載のグリッド。
（８） 前記所定の周期は、７．５ｍｍ以上３１０ｍｍ以下である上記（７）に記載のグリッド。
（９） 入射するＸ線を検出する結像部と、該結像部に隣接して設けられた非結像部とを備えた画素を含むＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器の表面に隣接して設けられ、前記Ｘ線を吸収するＸ線吸収部と、前記Ｘ線を透過するＸ線透過部とを含むグリッドとを有し、
前記グリッドの前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部の合計の幅をＷｇ［μｍ］、前記Ｘ線検出器の前記画素の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０の関係を満たし、
前記グリッドを平面視した際に、前記Ｘ線吸収部の少なくとも一部が前記Ｘ線検出器の前記結像部と重複することを特徴とするグリッド付きＸ線検出器。
前記Ｘ線検出器の表面に隣接して設けられ、前記Ｘ線を吸収するＸ線吸収部と、前記Ｘ線を透過するＸ線透過部とを含むグリッドとを有し、
前記グリッドの前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部の合計の幅をＷｇ［μｍ］、前記Ｘ線検出器の前記画素の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０の関係を満たし、
前記グリッドを平面視した際に、前記Ｘ線吸収部の少なくとも一部が前記Ｘ線検出器の前記結像部と重複することを特徴とするグリッド付きＸ線検出器。
本発明によれば、グリッドのＸ線吸収部およびＸ線透過部の合計の幅（Ｘ線吸収部のピッチ）とＸ線検出器の画素の幅（画素のピッチ）との差を所定の範囲内に設定する。これにより、グリッドのＸ線吸収部のピッチとＸ線検出器の画素のピッチとの差に起因してＸ線画像に現れるグリッドラインの周期を長くすることができる。
さらに、本発明では、グリッドをＸ線検出器の表面に隣接させた状態でグリッドを平面視した際に、Ｘ線吸収部の少なくとも一部がＸ線検出器の結像部と重複するようにグリッドが構成されている。したがって、Ｘ線検出器が、複数の画素が二次元的に配列されて構成され、かつ、グリッドが、複数のＸ線吸収部と複数のＸ線透過部とが交互に配列されて構成されている場合、各画素の結像部にＸ線吸収部の少なくとも一部が重複する。この状態は、Ｘ線吸収部の一端と非結像部の一端とが重なったときに重複が最小（または無し）になり、Ｘ線吸収部の位置の推移にしたがって重複状態が遷移していく。これにより、Ｘ線吸収部に起因する輝度低下も遷移し、周期状のラインを形成するグリッドアーチファクトとなる。しかし、Ｗｇ−Ｗｐの値を小さくすることでＸ線画像中に現れるグリッドアーチファクトの周期が長くなるため、Ｘ線画像中のグリッドラインを目立たなくさせることができる。また、グリッドのＸ線吸収部の配列方向とＸ線検出器の画素の配列方向とが完全に平行でない場合に、グリッドアーチファクトが斜線の集合となり診断の支障となるが、グリッドアーチファクトの周期が長くなることによる効果により、同様にグリッドラインを目立たなくさせることができる。
そのため、本発明のグリッドを用いることにより、グリッドラインやグリッドアーチファクトが視認されない、鮮明な高品質のＸ線画像を得ることができ、被写体の正確なＸ線撮像が可能となる。
以下、本発明のグリッドおよびグリッド付きＸ線検出器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のグリッドの好適な実施形態をＸ線検出器に取り付けたときの状態（本発明のグリッド付きＸ線検出器の好適な実施形態）を示す断面図である。図２（ａ）は、図１に示すグリッド付きＸ線検出器の（ａ）の領域の部分拡大図であり、図２（ｂ）は、図１に示すグリッド付きＸ線検出器の（ｂ）の領域の部分拡大図である。
本発明のグリッドは、Ｘ線検出器とともに、被写体のＸ線画像を撮像するＸ線撮像装置に用いられる。
［グリッド付きＸ線検出器］
図１に示すグリッド付きＸ線検出器１００は、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１０と、Ｘ線検出器１０の被写体側の表面に取り付けられ、被写体により散乱したＸ線（散乱Ｘ線）を除去するグリッド１とを備えている。
［グリッド付きＸ線検出器］
図１に示すグリッド付きＸ線検出器１００は、被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１０と、Ｘ線検出器１０の被写体側の表面に取り付けられ、被写体により散乱したＸ線（散乱Ｘ線）を除去するグリッド１とを備えている。
グリッド１について詳細に説明する前に、グリッド１が取り付けられるＸ線検出器１０について説明する。
