JP6731077B2 - 位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子 - Google Patents
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Description
本発明は、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子（analyzing grid）、このような分析格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置、このような検出器装置を有するＸ線撮像システム、このような分析格子を製造する方法、このような方法を実行するために、このような分析格子又は検出器装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、並びに、このようなコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ読取可能な媒体に関する。
Ｘ線撮像は、被検体の関心領域内の内部構造に関する情報を得るために種々の技術分野に適用される。例えば、医療用Ｘ線撮像装置は、患者の身体内の内部構造に関する情報を得るために使用される。例えば干渉計を用いた位相コントラスト撮像は、特に軟組織及び他の低吸収性物質において一層高いコントラストをもたらすために開発された。同時に、斯かる干渉計も、検出器の空間分解能より小さな構造からの小角散乱に関する暗視野信号を生じることができる。位相情報は、複数の露光を必要とし得る位相歩進法（phase stepping method）を用いて取得することができる。
位相コントラスト撮像は、位相歩進を必要とする（即ち、位相情報を取り出すために位相格子が走査される）。即ち、幾つかの投影が、格子の異なる位置に関して取得される。従って、位相コントラスト撮像手順は、従来のＸ線適用例と比較して著しく多い時間を必要とする。更に、吸収格子又は構造化されたシンチレータの必要とされる使用は、患者を通過する相当の量のＸ線光子が破棄され、結果として劣ったＸ線線量効率となることを意味する。例えば、米国特許出願公開第2014/0177795号は、位相情報を取得するための電子位相歩進方法を記載している。また、文献：WANG DAJIANG他:“A dual detector approach for X-ray differential phase contrast imaging”, RADIATION PHYSICS AND CHEMISTRY, vol. 95, 31 December 2012 (2012-12-31), 頁86-90, XP028793259, ISSN: 0969-806X, 001: 10.1016/J.RADPHYSCHEM.2012.12.027及びRUTISHAUSER SIMON他: “Structured scintillator for hard x-ray grating interferometry”, APPLIED PHYSICS LETTERS, A 1 P PUBLISHING LLC, US, vol. 98, no.17, 27 April 2011 (2011-04-27), 頁171107-1-171107-3, XP012140442, ISSN: 0003-6951, 001: 10.1063/1.3583464も、この分野の参照となる。
従って、Ｘ線画像取得の間におけるＸ線線量効率を増加させることを可能にする、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための改善された格子を提供する必要性が存在し得る。
本発明の課題は独立請求項の主題により解決され、更なる実施態様は従属請求項に含まれる。以下に記載される本発明の態様は、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子、このような分析格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置、このような検出器装置を有するＸ線撮像システム、このような分析格子を製造する方法、このような方法を実行するために、このような分析格子又は検出器装置を制御するためのコンピュータプログラム要素、並びに、このようなコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ読取可能な媒体にも当てはまることに注意されたい。
本発明によれば、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子（analyzing grid）が提供される。該分析格子は、複数のＸ線変換格子を有する。これらＸ線変換格子は、入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換するよう構成される。前記複数のＸ線変換格子は、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子を有する。オプションとして、これらＸ線変換格子は入射Ｘ線放射線に平行な方向に積み重ねられる。
更に、前記Ｘ線変換格子は、各々、格子バーのアレイを有し、各Ｘ線変換格子内の斯かる格子バーは、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、固有の変位ピッチで互いから変位されて配置される。言い換えると、上記変位ピッチは、同一の（例えば、第１）Ｘ線変換格子における２つの隣接する格子バーの中心線の距離である。
