JP6641725B2 - X-ray equipment - Google Patents

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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

本発明は、医療分野などにおいて被検体のX線画像を撮影するX線撮影装置に係り、特にX線位相画像の撮影を可能とするX線撮影装置に関する。   The present invention relates to an X-ray imaging apparatus that captures an X-ray image of a subject in the medical field or the like, and particularly to an X-ray imaging apparatus that can capture an X-ray phase image.

医療分野などにおいて被検体の内部を診断する場合、X線を照射してX線画像を生成するX線撮影装置が広く用いられている。一般的に普及しているX線画像は、X線強度の減衰の違いをコントラストとして画像化する吸収イメージング法によって生成される。   When diagnosing the inside of a subject in the medical field or the like, an X-ray imaging apparatus that irradiates X-rays and generates an X-ray image is widely used. An X-ray image that is widely used is generated by an absorption imaging method in which a difference in X-ray intensity attenuation is imaged as contrast.

被検体に対して照射されたX線は、被検体を透過する際に被検体の各部分を構成する物質に応じて吸収されて減衰する。被検体を透過したX線はX線吸収像としてX線検出器により検出され、X線検出信号として出力される。X線検出信号はX線の吸収率によって異なるので、X線検出信号に対して各種画像処理を行うことにより、X線強度の減衰の違いがコントラスト(濃淡の差)として表されたX線画像が生成される。例えば骨部組織はX線吸収率が高いので、吸収イメージング法によってコントラストの高い骨部組織の像を取得できる。   The X-rays radiated to the subject are absorbed and attenuated according to the substances constituting each part of the subject when transmitting through the subject. The X-ray transmitted through the subject is detected by the X-ray detector as an X-ray absorption image and output as an X-ray detection signal. Since the X-ray detection signal varies depending on the absorption rate of the X-ray, various image processing is performed on the X-ray detection signal, so that the difference in attenuation of the X-ray intensity is represented as a contrast (difference in density). Is generated. For example, since bone tissue has a high X-ray absorption rate, an image of bone tissue with high contrast can be acquired by the absorption imaging method.

しかしX線の吸収率は被検体を構成する元素によって大きく異なり、原子番号が小さい元素はX線吸収率が小さくなる。原子番号が小さい元素を多く含む、軟骨などの軟部組織ではX線がほとんど吸収されない。そのため吸収イメージング法によるX線画像では、十分なコントラストが形成された軟部組織の像を得ることが困難である。   However, the X-ray absorptance varies greatly depending on the elements constituting the subject, and an element having a small atomic number has a small X-ray absorptivity. X-rays are hardly absorbed in soft tissues, such as cartilage, which contain many elements having low atomic numbers. Therefore, it is difficult to obtain an image of a soft tissue with a sufficient contrast formed by an X-ray image by the absorption imaging method.

そこで近年では、X線の位相差を利用して被検体を画像化する、位相イメージング法によるX線画像を生成するX線撮影装置について提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。電磁波の一種であるX線は、被検体を透過する際に位相がシフトする。すなわちX線は物質によって伝播速度が異なるので、被検体を透過することによってX線の波の山の位置がずれ、位相シフトが発生することとなる。X線の減衰効果と比べてX線の位相シフトの効果は非常に大きいので、X線吸収率の低い軟部組織などについても、位相イメージング法によってコントラストの高いX線画像を取得できる。   Therefore, in recent years, there has been proposed an X-ray imaging apparatus that generates an X-ray image by a phase imaging method, which images an object using a phase difference of X-rays (for example, see Patent Documents 1 and 2). X-rays, which are a type of electromagnetic waves, shift in phase when transmitting through a subject. That is, since the propagation speed of the X-ray varies depending on the substance, the position of the peak of the wave of the X-ray shifts by transmitting through the subject, and a phase shift occurs. Since the effect of the phase shift of the X-ray is much larger than the effect of the attenuation of the X-ray, an X-ray image with high contrast can be obtained by the phase imaging method even for a soft tissue having a low X-ray absorption rate.

位相イメージング法によるX線画像を撮影するX線撮影装置について説明する。位相イメージング法によるX線撮影(X線位相撮影)の方式として、特にタルボ干渉を利用したタルボ干渉方式によるX線撮影装置を例にとって説明する。   An X-ray imaging apparatus that captures an X-ray image by the phase imaging method will be described. As an X-ray imaging method using a phase imaging method (X-ray phase imaging), an X-ray imaging apparatus using a Talbot interference method using Talbot interference will be described as an example.

X線位相撮影に用いる従来のX線撮影装置101では、図8(a)に示すように、X線管103から位相の揃ったX線103aが被検体Mに対して照射される。被検体MとX線検出器105との間には、すだれ状の格子R1を有する位相格子107が設けられている。格子R1はy方向に延伸しており、X線103aの位相をシフトさせる。そのため位相格子107を透過することにより、格子R1を透過するX線103aと格子R1の間隙部(スリット部)を透過するX線103aとの間で位相が変調する。   In the conventional X-ray imaging apparatus 101 used for X-ray phase imaging, the subject M is irradiated with X-rays 103a having the same phase from the X-ray tube 103 as shown in FIG. A phase grating 107 having an interdigital grating R1 is provided between the subject M and the X-ray detector 105. The grating R1 extends in the y direction, and shifts the phase of the X-ray 103a. Therefore, by transmitting the phase grating 107, the phase is modulated between the X-ray 103a transmitting the grating R1 and the X-ray 103a transmitting the gap (slit) of the grating R1.

X線は位相格子107を透過することにより、位相格子107から所定の距離(タルボ距離)離れた位置に、位相格子107の像がタルボ干渉効果によって投影される。タルボ干渉によって投影される位相格子107の像は、自己像と呼ばれる。自己像には、X線の干渉によって生じる縞状のX線強度分布の像(干渉縞)が映し出される。干渉縞は、いずれも格子R1が伸びる方向(y方向)に平行である。   By transmitting the X-rays through the phase grating 107, an image of the phase grating 107 is projected at a predetermined distance (Talbot distance) from the phase grating 107 by the Talbot interference effect. The image of the phase grating 107 projected by Talbot interference is called a self-image. In the self-image, an image (interference fringe) of a stripe-like X-ray intensity distribution generated by interference of X-rays is displayed. Each of the interference fringes is parallel to the direction in which the grating R1 extends (the y direction).

自己像に映し出される干渉縞は被検体Mを透過するX線の位相シフトによって変調を受ける。すなわち被検体Mが存在する場合、被検体Mを透過することによりX線103aの位相がシフトする結果、干渉縞がy方向と異なる方向に乱れる。干渉縞の乱れは被検体Mの形状や被検体Mを構成する物質に依存するので、自己像に映る干渉縞を解析することによって被検体Mの位相情報を取得できる。   The interference fringe projected on the self image is modulated by the phase shift of the X-ray transmitted through the subject M. That is, when the subject M exists, the phase of the X-ray 103a is shifted by transmitting through the subject M, so that the interference fringes are disturbed in a direction different from the y direction. Since the disturbance of the interference fringes depends on the shape of the subject M and the substance constituting the subject M, the phase information of the subject M can be obtained by analyzing the interference fringes reflected in the self-image.

タルボ干渉効果が発生するには位相格子107に設けられる格子のピッチは数μm程度の狭い距離である必要があるので、自己像に映る干渉縞の周期も同様の距離となる。このような狭い周期の縞を直接X線検出器で解析することは比較的困難であるので、位相格子107からタルボ距離だけ離れた位置に吸収格子109をさらに設けることが一般的である。吸収格子109はX線吸収材からなるすだれ状の格子R2によって構成される。   In order for the Talbot interference effect to occur, the pitch of the grating provided on the phase grating 107 needs to be a small distance of about several μm, so that the period of the interference fringes reflected in the self-image is the same. Since it is relatively difficult to directly analyze such narrow-period fringes with an X-ray detector, it is common to further provide an absorption grating 109 at a position separated from the phase grating 107 by a Talbot distance. The absorption grating 109 is constituted by an interdigital grating R2 made of an X-ray absorber.

この場合、吸収格子109の背後に形成される自己像には、位相格子107に基づく干渉縞と吸収格子109の干渉縞との周期のずれにより縞状のモアレが発生する。モアレ縞の周期は干渉縞の周期より大きく、自己像に映る干渉縞の乱れに応じてモアレ縞の形状も変化する。そのため自己像に発生するモアレ縞の形状に基づいて、被検体Mの構造を比較的容易に解析できる。   In this case, in the self-image formed behind the absorption grating 109, fringe-like moire occurs due to a shift in the period between the interference fringe based on the phase grating 107 and the interference fringe of the absorption grating 109. The period of the moire fringes is larger than the period of the interference fringes, and the shape of the moire fringes changes according to the disturbance of the interference fringes reflected in the self-image. Therefore, the structure of the subject M can be relatively easily analyzed based on the shape of the moire fringes generated in the self image.

ここで、X線強度分布を検出するX線検出器105について説明する。X線検出器105はフラットパネル型検出器(FPD)などが用いられる。ここではX線をシンチレータ素子などで光に変換し、さらに光を電気信号である電荷に変換する間接変換型のX線検出器を例として説明する。X線検出器105は図8(b)に示すようにシンチレータ層105aと出力層105bがz方向に積層された構成を有している。シンチレータ層105aはX線を吸収して光に変換するシンチレータ素子によって構成される。   Here, the X-ray detector 105 that detects the X-ray intensity distribution will be described. As the X-ray detector 105, a flat panel detector (FPD) or the like is used. Here, an indirect conversion type X-ray detector that converts X-rays into light using a scintillator element or the like, and further converts light into electric charges as electric signals will be described as an example. The X-ray detector 105 has a configuration in which a scintillator layer 105a and an output layer 105b are stacked in the z direction as shown in FIG. The scintillator layer 105a is composed of a scintillator element that absorbs X-rays and converts them into light.

出力層105bは基板111と、二次元マトリクス状に配列された画素113とを備えている。画素113の各々は、図示しない光電変換素子と出力素子とを備えている。X線検出器105へ入射するX線はシンチレータ層105aにおいて光に変換され、シンチレータ光として発光する。シンチレータ光は画素113に設けられる光電変換素子によって電気信号である電荷に変換され、X線検出信号として出力素子から出力される。そして出力されたX線検出信号に基づいて、自己像を映すX線画像が生成される。   The output layer 105b includes a substrate 111 and pixels 113 arranged in a two-dimensional matrix. Each of the pixels 113 includes a photoelectric conversion element and an output element (not shown). X-rays incident on the X-ray detector 105 are converted into light in the scintillator layer 105a and emit light as scintillator light. The scintillator light is converted into electric charge as an electric signal by a photoelectric conversion element provided in the pixel 113, and is output from the output element as an X-ray detection signal. Then, an X-ray image showing a self-image is generated based on the output X-ray detection signal.

タルボ干渉方式によるX線撮影を行う場合、吸収格子109を格子R2の周期方向(x方向)に走査させつつX線画像を複数枚撮影する。そして複数のX線画像の各々に発生するモアレ縞の変化を解析することによって、被検体Mの位相コントラスト像を映す画像(X線位相画像)を取得する。位相コントラスト像は吸収コントラスト像と異なり軟部組織などであっても明瞭に映るので、X線位相画像を用いることにより、軟部組織などについて精度の高い診断を実行できる。   When performing X-ray imaging using the Talbot interference method, a plurality of X-ray images are captured while scanning the absorption grating 109 in the periodic direction (x direction) of the grating R2. Then, an image (X-ray phase image) showing a phase contrast image of the subject M is obtained by analyzing a change in moiré fringes generated in each of the plurality of X-ray images. Unlike an absorption contrast image, a phase contrast image is clearly seen even in a soft tissue or the like. Therefore, by using an X-ray phase image, highly accurate diagnosis can be performed on a soft tissue or the like.

国際公開WO2004/058070号International Publication WO2004 / 058070 特開2015−24068号公報JP-A-2524068

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来のX線撮影装置に用いられるX線検出器105では、シンチレータ層105aを構成するシンチレータ素子が薄いので、入射するX線のうち、比較的高エネルギーのX線をシンチレータ光に変換できない。そのためX線検出信号に基づいて取得されるX線位相画像は、位相情報の精度が低いものとなる。但し、高エネルギーのX線を検出可能とすべくシンチレータ層105aを厚くする場合、シンチレータ光がシンチレータ層105aの内部で容易に散乱する。その結果、X線位相画像の解像度が低下するという新たな問題が懸念される。
However, the conventional example having such a configuration has the following problem.
That is, in the X-ray detector 105 used in the conventional X-ray imaging apparatus, since the scintillator element forming the scintillator layer 105a is thin, X-rays having relatively high energy among incident X-rays cannot be converted into scintillator light. . Therefore, an X-ray phase image acquired based on an X-ray detection signal has low accuracy of phase information. However, when the thickness of the scintillator layer 105a is increased so that high-energy X-rays can be detected, scintillator light is easily scattered inside the scintillator layer 105a. As a result, there is a concern about a new problem that the resolution of the X-ray phase image is reduced.