＜Ｘ線検出器＞
Ｘ線検出器１０は、入射するＸ線を検出する結像部１１と、結像部１１に隣接して設けられた非結像部１２とを備えた画素２０を有している。図１に示すＸ線検出器１０は、複数の画素２０が２次元的に配列されて構成されている。より具体的には、複数の画素２０が、２次元アレイ状に配列されてＸ線検出器１０を構成している。
Ｘ線検出器１０は、入射するＸ線を検出する結像部１１と、結像部１１に隣接して設けられた非結像部１２とを備えた画素２０を有している。図１に示すＸ線検出器１０は、複数の画素２０が２次元的に配列されて構成されている。より具体的には、複数の画素２０が、２次元アレイ状に配列されてＸ線検出器１０を構成している。
Ｘ線検出器１０としては、例えば、間接変換型ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、直接変換型ＦＰＤ等のデジタルＸ線検出器が挙げられる。
間接変換型ＦＰＤは、画素２０が、タリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）等の蛍光体、フォトダイオード、蓄電用コンデンサおよびＴＦＴスイッチ等で形成されるＸ線検出素子で構成される。具体的な構成は図示しないが、間接変換型ＦＰＤでは、結像部１１に入射したＸ線の強弱（Ｘ線信号）を、蛍光体で光の強弱（光信号）に変換する。この光信号はフォトダイオードにより電荷信号に変換され、さらに、ＴＦＴスイッチにより信号ラインに電流信号として流される。その後、電流信号は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器を通して符号化されたデジタル信号として画像処理装置（コンピュータ）に入力され、２次元画像（Ｘ線画像）が形成される。
また、直接変換型ＦＰＤは、画素２０を構成するＸ線検出素子が、蛍光体であるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）に電圧が印加される構造を有する。直接変換型ＦＰＤでは、結像部１１に入射したＸ線信号を、電圧が印加されたａ−Ｓｅで、負および正の電荷信号に直接変換する以外は、上述した間接変換型ＦＰＤと同様にしてＸ線画像を形成する。
結像部１１の幅は、特に限定されず、５０〜１５０μｍ程度であるが、本実施形態では、１２０μｍに設定されている。また、非結像部１２の幅は、特に限定されず、１０〜５０μｍ程度であるが、本実施形態では、３０μｍに設定されている。したがって、図１に示すＸ線検出器１０の各画素２０の幅（ピッチ）は、１５０μｍである。
また、Ｘ線検出器１０の平面視でのサイズは、特に限定されないが、例えば、２００ｍｍ×２００ｍｍ程度とされる。
＜グリッド＞
次に、本実施形態のグリッド１について説明する。
次に、本実施形態のグリッド１について説明する。
グリッド１は、Ｘ線を吸収する複数のＸ線吸収部２と、Ｘ線を透過する複数のＸ線透過部３とを含む。より具体的には、図１に示すグリッド１は、板状のＸ線吸収部２と板状のＸ線透過部３とが交互に配列されて構成されている。
Ｘ線吸収部２の構成材料としては、Ｘ線を吸収する材料であれば特に限定されないが、例えば、鉛を用いることができる。
本実施形態では、グリッド１をＸ線検出器１０の表面に隣接させた状態でグリッド１を平面視した際に、Ｘ線吸収部２の少なくとも一部が、結像部１１と重複するように、グリッド１をＸ線検出器１０に取り付ける（図２参照）。
Ｘ線吸収部２の厚さは、Ｘ線検出器１０の非結像部１２の厚さによって適宜変更されるが、具体的には、１５〜４０μｍ程度であることが好ましく、１８〜３０μｍ程度であることがより好ましい。Ｘ線吸収部２の厚さが上記範囲内であれば、グリッド１を平面視した際に、Ｘ線吸収部２の一部が結像部１１と重複するとともに、その重複した領域の面積を十分に小さくすることができる。これにより、より効率良く被写体を透過したＸ線が結像部１１に入射するため、より正確な被写体のＸ線撮像が可能となる。
Ｘ線透過部３の構成材料としては、Ｘ線を透過または極めてＸ線吸収率の低い材料であれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム、合成樹脂製の基材、繊維基材、合成樹脂を含浸させた繊維基材等を用いることができる。合成樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル等の各種熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の各種熱硬化性樹脂や、各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。また、繊維基材としては、例えば、紙繊維基材、カーボン繊維基材、ガラス繊維基材等が挙げられる。