更に、前記第１Ｘ線変換格子の格子バーは前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、前記Ｘ線変換格子の数により除算された前記変位ピッチで互いに変位されて配置される。
言い換えると、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子の千鳥状積み重ねが提供される。例えば、２つのＸ線変換格子を互いに対して半分の変位ピッチで積み重ねることができる。即ち、下側のＸ線変換格子は、上側のＸ線変換格子がＸ線透過性材料を有する箇所と同一の位置に配置された格子バーを有する。２つのＸ線変換格子の総計は位相歩進の２つの同時的サンプルと理解することができ、従って、取得速度は倍化され得る。
千鳥状構成（構造）は、患者を横切った殆ど全ての光子が計算に入れられ、これによりＸ線線量効率を増加させることを意味する。例えば約２００μｍの厚さのＸ線透過性材料（例えば、シリコン）及び例えば約６０ｋｅＶのエネルギ範囲の場合、９８％を超える光子は透過され得る。言い換えると、Ｘ線変換格子の数により除算された前記変位ピッチにより、患者を通過し、さもなければ部分的に破棄されたかも知れない実質的に全ての光子が受信される。
一例において、前記複数のＸ線変換格子は第３Ｘ線変換格子を更に有する。この場合、第１、第２及び第３Ｘ線変換格子における各Ｘ線変化格子の格子バーは他の２つのＸ線変換格子の格子バーから前記変位ピッチの三分の１で互いに変位されて配置される。言い換えると、第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子の千鳥状積層の概念を更に３以上のＸ線変換格子に進めると、それに応じて一層大きな数の位相歩進サンプルを同時に取得することができる。３以上の千鳥配列されたＸ線変換格子によれば、機械的又は電子的位相歩進の処理を回避し、単一のＸ線暴露及び画像取得により位相コントラスト画像を得ることが更に可能である。言い換えると、３以上の層を、機械的又は電子的位相歩進の必要性を全て終わらせるために用いることができる。例えば３積層構成において、各Ｘ線変換格子は、Ｘ線変換格子の重なり合いを避けるために、３３.３％の空間デューティサイクルを有することができる。この構成は、必要とされ得るだけ多くの層に拡張することができる。
前記Ｘ線変換格子は、光検出器（即ち、フォトダイオードアレイ又は電荷結合素子）の上に配置することができる。該検出器は、無視可能な吸収及び減衰しか有さないようにシリコンから形成することができる。直接検出及び放射線損傷を最少にするために、例えば非常に薄く軽量な材料から形成される有機フォトダイオードを使用することにより、設計による対策をとることができる。
例示として、前記Ｘ線変換格子は、格子バーとしてシンチレータスラブ（板材）を有する構造化されたシンチレータとすることができる。
一例において、前記Ｘ線変換格子は、Gd2O2S:Pr, Gd2O2S:Ce, CsI:Tl, Ce添加ペロブスカイト（perovskite）, セリウム添加(イットリウム - ガドリニウム - ルテチウム)系(ガリウム - アルミニウム)ガーネット｛例えば、LuAG(Lu3Al5012), GGAG(Gd3(Ga,Al)5012), YAG(Y3Al5012)｝, ビスマス・ゲルマニウム塩(Bi3Ge4O12), イットリウム・ガドリニウム酸化物(Y,Gd)203及びLu203:Eu等の同様の好適な化合物並びにEu3+が添加されたY, Gd及び／又はLu（何れかの組み合わせで）の固溶体の群のうちの少なくとも１つの材料から形成された格子バーを有する。また、例えばCsI:Na, NaI:Tl又はSrI2:Euの等の吸湿性材料も用いることができる。更に、検出器への信号の容易な伝送を可能にするために、薄い透過性セラミック層に立方材料を用いることもできる。前記少なくとも第１及び第２Ｘ線変換格子は、同一の材料のものとするか、又は同一の材料としなくてもよい。
前記格子バーには、検出器に向かう光又は電荷を最大にするために、自身の壁上に反射器材料を設けることができる。
例示として、前記複数のＸ線変換格子の各々は等しい数の検出器のうちの１つの上に配置され、これら検出器は対応するＸ線変換格子により変換された光又は電荷を検出するように構成される。言い換えると、各Ｘ線変換格子は検出器上に配置される。前記格子バーはスペーサにより分離することができる。スペーサ材料として、例えば、シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウムセラミック、ポリマ等の光学部材（light element）を使用することができる。細かいピッチで構造化する（例えば、エッチングする）ことができるので、シリコンが良い選択である。一例において、第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置され、これら検出器は対応するＸ線変換格子により変換された光又は電荷を検出するように構成される。言い換えると、第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置することができ、第１の下側の検出器は第１Ｘ線変換格子からの上から到来する光又は電荷出力を検出する一方、上側の第２の検出器は第２Ｘ線変換格子からの下から到来する光又は電荷出力を検出する。
