JP7044764B2 - Ｘ線撮像のための線源格子 - Google Patents

Description

本発明は、格子構造及び撮像システムに関する。

格子ベースの位相コントラストイメージング及び暗視野イメージングは、X線装置CT（コンピュータ断層撮影）の診断品質を強化するための有望な技術である。 ＣＴでは（しかしそれだけではない）、Ｘ線ビーム強度は通常、ボータイフィルタによってシステムのファン角に沿って変調される。このフィルタは、典型的には患者などの撮像対象物によって最も減衰される中心光線に対してより高い光束を確保することを目的としている。

したがって、代替の格子及び／又はイメージャが必要となる可能性がある。

本発明の目的は、さらなる実施形態が従属請求項に組み込まれている独立請求項の主題によって解決される。本発明の以下に説明される態様は、イメージングシステムにも同様に当てはまることに留意されたい。

本発明の第１の態様によれば、Ｘ線放射に曝されたときに格子構造の表面の背後に不均一な強度プロファイルを生成する干渉Ｘ線撮像ケーブル用の線源格子構造が提供される。

一実施形態によれば、前記強度プロファイルは、前記表面のエッジから離れて少なくとも１つの極大値を有する。

一実施形態によれば、格子構造は、前記表面を形成するために周期的なパターンで配置された吸収要素のセットを含み、前記セットは少なくとも２つの吸収要素を含み、一方は前記エッジに対して近位であり、他方は前記エッジに対して遠位であり、前記近位吸収要素の材料密度は、前記遠位近位要素の材料密度より高い。

一実施形態によれば、格子構造は、前記表面を形成するために周期的パターンに配列された吸収要素のセットを含み、前記セットは、少なくとも２つの吸収要素を含み、一方は前記エッジに対して近位であり、他方は前記エッジに対して遠位であり、少なくとも一つの近位吸収要素は、遠い近位要素の深度より大きな、前記表面に垂直な深度を有する。

一実施形態によれば、格子構造は不均一なデューティサイクルプロファイルを有する。

一実施形態によれば、デューティサイクルプロファイルは、前記表面のエッジから離れて少なくとも１つの極大値を有する。

一実施形態によれば、格子構造は、少なくとも一方向にヒール効果を補償するように構成される。ヒール効果のために、Ｘ線源で生成されたＸ線ビームの部分は異なる強度を有する。これに対する格子補償は、ヒール効果によるより高い強度損失を経験したより少ない強度損失でＸ線ビームのそれらの部分が通過することを可能にすることによってなされ、逆もまた同様である。

より具体的には、一実施形態によれば、格子構造は、強度プロファイルがＸ線撮像システムの回転軸に沿った方向に減少するように構成される。

一態様によれば、

Ｘ線源と、

Ｘ線感受性検出器と、

撮像されるべき対象物を受けるＸ線感受性検出器とＸ線源との間の検査領域と、

前記対象物が前記撮像領域内にあるとき、Ｘ線源と対象物との間に配置された前述の実施形態の何れか１つの格子構造と
を有する、撮像システムが提供される。

一実施形態によれば、前記撮像システムは回転式撮像システム、特にコンピュータ断層撮影システムである。

言い換えれば、本明細書で提案されるのは、コヒーレンスを改善するためだけでなく、Ｘ線撮像に影響を及ぼす一連の他の物理的又は技術的効果を補償又は他の方法で説明するために線源格子を使用することである。例えば、一実施形態では、干渉イメージングのためにボータイフィルタ機能を線源格子に一体化することが提案される。したがって、ボータイフィルタの必要性は時代遅れである。これはいくつかの利点を確保することを可能にし、散乱放射は、別個の従来のボータイフィルタを有する設計と比較して低減され得る。大きなファン角度に対する視認性の向上を確保することができ、提案された組み合わせ解決策は、イメージングシステム内のスペースを解放する。

具体的には、また上述の実施形態の１つによれば、デューティサイクルは、格子の中心部分からより大きい光線角度に減少する。デューティサイクルの減少はＸ線束の減少をもたらす。それ故、別のボータイフィルタの使用はもはや必要とされない。正の副作用として、外部光線の空間的コヒーレンスが改善され、それにより全体的な画質が向上する。上述のように吸収要素の深度及び／又は吸収要素材料の密度を変えることによって同様の利点を確保することができる。