中でも、Ｘ線透過部３の構成材料として、エポキシ樹脂を含浸させた紙繊維基材（紙エポキシ）を用いることにより、Ｘ線透過部３のＸ線透過率を高めることができる。また、エポキシ樹脂を含浸させた紙繊維基材は、他の基材と比較して加工し易く、低コストでもあるという利点を有する。
なお、Ｘ線吸収部２とＸ線透過部３とはエポキシ系接着剤等により互いに接着される。このような接着剤のＸ線吸収率は、Ｘ線透過部３と同様に極めて低いため、グリッド１中のＸ線透過部３の一部とみなすことができる。
Ｘ線透過部３の厚さは、画素２０の幅（ピッチ）によって適宜変更されるが、具体的には、１１０〜１９０μｍ程度であることが好ましく、１２５〜１８０μｍ程度であることがより好ましい。
また、グリッド１の平面視でのサイズは、特に限定されないが、Ｘ線検出器１０と略同じサイズであることが好ましく、例えば、２００ｍｍ×２００ｍｍ程度とされる。
本実施形態では、グリッド１のＸ線吸収部２およびＸ線透過部３の合計の幅（Ｘ線吸収部２のピッチ）とＸ線検出器１０の画素２０の幅（画素２０のピッチ）との差を所定の範囲内に設定する。具体的には、グリッド１のＸ線吸収部２およびＸ線透過部３の合計の幅をＷｇ［μｍ］、Ｘ線検出器１０の画素２０の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０（ただし、Ｗ ｇ −Ｗ ｐ ＝０は除く）の関係を満足するようにグリッド１を構成する。これにより、グリッド１のＸ線吸収部２のピッチ（Ｗｇ）とＸ線検出器１０の画素２０のピッチ（Ｗｐ）との差に起因してＸ線画像に現れるグリッドアーチファクト（グリッドライン）の周期を長くすることができる。
また、グリッド１は、−１．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦１．０（ただし、Ｗ ｇ −Ｗ ｐ ＝０は除く）の関係を満足することが好ましく、−０．５≦Ｗｇ−Ｗｐ≦０．５（ただし、Ｗ ｇ −Ｗ ｐ ＝０は除く）の関係を満足することがより好ましい。これにより、Ｘ線画像に現れるグリッドアーチファクト（グリッドライン）の周期をより長くすることができる。
さらに、本実施形態では、グリッド１をＸ線検出器１０の表面に隣接させた状態でグリッド１を平面視した際に、Ｘ線吸収部２の少なくとも一部がＸ線検出器１０の結像部１１と重複するようにグリッド１が構成されている。したがって、図１に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、各画素２０の結像部１１にＸ線吸収部２の少なくとも一部が重複する。この状態は、Ｘ線吸収部２の一端と非結像部１２の一端とが重なったときに重複が最小（または無し）になり、Ｘ線吸収部２の位置の推移にしたがって重複状態が遷移していく。これにより、Ｘ線吸収部２に起因する輝度低下も遷移し、周期状のラインを形成するグリッドアーチファクトとなる。しかし、Ｗｇ−Ｗｐの値を小さくすることでＸ線画像中に現れるグリッドアーチファクトの周期が長くなるため、Ｘ線画像中のグリッドラインを目立たなくさせることができる。
ここで、グリッドのＸ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）とＸ線検出器の画素のピッチ（Ｗｐ）との差と、Ｘ線画像に現れるグリッドラインとの関係について説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、グリッドのＸ線吸収部のピッチとＸ線検出器の画素のピッチとの差によるグリッドラインの周期および振幅の関係を示す模式図である。図４は、グリッドラインの空間周波数と観察者のコントラスト感度との関係例を示すグラフである。なお、下記の説明では、Ｘ線検出器の画素のピッチ（Ｗｐ）は、いずれも１５０μｍである。
図３（ａ）は、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）が２５０μｍのグリッドをＸ線検出器の被写体側（Ｘ線光源側）の表面に隣接して設けたグリッド付きＸ線検出器に対してＸ線を照射した際に、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの周期および振幅を示す図である。したがって、Ｗｇ−Ｗｐの値が１００μｍとなる。
図３（ｂ）は、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）が１６６μｍのグリッドをＸ線検出器の被写体側（Ｘ線光源側）の表面に隣接して設けたグリッド付きＸ線検出器に対してＸ線を照射した際に、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの周期および振幅を示す図である。したがって、Ｗｇ−Ｗｐの値が１６μｍとなる。