一例において、前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線に直交する方向において実質的に隣り合わせで配置され、これらＸ線変換格子は反射器壁を有する。“隣り合わせで”なる用語は、インターリーブされ（交互配置され）又は交互に噛み合わされてと理解することができる。この場合、前記Ｘ線変換格子の入射Ｘ線放射線に平行な方向における千鳥配列は、前記反射器壁が前記第１Ｘ線変換格子の上面側に配置されると共に下面側において省略されることにより、且つ、前記反射器壁が前記第２Ｘ線変換格子の下面側に配置されると共に上面側において省略されることにより実施される。
この場合、前記Ｘ線変換格子は、格子バー及び該格子バーの対応する反射器壁のみからなることができる。受動的スペーサは使用される必要はない。即ち、第１Ｘ線変換格子の格子バーは下側を除き自身の壁の全てに反射器要素を有することができる。同様に、第２Ｘ線変換格子の格子バーは前記下側とは反対の上側を除き全ての壁上に反射器要素を有することができる。
一例において、前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は、入射Ｘ線放射線に平行な方向において部分的に重なり合う。この場合、当該格子バーは、互いに上下に且つ互いに隣り合わせで、これら格子バーが入射Ｘ線放射線に平行な方向において又は当該構造の厚さに沿う方向において重なり合うように配置することができる。重なり合うとは、第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子の格子バーが等しい長さであるが入射Ｘ線放射線に平行な方向において同一の位置で開始及び終了することはないことを意味する。
一例において、前記Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線に平行な方向においてスペーサにより互いに隔てられる。この場合、当該格子バーは、互いに隣り合ってではなく互いに上下に、これら格子バーが入射Ｘ線放射線に平行な方向において又は当該構造の厚さに沿う方向において重なり合わないように配置することができる。格子バーの間のシリコンスペーサは、対応して厚く形成することができる。この場合、Ｘ線光子は自身の経路に沿ってＸ線変換材料に常に出会い、該（例えば、シリコン）スペーサ材料において失われることはない。
一例において、前記格子バー又はシンチレータスラブの少なくとも幾つかは、空間フィルタリングに貢献するために、入射Ｘ線放射線に平行な方向で見て不連続な断面を備える。該不連続な断面は、１つの格子バーと該バーに隣接する格子バーとの間にテーパ付けされた空洞を形成する台形断面であり得る。また、他の形状の断面も可能である。例示として、格子バーは入射Ｘ線放射線に平行な方向に見て連続的な、例えば長方形の断面を備えることができる。
一例において、前記第１Ｘ線変換格子はシンチレータを形成し、前記第２Ｘ線変換格子は散乱線除去格子（anti-scatter grid）を形成する。これら２つのＸ線変換格子は、ウェファの反対側にインターリーブされた態様で組み込むことができる。両Ｘ線変換格子を１つのウェファに配置することは、該２つのＸ線変換格子を非常に正確に位置合わせすることを可能にする。例えば当該Ｘ線変換格子をウェファにエッチング形成する等の処理の間において、該ウェファを位置決めするために孔又はマーカを用いることができるからである。従って、電子回路への放射線の露光という問題が解決されると共に、当該散乱光除去格子は検出されることを意図しない直接放射のみを阻止するので、該散乱光除去格子による直接放射の喪失が存在しないことが保証される。
一例において、前記第１Ｘ線変換格子は直接変換陽極を形成する一方、前記第２Ｘ線変換格子は直接変換陰極を形成する。例示として、前記陽極又は第１Ｘ線変換格子及び前記陰極又は第２Ｘ線変換格子は、２つの検出器の間に、陰極及び陽極のインターリーブされた配列を形成するために交互の格子バーで配置される。
前記直接変換陽極及び前記直接変換陰極は、電気的に絶縁された壁により互いに分離された同一の材料｛例えば、単一の塊（CdTe,CZT等）｝から形成することができる。前記直接変換陽極及び前記直接変換陰極は、例えば電気的に絶縁された側壁を備えるペロブスカイト又は何らかの他の高Ｚ半導体材料の個別の格子バーを有することができる。
他の例として、異なるタイプの直接変換材料（例えば、ｎ型Si及びｐ型GaAs）が交互に位置し、これにより、電界線が同一の方向に配列される（例えば、Siにおける正孔信号及びGaAsにおける電子信号）ことを達成することができる。この場合、前記検出器は、各側において異なる極性のバイアスの適切なバイアス電圧を供給しなければならない。
例示として、前記第１及び第２Ｘ線変換格子のうちの一方のＸ線変換格子における格子バーは共通陰極を形成するために相互接続することができる。陽極を形成する前記第１及び第２Ｘ線変換格子のうちの他方のＸ線変換格子における格子バーは、自身の対応する検出器ピクセルに、検出器ピクセル当たり幾つかの格子バーで接続することができる。
他の例として、共通陰極は上面に配置することができる一方、陽極部分は該上面とは反対の当該装置の下面上に構造化することができる。この構成は、直接変換材料（例えば、CZT，CdTe，GaAs，ペロブスカイト，PbO等）の単一の塊を使用することを可能にする。更に、異なる陽極部分から独立した信号をキャプチャする単一の検出器が必要とされる。