別の実施形態では、格子構造は、Ｘ線撮像システムのＸ線源におけるヒール効果を代わりに又はそれに加えて補償するように構成される。

それに加えて又はその代わりに、格子は、その生成された強度プロファイルを介して、単独で又は組み合わせて、他の物理的／技術的効果を考慮するように構成されてもよい。

格子構造は平面又は湾曲の何れかであり、ＣＴ又はＣアームのようにイメージャが回転式である場合、後者の選択肢が好ましい。具体的には、線源格子は、Ｘ線源の焦点の位置に焦点を合わせるために少なくとも部分的に湾曲している。具体的には、線源格子の曲率は、格子がＸ線ビーム内に保持されるときに不均一な照射プロファイルが最もよく観察され得るように、前記格子が焦点から配置されるべき距離を決定する。

線源格子は、線源格子がＸ線源のＸ線ビーム内に配置されるとき、対象物（特に他の格子）を介入せずに、それ自体不均一な強度プロファイルを生成することができる。

本発明の例示的な実施形態は、以下の図面（必ずしも一定の縮尺ではない）を参照して説明される。

干渉Ｘ線撮像システムの一部を概略的に示している。 一実施形態による干渉格子構造によって達成可能な強度プロファイルを示す。 一実施形態による干渉Ｘ線撮像システムを示す。 格子構造の異なる実施形態を平面図で示す。 さらなる実施形態による格子構造を平面図で示す。

図１を参照すると、干渉構成ＩＦを含むＸ線撮像装置（「イメージャ」）１Ａの概略ブロック図が示されている。

干渉構成ＩＦは、Ｘ線源ＸＲと検出器Ｄとの間に配置された２つ又は３つの格子を含む。Ｘ線源と検出器との間及び少なくとも２つの格子の間に検査領域がある。撮像領域又は検査領域は、撮像されるべき対象物ＯＢを受けるのに適している。対象物は生物又は無生物である。動物性対象物は、例えば、動物又は人間の患者、又は撮像される少なくともその一部（関心領域）を含む。

Ｘ線源ＸＲの焦点ＦＳから放出されたＸ線放射線ビームＸＢは、干渉計ＩＦ及び対象物ＯＢの格子と相互作用し、それから複数の検出器画素によって形成された検出器Ｄの放射線感受性面に入射する。入射放射線は、データ取得システムＤＡＳによって拾い上げられ、デジタル投影データに変換される電気信号を引き起こす。干渉計ＩＦとの相互作用（より詳細には以下に示す）のために、この投影データを本明細書では干渉投影データと呼ぶ。 Ｘ線源ＸＲは、真空管内に配置された陽極ＡＤ及び陰極ＣＴを含む。陽極と陰極との間に電圧が印加される。これにより電子線が発生する。電子ビームは焦点ＦＳで陽極に衝突する。電子ビームは陽極材料と相互作用し、これによりＸ線ビームが発生する。必ずしもすべての実施形態において必須ではないが、一般に、Ｘ線ビームＸＢは、アノードとカソードとの間の軸に垂直な方向で管を出る。

干渉投影データは、対象物の断面画像に再構成することができ、さらに以下で説明される。

好ましくは、撮像装置ＩＸは、断層撮像装置として配置され、光軸はＸ線源の焦点から検出器まで延びる水平配置で示される。この軸は、対象物の周囲の複数の投影方向から投影データを取得するように変更することができる（必ずしも全回転ではなく、１８０°回転で十分であり、トモシンセシスなどではさらに少ない）。特に、Ｘ線源及び／又は干渉計を備えた検出器は、対象物ＯＢの周りの回転面（回転軸Ｚを有する）内で回転可能である。対象物ＯＢは、投影データ取得動作において（いくつかの実施形態では検出器と一緒に）少なくともＸ線源及びいくつか又はすべての干渉計が対象物の周りを回転する間、検査領域内のアイソセンタに存在すると考えられる。さらに他の実施形態では、対象物ＯＢの回転によって相対回転が達成される。随意選択で対象物を検査領域を通して前進させることによって、複数の断面画像を得ることができ、それらを一緒に組み合わせて対象物の３Ｄ画像ボリュームを形成することができる。

イメージャＩＸは位相コントラスト及び／又は暗視野（断面）画像を生成することができる。いくつかの実施形態では、必ずしもすべての実施形態ではそうではないが、従来の減衰（断面）画像用の第３の画像チャネルもある。減衰画像は、それぞれの断面における対象物にわたる減衰係数の空間分布を表し、位相コントラスト及び暗視野画像は、対象物の屈折活性の空間分布及び（対象物中の微細構造によって引き起こされる）小角散乱を表す。これらの画像のそれぞれは、手元にある所与の診断作業についての診断値を有し得る。