図３（ｃ）は、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）が１４４μｍのグリッドをＸ線検出器の被写体側（Ｘ線光源側）の表面に隣接して設けたグリッド付きＸ線検出器に対してＸ線を照射した際に、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの周期および振幅を示す図である。したがって、Ｗｇ−Ｗｐの値が−６μｍとなる。
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）と画素のピッチ（Ｗｐ）との差が小さくなるにつれて、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの周期が長くなり、低周波となる。具体的には、図３（ａ）で現れるグリッドラインは、周期：約０．２３ｍｍ、周波数（空間周波数）：約４．４１（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）であり、同様に、図３（ｂ）で現れるグリッドラインは、周期：約１．３５ｍｍ、周波数：約０．７４（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）であり、図３（ｃ）で現れるグリッドラインは、周期：約３．４５ｍｍ、周波数：約０．２９（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）である。
また、グリッドラインの周期が長くなるにつれて、その振幅が小さくなる。さらに、グリッドラインの周期が長くなることにより、Ｘ線画像全体に対するグリッドラインの占める面積が減少する。したがって、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）と画素のピッチ（Ｗｐ）との差を小さくすることにより、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの影響を小さくすることができる。
さらに、図４に示すように、グリッドラインの空間周波数が約０．５（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）よりも小さくなると、人の視覚のレスポンス（コントラスト感度）は下がってくる。本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）と画素のピッチ（Ｗｐ）との差が３μｍ以下になるように構成しており、Ｘ線画像に現れるグリッドラインは極めて低周波となる。具体的には、グリッドラインの周波数（空間周波数）は、約０．１３（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）以下となり、Ｘ線画像中のグリッドラインとグリッドライン周囲とのコントラストの違いが認識できなくなってくる。
したがって、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）と画素のピッチ（Ｗｐ）との差を３μｍ以下にすることにより、撮像されるＸ線画像中に現れるグリッドラインが目立たなくなる。また、グリッドのＸ線吸収部２の配列方向とＸ線検出器１０の画素の配列方向とが完全に平行でない場合に、グリッドアーチファクトが斜線の集合となり診断の支障となるが、グリッドアーチファクトの周期が長くなることによる効果により、同様にグリッドラインを目立たなくさせることができる。そのため、鮮明な高品質のＸ線画像を得ることができ、被写体の正確なＸ線撮像が可能となる。
さらに、本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、得られるＸ線画像のグリッドラインが目立たない。そのため、従来から行われているような、Ｘ線画像からグリッドラインの画像信号を除去する画像処理を行う必要がない。
なお、本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２の少なくとも一部がＸ線検出器１０の結像部１１と重複するため、上述した作用により、グリッドラインが長周期・低周波となり、グリッドラインが目立たなくなるという効果を奏する。これに対して、ＷｇとＷｐとの差が大きくなると（例えば、Ｗｇ−Ｗｐの値が５μｍ以上）、グリッドラインの周期が小さくなり、その振幅も増加するため、グリッドアーチファクトの影響が顕著となり、高品質のＸ線画像を得ることができなくなってしまう。