陽極及び検出器ピクセルの構造化は、等価な検出器ピクセル内に異なる陽極“スラブ”が含まれる（例えば、１５０μｍの検出器ピクセル当たり３〜４の陽極“スラブ”）ことにより実行することができる。この場合、各検出器ピクセルは空間的に分布された２つの等価な陽極接点に関して誘起された電荷から生じる信号を収集する。
上述した全ての実施態様において、断面は検出器積層体を描くために示されている。当該検出器は１Ｄ又は２Ｄ構成で配設することができると理解される。２Ｄの場合、細かいピッチは一方向（ｘ）に沿ってのみ必要とされ得、他の方向（ｙ）において当該ピッチは本来の検出器ピッチと同一である。
本発明によれば、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置も提供される。該検出器装置は、上述した様な分析格子及び該分析格子のＸ線変換格子により変換された光又は電荷を検出するように構成された少なくとも１つの検出器を有する。
本発明によれば、Ｘ線源と、上述した様な検出器装置とを有するＸ線撮像システムも提供される。前記Ｘ線源は、前記検出器装置により検出されるべき関心被検体にＸ線放射線を供給するよう構成される。当該Ｘ線撮像システムは、前記Ｘ線源と前記被検体との間に配置されるソース格子Ｇ０及び該被検体の前又は背後に配置される格子Ｇ１を更に有する。前記検出器装置の前述した分析格子は、該格子Ｇ１の背後に格子Ｇ２として配置することができる。
本発明によれば、分析格子を製造する方法も提供される。該方法は、
− 複数のウェファを構造化して、各ウェファに格子バーのアレイを得るステップと、
− 前記格子バーの間の空間をＸ線変換材料で充填して、複数のＸ線変換格子を得るステップと、
を有する。
− 複数のウェファを構造化して、各ウェファに格子バーのアレイを得るステップと、
− 前記格子バーの間の空間をＸ線変換材料で充填して、複数のＸ線変換格子を得るステップと、
を有する。
前記Ｘ線変換格子は、前述したような分析格子を形成するように構成される。ウェファ材料としてシリコンを用いることができる。該ウェファの構造化はエッチングにより行うことができる。
当該ウェファの構造化は、両側から行うことができる。Ｘ線変換材料による前記充填も、両側から行うことができる。
一例において、例えばエッチング及び前記Ｘ線変換材料での充填による前記構造化は、当該ウェファの第１側のみから行なわれる。エッチング及び充填の後、当該ウェファは研磨され、例えば上側からＸ線変換格子を露出させることができる。その後、両側において格子バーを交互とするために反射器材料を被着することができる。溝は異なる深さを有することができ、これにより、研磨の後１つのタイプのＸ線変換格子のみを露出させる。このことは、両側の一方における表面処理（例えば、反射器構造化）を簡単にすることができる。
Ｘ線変換格子がスペーサにより入射Ｘ線放射線に平行な方向において互いに隔てられる前述した例は、２つのＸ線変換格子を、これら格子の構造化及び充填のために使用されない第２側を接続することにより互いに貼り付ける更なる製造ステップにより実現することができる。当該ウェファは一方の側のみからエッチングすることができ、その後、２つの斯様に構造化されたＸ線変換格子を付着させ、例えば半ピッチずらして背中合わせで接着又はウェファ融着することができる。
本発明によれば、コンピュータプログラム要素も提供され、該コンピュータプログラム要素は、撮像システムを制御するコンピュータ上で実行された場合に、独立請求項に規定される分析格子又は検出器装置に撮像方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。
独立請求項に記載される前記位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子、このような分析格子を有する前記位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置、このような分析格子を製造するための前記方法、このような方法を実行するための斯様な分析格子又は検出器装置を制御するコンピュータプログラム要素及び斯様なコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ読取可能な媒体は、特に従属請求項に記載されたような同様の及び／又は同一の好ましい実施態様を有すると理解されるべきである。更に、本発明の好ましい実施態様は、従属請求項の各独立請求項との如何なる組み合わせとすることもできると理解されるべきである。
本発明の上記及び他の態様は、後述される実施態様から明らかとなり、斯かる実施態様を参照して解説されるであろう。
以下、本発明の例示的実施態様を以下に添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置の一実施態様を概略的且つ例示的に示す。検出器装置２は分析格子（analyzing grid）１を有している。
分析格子１は、ここでは、２つのＸ線変換格子１０、即ち第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２を有している。Ｘ線変換格子１０は、入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換する。ここで、当該Ｘ線変換格子は、シンチレータスラブ（板材）を格子バー１４として有する構造化されたシンチレータである。