一方でX線画像の解像度を向上させることを目的として、X線検出器においてシンチレータ素子を隔壁で区画する構成について提案されている(参考文献1:国際公開2012/161304号参照)。このような構成を有するX線検出器201は、シンチレータ層203と、出力層205とが積層され、出力層205は基板207および画素209を備えている(図9(a))。そしてシンチレータ層203は二次元マトリクス状に配列された多数のシンチレータ素子211が格子状の遮光壁213によって区画された形状を有している(図9(b))。   On the other hand, for the purpose of improving the resolution of an X-ray image, a configuration in which a scintillator element is partitioned by a partition in an X-ray detector has been proposed (see Reference 1: International Publication 2012/161304). In the X-ray detector 201 having such a configuration, a scintillator layer 203 and an output layer 205 are stacked, and the output layer 205 includes a substrate 207 and pixels 209 (FIG. 9A). The scintillator layer 203 has a shape in which a large number of scintillator elements 211 arranged in a two-dimensional matrix are partitioned by a lattice-shaped light shielding wall 213 (FIG. 9B).

このような構成では散乱したシンチレータ光は遮光壁213によって遮断されるので、シンチレータ素子211において発生する散乱光が、隣接するシンチレータ素子211へ到達することを防止できる。従って遮光壁を有するX線検出器201の構成をタルボ干渉方式によるX線撮影装置101に適用させることにより、シンチレータ素子211を厚くした場合であっても、X線位相画像の解像度の低下を回避することを期待できる。   In such a configuration, the scattered scintillator light is blocked by the light shielding wall 213, so that the scattered light generated in the scintillator element 211 can be prevented from reaching the adjacent scintillator element 211. Therefore, by applying the configuration of the X-ray detector 201 having the light-shielding wall to the X-ray imaging apparatus 101 based on the Talbot interference method, even if the scintillator element 211 is made thicker, a decrease in the resolution of the X-ray phase image is avoided. Can be expected.

しかしX線検出器201において、シンチレータ素子211の各々は遮光壁213によって仕切られているので、遮光壁213に入射するX線は光に変換されない。従って、X線検出器201に照射されるX線のうち、遮光壁213の部分についてはX線検出信号が出力されないので、X線検出器201全体としてのX線感度が低下するという新たな問題が懸念される。特に遮光壁が厚くなるほどX線検出器201のX線感度がより低下するので、X線位相画像の診断能が低くなる。   However, in the X-ray detector 201, since each of the scintillator elements 211 is partitioned by the light shielding wall 213, the X-ray incident on the light shielding wall 213 is not converted into light. Therefore, among the X-rays irradiated to the X-ray detector 201, an X-ray detection signal is not output to the portion of the light shielding wall 213, so that the X-ray sensitivity of the X-ray detector 201 as a whole is reduced. Is concerned. In particular, since the X-ray sensitivity of the X-ray detector 201 is further reduced as the light-shielding wall becomes thicker, the diagnostic performance of the X-ray phase image is reduced.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、診断能の高いX線位相画像の撮影を可能とする、よりX線感度の高いX線撮影装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an X-ray imaging apparatus with higher X-ray sensitivity that enables imaging of an X-ray phase image with high diagnostic performance. .

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るX線撮影装置は、被検体にX線を照射するX線管と、第1の方向に延伸する回折部材が前記第1の方向に直交する第2の方向に並列され、前記X線を回折することで前記第1の方向に延伸する干渉縞を形成する第1の回折格子と、前記干渉縞を形成する前記X線を回折させて第3の方向に延伸するモアレ縞を形成する第2の回折格子と、二次元マトリクス状に配列され、前記モアレ縞を形成する前記X線を検出して光に変換するシンチレータ素子および前記シンチレータ素子を区画し前記光を遮蔽する遮光壁からなるシンチレータ層、並びに前記シンチレータ素子の各々が変換した光を電荷に変換してX線検出信号を出力する画素が二次元マトリクス状に配列された出力層によって構成されるX線検出器と、前記X線検出器が出力する前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成したX線画像に基づいて前記被検体のX線位相コントラスト像を映すX線位相画像を再構成する再構成部とを備え、前記X線の位相の変化によって前記モアレ縞が変形する方向における前記遮光壁の周期は、前記モアレ縞が延伸する前記第3の方向における前記遮光壁の周期より短くなっており、前記モアレ縞のうち変形する部分の少なくとも一部が、前記遮光壁と交差し、変形しない部分を検出する前記シンチレータ素子とは異なる前記シンチレータ素子で検出されること、を特徴とするものである。
The present invention has the following configuration to achieve such an object.
That is, in the X-ray imaging apparatus according to the present invention, the X-ray tube for irradiating the subject with X-rays and the diffractive member extending in the first direction are arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction. A first diffraction grating for forming interference fringes extending in the first direction by diffracting the X-rays; and a moiré for diffracting the X-rays forming the interference fringes and extending in a third direction. A second diffraction grating that forms fringes, a scintillator element that is arranged in a two-dimensional matrix and detects the X-rays that form the moiré fringes and converts the X-rays into light, and partitions the scintillator element to block the light An X-ray detector including a scintillator layer including a light-shielding wall and an output layer in which pixels that convert light converted by each of the scintillator elements into electric charges and output an X-ray detection signal are arranged in a two-dimensional matrix. And the X-ray An image generation unit that generates an X-ray image using the X-ray detection signal output by the output unit; and an X-ray that displays an X-ray phase contrast image of the subject based on the X-ray image generated by the image generation unit. A reconstructing unit for reconstructing a phase image, wherein a period of the light shielding wall in a direction in which the moiré fringes are deformed by a change in the phase of the X-rays is equal to the light shielding in the third direction in which the moiré fringes extend. than the period of the wall is kept short, at least a part of the portion to be deformed of the moire fringes, intersects with the light-shielding wall, is detected at said different scintillator element from said scintillator element for detecting a portion which is not deformed That is, it is characterized.

[作用・効果]本発明に係るX線撮影装置によれば、X線検出器のシンチレータ層は遮光壁がシンチレータ素子を区画する構成を有している。そのためシンチレータ素子において変換される光の散乱は遮光壁によって回避される。従って、高エネルギーのX線を検出すべくシンチレータ層を厚くした場合であってもX線画像およびX線位相画像の解像度を向上させることができる。   [Operation and Effect] According to the X-ray imaging apparatus of the present invention, the scintillator layer of the X-ray detector has a configuration in which the light shielding wall partitions the scintillator element. Therefore, scattering of light converted in the scintillator element is avoided by the light shielding wall. Therefore, the resolution of the X-ray image and the X-ray phase image can be improved even when the scintillator layer is made thick to detect high-energy X-rays.

そしてX線の位相の変化によってモアレ縞が変形する方向における遮光壁の周期は、モアレ縞が延伸する方向における遮光壁の周期より短くなっている。モアレ縞が変形する方向における遮光壁の周期が短いので、X線の位相の変化によって変形するモアレ縞の部分と、変形しないモアレ縞の部分とに基づくX線は、それぞれ確実に異なるシンチレータ素子に入射する。   The period of the light shielding wall in the direction in which the moire fringes are deformed by the change in the phase of the X-rays is shorter than the period of the light shielding wall in the direction in which the moiré stripes extend. Since the period of the light shielding wall in the direction in which the moiré fringes are deformed is short, the X-rays based on the moiré fringe portions deformed by the change in the phase of the X-rays and the moiré fringe portions that are not deformed are surely transmitted to different scintillator elements. Incident.

シンチレータ素子同士は遮光壁によって区画されているので、異なるシンチレータ素子において変換される光について、モアレ縞が変形する方向において散乱することを好適に回避できる。従って、X線画像はモアレ縞が変形する方向において解像度が特に高くなるので、X線画像においてX線の位相変化によって変形したモアレ縞の部分と、変形していないモアレ縞の部分とを高い精度で区別できる。その結果、再構成されるX線位相画像には被検体の位相コントラスト像が明瞭に映り込むので、X線位相画像の診断能を向上できる。   Since the scintillator elements are separated from each other by the light-shielding walls, it is possible to preferably prevent the light converted by the different scintillator elements from scattering in the direction in which the moire fringes are deformed. Therefore, the resolution of the X-ray image is particularly high in the direction in which the moiré fringes are deformed, so that the moiré fringe portions deformed by the phase change of the X-ray and the moiré fringe portions that are not deformed in the X-ray image have high accuracy. Can be distinguished. As a result, the phase contrast image of the subject is clearly reflected in the reconstructed X-ray phase image, so that the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved.

一方でモアレ縞が延伸する方向における遮光壁の周期は長くなる。そのためX線検出器のX線検出面において、遮光壁の配設される領域をより少なくできる。すなわちX線検出器においてX線を検出できない領域がより少なくなるので、X線位相画像の診断能を向上できるとともに、X線検出器のX線感度の低下を好適に回避できる。   On the other hand, the period of the light-shielding wall in the direction in which the moiré stripes extend becomes longer. Therefore, on the X-ray detection surface of the X-ray detector, the area where the light shielding wall is provided can be reduced. That is, since the region where the X-ray detector cannot detect X-rays is further reduced, the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved, and a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector can be suitably avoided.

また、上述した発明において、前記遮光壁および前記シンチレータ素子は前記第3の方向に延伸し、前記モアレ縞が変形する方向へ交互に並列されていることが好ましい。   In the above-described invention, it is preferable that the light-shielding wall and the scintillator element extend in the third direction, and are alternately arranged in a direction in which the moiré stripes are deformed.

[作用・効果]本発明に係るX線撮影装置によれば、遮光壁およびシンチレータ素子は第3の方向に延伸し、モアレ縞が変形する方向に並列されている。この場合、遮光壁はモアレ縞が伸びる第3の方向にのみ延伸しており、第3の方向と交差する方向に延伸する遮光壁は形成されない。そのためX線検出器のシンチレータ層において、遮光壁が配設される領域をさらに少なくできる。従ってX線検出器のX線不感領域をより狭くできるので、X線感度をより向上させることが可能となる。   [Operation and Effect] According to the X-ray imaging apparatus of the present invention, the light shielding wall and the scintillator element extend in the third direction, and are arranged in parallel in the direction in which the moire fringes are deformed. In this case, the light-shielding wall extends only in the third direction in which the moiré stripes extend, and no light-shielding wall extending in a direction intersecting the third direction is formed. Therefore, in the scintillator layer of the X-ray detector, the area where the light shielding wall is provided can be further reduced. Therefore, the X-ray insensitive region of the X-ray detector can be narrowed, so that the X-ray sensitivity can be further improved.

そして遮光壁およびシンチレータ素子はモアレ縞が変形する方向へ交互に並列されているので、モアレ縞が変形する方向における遮光壁のピッチがより短くなる。そのためX線の位相変化によってモアレ縞が変形する方向において、X線画像の解像度がより高くなる。従って、X線画像においてX線の位相変化によって変形したモアレ縞の部分と、変形していないモアレ縞の部分とを特に高い精度で区別できる。その結果、再構成されるX線位相画像には被検体の位相コントラスト像がより明瞭に映り込むので、X線位相画像の診断能をより向上させることができる。   Since the light-shielding walls and the scintillator elements are alternately arranged in the direction in which the moire fringes are deformed, the pitch of the light-shielding walls in the direction in which the moiré fringes are deformed becomes shorter. Therefore, the resolution of the X-ray image becomes higher in the direction in which the moiré fringes are deformed by the phase change of the X-ray. Therefore, in the X-ray image, the moiré fringe portion deformed by the phase change of the X-ray and the moiré fringe portion that is not deformed can be distinguished with particularly high accuracy. As a result, the phase contrast image of the subject is more clearly reflected in the reconstructed X-ray phase image, so that the diagnostic performance of the X-ray phase image can be further improved.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとってもよい。
すなわち、本発明に係るX線撮影装置は、被検体にX線を照射するX線管と、第1の方向に延伸する回折部材が前記第1の方向に直交する第2の方向に並列され、前記X線を回折することで前記第1の方向に延伸する干渉縞を形成する第1の回折格子と、二次元マトリクス状に配列され、前記干渉縞を形成する前記X線を検出して光に変換するシンチレータ素子および前記シンチレータ素子を区画し前記光を遮蔽する遮光壁からなるシンチレータ層、並びに前記シンチレータ素子の各々が変換した光を電荷に変換してX線検出信号を出力する画素が二次元マトリクス状に配列された出力層によって構成されるX線検出器と、前記X線検出器が出力する前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成したX線画像に基づいて前記被検体のX線位相コントラスト像を映すX線位相画像を再構成する再構成部とを備え、前記X線の位相の変化によって前記干渉縞が変形する方向における前記遮光壁の周期は、前記第1の方向における前記遮光壁の周期より短くなっており、前記干渉縞のうち変形する部分の少なくとも一部が、前記遮光壁と交差し、変形しない部分を検出する前記シンチレータ素子とは異なる前記シンチレータ素子で検出されること、を特徴とするものである。
The present invention may have the following configuration in order to achieve such an object.
That is, in the X-ray imaging apparatus according to the present invention, the X-ray tube for irradiating the subject with X-rays and the diffractive member extending in the first direction are arranged in parallel in a second direction orthogonal to the first direction. A first diffraction grating that forms interference fringes extending in the first direction by diffracting the X-rays, and detects the X-rays that are arranged in a two-dimensional matrix and form the interference fringes. A scintillator element that converts light into light, a scintillator layer that partitions the scintillator element and includes a light-shielding wall that blocks the light, and a pixel that converts the light converted by each of the scintillator elements into an electric charge and outputs an X-ray detection signal. An X-ray detector including an output layer arranged in a two-dimensional matrix; an image generation unit configured to generate an X-ray image using the X-ray detection signal output from the X-ray detector; X generated by the part A reconstruction unit for reconstructing an X-ray phase image showing an X-ray phase contrast image of the subject based on an image, wherein the interference fringes are deformed by a change in the phase of the X-rays. period, the first and the shielding wall period than the short Kuna' in direction, at least a part of the portion to be deformed of the interference fringes, the scintillator in which the light shielding wall and intersect to detect the portion is not deformed And detecting by the scintillator element different from the element.