本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２（第１のＸ線吸収部２１）が画素２０の結像部１１と重なる幅をＸ［μｍ］とし、結像部１１の幅をＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙの値が０．０１〜０．３０であることが好ましい（図２参照）。Ｘ／Ｙの値が上記範囲内であれば、前述したグリッドラインの周期性が確実に維持され、グリッド１のＸ線吸収部２のピッチ（Ｗｇ）とＸ線検出器１０の画素２０のピッチ（Ｗｐ）との差を小さくすることにより、グリッドラインを目立たなくさせることができる。また、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２および結像部１１が重複する面積が抑制され、より効率良くＸ線を結像部１１に入射させることができる。結果として、より鮮明な高品質のＸ線画像を得ることができ、被写体の正確なＸ線撮像が可能となる。
また、Ｘ／Ｙの値は、０．０２〜０．２７であることがより好ましく、０．０４〜０．２５であることがさらに好ましい。これにより、上述した効果がより顕著となる。
また、グリッド１のＸ線吸収部２のピッチ（Ｗｇ）は、画素２０のピッチ（Ｗｐ）よりも小さいことが好ましい。これにより、グリッド密度を高くすることができるため、被写体からの散乱Ｘ線の除去能を向上させることができる。
また、本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２（第１のＸ線吸収部２１）は、非結像部１２とさらに重複していることが好ましい。係る構成とすることにより、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２および結像部１１が重複する面積が抑制され、より効率良く被写体を透過したＸ線が結像部１１に入射する。これにより、より正確な被写体のＸ線撮像が可能となる。
また、本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１の平面視において、Ｘ線透過部３がＸ線検出器１０の非結像部１２と重複していることが好ましい。係る構成とすることにより、より効率良く被写体を透過したＸ線が結像部１１に入射する。これにより、より正確な被写体のＸ線撮像が可能となる。
なお、図１に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１が、Ｘ線吸収部２の幅が２０μｍ、Ｘ線透過部３の幅が１３０μｍに設定されている。係るグリッド付きＸ線検出器１００では、図１および２に示すように、（ａ）に示す領域において、Ｘ線吸収部２の左側の一端（Ｘ線透過部３と反対側の端）と、画素２０の非結像部１２の左側の一端（結像部１１と反対側の端）とがずれるように配置されている部分がある。しかしながら、本発明のグリッド（本発明のグリッド付きＸ線検出器）は、これに限定されず、例えば、図５に示すような構成とすることもできる。
図５は、本発明のグリッドのその他の好適な実施形態をＸ線検出器に取り付けたときの状態を示す断面図である。
図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１が、Ｘ線吸収部２の幅が３０μｍ、Ｘ線透過部３の幅が１２０μｍに設定されており、図１に示すＸ線検出器１０と同じ画素ピッチのＸ線検出器１０に取り付けられている。図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、（ａ）に示す領域において、Ｘ線吸収部２の左側の一端（Ｘ線透過部３と反対側の端）が、画素２０の非結像部１２の左側の一端（結像部１１と反対側の端）と重なっている部分がある。すなわち、図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１の左側の一端とＸ線検出器１０の左側の一端とが重なるように配置している。係る構成であっても、Ｘ線吸収部２とＸ線透過部３とを接着する接着剤の厚さや、各部材の厚さの微小なバラつき等により、グリッド付きＸ線検出器１００は、グリッド１の平面視において、Ｘ線吸収部２の少なくとも一部がＸ線検出器１０の結像部１１と重複し、上述した本発明の効果を奏する。
さらに、図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、（ａ）に示す領域において、Ｘ線吸収部２の左側の一端が、画素２０の非結像部１２の左側の一端と重なっている部分がある。また、（ｂ）に示す領域において、Ｘ線吸収部２の左側の一端が、画素２０の非結像部１２の左側の一端と重なっている部分がある。この（ａ）および（ｂ）に示す領域のＸ線吸収部２を第１のＸ線吸収部２１とすると、Ｘ線吸収部２のピッチ（Ｗｇ）と画素２０のピッチ（Ｗｐ）との差により、第１のＸ線吸収部２１が、図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００中に一定の周期で存在する。すなわち、グリッド付きＸ線検出器１００では、所定の周期で第１のＸ線吸収部２１が含まれることとなる。なお、係る所定の周期は、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの周期に一致する。なお、図１に示すグリッド付きＸ線検出器１００では、図中に第１のＸ線吸収部２１が現れないが、図５に示すグリッド付きＸ線検出器１００と同様に、第１のＸ線吸収部２１を含む。