Ｘ線変換格子１０は、入射Ｘ線放射線と平行な方向に積層される。Ｘ線変換格子１０は、各々、例えばＣｓＩから形成された格子バー１４のアレイを有する。格子バー１４は、例えばシリコンからなるスペーサ１５により分離される。
各Ｘ線変換格子内の格子バー１４は、入射Ｘ線放射線（図１における上側から到来する）に対して直交方向に固有の変位ピッチｄで互いから変位されて配列される。変位ピッチｄは、２つの隣接する格子バー１４の中心線の距離である。
第１Ｘ線変換格子１１の格子バー１４は第２Ｘ線変換格子１２の格子バー１４から、入射Ｘ線放射線に直交する方向に、Ｘ線変換格子１０の数（ここでは２）により除算された変位ピッチｄ（ｄ／２を意味する）で互いに変位されて配置される。
第１及び第２Ｘ線変換格子１０の各々は、光検出器２０（ここでは、２つのフォトダイオードアレイ）上に配置される。これら検出器２０は、ここでは、対応するＸ線変換格子により変換された光を検出するように構成される。
結果として、第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２の千鳥配列がもたらされる。当該２つのＸ線変換格子１０は互いに対して半分の変位ピッチで千鳥配列される。即ち、下側の第２Ｘ線変換格子１２は、上側の第１Ｘ線変換格子１１がＸ線透過材料を有する箇所と同一の位置に配置された格子バー１４を有する。
図２は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２は、２つの検出器２０の間に配置される。詳細には、第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２は２つの検出器２０の間に配置され、下側の第１検出器は第１Ｘ線変換格子１１からの上から到来する光又は電荷出力を検出し、上側の第２検出器は第２Ｘ線変換格子１２からの下から到来する光又は電荷出力を検出する。
第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２は、入射Ｘ線放射線（図２に矢印により印される）に対し直交する方向に互いに隣り合わせて配置される。これらＸ線変換格子１０は反射器壁１３を有する。入射Ｘ線放射線に対し平行な方向におけるＸ線変換格子１０の千鳥配列は、反射器壁１３が第１Ｘ線変換格子１１の上面側に配置されると共に下面側において省略されることにより、及び反射器壁１３が第２Ｘ線変換格子１２の下面側に配置されると共に上面側において省略されることにより実施される。言い換えると、第１Ｘ線変換格子１１の格子バー１４は自身の壁の底面を除く全てに反射器要素を有する。同様に、第２Ｘ線変換格子１２の格子バー１４は上面を除く全ての壁上に反射器要素を有する。結果として、Ｘ線変換格子１０は、ここでは、格子バー１４及び該格子バーに対応する反射器壁１３のみからなる。受動的スペーサは使用されない。
例えば、変換点２２において発生された光は全ての方向に伝搬し得るが、上側の検出器２０によってのみ収集される。他の方向は、下面及び側面に配置された反射器壁１３により制限されるからである。対応して、変換点２１において発生された光は下側検出器２０にのみ到達する。上面及び側面に反射壁１３が存在するからである。
図３は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２は、入射Ｘ線放射線に対し平行な方向において部分的に重なり合う。言い換えると、格子バー１４は、入射Ｘ線放射線に対し平行な方向において又は当該構造の厚みに沿う方向において重なり合うような態様で、互いに上下に且つ互いに隣り合って配置される。図３に示されるように、重なり合うとは、第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２の格子バー１４は等しい長さであるが同一の位置では終端しないことを意味する。Ｘ線変換格子１０は、ここでも反射器壁１３を有すると共に、スペーサ１５により分離される。
図４は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、Ｘ線変換格子１０は入射Ｘ線放射線に対し平行な方向においてスペーサにより互いから離隔される。言い換えると、格子バー１４は、入射Ｘ線放射線に対し平行な方向において又は当該構造の厚みに沿う方向において重なり合わないような態様で、互いに上下に且つ互いに隣り合って配置される。更に、格子バー１４の間のスペーサ１５は一層厚く、かくして、Ｘ線光子が自身の経路においてＸ線変換材料に常に出会い、スペーサ１５において喪失されないようにする。Ｘ線変換格子１０は、ここでも、反射器壁１３を有する。第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２は２つの検出器２０の間に配置される。
図５は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、第１Ｘ線変換格子１１はシンチレータを形成する一方、第２Ｘ線変換格子１２は散乱光除去格子を形成する。これら２つのＸ線変換格子１０は、インターリーブされた（交互配置された）態様で、例えばシリコンから形成されたウェファ又は担体の反対側に組み込まれる。第１Ｘ線変換格子１１又はシンチレータは、検出器２０上に配置される。
図６は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、第１Ｘ線変換格子１１は直接変換陽極１６を形成し、第２Ｘ線変換格子１２は直接変換陰極１７を形成する。陽極１６又は第１Ｘ線変換格子１１及び陰極１７又は第２Ｘ線変換格子１２は、２つの検出器２０の間に配置される。第１Ｘ線変換格子１１及び第２Ｘ線変換格子１２の格子バー１４は交互に並んで、陰極１７及び陽極１６の交互配置を形成する。