[作用・効果]本発明に係るX線撮影装置によれば、X線の位相の変化によって干渉縞が変形する方向における遮光壁の周期は、干渉縞が延伸する第1の方向における遮光壁の周期より短くなっている。干渉縞が変形する方向における遮光壁の周期が短いので、X線の位相の変化によって変形する干渉縞の部分と、変形しない干渉縞の部分との各々に基づくX線は、それぞれ確実に異なるシンチレータ素子に入射する。   [Operation / Effect] According to the X-ray imaging apparatus according to the present invention, the period of the light shielding wall in the direction in which the interference fringes are deformed by the change in the phase of the X-ray is determined by the period of the light shielding wall in the first direction in which the interference fringes extend. It is shorter than the period. Since the period of the light shielding wall in the direction in which the interference fringes are deformed is short, the X-rays based on the interference fringe portions deformed by the change in the phase of the X-rays and the X-rays based on the non-deformed interference fringe portions are surely different scintillators Light enters the element.

シンチレータ素子同士は遮光壁によって区画されているので、異なるシンチレータ素子において変換される光について、干渉縞が変形する方向において散乱することを好適に回避できる。従って、X線画像は干渉縞が変形する方向において解像度が特に高くなるので、X線画像においてX線の位相変化によって変形した干渉縞の部分と、変形していない干渉縞の部分とを高い精度で区別できる。その結果、再構成されるX線位相画像には被検体の位相コントラスト像が明瞭に映り込むので、X線位相画像の診断能を向上できる。   Since the scintillator elements are separated from each other by the light-shielding walls, it is possible to preferably prevent the light converted by the different scintillator elements from scattering in the direction in which the interference fringes are deformed. Therefore, the resolution of the X-ray image is particularly high in the direction in which the interference fringes are deformed. Therefore, in the X-ray image, the portions of the interference fringes deformed by the phase change of the X-rays and the portions of the non-deformed interference fringes are highly accurately determined. Can be distinguished. As a result, the phase contrast image of the subject is clearly reflected in the reconstructed X-ray phase image, so that the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved.

一方で干渉縞が延伸する方向における遮光壁の周期は長くなる。そのためX線検出器のX線検出面において、遮光壁の配設される領域をより少なくできる。すなわちX線検出器においてX線を検出できない領域がより少なくなるので、X線位相画像の診断能を向上できるとともに、X線検出器のX線感度の低下を好適に回避できる。   On the other hand, the period of the light-shielding wall in the direction in which the interference fringes extend becomes longer. Therefore, on the X-ray detection surface of the X-ray detector, the area where the light shielding wall is provided can be reduced. That is, since the region where the X-ray detector cannot detect X-rays is further reduced, the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved, and a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector can be suitably avoided.

さらにX線検出器は第1の回折格子によって形成される干渉縞を直接検出するので、第2の回折格子を省略することができる。第2の回折格子はX線検出器に応じた大面積で作製することが困難である。そのため第2の回折格子を省略することにより、X線撮影装置の製造コストを低減することができる。   Further, since the X-ray detector directly detects the interference fringes formed by the first diffraction grating, the second diffraction grating can be omitted. It is difficult to manufacture the second diffraction grating with a large area corresponding to the X-ray detector. Therefore, by omitting the second diffraction grating, the manufacturing cost of the X-ray imaging apparatus can be reduced.

また、上述した発明において、前記遮光壁および前記シンチレータ素子は前記第1の方向に延伸し、前記干渉縞が変形する方向へ交互に並列されていることが好ましい。   In the above-described invention, it is preferable that the light-shielding wall and the scintillator element extend in the first direction, and are alternately arranged in a direction in which the interference fringes are deformed.

[作用・効果]本発明に係るX線撮影装置によれば、遮光壁およびシンチレータ素子は第1の方向に延伸し、干渉縞が変形する方向に並列されている。この場合、遮光壁は第1の方向にのみ延伸しており、第1の方向と交差する方向に延伸する遮光壁は形成されない。そのためX線検出器のシンチレータ層において、遮光壁が配設される領域をさらに少なくできる。従ってX線検出器のX線不感領域をより狭くできるので、X線感度をより向上させることが可能となる。   [Operation and Effect] According to the X-ray imaging apparatus of the present invention, the light shielding wall and the scintillator element extend in the first direction and are arranged in parallel in the direction in which the interference fringes are deformed. In this case, the light shielding wall extends only in the first direction, and no light shielding wall extending in a direction intersecting with the first direction is formed. Therefore, in the scintillator layer of the X-ray detector, the area where the light shielding wall is provided can be further reduced. Therefore, the X-ray insensitive region of the X-ray detector can be narrowed, so that the X-ray sensitivity can be further improved.

そして遮光壁およびシンチレータ素子は干渉縞が変形する方向へ交互に並列されているので、干渉縞が変形する方向における遮光壁のピッチがより短くなる。そのためX線の位相変化によって干渉縞が変形する方向において、X線画像の解像度がより高くなる。従って、X線画像においてX線の位相変化によって変形した干渉縞の部分と、変形していない干渉縞の部分とを特に高い精度で区別できる。その結果、再構成されるX線位相画像には被検体の位相コントラスト像がより明瞭に映り込むので、X線位相画像の診断能をより向上させることができる。   Since the light-shielding walls and the scintillator elements are alternately arranged in the direction in which the interference fringes are deformed, the pitch of the light-shielding walls in the direction in which the interference fringes are deformed becomes shorter. Therefore, the resolution of the X-ray image becomes higher in the direction in which the interference fringes are deformed by the phase change of the X-ray. Therefore, in the X-ray image, the portion of the interference fringe deformed by the phase change of the X-ray and the portion of the interference fringe that are not deformed can be distinguished with particularly high accuracy. As a result, the phase contrast image of the subject is more clearly reflected in the reconstructed X-ray phase image, so that the diagnostic performance of the X-ray phase image can be further improved.

本発明に係るX線撮影装置によれば、X線検出器のシンチレータ層は遮光壁がシンチレータ素子を区画する構成を有している。そのためシンチレータ素子において変換される光の散乱は遮光壁によって回避される。従って、高エネルギーのX線を検出すべくシンチレータ層を厚くした場合であってもX線画像およびX線位相画像の解像度を向上させることができる。   According to the X-ray imaging apparatus of the present invention, the scintillator layer of the X-ray detector has a configuration in which the light shielding wall partitions the scintillator element. Therefore, scattering of light converted in the scintillator element is avoided by the light shielding wall. Therefore, the resolution of the X-ray image and the X-ray phase image can be improved even when the scintillator layer is made thick to detect high-energy X-rays.

そしてX線の位相の変化によってモアレ縞が変形する方向における遮光壁の周期は、モアレ縞が延伸する方向における遮光壁の周期より短くなっている。モアレ縞が変形する方向における遮光壁の周期が短いので、X線の位相の変化によって変形するモアレ縞の部分と、変形しないモアレ縞の部分とに基づくX線は、それぞれ確実に異なるシンチレータ素子に入射する。   The period of the light shielding wall in the direction in which the moire fringes are deformed by the change in the phase of the X-rays is shorter than the period of the light shielding wall in the direction in which the moiré stripes extend. Since the period of the light shielding wall in the direction in which the moiré fringes are deformed is short, the X-rays based on the moiré fringe portions deformed by the change in the phase of the X-rays and the moiré fringe portions that are not deformed are surely transmitted to different scintillator elements. Incident.

シンチレータ素子同士は遮光壁によって区画されているので、異なるシンチレータ素子において変換される光について、モアレ縞が変形する方向において散乱することを好適に回避できる。従って、X線画像はモアレ縞が変形する方向において解像度が特に高くなるので、X線画像においてX線の位相変化によって変形したモアレ縞の部分と、変形していないモアレ縞の部分とを高い精度で区別できる。その結果、再構成されるX線位相画像には被検体の位相コントラスト像が明瞭に映り込むので、X線位相画像の診断能を向上できる。   Since the scintillator elements are separated from each other by the light-shielding walls, it is possible to preferably prevent the light converted by the different scintillator elements from scattering in the direction in which the moire fringes are deformed. Therefore, the resolution of the X-ray image is particularly high in the direction in which the moiré fringes are deformed, so that the moiré fringe portions deformed by the phase change of the X-ray and the moiré fringe portions that are not deformed in the X-ray image have high accuracy. Can be distinguished. As a result, the phase contrast image of the subject is clearly reflected in the reconstructed X-ray phase image, so that the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved.

一方でモアレ縞が延伸する方向における遮光壁の周期は長くなる。そのためX線検出器のX線検出面において、遮光壁の配設される領域をより少なくできる。すなわちX線検出器においてX線を検出できない領域がより少なくなるので、X線位相画像の診断能を向上できるとともに、X線検出器のX線感度の低下を好適に回避できる。   On the other hand, the period of the light-shielding wall in the direction in which the moiré stripes extend becomes longer. Therefore, on the X-ray detection surface of the X-ray detector, the area where the light shielding wall is provided can be reduced. That is, since the region where the X-ray detector cannot detect X-rays is further reduced, the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved, and a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector can be suitably avoided.

実施例に係るX線撮影装置の構成を示す図である。(a)はX線撮影装置の全体構成を説明する概略図であり、(b)は回折格子の構成を説明する図であり、(c)は自己像に映る干渉縞を示す模式図であり、(d)は自己像に映るモアレ縞を示す模式図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment. (A) is a schematic diagram illustrating the entire configuration of the X-ray imaging apparatus, (b) is a diagram illustrating the configuration of the diffraction grating, and (c) is a schematic diagram illustrating interference fringes reflected in a self-image. (D) is a schematic diagram showing moire fringes reflected in a self-image. 実施例に係るX線検出器の構成を示す図である。(a)はX線検出器の構成を示す断面図であり、(b)は画素の配列を説明する平面図であり、(c)は遮光壁で区画されたシンチレータ素子の配列を説明する平面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray detector according to an embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an X-ray detector, FIG. 3B is a plan view illustrating an array of pixels, and FIG. 3C is a plan view illustrating an array of scintillator elements partitioned by light-shielding walls. FIG. 実施例において干渉縞が変形する方向を説明する図である。(a)はX線の位相シフトがない状態の干渉縞を示す図であり、(b)はX線の位相シフトによって変形した状態の干渉縞を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a direction in which interference fringes are deformed in the example. (A) is a figure which shows the interference fringe in the state without a phase shift of X-ray, (b) is a figure which shows the interference fringe in the state deformed by the phase shift of X-ray. 実施例に係るX線検出器の検出面とモアレ縞との位置関係を示す図である。(a)は干渉縞の変形に応じて変形するモアレ縞および変形しないモアレ縞の各々とシンチレータ素子との位置関係を示す図であり、(b)はモアレ縞が変形する方向におけるX線検出器の断面を示す、図4(a)のA−A断面図であり、(c)はモアレ縞が延伸する方向におけるX線検出器の断面を示す、図4(a)のB−B断面図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a positional relationship between a detection surface of an X-ray detector and moiré fringes according to an example. (A) is a figure which shows the positional relationship between each of the moire fringes deformed according to the deformation of the interference fringes and the moire fringes which are not deformed, and the scintillator element, and (b) is an X-ray detector in the direction in which the moire fringes are deformed. 4A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4A, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is. 変形例(2)に係るX線検出器の検出面とモアレ縞との位置関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a positional relationship between a detection surface of an X-ray detector and moiré fringes according to a modification (2). 変形例(3)に係るX線検出器の検出面とモアレ縞との位置関係を示す図である。(a)は干渉縞の変形に応じて変形するモアレ縞および変形しないモアレ縞の各々とシンチレータ素子との位置関係を示す図であり、(b)は図6(a)のA−A断面図であり、(c)は比較例に係るシンチレータ素子および遮光壁の配列を示す、X線検出器の平面図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a positional relationship between a detection surface of an X-ray detector and moiré fringes according to a modification (3). (A) is a figure which shows the positional relationship between each of the moire fringes deformed according to the deformation of the interference fringes and the moire fringes which are not deformed, and the scintillator element, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. (C) is a plan view of the X-ray detector showing the arrangement of the scintillator element and the light shielding wall according to the comparative example. 変形例(4)に係るモアレ縞の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a Moire fringe concerning modification (4). 従来例に係るX線撮影装置の構成を示す図である。(a)はX線撮影装置の全体構成を説明する概略図であり、(b)はX線検出器の構成を説明する断面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray imaging apparatus according to a conventional example. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating the entire configuration of an X-ray imaging apparatus, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the configuration of an X-ray detector. 遮光壁で区画された構成を有する従来のX線検出器の構成を示す図である。(a)はX線検出器の構成を示す断面図であり、(b)はシンチレータ層の構成を説明する俯瞰図である。It is a figure showing the composition of the conventional X-ray detector which has the composition divided by the shading wall. (A) is sectional drawing which shows the structure of an X-ray detector, (b) is overhead view explaining the structure of a scintillator layer.