位相コントラスト及び／又は暗視野信号のための撮像の能力は、干渉計ＩＦの動作によってもたらされる。干渉計ＩＦは、一実施形態では、互いに特定の距離で配置された２つの格子Ｇ１（位相格子と呼ばれることもある）とＧ２（分析格子と呼ばれることがある）とを備える。好ましくは、G 2は吸収格子であり、G 1は位相又は吸収格子である。一実施形態では、２つの格子が検査領域（特に対象物ＯＢ）の下流に配置され、その結果、撮像中に２つの格子が対象物と検出器との間に位置される。この配置における検査領域はそれから、Ｘ線源と２つの格子Ｇ１及びＧ２によって形成される格子パックとの間にある。

放射される放射線のコヒーレンスを高めるために、ＸＲ源の焦点ＦＳと対象物との間に配置される線源格子Ｇ０（これより下）がある。記載されている干渉計構成は、タルボット（Ｇ ０格子なし）又はタルボット - ロー（Ｇ ０格子あり）干渉計として知られている。 Ｇ０とＧ１との間及びＧ１とＧ２との間の距離は、他で説明されているタルボット - ローセットアップに従って具体的に調整される。 Ｇ０とＧ１との間及びＧ１とＧ２との間の距離は、それぞれの格子の「ピッチ」（すなわち格子ルーリングの空間周期）の関数であるタルボット距離の条件に合うように微調整されなければならない。しかしながら、Ｇ１が吸収格子として構成されている場合、距離及びピッチを変更するためのより多くの自由がある。 Ｇ１が位相格子であるが、非矩形の断面を有する（非バイナリ格子）場合も同様である。例えば、Ａ Ｙａｒｏｓｈｅｎｋｏら、「コンパクトタルボット干渉計を用いたＸ線撮像用の非バイナリ位相格子」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、第２２巻、第１号（２０１４）、ｐｐ５４８乃至５５６が参照される。

上述の干渉計の代替として、２つの干渉計格子のうちの一方（Ｇ１）が検査領域内のＸＲ源と対象物ＯＢとの間に配置されるが、他方（Ｇ２）は検査領域と検出器との間にある逆格子形状も本明細書で想定される。

使用される格子形状に関係なく、検査領域に対象物ＯＢが存在しないと仮定すると、コヒーレント放射線がＧ０の反対側に出て、干渉縞パターン、特にモアレパターンの縞を生成するために干渉計Ｇ１、Ｇ２と相互作用し、検出器Ｄで検出され得る。このパターンを達成するために、干渉計の２つの格子は、（例えば、２つの格子Ｇ１、Ｇ２を互いに対してわずかに傾けることによって）わずかにデチューンされる。本明細書で「基準縞パターン」と呼ぶこのモアレパターンは、特定の固定基準位相、基準可視度及び強度を有し、これらはすべて基準縞パターンによってエンコードされる。基準パターンは、（特定の放射線密度に対する）干渉計のただの存在の結果である。その意味で、これらの量、特に基準位相は干渉計それ自体の特性であると言うことができ、したがって干渉計は前記基準位相、前記基準強度及び前記基準可視度を「有する」と言う傾向がある。

ここで、撮像されるべき対象物ＯＢが検査領域に導入される場合、この対象物は、それが現在曝されているコヒーレント放射線と相互作用し、すなわち、コヒーレント放射線は部分的に吸収され、屈折され、そして散乱される。この対象物相互作用の結果は、検出器Ｄで観察される、基準パターンとは異なるさらなる別の縞パターンである。対象物ＯＢの存在によって誘発される干渉パターンは、検査領域に対象物が存在しないときの基準縞パターンの摂動バージョンとして理解することができる。基準縞パターンｆｐの基準データは、通常、「エアスキャン」とも呼ばれる較正測定において取得される。それから、撮像されるべき対象物が検査領域内に存在するときに、実際の対象物の測定値が第２のスキャンにおいて取得される。摂動基準縞パターンは、Ｋｏｈｌｅｒらに記載されているような既知の再構成アルゴリズムによって処理することができる。

所望の位相コントラスト及び／又は暗視野画像を得るために「球対称基底関数を用いた微分位相コントラストイメージングのための反復再構成」（Med Phys 38（8）（2011））又は出願人のWO 2013/171657に記載の「暗視野コンピュータ断層撮影」が参照される。

ここで干渉格子装置をさらに詳細に説明すると、干渉計ＩＦの干渉計格子Ｇ１、及び該当する場合には格子Ｇ２に加えて、本明細書で「光源格子」と呼ばれる追加の格子構造Ｇ０が構成される。線源格子Ｇ０はＸ線源の近くに取り付けられ、例えばＸ線源ＸＲの出口窓でＸ線管ハウジングに組み込まれるが、いずれにしてもこの線源格子構造Ｇ０はＸ線源及び残りの格子、特にＧ１の間に配置される。