陽極１６の反対側は、全陽極１６に対して共通の陰極として働く。同様に、陰極１７の反対側は陽極として働く。各検出器２０は電子又はホール（正孔）を検出するように構成される。即ち、当該直接変換が電子収集である場合（例えば、ＣＺＴ、CdTe、等）、下側検出器が陽極１６から電子を収集し、上側検出器は陰極１７と反対側の陽極から電子を収集する。この場合、共通陰極は必要とされる電位に適切にバイアスされる。このバイアスは、“反対側の”検出器により供給される。即ち、陽極１６のための下側検出器は陰極バイアスを供給し、信号は陰極１７の反対側の陽極から上側検出器により収集される。検出器がホール収集の場合も、同様である。ここで、直接変換陽極１６及び直接変換陰極１７は、電気的に絶縁された壁により互いに分離されて同一の材料（例えば、単一の塊）から形成される。
図７は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。図７は電極構造を下側から示す。この場合、第１及び第２Ｘ線変換格子１０のうちの一方の格子バー１４は、共通陰極１７を形成するために相互接続される。陽極１６を形成する第１及び第２Ｘ線変換格子１０のうちの他方の格子バー１４は、対応する検出器ピクセルに接続される。
図８は、本発明による位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置２の他の実施態様を概略的且つ例示的に示す。この場合、共通陰極１７は当該装置の上面に配置され、各陽極部分１６は該装置の下面上に構造化される。この構成は、単一の塊の直接変換材料を用いることを可能にすると共に、異なる陽極部分１６から独立した信号を捕捉する１つの検出器しか要さない。
図９は、陽極１６の構造化を左に、検出器ピクセルの構造化を右に概略的且つ例示的に示す。同等の検出器ピクセル内に、異なる陽極“スラブ”が含まれている。この場合、各検出器ピクセルは、空間的に分布された２つの同等の陽極接点から誘起された電荷から生じる信号を収集する。
図１０は、本発明によるＸ線撮像システム３を概略的且つ例示的に示す。該システムは、Ｘ線源４及び上述した様な検出器装置２を有する。Ｘ線源４は検出器装置２により検出されるべき関心被検体５にＸ線放射線を供給する。該Ｘ線撮像システム３は、ここでは、Ｘ線源４と被検体５との間に配置されたソース格子Ｇ０、被検体５の背後に配置された第１格子Ｇ１、及び格子Ｇ１の背後に配置された格子Ｇ２としての検出器装置２の分析格子を有している。Ｘ線放射線のファン角が図示された格子Ｇ２にとっては大き過ぎるので（Ｘ線は実際には検出器装置２に略垂直に当たる）、図は実寸通りに描かれていないことに注意されたい。
図１１は、分析格子１を製造する方法のステップの概略を示す。該方法は以下のステップを有する（必ずしも、この順序である必要はない）：
− 第１ステップＳ１において、各ウェファにおいて格子バー１４のアレイを得るために複数のウェファを構造化する。
− 第２ステップＳ２において、複数のＸ線変換格子１０を得るために格子バー１４の間の空間をＸ線変換材料により充填する。
− 第１ステップＳ１において、各ウェファにおいて格子バー１４のアレイを得るために複数のウェファを構造化する。
− 第２ステップＳ２において、複数のＸ線変換格子１０を得るために格子バー１４の間の空間をＸ線変換材料により充填する。
これらＸ線変換格子１０は、前述したような分析格子１を形成するように構成される。
本発明の他の例示的実施態様においては、適切なシステム上で撮像方法のステップを実行するように適合化されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
従って、該コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施態様の一部であり得るコンピュータユニット上に記憶され得る。このコンピュータユニットは、撮像方法のステップを実行し又は実行を誘起するように構成することができる。更に、該コンピュータユニットは、前述した装置の構成要素を動作させるように構成することができる。該コンピュータユニットは、自動的に動作し及び／又はユーザの命令を実行するように構成することができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードすることができる。該データプロセッサは、このように、本発明の方法を実行するように装備することができる。
本発明の該例示的実施態様は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム及び更新により既存のプログラムから本発明を使用するプログラムに変化するコンピュータプログラムの両方をカバーする。
更に、上記コンピュータプログラム要素は、前述した方法の例示的実施態様の手順を満たすために必要な全てのステップを提供することができる。
本発明の他の例示的実施態様によれば、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読取可能な媒体が提供され、該コンピュータ読取可能な媒体は先の段落により説明されたコンピュータプログラム要素を記憶している。
コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと一緒に若しくは他のハードウェアの一部として供給される固体媒体等の適切な媒体により記憶及び／又は分配することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等のように他の形態で分配することもできる。
しかしながら、前記コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブ等のネットワークを介して提供することもできると共に、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードすることができる。本発明の他の例示的実施態様によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードして利用可能にするための媒体が提供され、ここで、該コンピュータプログラム要素は本発明の前述した実施態様の１つによる方法を実行するように構成される。
本発明の実施態様は異なる主題に関連して説明されていることに注意すべきである。特に、幾つかの実施態様は方法のタイプの請求項に関連して説明され、他の実施態様は装置のタイプの請求項に関連して説明されている。しかしながら、当業者であれば、上記及び以下の説明から、そうでないと言及しない限り、１つのタイプの主題に属するフィーチャの如何なる組み合わせにも加えて、異なる主題に関するフィーチャの間の如何なる組み合わせも本出願により開示されていると見なされることが分かるであろう。しかしながら、全てのフィーチャは、斯かるフィーチャの単なる寄せ集め以上の相乗効果を奏するように組み合わせることができる。
以上、本発明は図面及び上記記載において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び説明は解説的又は例示的なもので、限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施態様に限定されるものではない。開示された実施態様の他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、当該開示及び従属請求項の精査から理解し、実行することができる。
尚、請求項において、“有する”なる文言は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの項目の機能を満たすことができる。また、特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、請求項内の如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。
Claims (13)
- 複数のＸ線変換格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子であって、
前記Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換し、
前記複数のＸ線変換格子は、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子を有し、
前記Ｘ線変換格子は、各々、格子バーのアレイを有し、
各Ｘ線変換格子内の前記格子バーは、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、２つの隣接する格子バーの中心線の間の距離である固有の変位ピッチで互いから変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子の格子バーは、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、前記入射Ｘ線放射線に直交する方向において互いに変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子が、入射Ｘ線放射線に平行な方向において部分的に重なり合っていて、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置され、これら検出器は各Ｘ線変換格子により変換された光又は電荷を検出する、
分析格子。 - 前記第１Ｘ線変換格子の格子バーが、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、前記Ｘ線変換格子の数により除算された前記変位ピッチで互いに変位されて配置される、請求項１に記載の分析格子。
- 前記Ｘ線変換格子が入射Ｘ線放射線に平行な方向においてスペーサにより互いに隔てられる、請求項１又は請求項２に記載の分析格子。
- 複数のＸ線変換格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子であって、
前記Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換し、
前記複数のＸ線変換格子は、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子を有し、
前記Ｘ線変換格子は、各々、格子バーのアレイを有し、