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1(a)は実施例に係るX線撮影装置の全体構成を示す概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating the entire configuration of the X-ray imaging apparatus according to the embodiment.

タルボ干渉方式のX線位相撮影に用いられる、実施例に係るX線撮影装置1は、被検体MにX線3aを照射するX線管3と、X線3aを検出してX線検出信号を出力するX線検出器5と、第1の回折格子7と、第2の回折格子9と、移動機構11と、X線照射制御部12と、画像生成部13と、再構成部15とを備えている。   The X-ray imaging apparatus 1 according to the embodiment, which is used for the Talbot interference X-ray phase imaging, irradiates the subject M with the X-rays 3a, and detects the X-rays 3a to generate an X-ray detection signal. X-ray detector 5, which outputs the following, first diffraction grating 7, second diffraction grating 9, moving mechanism 11, X-ray irradiation control unit 12, image generation unit 13, reconstruction unit 15, It has.

第1の回折格子7はX線管3から照射されるX線3aの中心軸3bに沿った方向(z方向)と、第1の回折格子7におけるX線入射面とが直交するように配置される。第1の回折格子7は、y方向に延伸しX線を回折させる回折部材R1が、x方向に所定のピッチ(周期)T1で配列されている(図1(b)左図参照)。回折部材R1同士の間隙にはX線透過部R2がスリット状に設けられている。y方向は第1の回折格子7におけるX線入射面内の一方向であり、x方向はz方向およびy方向の各々に直交する方向である。第1の回折格子7として、一般的にX線の位相を変調させる位相格子が用いられる。この場合、回折部材R1としてはX線の位相を変調させる材料を用いることが好ましい。   The first diffraction grating 7 is disposed such that the direction (z direction) along the central axis 3b of the X-ray 3a emitted from the X-ray tube 3 is orthogonal to the X-ray incident surface of the first diffraction grating 7. Is done. In the first diffraction grating 7, diffraction members R1 extending in the y direction and diffracting X-rays are arranged at a predetermined pitch (period) T1 in the x direction (see the left diagram in FIG. 1B). An X-ray transmitting portion R2 is provided in the gap between the diffraction members R1 in a slit shape. The y direction is one direction in the X-ray incidence plane of the first diffraction grating 7, and the x direction is a direction orthogonal to each of the z direction and the y direction. Generally, a phase grating that modulates the phase of X-rays is used as the first diffraction grating 7. In this case, it is preferable to use a material that modulates the phase of X-rays as the diffraction member R1.

X線3aが第1の回折格子7を通過する場合、第1の回折格子7を通過したX線3aは回折されることにより重なり合って干渉する。そして図1(c)に示すように、回折されたX線3aの位相が揃う条件を満たすような所定の距離(タルボ距離)離れた位置において自己像Sが現れる。自己像Sには、X線の干渉によって生じる縞状のX線強度分布の像である、干渉縞Rが映し出される。干渉縞Rのパターンは第1の回折格子7に設けられる回折部材R1の形状を反映している。すなわち干渉縞Rはy方向に延伸し、x方向に長さT3の周期で並列する複数の縞模様として現れる。   When the X-rays 3a pass through the first diffraction grating 7, the X-rays 3a that have passed through the first diffraction grating 7 overlap and interfere with each other by being diffracted. Then, as shown in FIG. 1C, the self-image S appears at a position separated by a predetermined distance (Talbot distance) so as to satisfy the condition that the phases of the diffracted X-rays 3a are aligned. In the self-image S, an interference fringe R, which is an image of a stripe-like X-ray intensity distribution generated by X-ray interference, is displayed. The pattern of the interference fringes R reflects the shape of the diffraction member R1 provided on the first diffraction grating 7. That is, the interference fringes R extend in the y direction and appear as a plurality of fringe patterns arranged in parallel in the x direction with a period of the length T3.

第2の回折格子9は第1の回折格子7とX線検出器5との間に設けられ、そのX線入射面はz方向と直交するように構成される。第2の回折格子9の構成は第1の回折格子7と同様であり、y方向に延伸しX線をさらに回折させる回折部材R3がx方向に所定のピッチT2で配列されている(図1(b)右図参照)。回折部材R3同士の間隙にはX線透過部R4がスリット状に設けられている。第2の回折格子9と第1の回折格子7との距離はタルボ距離となるように調整される。そのため、X線3aは第1の回折格子7および第2の回折格子9を透過し、第2の回折格子9の背後に自己像Sを形成する。第2の回折格子9として、一般的にX線の強度を変調させるX線吸収型の遮蔽格子(吸収格子)が用いられる。この場合、回折部材R2としてはX線を好適に吸収する材料を用いることが好ましい。   The second diffraction grating 9 is provided between the first diffraction grating 7 and the X-ray detector 5, and its X-ray incident surface is configured to be orthogonal to the z direction. The configuration of the second diffraction grating 9 is the same as that of the first diffraction grating 7, in which diffraction members R3 extending in the y direction and further diffracting X-rays are arranged at a predetermined pitch T2 in the x direction (FIG. 1). (B) See right figure). An X-ray transmitting portion R4 is provided in a gap between the diffraction members R3 in a slit shape. The distance between the second diffraction grating 9 and the first diffraction grating 7 is adjusted to be the Talbot distance. Therefore, the X-ray 3a transmits through the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9 and forms a self-image S behind the second diffraction grating 9. As the second diffraction grating 9, an X-ray absorption type shielding grating (absorption grating) that generally modulates the intensity of X-rays is used. In this case, it is preferable to use a material that appropriately absorbs X-rays as the diffraction member R2.

X線3aが第1の回折格子7および第2の回折格子9を通過する場合、第1の回折格子7を通過したX線3aは第2の回折格子9を通過することによって一部遮蔽され、さらに回折する。そのため干渉縞Rのパターンと回折部材R3のパターンとの重ね合わせにより、自己像Sにモアレ縞Pが現れる(図1(d))。   When the X-ray 3a passes through the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9, the X-ray 3a that has passed through the first diffraction grating 7 is partially shielded by passing through the second diffraction grating 9. And diffract further. Therefore, the moire fringes P appear on the self-image S due to the superposition of the pattern of the interference fringes R and the pattern of the diffractive member R3 (FIG. 1D).

実施例において、回折部材R1および回折部材R3はいずれもy方向に延伸する。すなわちy方向に延伸する干渉縞Rと回折部材R3の重ね合わせによって現れるモアレ縞Pは、y方向に延伸するいわゆる平行モアレであり、モアレ縞Pの周期Dは(T3・T2)/(T3−T2)の式で求められる。モアレ縞Pの周期Dの値は干渉縞Rの周期T3と比べて非常に大きくなるので、回折部材R3の周期T2および干渉縞Rの周期T3の値をそれぞれ調整することにより、画素27のピッチが大きい場合であっても容易にモアレ縞Pの形状の変化を検出できる。   In the embodiment, each of the diffraction members R1 and R3 extends in the y direction. That is, the moiré fringes P appearing due to the superposition of the interference fringes R extending in the y direction and the diffraction member R3 are so-called parallel moirés extending in the y direction, and the period D of the moiré fringes P is (T3 · T2) / (T3- T2). Since the value of the period D of the moire fringes P is much larger than the period T3 of the interference fringes R, the pitch of the pixel 27 is adjusted by adjusting the values of the period T2 of the diffraction member R3 and the period T3 of the interference fringes R, respectively. Is large, the change in the shape of the moiré fringes P can be easily detected.

移動機構11は第2の回折格子9に接続されており、第2の回折格子9を移動させることにより、第1の回折格子7と第2の回折格子9との位置関係を相対的に変位させる。X線管3にはX線照射制御部12が接続されており、X線照射制御部12はX線管3からX線3aを照射するタイミングやX線3aの線量などを制御する。移動機構11が第1の回折格子7と第2の回折格子9との相対位置をx方向に変位させつつ、X線照射制御部12がX線3aを適切なタイミングで照射することにより、自己像Sを映し出すX線画像を撮影する。   The moving mechanism 11 is connected to the second diffraction grating 9, and moves the second diffraction grating 9 to relatively displace the positional relationship between the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9. Let it. An X-ray irradiation control unit 12 is connected to the X-ray tube 3, and the X-ray irradiation control unit 12 controls the timing of irradiating the X-ray 3 a from the X-ray tube 3, the dose of the X-ray 3 a, and the like. The X-ray irradiation control unit 12 irradiates the X-ray 3a at an appropriate timing while the moving mechanism 11 displaces the relative position between the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9 in the x-direction. An X-ray image showing the image S is taken.

移動機構11は第2の回折格子9を格子R2の周期方向(x方向)に移動させつつ、モアレ縞Pの発生している自己像Sを複数枚撮影する。第2の回折格子9を移動させる距離は、一般的に回折部材R3のピッチ長さT2に相当する。X線管3aと第1の回折格子7との間に被検体Mを載置することにより、被検体Mを通過するX線3aの位相がシフトする。その結果、自己像Sにおける干渉縞Rが変形するので、モアレ縞Pの形状も変化する。   The moving mechanism 11 photographs a plurality of self-images S in which the moire fringes P are generated while moving the second diffraction grating 9 in the periodic direction (x direction) of the grating R2. The distance by which the second diffraction grating 9 is moved generally corresponds to the pitch length T2 of the diffraction member R3. By placing the subject M between the X-ray tube 3a and the first diffraction grating 7, the phase of the X-ray 3a passing through the subject M is shifted. As a result, since the interference fringes R in the self-image S are deformed, the shape of the moire fringes P is also changed.

画像生成部13はX線検出器5の後段に設けられており、X線検出器5から出力されるX線検出信号に基づいて自己像Sを映すX線画像を生成する。再構成部15は画像生成部13の後段に設けられており、画像生成部13が生成するX線画像に対して各種演算処理を行い、自己像Sに映るモアレ縞Pの情報に基づいて、被検体Mの位相コントラスト像を映すX線画像(X線位相画像)を再構成する。   The image generation unit 13 is provided at a stage subsequent to the X-ray detector 5 and generates an X-ray image showing the self-image S based on the X-ray detection signal output from the X-ray detector 5. The reconstruction unit 15 is provided at a subsequent stage of the image generation unit 13, performs various arithmetic processing on the X-ray image generated by the image generation unit 13, and based on information on the moire fringes P reflected on the self image S, An X-ray image (X-ray phase image) showing a phase contrast image of the subject M is reconstructed.

X線検出器5はz方向にX線検出面が直交するように配置され、自己像Sの情報を検出する。また自己像Sのボケを回避すべく、X線検出器5と第2の回折格子9とはなるべく近接するように構成することが好ましい。実施例において、X線検出器5として間接変換型のフラットパネル型検出器(FPD)を用いることとする。X線検出器5は図2(a)に示すように、シンチレータ層17と出力層19がz方向に積層された構成を有している。シンチレータ層17はシンチレータ素子21を格子状の遮光壁23で区画する構成を備えている(参考文献1:国際公開2012/161304号参照)。   The X-ray detector 5 is arranged so that the X-ray detection surface is orthogonal to the z direction, and detects information of the self image S. Further, in order to avoid blurring of the self-image S, it is preferable that the X-ray detector 5 and the second diffraction grating 9 are configured to be as close as possible. In the embodiment, an indirect conversion flat panel detector (FPD) is used as the X-ray detector 5. As shown in FIG. 2A, the X-ray detector 5 has a configuration in which a scintillator layer 17 and an output layer 19 are stacked in the z direction. The scintillator layer 17 has a configuration in which the scintillator element 21 is partitioned by a lattice-shaped light-shielding wall 23 (see Reference 1: International Publication 2012/161304).

シンチレータ素子21は照射されたX線を吸収し、照射されたX線に応じて蛍光などの光をシンチレータ光として発光する。シンチレータ素子21を構成する材料としては、ヨウ化セシウムなどのX線蛍光体が挙げられる。遮光壁23の材料としては、一例としてアルカリ金属酸化物を含有するガラス粉末などが用いられる。なお、シンチレータ素子15の材料、遮光壁23の材料、および出力層19に遮光壁23を形成する工程の詳細などについては参考文献1などに詳述されているので、ここではこれ以上の説明を省略する。   The scintillator element 21 absorbs the irradiated X-rays and emits light such as fluorescent light as scintillator light according to the irradiated X-rays. As a material for forming the scintillator element 21, an X-ray phosphor such as cesium iodide may be used. As a material of the light shielding wall 23, for example, glass powder containing an alkali metal oxide is used. The details of the material of the scintillator element 15, the material of the light-shielding wall 23, the process of forming the light-shielding wall 23 on the output layer 19, and the like are described in detail in Reference Document 1 and the like. Omitted.

出力層19は図2(b)に示すように基板25と、二次元マトリクス状に配列された画素27とを備えている。画素27の各々は光を電荷に変換する光電変換素子と、変換された電荷に基づいてX線検出信号を出力する出力素子とを備えており、シンチレータ素子21において発光するシンチレータ光をX線検出信号に変換して出力する。画像生成部13は画素27の各々と接続されており、画素27が出力するX線検出信号に対して各種画像処理を施すことにより、自己像Sを映す画像を生成する。このようにX線検出器5によって、自己像Sに映るモアレ縞Pのパターンが検出される。   The output layer 19 includes a substrate 25 and pixels 27 arranged in a two-dimensional matrix as shown in FIG. Each of the pixels 27 includes a photoelectric conversion element that converts light into electric charge, and an output element that outputs an X-ray detection signal based on the converted electric charge, and detects the scintillator light emitted from the scintillator element 21 by X-ray detection. Convert to a signal and output. The image generation unit 13 is connected to each of the pixels 27, and performs various image processing on the X-ray detection signal output from the pixel 27 to generate an image showing the self image S. As described above, the pattern of the moire fringes P reflected on the self-image S is detected by the X-ray detector 5.