ソースゲートＧ０はそれを通過するＸ線放射を修正する。本明細書で想定される線源格子Ｇ０は二重の目的を果たす。 １つには、格子Ｇ０は、線源ＸＲによって放出されるＸ線に対して、格子を通過したＸ線放射のコヒーレンスを増大させるように作用する。

このコヒーレンシ増大機能に加えて、格子構造Ｇ０は、撮像されるべき対象物ＯＢの形状及び対象物の形状プロトタイプに適合するように、格子Ｇ０の下流に現れるＸ線放射の強度又は透過プロファイルを変調するように更に構成される。より具体的には、格子構造Ｇ０は、既存のＣＴ Ｘ線スキャナで使用されているボータイフィルタと同様に動作する。言い換えれば、それは、対象物を通る予想経路長が短いビームの部分で放射ビームの強度が減少することを確実にし、予想経路長が大きいところでより大きい強度を可能にするように構成される。楕円形は、患者の縦軸に垂直な断面で見たヒト患者の一般の全体的な経路長特性をよく表していることが分かっている。強度はそれから、楕円形状プロトタイプを通る平均経路長とは逆に変調される（楕円形状を通る経路長が回転中に変化するので、「平均」経路長と呼ばれることが多い）。格子Ｇ ０によって引き起こされる強度プロファイルは、対象物ＯＢの仮想楕円形断面のほぼ中央部分に極大値又はピークを有する一方、強度プロファイルは、図２に示すように前記ピークの何れかの側で減少する。図２は、本明細書で想定され、格子Ｇ ０を通過するＸ線について格子Ｇ ０によって生成される強度プロファイル形状を記載するのと同等の態様を説明する。前記格子の下流側又は「後方」の強度（垂直軸）は、イメージャＩＳの光軸（０°）からのビームＸＢの光線の角度発散αに対してグラフ化されている。例えば、角度発散はビームのファン角に対応し得るが、これは限定されることはなく、本開示はファンビームなどのビームタイプに限定されない。コーンビームなどの何れかの発散形状のビームも本明細書で想定されている。平行ビームでさえも想定され、その場合、発散角は光軸からの垂直距離によって置き換えられる。強度プロファイルが格子表面Ｓの背後の随意の線に沿って測定されてもよいことは理解されるであろう。また、図２のベル形のプロファイルは純粋に定性的に理解されるべきであり、ここに想定される全てのバリエーションの大きさが許容される。特に、（図２のように）単一の極大値を有するプロファイルが好ましい実施形態として想定されているが、これは、撮像されることが望まれる対象物の断面プロファイルに依存して、複数の最大値を有する強度プロファイルを有する他の実施形態を排除しない。例えば、非破壊的材料試験のような非医療分野において、ダンベル形の対象物を撮像したい場合、複数の極大値を有するプロファイルが求められ得る。

提案される設定はＣＴ又はＣアームのような回転Ｘ線撮像装置の特定の用途になるので光軸は回転可能であるが、これは固定光軸を有するより従来的なＸ線ラジオグラフィシステムを排除するものではない。回転撮像装置ＩＳに関して、本明細書で主に想定される干渉撮像システムＩＳのＣＴスキャナの実施形態を正面図で示す図３を参照する。回転軸Ｚは図３の図面内に延在する。図３のスキャナＩＳは第３世代のものである。これらの種類のスキャナでは、Ｘ線源ＸＲと検出器Ｄとは検査領域の間で互いに反対側に配置されている。 Ｘ線源ＸＲ及び検出器ＤＲは、検査領域の周囲、したがって患者の周囲で検出器と共にＸ線源の回転を可能にするように固定ガントリＦＧ内に移動可能に配置される可動ガントリＭＧ内に配置される。検査領域は、ガントリＦＧを通るホールに対応し、したがって、撮像装置ＩＳによく知られた「ドーナツ形状」を与える。しかしながら、第１、第２、及び第４世代のスキャナは、代替の実施形態において本明細書で除外されないので、図３は単に例示的な実施形態であることは留意される。

図３は、ＣＴスキャナＩＳに一体化される干渉計ＩＦをさらに示す。 ２つの格子Ｇ１及びＧ２は、検出器Ｄ（図示せず）の前に必要なタルボット距離Ｄで配置されている一方、追加の格子構造Ｇ０はＸ線源に配置されている。干渉計の格子構造及び／又は更なる格子構造Ｇ０は、図１のように平面であってもよいが、好ましくは図３のように湾曲して、Ｘ線源ＸＲの焦点を中心とする仮想同心円筒の部分表面を形成する。