各Ｘ線変換格子内の前記格子バーは、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、２つの隣接する格子バーの中心線の間の距離である固有の変位ピッチで互いから変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子の格子バーは、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、前記入射Ｘ線放射線に直交する方向において互いに変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置され、これら検出器は各Ｘ線変換格子により変換された光又は電荷を検出し、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線に直交する方向において実質的に隣り合わせで配置され、前記Ｘ線変換格子は反射器壁を有し、前記Ｘ線変換格子の入射Ｘ線放射線に平行な方向における千鳥配列が、前記第１Ｘ線変換格子の上面側に配置されると共に下面側において省略される反射器壁により、且つ、前記第２Ｘ線変換格子の下面側に配置されると共に上面側において省略される反射器壁により実施される、分析格子。 - 複数のＸ線変換格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子であって、
前記Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換し、
前記複数のＸ線変換格子は、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子を有し、
前記Ｘ線変換格子は、各々、格子バーのアレイを有し、
各Ｘ線変換格子内の前記格子バーは、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、２つの隣接する格子バーの中心線の間の距離である固有の変位ピッチで互いから変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子の格子バーは、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、前記入射Ｘ線放射線に直交する方向において互いに変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置され、これら検出器は各Ｘ線変換格子により変換された光又は電荷を検出し、
前記複数のＸ線変換格子が第３Ｘ線変換格子を更に有し、これら３つのＸ線変換格子における各Ｘ線変化格子の格子バーが他の２つのＸ線変換格子の格子バーから前記変位ピッチの三分の１で互いに変位されて配置される、分析格子。 - 複数のＸ線変換格子を有する位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための分析格子であって、
前記Ｘ線変換格子は入射Ｘ線放射線を光又は電荷に変換し、
前記複数のＸ線変換格子は、少なくとも第１Ｘ線変換格子及び第２Ｘ線変換格子を有し、
前記Ｘ線変換格子は、各々、格子バーのアレイを有し、
各Ｘ線変換格子内の前記格子バーは、入射Ｘ線放射線に直交する方向において、２つの隣接する格子バーの中心線の間の距離である固有の変位ピッチで互いから変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子の格子バーは、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーから、前記入射Ｘ線放射線に直交する方向において互いに変位されて配置され、
前記第１Ｘ線変換格子及び前記第２Ｘ線変換格子は２つの検出器の間に配置され、これら検出器は各Ｘ線変換格子により変換された光又は電荷を検出し、
前記格子バーの少なくとも幾つかが入射Ｘ線放射線に平行な方向で見て不連続な断面を備える、分析格子。 - 前記Ｘ線変換格子が、CsI:T1, Ce添加ペロブスカイト, セリウム添加(イットリウム - ガドリニウム - ルテチウム)系(ガリウム - アルミニウム)ガーネット, ビスマス・ゲルマニウム塩, イットリウム・ガドリニウム酸化物, Eu3+が添加されたY, Gd及び／又はLuの固溶体, CsI:Na, NaI:TI並びにSrI2の群から選択される少なくとも１つの材料から形成される、請求項１ないし６の何れか一項に記載の分析格子。
- 前記第１Ｘ線変換格子は直接変換陽極を形成する一方、前記第２Ｘ線変換格子は直接変換陰極を形成し、前記第２Ｘ線変換格子の格子バーが検出器のための共通陰極を形成するために相互接続される、請求項１又は請求項２に記載の分析格子。
- 前記直接変換陽極及び前記直接変換陰極が、電気的に絶縁された壁により互いに分離された同一の材料から形成される、請求項８に記載の分析格子。
- 請求項１ないし９の何れか一項に記載の分析格子及び該分析格子のＸ線変換格子により変換された光又は電荷を検出する少なくとも１つの検出器を有する、位相コントラスト撮像及び／又は暗視野撮像のための検出器装置。
- Ｘ線源と、
請求項１０に記載の検出器装置と、
を有し、前記Ｘ線源が前記検出器装置により検出されるべき関心被検体にＸ線放射線を供給する、Ｘ線撮像システム。 - 分析格子を製造する方法であって、
複数のウェファを構造化して、各ウェファに格子バーのアレイを得るステップと、
前記格子バーの間の空間をＸ線変換材料で充填して、請求項１ないし９の何れか一項に記載の分析格子を形成する複数のＸ線変換格子を得るステップと、
を有する、方法。 - 前記構造化及び充填が前記ウェファの第１側のみから実行され、前記構造化がエッチングを有する、請求項１２に記載の方法。
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