なお図2(a)に示すように、遮光壁23によって区画されたシンチレータ素子21の各々と、画素27の各々とはx方向において1対1に対応する位置関係になるように配置されることが好ましい。すなわち画素27のピッチ(周期)は、x方向におけるシンチレータ素子21のピッチと略同じとなるように構成されることが好ましい。このような構成にすることで、x方向についてより高い解像度のX線画像を取得できる。   Note that, as shown in FIG. 2A, each of the scintillator elements 21 partitioned by the light shielding wall 23 and each of the pixels 27 are arranged so as to have a one-to-one positional relationship in the x direction. Is preferred. That is, the pitch (period) of the pixels 27 is preferably configured to be substantially the same as the pitch of the scintillator elements 21 in the x direction. With such a configuration, an X-ray image with higher resolution in the x direction can be obtained.

このように、シンチレータ層17は格子状の遮光壁23によって区画されたセルの各々の内部に、シンチレータ素子21が充填された構成を有している。このような構成を有することにより、シンチレータ素子21が発光するシンチレータ光がシンチレータ層17の内部で散乱した場合であっても散乱したシンチレータ光は遮光壁23によって遮断される。   As described above, the scintillator layer 17 has a configuration in which each of the cells partitioned by the lattice-shaped light-shielding walls 23 is filled with the scintillator element 21. With such a configuration, even if the scintillator light emitted by the scintillator element 21 is scattered inside the scintillator layer 17, the scattered scintillator light is blocked by the light shielding wall 23.

そのためシンチレータ素子21において発生する散乱光が、隣接するシンチレータ素子21へ入射することを防止できる。従って、シンチレータ素子21を遮光壁23で仕切ることによって、X線検出器5のX線感度を向上すべくシンチレータ素子21をz方向に厚くした場合であっても、X線画像の解像度が低下することを回避できる。なお実施例に係るX線検出器5では、遮光壁17のピッチを60〜100μm程度の短い距離にすることができる。そのため画素のピッチがより細かいX線画像が要求される場合であっても、X線画像の解像度の低下を回避できる。   Therefore, it is possible to prevent the scattered light generated in the scintillator element 21 from entering the adjacent scintillator element 21. Therefore, even if the scintillator element 21 is thickened in the z direction to improve the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5 by dividing the scintillator element 21 by the light shielding wall 23, the resolution of the X-ray image is reduced. Can be avoided. In the X-ray detector 5 according to the embodiment, the pitch of the light shielding walls 17 can be set to a short distance of about 60 to 100 μm. Therefore, even when an X-ray image with a finer pixel pitch is required, a decrease in the resolution of the X-ray image can be avoided.

<シンチレータ素子の配列とその効果>
ここで実施例に特徴的な、遮光壁23に区画されているシンチレータ素子21の配列について説明する。X線検出器5は所定の1方向に延伸するシンチレータ素子21が、延伸する方向に直交する方向へ複数配列された構成を有している。そして遮光壁23およびシンチレータ素子21の各々が延伸する方向はモアレ縞Pの伸びる方向と平行であり、モアレ縞Pが変形する(乱れる)方向と直交するように設定される。実施例において自己像Sに映るモアレ縞Pはy方向に伸びている。すなわち図2(c)に示すように、実施例に係るX線撮影装置1では、X線検出器5においてy方向に延伸する遮光壁23およびシンチレータ素子21の各々がx方向へ交互に並ぶように配列されている。
<Arrangement of scintillator elements and their effects>
Here, an arrangement of the scintillator elements 21 partitioned by the light shielding wall 23, which is characteristic of the embodiment, will be described. The X-ray detector 5 has a configuration in which a plurality of scintillator elements 21 extending in one predetermined direction are arranged in a direction orthogonal to the extending direction. The direction in which each of the light-shielding wall 23 and the scintillator element 21 extends is parallel to the direction in which the moiré fringes P extend, and is set to be orthogonal to the direction in which the moiré fringes P deform (disturb). In the embodiment, the moire fringes P reflected on the self image S extend in the y direction. That is, as shown in FIG. 2C, in the X-ray imaging apparatus 1 according to the embodiment, in the X-ray detector 5, the light shielding walls 23 and the scintillator elements 21 extending in the y direction are alternately arranged in the x direction. Are arranged.

X線管3と第1の回折格子7との間に被検体Mを載置することにより、自己像Sにおける干渉縞Rが変形する。すなわちX線3aが被検体Mを透過しない場合、干渉縞Rはy方向に延伸する形状である(図3(a))。一方、X線3aが被検体Mを透過する場合、X線3aの位相がシフトすることによって、干渉縞Rは波状に歪むように変形する。このような干渉縞Rの変形は、干渉縞Rを構成する成分(点)の各々がx方向へ移動することによって生じている(図3(b)、符号N1〜N3参照)。すなわち符号N1〜N3は干渉縞Rの各成分における、x方向への変化量を示すものである。   By placing the subject M between the X-ray tube 3 and the first diffraction grating 7, the interference fringes R in the self image S are deformed. That is, when the X-ray 3a does not pass through the subject M, the interference fringes R have a shape extending in the y direction (FIG. 3A). On the other hand, when the X-rays 3a pass through the subject M, the interference fringes R are deformed so as to be distorted in a wave shape by shifting the phase of the X-rays 3a. Such deformation of the interference fringes R is caused by the movement of each of the components (points) constituting the interference fringes R in the x direction (see FIG. 3B, symbols N1 to N3). That is, the symbols N1 to N3 indicate the amount of change in the x direction in each component of the interference fringe R.

従って、第1の回折格子7の回折部材R1がy方向に伸びる場合、干渉縞Rが変形する方向は、y方向に直交するx方向とみなすことができる。そして干渉縞Rがx方向に変形する(乱れる)結果、y方向に伸びるモアレ縞Pも干渉縞Rの変化量に応じてx方向に変形する。すなわち被検体Mによって変化するX線3aの位相情報はモアレ縞Pのx方向への変化量に基づいて検出される。   Therefore, when the diffraction member R1 of the first diffraction grating 7 extends in the y direction, the direction in which the interference fringes R are deformed can be regarded as the x direction orthogonal to the y direction. Then, as a result of the interference fringes R being deformed (disturbed) in the x direction, the moire fringes P extending in the y direction are also deformed in the x direction according to the amount of change of the interference fringes R. That is, the phase information of the X-ray 3a that changes depending on the subject M is detected based on the amount of change in the moire fringes P in the x direction.

そしてシンチレータ層17は、y方向に延伸する遮光壁23およびシンチレータ素子21の各々が、干渉縞Rの変形する方向(x方向)に交互に並ぶ構成を有している。そのためx方向における遮光壁23のピッチの長さが短くなる。またシンチレータ素子23の伸びる方向と、モアレ縞Pの伸びる方向とは略同じである。   The scintillator layer 17 has a configuration in which the light shielding walls 23 and the scintillator elements 21 extending in the y direction are alternately arranged in the direction (x direction) in which the interference fringes R are deformed. Therefore, the pitch length of the light shielding wall 23 in the x direction becomes shorter. The direction in which the scintillator element 23 extends and the direction in which the moiré fringes P extend are substantially the same.

従って、自己像Sのモアレ縞PがX線検出器5のX線検出面に映り込む位置は図4(a)に示す通りとなる。X線3aの位相シフトが発生しない場合、モアレ縞Pは変形せずy方向に延伸する形状となる。このようなモアレ縞P1は全成分が同一のシンチレータ素子21cに映り込む。X線3aが被検体Mを透過して位相がシフトする場合、干渉縞Rの変形に起因してモアレ縞Pは変形する。X線3aの位相シフトによって変形するモアレ縞Pについて、モアレ縞P2とする。   Accordingly, the position where the moiré fringes P of the self-image S are reflected on the X-ray detection surface of the X-ray detector 5 is as shown in FIG. When the phase shift of the X-ray 3a does not occur, the moiré fringes P have a shape extending in the y direction without being deformed. Such moire fringes P1 are reflected on the same scintillator element 21c in all components. When the X-ray 3a passes through the subject M and the phase shifts, the moire fringes P are deformed due to the deformation of the interference fringes R. The moiré fringes P deformed by the phase shift of the X-ray 3a are referred to as moiré fringes P2.

X線3aの位相シフトによって変形したモアレ縞P2のうち、x方向に変形しない部分は同一のシンチレータ素子21aに映り込む。一方で、x方向における遮光壁23のピッチ長さが短いので、モアレ縞Pのうちx方向に変形する部分は遮光壁23と交差し、シンチレータ素子21aと異なるシンチレータ素子21bに映り込む。   Of the moiré fringes P2 deformed by the phase shift of the X-rays 3a, a portion that is not deformed in the x direction is reflected on the same scintillator element 21a. On the other hand, since the pitch length of the light shielding wall 23 in the x direction is short, a portion of the moire fringes P that deforms in the x direction crosses the light shielding wall 23 and is reflected on a scintillator element 21b different from the scintillator element 21a.

シンチレータ素子21aとシンチレータ素子21bとは遮光壁23によって区画されているので、シンチレータ光のx方向への散乱は好適に回避される。すなわちX線3aをシンチレータ素子21aで変換したシンチレータ光Wは確実に画素27aに入射し、シンチレータ素子21aで変換したシンチレータ光Wは確実に画素27bに入射する(図4(b))。   Since the scintillator element 21a and the scintillator element 21b are separated by the light shielding wall 23, the scattering of the scintillator light in the x direction is preferably avoided. That is, the scintillator light W obtained by converting the X-ray 3a by the scintillator element 21a surely enters the pixel 27a, and the scintillator light W converted by the scintillator element 21a surely enters the pixel 27b (FIG. 4B).

このようにX線検出器5はx方向における遮光壁23のピッチが短くなるように構成されているので、x方向に変化しないモアレ縞Pの成分と、x方向に変化するモアレ縞Pの成分とはそれぞれ異なる画素27において確実に検出される。従って、モアレ縞Pの各々についてx方向への変化量を精度良く検出できるので、X線位相画像におけるx方向の解像度を向上できる。X線の位相変化に基づく被検体Mの情報の精度を向上するには、モアレ縞Pの変化量を精度良く検出する必要がある。そのためx方向の解像度を向上することにより、被検体Mの位相コントラスト像を映すX線位相画像の診断能を大きく向上できる。   As described above, since the X-ray detector 5 is configured so that the pitch of the light shielding wall 23 in the x direction becomes shorter, the moire fringe P component that does not change in the x direction and the moire fringe P component that changes in the x direction Are surely detected at pixels 27 different from each other. Therefore, the amount of change in each of the moiré fringes P in the x direction can be accurately detected, so that the resolution of the X-ray phase image in the x direction can be improved. In order to improve the accuracy of the information on the subject M based on the change in the phase of the X-rays, it is necessary to accurately detect the amount of change in the moire fringes P. Therefore, by improving the resolution in the x direction, the diagnostic ability of an X-ray phase image showing a phase contrast image of the subject M can be greatly improved.

また実施例に係るX線検出器5では、遮光壁23およびシンチレータ素子21の各々はy方向に延伸するよう構成されるので、y方向における遮光壁23のピッチは長くなる(図4(c))。X線検出器のシンチレータ層に格子状の遮光壁を設ける場合、一般的に考えられる構成は図6(c)に示すような、シンチレータ素子21が碁盤目状に配列される構成である。   Further, in the X-ray detector 5 according to the embodiment, since each of the light shielding wall 23 and the scintillator element 21 is configured to extend in the y direction, the pitch of the light shielding wall 23 in the y direction becomes longer (FIG. 4C). ). When a lattice-shaped light shielding wall is provided on the scintillator layer of the X-ray detector, a generally conceivable configuration is a configuration in which the scintillator elements 21 are arranged in a grid pattern as shown in FIG.

図6(c)に示すような比較例に係るX線検出器201の構成では、x方向のみならずy方向においても遮光壁213のピッチが短いので、遮光壁213の配設される領域が広くなる。遮光壁213に入射されるX線はシンチレータ光に変換されることなくX線検出器201を通過する。そのためX線検出器201において遮光壁213が付設される領域は、X線を検出できない盲点とも言うべき領域となる。従って、遮光壁の付設される領域が多くなるとX線検出器のX線感度が低下する。   In the configuration of the X-ray detector 201 according to the comparative example as shown in FIG. 6C, since the pitch of the light shielding walls 213 is short not only in the x direction but also in the y direction, the area where the light shielding walls 213 are provided is small. Become wider. X-rays incident on the light shielding wall 213 pass through the X-ray detector 201 without being converted into scintillator light. Therefore, the region where the light shielding wall 213 is provided in the X-ray detector 201 is a region that can be called a blind spot where X-rays cannot be detected. Therefore, the X-ray sensitivity of the X-ray detector decreases when the area where the light shielding wall is provided increases.