ここで格子Ｇ ０をより詳細に見ると、これは、干渉計ＩＦの分析格子Ｇ ２（もしあれば）と同様に、吸収格子として構成される。換言すれば、格子Ｇ０は、Ｘ線源ＸＲから放出される入射放射線が受信される表面Ｓ（平面又は湾曲）を形成するようにレイアウトされ、周期的なパターンで配置される複数の一般的に細長い吸収要素ＡＥ又は「バー」を含む。吸収要素は、Ｘ線の良好な（すなわち実質的に完全な）局所的吸収を達成するために、好ましくは鉛、タングステン、金又は他のもののような比較的高いＺ要素から形成される。

吸収体バーＡＥの系の周期性と相反して、何れかの２つの隣接する吸収体バーＡＥの間に規定される非吸収性間隙の相補的なパターンがある。インタースペースアンドバーシステムは、格子Ｇ０を通過する入射放射線の通過後に格子Ｇ０から現れるＸ線放射線の空間的コヒーレンスを増大させることを可能にする。格子Ｇ ０放射線遮断バー及びインタースペースは、ビームをよりコヒーレントに放射する複数の仮想ソース線に分割するコリメータとして機能する。上述したように、コヒーレンシ強化に加えて、バー要素ＡＥは、特に図２による強度プロファイルを達成するように構成されている。言い換えれば、構造的に、格子Ｇ０の背後で測定できる強度はエッジ部Ｅ１、Ｅ２に向かってより小さくなる。強度は、格子表面Ｓの１つ又は複数のエッジＥ１、Ｅ２から離れるにつれて増加し、好ましくは、格子の表面Ｓの中央部分でピークに達する。

この強度プロファイルを達成するように格子構造がどのように構成されているかの例が図４Ａ）乃至Ｃ）に示されている。図４は、本明細書で想定されている格子構造Ｇ０の３つの実施形態を示している。図４Ａ）乃至Ｃ）は、Ｘ線源ＸＲから見たときの格子Ｇ０上のそれぞれの平面図を示す。

実施形態Ａ）において、所望の強度プロファイルは、格子構造ＧＯのデューティサイクルの対応する変調によって達成される。デューティサイクルは、格子の局所的な特性であり、格子吸収要素ＡＥの幅（すなわち、表面に平行な空間的範囲）と隣接する間隙の幅（表面に平行な空間的範囲）との比として表すことができる。デューティサイクルは通常数として表現され、数が小さいほど、間隙の幅に対して吸収要素が広くなる。図４Ａのデューティサイクルは、中心部表面Ｓからの距離α（例えば、ファン角）、したがって光軸からの距離で変化する。特に、デューティサイクルは中央部からエッジ部Ｅ１及びＥ２に向かって減少する。デューティサイクルを中心からエッジＥ１、Ｅ２に向かって単調に減少させることが好ましいが、デューティサイクルが単調に減少するのではなく、表面に沿って断面的に一定のままである代替実施形態も考えられる。所与の格子に対して、デューティサイクルプロファイルは、バーが走る方向に必ずしも垂直ではない、表面Ｓ上に延在する随意の線（例えば中心線）に沿って格子上のサンプル点で局所的に測定される局所デューティサイクルから形成される曲線として定義され得る。このデューティサイクルプロファイルはそれから、エッジＥ１、Ｅ２から離れて、好ましくはゲート表面の中央部に位置する極大値を有する。

図４Ａ）による実施形態では、光軸に垂直な方向又は表面に平行な方向に測定される厚さのバー要素の増加を有することによって、デューティサイクルの変動が達成される。図４Ａ）における各吸収要素ＡＥの厚さは何れかの所与の吸収要素ＡＥに対して一定であるが、この厚さは、格子の表面の中心から離れるにつれて吸収要素ＡＥに対して減少する。言い換えれば、中心から離れるほど、バーは太くなる。図４Ａ）にさらに示されるように、吸収要素の厚さが表面Ｓの中心部分からの距離により増加することに加えて、それとは逆に、間隙距離の厚さは減少する。

別の実施形態では、図４Ｂ）に示すように、格子表面Ｓの中央からの距離と共に変化するのは、（光軸に垂直な）吸収要素の厚さである。特に、随意の所与の吸収要素について、表面Ｓの中央部分に向かうその厚さは、格子のエッジ部分Ｅ１、Ｅ２におけるその厚さと比較して小さくなる。言い換えれば、吸収要素は表面Ｓの中央領域に狭窄部を有する。言い換えれば、図４Ａでは、デューティサイクルは吸収要素のコースにわたって変化し、一方図４Ｂでは、デューティサイクルは吸収要素のコースに沿って変化する。