本実施形態では、係る所定の周期が、７．５ｍｍ以上３１０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、撮像されるＸ線画像中に現れるグリッドラインがより目立たなくなる。また、グリッド１のＸ線吸収部２の配列方向とＸ線検出器１０の画素の配列方向とが完全に平行でない場合に、グリッドアーチファクトが斜線の集合となり診断の支障となるが、グリッドアーチファクトの周期が長くなることによる効果により、同様にグリッドラインを目立たなくさせることができる。そのため、Ｘ線画像の品質を向上させることができ、被写体のより正確なＸ線撮像が可能となる。係る所定の周期は、２２．５ｍｍ以上３１０ｍｍ以下であることがより好ましく、４５ｍｍ以上３１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
このようなグリッド付きＸ線検出器１００は、例えば、図示しない固定枠等の固定機構を用いて、Ｘ線検出器１０の被写体側の表面にグリッド１を隣接して設置する（または、密着させる）。その際に、グリッド１の中心とＸ線検出器１０の中心とを位置合わせすることが好ましいが、図５に示すように、グリッド１のＸ線吸収部２の一端が画素２０の非結像部１２の一端とを必ずしも一致させる必要はない。本実施形態のグリッド付きＸ線検出器１００では、グリッド１とＸ線検出器１０との厳密な位置合わせを行わなくても、得られるＸ線画像に現れるグリッドラインが目立たないため、鮮明な高品質のＸ線画像を得ることができるからである。
以上、本発明のグリッドおよびグリッド付きＸ線検出器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
次に、本発明のグリッド（グリッド付きＸ線検出器）を用いて撮像されるＸ線画像について、以下に示す具体的な実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
＜グリッドの作製＞
まず、厚さ２０μｍの鉛箔と、厚さ１２６±１μｍのアルミニウム箔とを準備した。
＜グリッドの作製＞
まず、厚さ２０μｍの鉛箔と、厚さ１２６±１μｍのアルミニウム箔とを準備した。
次に、鉛箔とアルミニウム箔とをエポキシ系接着剤で接着した後、熱乾燥処理を行った。これにより、鉛箔とアルミニウム箔とが接着した接合体を得た。
次に、得られた接合体を断裁して、長さ：４７０ｍｍ、幅：３ｍｍの複数の短冊材を得た。その後、複数の短冊材を、鉛（Ｘ線吸収部）とアルミニウム（Ｘ線透過部）とが交互に配列するようにしてエポキシ系接着剤を介して積層した。その後、加圧しながら熱乾燥処理を行い、縦：１０ｃｍ×横：１０ｃｍのグリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１５３μｍであり、グリッド密度は６５．３本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は３：１、４：１、５：１であった。
＜グリッド付きＸ線検出器の作製＞
次に、図１に示すようなＸ線検出器を準備した。係るＸ線検出器のサイズは、縦：３５．０４ｃｍ×横：４２．５０ｃｍであり、画素ピッチ：１５０μｍ（結像部：１２０μｍ、非結像部：３０μｍ）であった。
次に、図１に示すようなＸ線検出器を準備した。係るＸ線検出器のサイズは、縦：３５．０４ｃｍ×横：４２．５０ｃｍであり、画素ピッチ：１５０μｍ（結像部：１２０μｍ、非結像部：３０μｍ）であった。
そして、作製したグリッドを、図示しない固定機構を用いて、Ｘ線検出器の被写体側の表面に隣接して設置し、グリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、グリッドのＸ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）とＸ線検出器の画素のピッチ（Ｗｐ）との差：Ｗｇ−Ｗｐの値が、３μｍであった。
（実施例２）
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２４±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１５０．５μｍであり、グリッド密度は６６．４本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は４：１であった。