このようなX線感度の低下の問題を回避すべく、実施例に係るX線検出器5ではモアレ縞Pの伸びるy方向について遮光壁23のピッチを長くする構成となっている。このような構成にすることで、シンチレータ素子21が碁盤目状に配列される比較例の構成に比べて、X線検出器5において遮光壁23が付設される領域をより少なくすることができる(図6(c))。その結果、X線不感領域である遮光壁23の領域が少なくなるので、X線検出器5におけるX線感度の低下を好適に回避できる。   In order to avoid such a problem of a decrease in X-ray sensitivity, the X-ray detector 5 according to the embodiment has a configuration in which the pitch of the light shielding wall 23 is increased in the y direction in which the moire fringes P extend. With such a configuration, the area where the light shielding wall 23 is provided in the X-ray detector 5 can be further reduced as compared with the configuration of the comparative example in which the scintillator elements 21 are arranged in a grid pattern ( FIG. 6 (c)). As a result, the area of the light shielding wall 23 which is the X-ray insensitive area is reduced, so that a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5 can be preferably avoided.

なおy方向にモアレ縞Pが延伸している場合、モアレ縞Pはy方向に変形せずx方向に変形する。従ってy方向へのモアレ縞Pの変化量を精密に検出する必要はないので、X線位相画像におけるy方向の解像度がX線位相画像の診断能に対して寄与する影響は小さい。従って、遮光壁23およびシンチレータ素子21の延伸する方向をモアレ縞Pの延伸する方向と平行にすることにより、遮光壁23が付設される領域を少なくしつつ、モアレ縞Pが変形する方向についてのX線検出器5の検出精度を高めることができる。その結果、X線検出器5のX線感度が低下することを好適に回避できるとともに、X線位相画像の診断能を大きく向上できる。   When the moire fringes P extend in the y direction, the moiré fringes P do not deform in the y direction but deform in the x direction. Therefore, since it is not necessary to accurately detect the amount of change in the moiré fringes P in the y direction, the influence of the resolution in the y direction on the X-ray phase image contributing to the diagnostic performance of the X-ray phase image is small. Therefore, by making the direction in which the light shielding wall 23 and the scintillator element 21 extend parallel to the direction in which the moire stripes P extend, the area in which the light shielding wall 23 is attached is reduced, and the direction in which the moiré stripes P are deformed is reduced. The detection accuracy of the X-ray detector 5 can be improved. As a result, it is possible to suitably avoid a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5, and to greatly improve the diagnostic capability of the X-ray phase image.

X線撮影装置1を用いてX線位相画像を撮影する動作について説明する。まず図1(a)に示すようにX線管3からX線3aを照射する。この場合、第1の回折格子7におけるX線透過部R2と第2の回折格子9におけるX線透過部R4とを通過したX線3aによって、第2の回折格子9の背後に自己像Sが形成される。自己像Sには干渉縞Rのパターンと回折部材R3のパターンが重なり合うことによって、モアレ縞Pが現れる(図1(d))。   An operation of capturing an X-ray phase image using the X-ray imaging apparatus 1 will be described. First, as shown in FIG. 1A, the X-ray tube 3 emits X-rays 3a. In this case, the X-rays 3a passing through the X-ray transmitting portion R2 of the first diffraction grating 7 and the X-ray transmitting portion R4 of the second diffraction grating 9 cause the self-image S behind the second diffraction grating 9 to be formed. It is formed. Moire fringes P appear in the self-image S by the pattern of the interference fringes R and the pattern of the diffractive member R3 overlapping each other (FIG. 1D).

被検体Mが存在しない場合、モアレ縞Pはy方向に延伸する。一方でX線管3と第1の回折格子7との間に被検体Mが載置されている場合、X線3aは被検体Mを透過する際に位相が変化(シフト)する。その結果、y方向に延伸する干渉縞Rの形状は被検体Mの辺縁を境界にx方向へ乱れるので、自己像Sにおけるモアレ縞Pの形状はx方向に変化する。   When the subject M does not exist, the moire fringes P extend in the y direction. On the other hand, when the subject M is placed between the X-ray tube 3 and the first diffraction grating 7, the phase of the X-ray 3a changes (shifts) when passing through the subject M. As a result, the shape of the interference fringes R extending in the y direction is disturbed in the x direction with the border of the subject M as a boundary, so that the shape of the moire fringes P in the self-image S changes in the x direction.

X線検出器5はX線3aの照射によって形成される自己像Sについて、モアレ縞Pのパターンを検出してX線検出信号を出力する。画像生成部13はX線検出信号に各種画像処理を施して画像化することにより、モアレ縞Pを映すX線画像(モアレ画像)を生成する。X線検出器5において、遮光壁23およびシンチレータ素子21のx方向における周期はy方向における周期より短くなるように構成されている。このような構成ではx方向へのシンチレータ光の散乱が好適に防止されるので、x方向におけるモアレ画像の解像度が向上する。また遮光壁23は、モアレ縞Pの変形する方向(x方向)と好適に交差するように構成される。   The X-ray detector 5 detects the pattern of the moire fringes P with respect to the self-image S formed by the irradiation of the X-rays 3a and outputs an X-ray detection signal. The image generation unit 13 performs various image processing on the X-ray detection signal to form an image, thereby generating an X-ray image (moire image) showing the moire fringes P. In the X-ray detector 5, the period of the light shielding wall 23 and the scintillator element 21 in the x direction is shorter than the period in the y direction. In such a configuration, since the scattering of the scintillator light in the x direction is suitably prevented, the resolution of the moire image in the x direction is improved. The light-shielding wall 23 is configured to preferably intersect with the direction in which the moiré fringes P deform (the x direction).

そのためX線の位相シフトによって変形したモアレ縞Pの成分は、遮光壁23と交差してシンチレータ素子21aと重複する位置からシンチレータ素子21bと重複する位置へ変位する(図4(a))。従って、変形しないモアレ縞Pの成分とx方向へ変形したモアレ縞Pの成分とは、それぞれ異なるシンチレータ素子21によってシンチレータ光に変換され、異なる画素27によってX線検出信号として出力される。その結果、画像生成部13が生成するモアレ画像には、X線位相シフトに基づくモアレ縞Pの変形パターンの情報が高い精度で映し出される。   Therefore, the component of the moiré fringes P deformed by the phase shift of the X-rays is displaced from the position intersecting the light shielding wall 23 and overlapping the scintillator element 21a to the position overlapping the scintillator element 21b (FIG. 4A). Therefore, the component of the moire fringe P that is not deformed and the component of the moire fringe P that is deformed in the x direction are converted into scintillator light by the different scintillator elements 21 and output as X-ray detection signals by the different pixels 27. As a result, information on the deformation pattern of the moiré fringes P based on the X-ray phase shift is displayed on the moiré image generated by the image generator 13 with high accuracy.

そして移動機構11は第2の回折格子9をx方向へ移動させ、X線照射制御部12は第2の回折格子9がx方向へ所定の距離を移動するたびに、X線管3からX線3aを照射させる。第2の回折格子9が移動する距離は回折部材R3のピッチ長さT2であり、X線照射制御部12は第2の回折格子9がx方向にT2/m(mは整数)の距離を移動するたびにX線照射を行わせる。   Then, the moving mechanism 11 moves the second diffraction grating 9 in the x direction, and the X-ray irradiation controller 12 sends the X-ray from the X-ray tube 3 every time the second diffraction grating 9 moves a predetermined distance in the x direction. The line 3a is irradiated. The distance that the second diffraction grating 9 moves is the pitch length T2 of the diffraction member R3, and the X-ray irradiation control unit 12 determines that the distance of the second diffraction grating 9 is T2 / m (m is an integer) in the x direction. An X-ray irradiation is performed every time it moves.

このようにm回のX線照射を行うことによりm枚のモアレ画像が生成される。再構成部15は画像生成部13が生成したm枚のモアレ画像を解析し、各モアレ画像に映るモアレ縞Pの位相情報に基づいてX線位相画像を再構成する。   By performing m times of X-ray irradiation in this manner, m moiré images are generated. The reconstruction unit 15 analyzes the m moiré images generated by the image generation unit 13 and reconstructs an X-ray phase image based on the phase information of the moiré fringes P reflected in each moiré image.

具体的にはm枚のモアレ画像について画素27の各々における輝度値の変化を算出し、輝度値変化により微分位相を算出する。画素27の輝度値はm枚のモアレ画像においてサインカーブを描くような周期的変化を示すが、X線の位相シフトに基づいて変形しているモアレ縞Pの部分については輝度値変化の周期がシフトする。従って、再構成部15はm枚のモアレ画像における輝度値変化の周期に基づいて微分位相を算出し、さらに微分位相情報に基づいて被検体Mの形状を表すX線位相画像を再構成することができる。   Specifically, a change in the luminance value of each of the pixels 27 is calculated for the m moiré images, and a differential phase is calculated based on the change in the luminance value. The luminance value of the pixel 27 shows a periodic change that draws a sine curve in the m moiré images. However, the period of the luminance value change of the moiré fringe P deformed based on the phase shift of the X-ray is changed. shift. Therefore, the reconstruction unit 15 calculates the differential phase based on the period of the luminance value change in the m moiré images, and further reconstructs the X-ray phase image representing the shape of the subject M based on the differential phase information. Can be.

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified as follows.

(1)上述した各実施例では、第1の回折格子7および第2の回折格子9からなる2枚の回折格子を備える構成としたが、回折格子の枚数は1枚でもよい。すなわち第2の回折格子9を省略し、X線検出器5は第1の回折格子7の自己像Sに映る干渉縞Rを直接検出する構成であってもよい。この場合、X線検出器5においてシンチレータ素子21および遮光壁23が延伸する方向は、干渉縞Rの延伸する方向、すなわち第1の回折格子7の回折部材R1が延伸する方向と平行になるように構成される。   (1) In each of the embodiments described above, two diffraction gratings including the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9 are provided. However, the number of diffraction gratings may be one. That is, the second diffraction grating 9 may be omitted, and the X-ray detector 5 may be configured to directly detect the interference fringes R reflected on the self-image S of the first diffraction grating 7. In this case, in the X-ray detector 5, the direction in which the scintillator element 21 and the light shielding wall 23 extend is parallel to the direction in which the interference fringes R extend, that is, the direction in which the diffraction member R1 of the first diffraction grating 7 extends. It is composed of

このような変形例(1)では一例として、回折部材R1とシンチレータ素子21と遮光壁23とはいずれもy方向に延伸するように、第1の回折格子7とX線検出器5との位置関係が設定される。この場合、自己像Sに映る干渉縞RはX線の位相シフトによりx方向に変形する。X線検出器5において遮光壁23のピッチ長さはx方向に短いので、x方向に変形する干渉縞Rの変形量を精度良く検出できる。   In such a modified example (1), as an example, the positions of the first diffraction grating 7 and the X-ray detector 5 are such that the diffraction member R1, the scintillator element 21, and the light shielding wall 23 all extend in the y direction. The relationship is set. In this case, the interference fringes R reflected on the self image S are deformed in the x direction due to the phase shift of the X-ray. Since the pitch length of the light shielding wall 23 in the X-ray detector 5 is short in the x direction, the deformation amount of the interference fringes R deforming in the x direction can be detected with high accuracy.

また干渉縞Rが変形しないy方向については遮光壁23のピッチが長いのでX線検出器5におけるX線不感領域をより少なくできる。従って、X線検出器5のX線感度の低下を回避できるとともに、X線位相画像の診断能を向上できる。さらに、回折格子R3が数μmのピッチ長さで配設される構成である第2の回折格子9を、X線検出器5の検出面に応じた広い面積で作成することは非常に困難である。そのため第2の回折格子9を省略することによってX線撮影装置1の製造コストを大きく低減できる。   In the y direction in which the interference fringes R are not deformed, the pitch of the light shielding walls 23 is long, so that the X-ray insensitive area in the X-ray detector 5 can be further reduced. Therefore, a decrease in the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5 can be avoided, and the diagnostic performance of the X-ray phase image can be improved. Furthermore, it is very difficult to form the second diffraction grating 9 having a configuration in which the diffraction gratings R3 are arranged at a pitch length of several μm with a wide area corresponding to the detection surface of the X-ray detector 5. is there. Therefore, the manufacturing cost of the X-ray imaging apparatus 1 can be significantly reduced by omitting the second diffraction grating 9.

(2)上述した実施例および変形例では、モアレ縞Pが伸びる方向と、遮光壁23が延伸する方向とが平行である構成を例にとって説明したがこれに限られない。すなわちモアレ縞Pが変形する方向と、遮光壁23が伸びる方向が交わるのであれば、モアレ縞Pおよび遮光壁23の各々が延伸する方向はそれぞれ異なっていてもよい。   (2) In the above-described embodiments and modified examples, the configuration in which the direction in which the moiré fringes P extend and the direction in which the light-shielding wall 23 extends is described as an example, but is not limited thereto. That is, as long as the direction in which the moiré fringes P deform and the direction in which the light-shielding wall 23 extends intersect, the direction in which each of the moiré fringe P and the light-shielding wall 23 extend may be different.