図４Ｃ）の実施形態は図Ｂの実施形態と同様であるが、吸収要素のコースは撮像装置ＩＳのＸ線源の回転面に対して傾斜している。これとは異なり、図４Ａ）、Ｂ）では、吸収要素ＡＥは、回転面に対して平行に（図４Ａのように）又は垂直に（４Ｂのように）延在する。図４Ｃ）では、バーＡＥは、線源ＸＲの回転面に対して約４５度に向けられている。しかしながら、回転面に対する他のいかなる角度傾斜も考えられる。特に、吸収要素が回転面に対して平行又は垂直以外の角度で走る図４Ａ、Ｂ）の変形形態も想定される。

一実施形態（図示せず）では、吸収要素の深度又は高さは、所望のベル曲線形状の強度プロファイルを達成するように調整される。吸収要素の深度は、Ｘ線の伝播方向におけるそれぞれの広がりであり、言い換えれば、光軸に沿ったその広がりは、表面Ｓに対して垂直である。図４の平面図では、深度は図面内に延在する。特に、ベル形の強度プロファイルが深度変調によって達成されるこの実施形態では、表面ＳのエッジＥ１、Ｅ２に向かって（又はその近くに）位置する吸収要素は、Ｓの中央部分に向かってエッジから遠い（遠位）深度よりも大きな深度を有する。ここでも、深度の単調な増加が好ましいが、これは、吸収要素の深度が必ずしも中心からエッジ部分に向かって単調に増加するわけではない他の実施形態において必ずしもそうではない。

さらに別の実施形態として、吸収要素は、これまで論じた実施形態で想定されているのと同じ材料から形成されるのではなく、異なる材料から形成されてもよい。例えば、この実施形態では、表面Ｓの中心に、又はその中心に向かって配置される吸収要素に使用される材料より高い密度の材料（高Ｚ要素）からエッジに吸収要素を形成することができる。図2のような量的深度プロファイルは、吸収材料の種類又は密度変調によって達成される。

深度又は材料タイプ／密度変調を伴う実施形態は、図４の実施形態のうちの何れかのものと組み合わせることができる。すなわち、図４の実施形態及びそれらの変形例における吸収要素の深度は一定であると想定されるが、深度変調は図４の実施形態の何れか又はそれらの変形例のいずれとも組み合わされ得るので、これは必ずしもそうではない。それに加えて又はその代わりに、吸収要素ＡＥは、異なる材料から（異なる密度で）説明したように形成することができる。 （上述のように）強度プロファイルが複数の最大値を有する場合、デューティサイクルプロファイル、深度プロファイルなども同様に複数の極値を有することが理解される。

要するに、（光線角度α、したがって格子表面Ｓ中央からの距離の関数として）減少したデューティサイクル又は深度又は材料密度変調はＸ線束の減少をもたらす。これは特に別個のボータイフィルタの使用をすたれさせる。正の副作用として、外部光線の空間的コヒーレンスが改善され、それにより全体的な画質が向上する。

強度変調及びビームコヒーレンス強化のために想定されている二重目的格子構造Ｇ０は、すべて本明細書中で想定されているように、多様な方法で製造されることができる。例えば、一実施形態では、格子構造Ｇ ０は、タングステンシートなどの単一の高Ｚ材料シートからレーザカット又は他の技術によってマスク又はステンシルとしてカットされる。

他の実施形態では、格子構造はモノリシックに形成されるのではなく、異なる部品から組み立てられる。例えば、一実施形態では、トレンチは、シリコン又は他のものなどのキャリア基板にエッチング又はレーザカット又はその他の方法で形成される。トレンチは、空隙間要素を形成するのに必要な距離で離されている。それから、これらの溝は、格子Ｇ０を製造するために、金、タングステン、鉛などの合金又は高Ｚ材料で充填される。溝の幅及び／又は深度、したがって吸収要素の幅及び／又は深度は、所望の変調を達成するために可変厚さで溝を切断するために、例えば異なる幅のレーザビームを使用することによって、又は基板材料の間で一定幅のレーザビームを複数回（相対オフセットを伴って）走らせることによって変えることができる。

上記の実施形態では格子構造Ｇ０は平面であると仮定されているが、これは図３に示すように湾曲している他の実施形態を制限するものではない。図４以降の上述の格子実施形態の全てを湾曲格子と組み合わせることができる。格子Ｇ０（並びにＧ１及びＧ２）の曲率は、格子をイメージャの焦点ＦＳに集束させることを可能にする。シェーディング効果を減らすことができ、これは利用可能な放射線をより効率的に使用することを可能にする。