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２４±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１５０．５μｍであり、グリッド密度は６６．４本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は４：１であった。
＜グリッド付きＸ線検出器の作製＞
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、０．５μｍであった。
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、０．５μｍであった。
（実施例３）
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２４±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１４９．５μｍであり、グリッド密度は６６．９本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は４：１であった。
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２４±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１４９．５μｍであり、グリッド密度は６６．９本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は４：１であった。
＜グリッド付きＸ線検出器の作製＞
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、０．５μｍであった。
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、０．５μｍであった。
（比較例１）
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２８±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１５５μｍであり、グリッド密度は６４．５本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は３：１、４：１、５：１であった。
＜グリッドの作製＞
アルミニウム箔として、厚さ１２８±１μｍのアルミニウム箔を用いた以外は、実施例１と同様にして、グリッドを作製した。得られたグリッドのＸ線吸収部のピッチは１５５μｍであり、グリッド密度は６４．５本／ｃｍであり、グリッド比（格子比）は３：１、４：１、５：１であった。
＜グリッド付きＸ線検出器の作製＞
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、５μｍであった。
実施例１と同様のＸ線検出器を準備し、実施例１と同様にしてグリッド付きＸ線検出器を得た。このようにして得られたグリッド付きＸ線検出器は、Ｗｇ−Ｗｐの値が、５μｍであった。
［Ｘ線画像評価（被写体無し）］
Ｘ線管焦点−検出器間距離が１２０ｃｍとなるように、Ｘ線管球（Ｘ線光源）と実施例１および２のグリッド付きＸ線検出器とを配置した。そして、各グリッド付きＸ線検出器に対してＸ線光源からＸ線を照射（曝射）して、Ｘ線検出器で撮像されたＸ線画像中に現れるグリッドラインを評価した。なお、Ｘ線管球のＸ線照射条件は、管電圧：５０ｋｖ、管電流：１００ｍＡ、照射時間：５０ｍｓｅｃであった。その結果を、図６に示す。
Ｘ線管焦点−検出器間距離が１２０ｃｍとなるように、Ｘ線管球（Ｘ線光源）と実施例１および２のグリッド付きＸ線検出器とを配置した。そして、各グリッド付きＸ線検出器に対してＸ線光源からＸ線を照射（曝射）して、Ｘ線検出器で撮像されたＸ線画像中に現れるグリッドラインを評価した。なお、Ｘ線管球のＸ線照射条件は、管電圧：５０ｋｖ、管電流：１００ｍＡ、照射時間：５０ｍｓｅｃであった。その結果を、図６に示す。
図６（ａ）および（ｂ）は、実施例１および２のグリッド付きＸ線検出器に対して、直接Ｘ線照射して得られるＸ線画像に現れるグリッドラインを示す図である。