このような変形例(2)に係るX線検出器5Aでは図5に示すように、遮光壁23およびシンチレータ素子21が延伸する方向(F方向)は、モアレ縞Pが延伸する方向(y方向)から傾斜するように構成される。X線検出器5AのX線検出面において、モアレ縞Pの各々はシンチレータ素子21および画素27の配列に対して傾斜するように伸びている。モアレ縞Pの延伸方向yがシンチレータ素子21の延伸方向Fに対して傾斜する角度をθ1とする。なお、モアレ縞Pの傾斜角度θ1は、モアレ縞Pの変形する方向(x方向)が遮光壁23と交わる程度の大きさである。また傾斜角度θ1は、モアレ縞Pの変形するx方向における遮光壁23の周期Vxが、モアレ縞Pの延伸するy方向における遮光壁23の周期Vyより短くなるように適宜設定されることがより好ましい。   In the X-ray detector 5A according to such a modification (2), as shown in FIG. 5, the direction (F direction) in which the light shielding wall 23 and the scintillator element 21 extend is the direction in which the moire fringes P extend (y direction). ). On the X-ray detection surface of the X-ray detector 5A, each of the moire fringes P extends so as to be inclined with respect to the arrangement of the scintillator elements 21 and the pixels 27. The angle at which the extending direction y of the moire fringes P is inclined with respect to the extending direction F of the scintillator element 21 is defined as θ1. Note that the inclination angle θ1 of the moiré fringes P is such that the direction in which the moiré fringes P deform (the x direction) intersects the light shielding wall 23. In addition, the inclination angle θ1 is appropriately set so that the cycle Vx of the light shielding wall 23 in the x direction in which the moire fringes P deform is shorter than the cycle Vy of the light shielding wall 23 in the y direction in which the moire fringes P extend. preferable.

このように変形例(2)に係る構成では、モアレ縞Pの形状が変化しない場合であっても、モアレ縞Pは複数のシンチレータ素子21に跨がるように位置することとなる。一方実施例に係る構成では、モアレ縞Pの延伸する方向と遮光壁23の延伸する方向とは平行である。そのため遮光壁23の周期とモアレ縞Pの周期との組み合わせによっては、モアレ縞Pが遮光壁23と重複する場合がある(図4(a)、モアレ縞P3を参照)。   As described above, in the configuration according to the modified example (2), even when the shape of the moire fringes P does not change, the moire fringes P are positioned so as to straddle the plurality of scintillator elements 21. On the other hand, in the configuration according to the embodiment, the direction in which the moiré fringes P extend and the direction in which the light shielding wall 23 extends are parallel. Therefore, depending on the combination of the period of the light shielding wall 23 and the period of the moiré stripe P, the moiré stripe P may overlap the light shielding wall 23 (see FIG. 4A, moiré stripe P3).

遮光壁23に入射するX線はシンチレータ素子21によって検出されることなくX線検出器5を通過するので、遮光壁23が配設される領域はX線不感領域ともいえる。従って、遮光壁23に重複するモアレ縞P3について、X線検出器5は一切検出することができない。   Since the X-rays incident on the light-shielding wall 23 pass through the X-ray detector 5 without being detected by the scintillator element 21, the region where the light-shielding wall 23 is provided can be said to be an X-ray insensitive region. Therefore, the X-ray detector 5 cannot detect any moire fringes P3 overlapping the light shielding wall 23.

モアレ縞Pと遮光壁23が平行に延伸する実施例の構成では、モアレ縞Pが変化するx方向における遮光壁23の周期が最も短いので、X線の位相変化によるモアレ縞Pの変化量を特に精度良く検出できる。一方で実施例の構成では上述したようにモアレ縞Pと遮光壁23とが重複する場合、モアレ縞Pに対するX線検出器の感度が低下するという問題が懸念される。   In the configuration of the embodiment in which the moiré fringes P and the light-shielding wall 23 extend in parallel, the period of the light-shielding wall 23 in the x direction in which the moiré fringe P changes is the shortest. In particular, detection can be performed with high accuracy. On the other hand, in the configuration of the embodiment, when the moiré fringes P and the light shielding wall 23 overlap as described above, there is a concern that the sensitivity of the X-ray detector to the moiré fringes P decreases.

一方で変形例(2)に係るX線検出器5Aでは、モアレ縞Pの延伸するy方向は遮光壁23およびシンチレータ素子21の延伸するF方向に対して傾斜するので、モアレ縞Pの少なくとも一部は確実にシンチレータ素子21の領域に重複する。一例として図5に示す構成では、モアレ縞Pはシンチレータ素子21a〜21cの各々に重複する。従って、シンチレータ素子21a〜21cの各々に対応する画素27がモアレ縞Pを検出するので、変形例に係るX線検出器5Aでは、より多くの画素27によって確実にモアレ縞Pを検出できる。その結果、X線検出器5AのX線感度をより向上させることができる。   On the other hand, in the X-ray detector 5A according to the modification (2), the y-direction in which the moire fringes P extend is inclined with respect to the F-direction in which the light-shielding wall 23 and the scintillator element 21 extend. The portion surely overlaps the area of the scintillator element 21. As an example, in the configuration shown in FIG. 5, the moire fringes P overlap with each of the scintillator elements 21a to 21c. Therefore, since the pixels 27 corresponding to each of the scintillator elements 21a to 21c detect the moiré fringes P, the X-ray detector 5A according to the modification can surely detect the moiré fringes P with more pixels 27. As a result, the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5A can be further improved.

そしてモアレ縞Pのうち、X線3aの位相シフトによって変形するモアレ縞P2について、モアレ縞Pの変形するx方向は遮光壁23と交わるように設定される。そのためモアレ縞P2のうちX線の位相シフトによってx方向に変形する成分は遮光壁23と交差し、モアレ縞P2のうち変形しない成分とは異なるシンチレータ素子21によって検出される。   Then, of the moire fringes P, with respect to the moire fringes P2 deformed by the phase shift of the X-ray 3a, the x direction in which the moire fringes P are deformed is set so as to intersect the light shielding wall 23. Therefore, the component of the moiré fringes P2 that is deformed in the x direction due to the phase shift of the X-rays intersects with the light shielding wall 23 and is detected by the scintillator element 21 that is different from the non-deformed component of the moiré fringes P2.

x方向における遮光壁23の周期は短いので、遮光壁23はx方向についてシンチレータ光の散乱を好適に遮蔽する。そのため画像生成部13が生成するモアレ画像は、X線の位相変化に起因してモアレ縞P2が変化する方向である、x方向における解像度が高い画像である。従って、再構成部15はX線の位相変化に起因するモアレ縞P2の変化量を精度良く検出し、診断能の高いX線位相画像を再構成できる。   Since the period of the light shielding wall 23 in the x direction is short, the light shielding wall 23 suitably shields the scattering of the scintillator light in the x direction. Therefore, the moiré image generated by the image generation unit 13 is an image having a high resolution in the x direction, which is the direction in which the moiré fringes P2 change due to the phase change of the X-rays. Therefore, the reconstruction unit 15 can accurately detect the amount of change in the moire fringes P2 caused by the change in the phase of the X-ray, and can reconstruct an X-ray phase image with high diagnostic performance.

またモアレ縞Pの周期Dが遮光壁23の周期Vより大きい場合、シンチレータ素子23および遮光壁23の伸びる方向をモアレ縞Pの伸びる方向から傾斜させることにより、モアレ縞Pを検出しないシンチレータ素子21をより少なくできる。その結果、モアレ縞Pをより多くのシンチレータ素子21および画素27によって検出できるので、変形例(2)に係るX線撮影装置では、X線検出器5AのX線感度をより向上させることができる。従って、X線検出器のX線感度の向上とX線位相画像の診断能の向上とを両立できる。   When the cycle D of the moire fringes P is larger than the cycle V of the light-shielding wall 23, the direction in which the scintillator element 23 and the light-shielding wall 23 extend is inclined from the direction in which the moire fringe P extends. Can be reduced. As a result, the moiré fringes P can be detected by more scintillator elements 21 and pixels 27, so that the X-ray imaging apparatus according to the modification (2) can further improve the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5A. . Therefore, it is possible to improve the X-ray sensitivity of the X-ray detector and the diagnostic capability of the X-ray phase image at the same time.

(3)上述した実施例および各変形例では、遮光壁23はy方向にのみ延伸する構成を例にとって説明したがこれに限られない。すなわち図6(a)に示すように、X線検出器5において遮光壁23はy方向のみならずx方向に延伸する構成であってもよい。変形例(3)に係る構成では、y方向における遮光壁23のピッチV1より、x方向における遮光壁23のピッチV2より短くなるように構成される。ピッチV1の長さは画素27のピッチ長さYと略等しくなることが好ましく、ピッチV2の長さは画素27のピッチ長さYの4〜6倍程度であることが特に好ましい(図6(b))。図6(b)は図6(a)に示すX線検出器5BのA−A断面図である。   (3) In the above-described embodiments and the modifications, the configuration in which the light shielding wall 23 extends only in the y direction has been described as an example, but the invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 6A, in the X-ray detector 5, the light shielding wall 23 may be configured to extend not only in the y direction but also in the x direction. In the configuration according to the modified example (3), the pitch V1 of the light shielding walls 23 in the y direction is shorter than the pitch V2 of the light shielding walls 23 in the x direction. The length of the pitch V1 is preferably substantially equal to the pitch length Y of the pixels 27, and the length of the pitch V2 is particularly preferably about 4 to 6 times the pitch length Y of the pixels 27 (see FIG. b)). FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA of the X-ray detector 5B shown in FIG.

このような構成では、x方向のみならずy方向についてもシンチレータ光の散乱を好適に回避できるので、モアレ画像およびX線位相画像の解像度をさらに向上させ、画像の診断能をより高めることができる。またy方向について遮光壁23の周期が長いので、遮光壁を備えるX線検出器201として従来考えられる、シンチレータ素子211が碁盤目状に配列される構成(図6(c)、図9(b))と比べて、遮光壁213の配設される領域を少なくできる。そのため図6(c)に示すような比較例に係る構成と比べて、変形例(3)ではX線検出器5BのX線感度を向上できる。   In such a configuration, the scattering of the scintillator light can be preferably avoided not only in the x direction but also in the y direction, so that the resolution of the moiré image and the X-ray phase image can be further improved, and the diagnostic performance of the image can be further improved. . Further, since the cycle of the light shielding wall 23 is long in the y direction, the scintillator elements 211 which are conventionally considered as the X-ray detector 201 having the light shielding wall are arranged in a grid pattern (FIGS. 6C and 9B). )), The area where the light shielding wall 213 is provided can be reduced. Therefore, in the modification (3), the X-ray sensitivity of the X-ray detector 5B can be improved as compared with the configuration according to the comparative example as shown in FIG.

なおモアレ縞Pはy方向に変形しないので、X線位相画像はy方向について高い解像度を必要としない。そのためy方向における遮光壁23のピッチV2を長くしてもX線位相画像の診断能の低下を回避できる。従って、ピッチV1をピッチV2より短くすることで、X線検出器のX線感度の向上とX線位相画像の診断能の向上とを両立できる。   Since the moiré fringes P do not deform in the y direction, the X-ray phase image does not require a high resolution in the y direction. Therefore, even if the pitch V2 of the light shielding wall 23 in the y direction is increased, it is possible to avoid a decrease in diagnostic performance of the X-ray phase image. Therefore, by making the pitch V1 shorter than the pitch V2, it is possible to achieve both an improvement in the X-ray sensitivity of the X-ray detector and an improvement in the diagnostic capability of the X-ray phase image.

なお変形例(2)に係る構成に変形例(3)に係る構成を適用する場合、モアレ縞Pの変形する方向(y方向)における遮光壁23のピッチを、モアレ縞Pの伸びる方向(y方向)における遮光壁23のピッチより短くするように、遮光壁23の格子パターンを構成する。このような構成にすることにより、モアレ縞PのうちX線の位相変化によってx方向に変形する部分と変形しない部分とは確実に異なるシンチレータ素子21によって検出される。その結果、モアレ画像においてモアレ縞Pの変化量を精度良く検出できる。また図6(c)に示すような比較例に係る構成と比べて遮光壁23の領域を低減できる。従って、X線検出器のX線感度の向上とX線位相画像の診断能の向上とを両立できる。   When the configuration according to the modification (3) is applied to the configuration according to the modification (2), the pitch of the light shielding walls 23 in the direction (y direction) in which the moiré stripes P are deformed is determined by changing the pitch (y The grid pattern of the light shielding wall 23 is configured so as to be shorter than the pitch of the light shielding wall 23 in the (direction). With such a configuration, a portion of the moiré fringes P that is deformed in the x direction due to a change in the phase of the X-ray and a portion that is not deformed are reliably detected by different scintillator elements 21. As a result, it is possible to accurately detect the amount of change in the moire fringes P in the moire image. Further, the area of the light shielding wall 23 can be reduced as compared with the configuration according to the comparative example as shown in FIG. Therefore, it is possible to improve the X-ray sensitivity of the X-ray detector and the diagnostic capability of the X-ray phase image at the same time.

(4)上述した実施例および各変形例では、第1の回折格子7の回折部材R1と、第2の回折格子9の回折部材R3とは同じ方向に延伸する構成を例にとって説明したが、回折部材R1および回折部材R3は延伸する方向がそれぞれ異なっていてもよい。この場合、回折部材R1はy方向に延伸するのに対して、回折部材R3の延伸する方向(J方向)はy方向と比べて角度θ2ずれている(図7上段)。実施例では回折部材R1と回折部材R3とは同じ方向に延伸するので、自己像Sには平行モアレであるモアレ縞Pがy方向に延伸するように現れる。   (4) In the above-described embodiment and each modified example, the configuration in which the diffraction member R1 of the first diffraction grating 7 and the diffraction member R3 of the second diffraction grating 9 extend in the same direction has been described as an example. The directions in which the diffractive members R1 and R3 extend may be different from each other. In this case, while the diffractive member R1 extends in the y direction, the extending direction (J direction) of the diffractive member R3 is shifted from the y direction by an angle θ2 (upper part in FIG. 7). In the embodiment, since the diffractive member R1 and the diffractive member R3 extend in the same direction, the moire fringes P, which are parallel moire, appear in the self-image S so as to extend in the y direction.