上記の実施形態では、強度プロファイル変調の目的は、撮像されるべき対象物ＯＢを通じて異なる経路長を考慮することであった。しかしながら、これは、提案される格子Ｇ ０による他の強度プロファイル変調が本明細書で除外されることを意味するものではない。 （特にＣＴイメージングにおける）Ｘ線イメージングプロセスに関する他の物理的又は技術的効果を考慮するように設計される他の強度プロファイル変調は、本明細書において具体的に想定される。例えば、一実施形態では、格子Ｇ０は、Ｘ線管で観察されるヒール効果を補償するように構成されている。このために、デューティサイクル、吸収バー材料及び吸収深度等は、減少する強度プロファイルが回転Ｘ線撮像システムのＺ軸（回転軸）に沿って格子の後ろで測定可能であるように構成される。好ましくは、強度プロファイルは、直線的になど単調に減少する。これは、図４に関連して上述したように、デューティサイクル、吸収ビーム深度などを変調することによって行うことができる。

ヒール効果は、Ｘ線源によって生成されるＸ線ビームＸＢがその断面全体にわたって不均一な強度を有する状況を表す。すなわち、強度は、Ｘ線ビームが線源ＸＲ内で生成される方法の結果として失われる。強度損失は、ビームＸＢの放出光線と陽極表面との間の角度の関数である。具体的には、アノードに向かって傾斜した光線は、介在するアノード材料のためにすでに強度損失を経験する。この効果は、陽極表面から（陰極に向かって）傾斜している光線に対してはそれほど顕著ではないか、又は存在しない。

ヒール効果は、XR線源がイメージングシステムにどの程度正確に取り付けられているかに依存する。言い換えれば、ｚ軸に関する上述の実施形態は単なる一実施形態である。したがって、一般に、ヒール効果が少なくとも１つの方向（好ましくはすべての関連する方向）で補償されることができるような、格子Ｇ０及びそのイメージングシステム内の配置を構成することが本明細書で提案される。

図５は、ｉ）コヒーレンスを改善し、ｉｉ）（図４のような）異なる対象物断面を補償し、ｉｉｉ）ヒール効果を補償するように構成される一実施形態による格子Ｇ０を示す。図５の平面図では、Ｚ軸は図面の平面と平行に走っている。言い換えれば、格子Ｇ０は、（図５のような図では水平変調による）ボータイ機能と（図のような図では垂直変調による）ヒール補償機能とを一体化する。代わりに、格子は、ヒール効果のみを考慮して形成されてもよく、その場合、水平方向には変調がない。

他の又は追加の物理的又は技術的効果も、単独で又は組み合わせての何れかで、補償又はその他の方法で説明することができる。

完全を期すために、格子構造Ｇ０が干渉Ｘ線撮像に対して適切に機能するためには、デューティサイクル以外のスペックが格子Ｇ０によって満たされなければならないことは留意される。これらのスペックは「デザインルール」とも呼ばれる。デューティサイクルは一般に３０乃至５０％の範囲内である。他のスペックは「ピッチ」、すなわち吸収要素の空間期間である。この期間は典型的には１０乃至１００μｍ程度である。アスペクト比は、それぞれの吸収要素の高さ／深度と、２つの隣接する吸収要素間の距離（すなわち、間隙（インタスペース））との間の比を表す。典型的なアスペクト比は３０乃至５０程度であるが、これは例示的なものであり、設計エネルギーに依存する。

設計エネルギーは、干渉縞パターンが最大の視認性を有するエネルギーであり、視認性は、強度比で表される実験的に定義可能な干渉量である。各干渉計の設定は、一般に、ある設計エネルギー、又は少なくとも設計エネルギー値のまわりのある設計エネルギー帯域幅に調整される。適切な設計エネルギーの例は、例えば２５ｋｅＶ又は５０ｋｅＶであるが、これらの数は純粋に例示的なものである。

格子構造Ｇ ０を含む１つの設計ルールは、ｄ _０ ／ ｌ _０ ＝ ｐ _２ ／ ｐ _０であり、ここで、ｐ _２及びｐ _０は、上述の分析格子Ｇ _２及び光源格子構造Ｇ _０のピッチである。距離ｄ _０（又はタルボット距離）は、格子Ｇ _１と格子Ｇ _２との間のイメージングシステムの光軸に沿った経路の距離であり、距離ｌ _０は、光源格子Ｇ _０と位相格子Ｇ _１との間の距離である。

本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されていることに留意される。特に、いくつかの実施形態は方法タイプの請求項を参照して説明され、他の実施形態はデバイスタイプの請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者は、特に断らない限り、１つの種類の主題に属する特徴の随意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の随意の組み合わせも考慮されるという上記及び以下の説明から集まるであろう。本願と共に開示される。ただし、すべての機能を組み合わせて、機能の単純な合計以上の相乗効果を得ることができる。
本発明を図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明してきたが、そのような図示及び説明は例示的又は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び従属請求項の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。