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｘ線吸収部のピッチ（Ｗｇ）と画素のピッチ（Ｗｐ）との差を３μｍ以下にすると、Ｘ線画像に現れるグリッドラインは極めて低周波となる。具体的には、実施例１で現れるグリッドラインは、周期：約７．５ｍｍ、周波数（空間周波数）：約０．１３（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）であり、同様に、実施例２のグリッドラインは、周期：約４５ｍｍ、周波数：約０．０２（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）である。
図６（ａ）および（ｂ）に示されるグリッドラインは、図３（ａ）〜（ｃ）のグリッドラインに比べて、目立たなかった。特に、実施例２のグリッド付きＸ線検出器では、グリッドラインの存在を視認できなかった。したがって、実施例１および２のグリッド付きＸ線検出器では、Ｘ線画像に現れるグリッドラインの影響を小さくすることができ、鮮明な高品質のＸ線画像を得ることができた。
［Ｘ線画像評価（被写体有り）］
Ｘ線管焦点−検出器間距離が１２０ｃｍとなるように、Ｘ線管球（Ｘ線光源）と実施例３および比較例１のグリッド付きＸ線検出器とを配置したＸ線撮像装置を準備した。係るＸ線撮像装置により、人体の膝関節部分のＸ線撮影を行い、得られたＸ線画像を評価した。なお、Ｘ線管球のＸ線照射条件は、管電圧：５０ｋｖ、管電流：１００ｍＡ、照射時間：５０ｍｓｅｃであった。その結果を、図７に示す。
Ｘ線管焦点−検出器間距離が１２０ｃｍとなるように、Ｘ線管球（Ｘ線光源）と実施例３および比較例１のグリッド付きＸ線検出器とを配置したＸ線撮像装置を準備した。係るＸ線撮像装置により、人体の膝関節部分のＸ線撮影を行い、得られたＸ線画像を評価した。なお、Ｘ線管球のＸ線照射条件は、管電圧：５０ｋｖ、管電流：１００ｍＡ、照射時間：５０ｍｓｅｃであった。その結果を、図７に示す。
図７は、実施例３および比較例１のグリッド付きＸ線検出器を用いて、被写体（人体の膝関節部分）を撮像して得られるＸ線画像を示す図である。
図７に示すように、実施例３のグリッド付きＸ線検出器を用いることにより、Ｘ線画像中にグリッドラインが確認されない鮮明なＸ線画像を得ることができた。一方、比較例１のグリッド付きＸ線検出器を用いた場合には、グリッドラインを示す縞模様がＸ線画像の上下方向に現れてしまい、鮮明なＸ線画像を得ることができなかった。
１…グリッド ２…Ｘ線吸収部 ２１…第１のＸ線吸収部 ３…Ｘ線透過部 １０…Ｘ線検出器 １１…結像部 １２…非結像部 ２０…画素 １００…グリッド付きＸ線検出器 Ｘ…グリッドの平面視において、Ｘ線吸収部と結像部とが重なる幅 Ｙ…結像部の幅 Ｗｇ…Ｘ線吸収部およびＸ線透過部の合計の幅（Ｘ線吸収部のピッチ） Ｗｐ…画素の幅（画素のピッチ）
Claims (6)
- 入射するＸ線を検出する結像部と、該結像部に隣接して設けられた非結像部とを備えた複数の画素が２次元的に配列されて構成されたＸ線検出器と、
固定機構により前記Ｘ線検出器表面に隣接して設置され、前記Ｘ線を吸収する複数のＸ線吸収部と、前記Ｘ線を透過する複数のＸ線透過部とが交互に配列されて構成されたグリッドとを有し、
前記グリッドの前記Ｘ線吸収部および前記Ｘ線透過部の合計の幅をＷｇ［μｍ］、前記Ｘ線検出器の前記画素の幅をＷｐ［μｍ］としたとき、−３．０≦Ｗｇ−Ｗｐ≦３．０［μｍ］（ただし、Ｗｇ−Ｗｐ＝０は除く）の関係を満たし、
前記グリッドを平面視した際に、前記Ｘ線吸収部の少なくとも一部は、前記Ｘ線検出器の前記結像部と重複しており、前記Ｘ線吸収部と前記結像部との重複状態が遷移し、
前記複数のＸ線吸収部は、一端が、前記非結像部の一端と重なる第１のＸ線吸収部を含み、
前記第１のＸ線吸収部は、前記グリッド中に所定の周期で含まれており、前記所定の周期は、７．５ｍｍ以上３１０ｍｍ以下であることを特徴とするグリッド付きＸ線検出器。 - 前記Ｘ線吸収部は、前記非結像部とさらに重複する請求項１に記載のグリッド付きＸ線検出器。
- 前記Ｘ線吸収部の前記少なくとも一部が前記画素の前記結像部と重なる幅をＸ［μｍ］とし、前記結像部の幅をＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙの値が０．０１〜０．３０である請求項１または２に記載のグリッド付きＸ線検出器。
- 前記Ｘ線透過部の少なくとも一部は、前記Ｘ線検出器の前記非結像部と重複する請求項１ないし３のいずれかに記載のグリッド付きＸ線検出器。
- 前記複数のＸ線吸収部のピッチは、前記複数の画素のピッチよりも小さい請求項１ないし４のいずれかに記載のグリッド付きＸ線検出器。
- 前記Ｘ線透過部は、エポキシ樹脂を含浸させた紙繊維基材で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のグリッド付きＸ線検出器。
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