一方変形例(4)では回折部材R1と回折部材R3とはそれぞれ異なる方向に延伸するので、自己像Sにはいわゆる回転モアレであるモアレ縞Paが現れる。モアレ縞Paの延伸する方向はJ方向に略直交する方向(K方向)であり、モアレ縞Paの周期Daは、T1/θの式で求められる(図7下段)。移動機構11がz方向の軸回りに第2の回折格子9を回転移動させることにより、角度θ2を調整できる。そのため移動機構11により、モアレ縞Paの延伸する方向Kおよびモアレ縞Paの周期Daの各々を適宜調整できる。   On the other hand, in the modification (4), since the diffractive member R1 and the diffractive member R3 extend in different directions, moire fringes Pa, which are so-called rotational moire, appear in the self-image S. The direction in which the moire fringes Pa extend is a direction substantially orthogonal to the J direction (K direction), and the period Da of the moiré fringes Pa is obtained by the formula of T1 / θ (lower part in FIG. 7). The angle θ2 can be adjusted by rotating the second diffraction grating 9 about the axis in the z direction by the moving mechanism 11. Therefore, each of the direction K in which the moiré fringes Pa extend and the cycle Da of the moiré fringes Pa can be appropriately adjusted by the moving mechanism 11.

変形例(4)に係るX線検出器5では、シンチレータ素子21および遮光壁23が延伸する方向はモアレ縞Paの変形する方向と交わるように構成される。この場合、被検体MをX線3aが通過して位相シフトが起こることにより、モアレ縞Paは遮光壁23と交わる方向へ変形する。   In the X-ray detector 5 according to the modification (4), the direction in which the scintillator element 21 and the light-shielding wall 23 extend intersects with the direction in which the moire fringes Pa deform. In this case, when the X-ray 3a passes through the subject M and a phase shift occurs, the moiré fringes Pa are deformed in a direction intersecting with the light shielding wall 23.

変形したモアレ縞Paは好適に遮光壁23と交差し、隣接するシンチレータ素子21の位置へと変位するので、変形しないモアレ縞Paの成分と変形したモアレ縞Paの成分とは、より確実に異なるシンチレータ素子21によって検出される。その結果、それぞれ異なる画素27によってX線検出信号が出力されるので、X線3aの位相シフトに基づいて変化するモアレ縞Paの位相情報を精度良く検出できる。   Since the deformed moiré fringes Pa preferably intersect with the light shielding wall 23 and are displaced to the position of the adjacent scintillator element 21, the components of the undeformed moiré fringes Pa and the components of the deformed moiré fringes Pa are more reliably different. It is detected by the scintillator element 21. As a result, an X-ray detection signal is output from each of the different pixels 27, so that the phase information of the moiré fringes Pa that changes based on the phase shift of the X-ray 3a can be detected with high accuracy.

(5)上述した実施例および各変形例では、第1の回折格子7と第2の回折格子9とをx方向に相対移動させて撮影する複数のX線画像に基づいて被検体MのX線位相画像を取得する、縞走査法によるX線位相撮影を例にとって説明している。しかしタルボ干渉方式によるX線位相撮影を行う手法は縞走査法に限ることはなく、フーリエ変換法などの他の手法を適宜用いてよい。フーリエ変換法ではX線位相画像を再構成するために第2の回折格子9を移動させる必要がないので、X線照射の回数を1回に抑えることができる。   (5) In the above-described embodiment and each modified example, the X-ray of the subject M is obtained based on a plurality of X-ray images that are obtained by relatively moving the first diffraction grating 7 and the second diffraction grating 9 in the x direction. The description is made by taking an example of X-ray phase imaging by a fringe scanning method for acquiring a line phase image. However, the method of performing X-ray phase imaging by the Talbot interference method is not limited to the fringe scanning method, and another method such as a Fourier transform method may be used as appropriate. In the Fourier transform method, it is not necessary to move the second diffraction grating 9 in order to reconstruct an X-ray phase image, so that the number of X-ray irradiations can be suppressed to one.

(6)上述した実施例および各変形例では、第1の回折格子7としてX線の位相を変調させる位相格子を用いたが、X線を回折できる構成であれば第1の回折格子7はX線の強度を変調させる振幅型の回折格子であってもよい。また第2の回折格子9は吸収格子すなわちX線吸収型の遮蔽格子を用いたが、X線を反射することでX線を遮蔽する、X線反射型の遮蔽格子を第2の回折格子9として用いてもよい。またX線を回折できる構成であれば、第2の回折格子9として遮蔽格子の代わりに位相格子を用いてもよい。   (6) In the above-described embodiment and each of the modifications, a phase grating that modulates the phase of X-rays is used as the first diffraction grating 7. An amplitude type diffraction grating that modulates the intensity of X-rays may be used. Although the second diffraction grating 9 uses an absorption grating, that is, an X-ray absorption type shielding grating, the X-ray reflection type shielding grating, which shields X-rays by reflecting X-rays, is used as the second diffraction grating 9. May be used. In addition, a phase grating may be used as the second diffraction grating 9 instead of the shielding grating as long as the configuration can diffract X-rays.

(7)上述した実施例および各変形例では、X線をシンチレータ素子などで光に変換し、さらに光を電気信号に変換する間接変換型のX線検出器を用いる構成を例として説明したが、本発明に係るX線検出器の構成は、X線を直接電気信号に変換する直接変換型のX線検出器においても適用できる。すなわち各実施例に係る構成において、シンチレータ素子の代わりにa−Se(アモルファス・セレン)などで構成され、X線を電荷に変換するX線変換素子を用いる。   (7) In the above-described embodiment and each modified example, the configuration using an indirect conversion type X-ray detector that converts X-rays into light with a scintillator element or the like and further converts light into an electric signal has been described as an example. The configuration of the X-ray detector according to the present invention can also be applied to a direct conversion type X-ray detector that directly converts X-rays into an electric signal. That is, in the configuration according to each embodiment, an X-ray conversion element configured of a-Se (amorphous selenium) or the like and converting X-rays into electric charges is used instead of the scintillator element.

そして遮光壁の代わりに電荷の散乱を遮蔽する溝部を格子状に形成させることによって、直接変換型のX線検出器においても本発明の効果を得ることができる。なお、間接変換型のX線検出器において、遮光壁23の代わりに溝部でシンチレータ素子21を区画する構成であってもよい。   By forming the grooves for shielding the scattering of electric charges in a lattice shape instead of the light shielding walls, the effect of the present invention can be obtained also in the direct conversion type X-ray detector. Note that, in the indirect conversion type X-ray detector, a configuration in which the scintillator element 21 is partitioned by a groove instead of the light shielding wall 23 may be used.

1 …X線撮影装置
3 …X線管
5 …X線検出器
7 …第1の回折格子
9 …第2の回折格子
11 …移動機構
12 …X線照射制御部
13 …画像生成部
15 …再構成部
17 …シンチレータ層
19 …出力層
21 …シンチレータ素子
23 …遮光壁
27 …画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray imaging device 3 ... X-ray tube 5 ... X-ray detector 7 ... 1st diffraction grating 9 ... 2nd diffraction grating 11 ... Moving mechanism 12 ... X-ray irradiation control unit 13 ... Image generation unit 15 ... Re Structural unit 17: scintillator layer 19: output layer 21: scintillator element 23: light-shielding wall 27: pixel

Claims (4)

被検体にX線を照射するX線管と、
第1の方向に延伸する回折部材が前記第1の方向に直交する第2の方向に並列され、前記X線を回折することで前記第1の方向に延伸する干渉縞を形成する第1の回折格子と、
前記干渉縞を形成する前記X線を回折させて第3の方向に延伸するモアレ縞を形成する第2の回折格子と、
二次元マトリクス状に配列され、前記モアレ縞を形成する前記X線を検出して光に変換するシンチレータ素子および前記シンチレータ素子を区画し前記光を遮蔽する遮光壁からなるシンチレータ層、並びに前記シンチレータ素子の各々が変換した光を電荷に変換してX線検出信号を出力する画素が二次元マトリクス状に配列された出力層によって構成されるX線検出器と、
前記X線検出器が出力する前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成したX線画像に基づいて前記被検体のX線位相コントラスト像を映すX線位相画像を再構成する再構成部とを備え、
前記X線の位相の変化によって前記モアレ縞が変形する方向における前記遮光壁の周期は、前記モアレ縞が延伸する前記第3の方向における前記遮光壁の周期より短くなっており、前記モアレ縞のうち変形する部分の少なくとも一部が、前記遮光壁と交差し、変形しない部分を検出する前記シンチレータ素子とは異なる前記シンチレータ素子で検出されること、を特徴とするX線撮影装置。
An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
A diffractive member extending in a first direction is arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and diffracts the X-ray to form an interference fringe extending in the first direction. A diffraction grating;
A second diffraction grating that diffracts the X-rays that form the interference fringes to form Moiré fringes extending in a third direction;
A scintillator element that is arranged in a two-dimensional matrix and detects the X-rays that form the moiré fringes and converts the X-ray into light, a scintillator layer including a light-shielding wall that partitions the scintillator element and blocks the light, and the scintillator element An X-ray detector configured by an output layer in which pixels each converting the converted light into an electric charge and outputting an X-ray detection signal are arranged in a two-dimensional matrix;
An image generation unit that generates an X-ray image using the X-ray detection signal output by the X-ray detector;
A reconstruction unit for reconstructing an X-ray phase image showing an X-ray phase contrast image of the subject based on the X-ray image generated by the image generation unit,
Cycle of the light shielding wall in a direction in which the moire fringes is deformed by the phase change of the X-ray is kept short than the period of the shielding wall in the third direction in which the moire fringes is extended, the moire fringes at least a part of the portion which deforms out of the shielding wall and intersect, X-rays imaging apparatus characterized by, detected by said different scintillator element from said scintillator element for detecting a portion which is not deformed.
請求項1に記載のX線撮影装置において、
前記遮光壁および前記シンチレータ素子は前記第3の方向に延伸し、前記モアレ縞が変形する方向へ交互に並列されているX線撮影装置。
The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
The X-ray imaging apparatus, wherein the light shielding wall and the scintillator element extend in the third direction, and are alternately arranged in a direction in which the moiré fringes are deformed.
被検体にX線を照射するX線管と、
第1の方向に延伸する回折部材が前記第1の方向に直交する第2の方向に並列され、前記X線を回折することで前記第1の方向に延伸する干渉縞を形成する第1の回折格子と、
二次元マトリクス状に配列され、前記干渉縞を形成する前記X線を検出して光に変換するシンチレータ素子および前記シンチレータ素子を区画し前記光を遮蔽する遮光壁からなるシンチレータ層、並びに前記シンチレータ素子の各々が変換した光を電荷に変換してX線検出信号を出力する画素が二次元マトリクス状に配列された出力層によって構成されるX線検出器と、
前記X線検出器が出力する前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成したX線画像に基づいて前記被検体のX線位相コントラスト像を映すX線位相画像を再構成する再構成部とを備え、
前記X線の位相の変化によって前記干渉縞が変形する方向における前記遮光壁の周期は、前記第1の方向における前記遮光壁の周期より短くなっており、前記干渉縞のうち変形する部分の少なくとも一部が、前記遮光壁と交差し、変形しない部分を検出する前記シンチレータ素子とは異なる前記シンチレータ素子で検出されること、を特徴とするX線撮影装置。
An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
A diffractive member extending in a first direction is arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and diffracts the X-ray to form an interference fringe extending in the first direction. A diffraction grating;
A scintillator element that is arranged in a two-dimensional matrix and detects the X-rays that form the interference fringes and converts the X-ray into light; a scintillator layer including a light-shielding wall that partitions the scintillator element and blocks the light; and the scintillator element An X-ray detector configured by an output layer in which pixels each converting the converted light into an electric charge and outputting an X-ray detection signal are arranged in a two-dimensional matrix;
An image generation unit that generates an X-ray image using the X-ray detection signal output by the X-ray detector;
A reconstruction unit for reconstructing an X-ray phase image showing an X-ray phase contrast image of the subject based on the X-ray image generated by the image generation unit,
Cycle of the light shielding wall in a direction in which the interference fringes are deformed by the phase change of the X-rays, said first and kept short than the period of the shielding wall in the direction of the portion that deforms out of the interference fringes at least in part, the light shielding wall and intersect, X-rays imaging apparatus characterized by, detected by said different scintillator element from said scintillator element for detecting a portion which is not deformed.
請求項3に記載のX線撮影装置において、
前記遮光壁および前記シンチレータ素子は前記第1の方向に延伸し、前記干渉縞が変形する方向へ交互に並列されているX線撮影装置。
The X-ray imaging apparatus according to claim 3,
The X-ray imaging apparatus, wherein the light shielding wall and the scintillator element extend in the first direction, and are alternately arranged in a direction in which the interference fringes are deformed.
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EP2442722B1 (en) * 2009-06-16 2017-03-29 Koninklijke Philips N.V. Correction method for differential phase contrast imaging
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JP2012236005A (en) * 2011-04-26 2012-12-06 Fujifilm Corp Radiation imaging apparatus
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