特許請求の範囲において、単語「有する」は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが特許請求の範囲に再引用されているいくつかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に再引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
以下、本発明の各種形態を付記する。
［付記１］
Ｘ線放射に曝されるとき格子構造の表面の後ろに不均一な強度プロファイルを生成する干渉Ｘ線撮像ケーブルのための線源格子構造。
［付記２］
前記強度プロファイルは、前記表面のエッジから離れた少なくとも１つの極大値を有する、付記１に記載の格子構造。
［付記３］
前記表面を形成するために周期的パターンで構成される吸収要素のセットを有し、前記セットは少なくとも二つの吸収要素を含み、一方は前記エッジに対して近位であり、他方は前記エッジに対して遠位であり、前記近位吸収要素の材料密度は前記遠位近位要素の材料密度より高い、付記１又は２に記載の格子構造。
［付記４］
前記表面を形成するために周期的パターンで構成される吸収要素のセットを有し、前記セットは少なくとも二つの吸収要素を含み、一方は前記エッジに対して近位であり、他方は前記エッジに対して遠位であり、前記少なくとも１つの近位吸収要素は、前記遠い近位要素の前記深度より大きな、前記表面に対して垂直な深度を有する、付記１又は２に記載の格子構造。
［付記５］
不均一なデューティサイクルプロファイルを有する、付記１又は２に記載の格子構造。
［付記６］
前記デューティサイクルプロファイルは、前記表面の前記エッジから離れる少なくとも１つの極大値を有する、付記５に記載の格子構造。
［付記７］
前記格子は、少なくとも一つの方向において、ヒール効果を補償するように構成される、付記１乃至６の何れか一項に記載の格子構造。
［付記８］
前記強度プロファイルは、Ｘ線撮像システムの回転軸に沿う方向に減少する、付記１乃至７の何れか一項に記載の格子構造。
［付記９］
撮像システムであって、
Ｘ線源と、
Ｘ線感受性検出器と、
撮像されるべき対象物を受けるための、前記Ｘ線源と前記Ｘ線感受性検出器との間の検査領域と、
前記対象物が撮像領域内にあるとき、前記Ｘ線源と前記対象物との間に配置される、付記１乃至８の何れか一項に記載の線源格子構造と
を有する、撮像システム。
［付記１０］
前記撮像システムは回転式、特にコンピュータ断層撮像システムである、付記９に記載の撮像システム。

Claims (6)

1. 干渉Ｘ線撮像のための線源格子構造であって、不均一なデューティサイクルプロファイルを有し、前記線源格子構造が、少なくとも一つの方向においてヒール効果を補償するように変調されている、線源格子構造。
2. 前記デューティサイクルプロファイルは、前記線源格子構造の表面の領域のエッジ部から離れたところに少なくとも１つの極大値を有する、請求項１に記載の線源格子構造。
3. 干渉Ｘ線撮像のための線源格子構造であって、前記線源格子構造の表面を形成するために周期的パターンで構成される吸収要素のセットを有し、前記セットは少なくとも二つの吸収要素を含み、一方は前記表面の領域のエッジ部に対して近位であり、他方は前記エッジ部に対して遠位であり、前記近位吸収要素の材料密度は前記遠位吸収要素の材料密度より高く、前記線源格子構造が、少なくとも一つの方向においてヒール効果を補償するように、又はボウタイフィルタとして機能するように、変調されている、線源格子構造。
4. 干渉Ｘ線撮像のための線源格子構造であって、前記線源格子構造の表面を形成するために周期的パターンで構成される吸収要素のセットを有し、前記セットは少なくとも二つの吸収要素を含み、一方は前記表面の領域のエッジ部に対して近位であり、他方は前記エッジ部に対して遠位であり、前記少なくとも１つの近位吸収要素は、前記遠位吸収要素の深度より大きな、前記表面に対して垂直な深度を有し、前記線源格子構造が、少なくとも一つの方向においてヒール効果を補償するように、又はボウタイフィルタとして機能するように、変調されている、線源格子構造。
5. 撮像システムであって、
   Ｘ線源と、
   Ｘ線感受性検出器と、
   撮像されるべき対象物を受けるための、前記Ｘ線源と前記Ｘ線感受性検出器との間の検査領域と、
   前記対象物が撮像領域内にあるとき、前記Ｘ線源と前記対象物との間に配置される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の線源格子構造と
   を有する、撮像システム。
6. 前記撮像システムは回転式撮像システム又はコンピュータ断層撮像システムである、請求項５に記載の撮像システム。

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