WO2019073760A1 - Ｘ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法 - Google Patents

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WO2019073760A1
WO2019073760A1 PCT/JP2018/034493 JP2018034493W WO2019073760A1 WO 2019073760 A1 WO2019073760 A1 WO 2019073760A1 JP 2018034493 W JP2018034493 W JP 2018034493W WO 2019073760 A1 WO2019073760 A1 WO 2019073760A1
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image
ray
phase contrast
ray image
imaging
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PCT/JP2018/034493
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太郎 白井
木村　健士
貴弘 土岐
哲 佐野
日明 堀場
直樹 森本
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株式会社島津製作所
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    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/484—Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray phase contrast imaging system and a phase contrast image correction method, and more particularly to an X-ray phase contrast imaging system and a phase contrast image correction method for imaging using a plurality of gratings.
  • an X-ray phase contrast imaging system and a phase contrast image correction method which perform imaging using a plurality of gratings.
  • Such an X-ray phase contrast imaging system is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2015-71051.
  • the X-ray phase contrast imaging system disclosed in JP-A-2015-71051 is configured to perform X-ray imaging with a Talbot-Lau interferometer to generate a phase contrast image.
  • imaging is performed using a total of three gratings of a multi-slit arranged between the X-ray source and the detector, a phase grating, and an absorption grating.
  • a fringe scanning method in which imaging is performed while translating any one of three gratings in a direction orthogonal to the grating pattern, or a minute angle around the optical axis of the X-ray of the phase grating or absorption grating
  • a phase contrast image is generated by a moiré one-shot method or the like which is rotated to generate moiré fringes and photographed.
  • the Talbot-Lau interferometer generates an X-ray phase contrast image using an image captured without arranging the subject and an image captured by arranging the subject. Therefore, when the imaging condition changes between the imaging performed without arranging the subject and the imaging performed with arranging the object, an artifact occurs.
  • the change in imaging conditions is, for example, a change in the relative position of a plurality of lattices between imaging of each X-ray image. Specifically, the change in the imaging conditions is caused by the lattice holding unit holding each lattice being shifted in the relative position of the plurality of lattices due to thermal expansion due to heat generation from the X-ray source etc. Occurs.
  • the positional deviation of the relative positions of the plurality of grids increases due to the thermal expansion and vibration of the grid holding portion. That is, as the time passes, the imaging conditions change. In addition, in accordance with the degree of change in imaging conditions, the influence of an artifact generated in the acquired phase contrast image also increases.
  • the X-ray phase contrast imaging system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2015-71051 is configured to approximate an artifact using the acquired X-ray image and correct an artifact of a phase contrast image. Specifically, the X-ray phase contrast imaging system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-71051 approximates an artifact based on pixel values of a plurality of regions in the background portion where the subject is not shown in the X-ray image. And correct for artifacts that occur in the phase contrast image.
  • JP-A-2015-71051 in order to approximate an artifact based on pixel values of a plurality of areas of a background portion where a subject is not captured in an X-ray image, the subject is enlarged and photographed There is a problem that, when the subject is shown in the whole or most of the photographed image, it is impossible to correct an artifact caused by the positional deviation of a plurality of grids.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and one object of the present invention is to change the photographing conditions even when photographing so that the subject is captured in the whole or most of the photographed image.
  • an X-ray phase contrast imaging system comprises an X-ray source, a first grating to be irradiated with X-rays from the X-ray source, and X from the first grating.
  • the image processing unit includes a processing unit, and the image processing unit acquires a first X-ray image captured without arranging the subject, and a second X-ray captured without arranging the subject after acquisition of the first X-ray image.
  • the third X-ray image obtained by arranging the image and the subject is acquired, and the time interval between the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image is the imaging of the first X-ray image and the imaging of the third X-ray image
  • the first phase contrast image is reconstructed with the 2 X-ray image
  • the second phase contrast image is reconstructed with the first X-ray image and the third X-ray image
  • the second phase is generated based on the first phase contrast image. It is configured to correct artifacts in the contrast image.
  • the imaging interval becomes long, there is a possibility that positional deviation may occur in the relative position between the grids of the plurality of grids due to thermal expansion, vibration or the like of the grid holding unit that holds the grids.
  • the longer the imaging interval the greater the possibility of misalignment between the gratings of the plurality of gratings, and the greater the effect of the artifacts produced in the acquired phase contrast image.
  • the time interval between the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image is the imaging of the first X-ray image and the first Based on a first phase contrast image obtained by reconstructing a first phase contrast image from the first X-ray image and the second X-ray image captured so as to be shorter than the time interval with the imaging of the 3 X-ray image, It is configured to correct artifacts in the phase contrast image. Thereby, it is possible to suppress a change in imaging conditions in the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image.
  • first phase contrast image and an artifact generated in the second phase contrast image are images taken without arranging the subject, even in the case where the subject is captured so that the entire or a large part of the captured image appears, in the second phase contrast image, It is possible to correct an artifact caused by a change in imaging conditions.
  • the image processing unit continues one or the other of the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image.
  • the first phase contrast image is configured to be reconstructed using the second X-ray image obtained by imaging and the first X-ray image.
  • the second X-ray image and the third X-ray image can be continuously photographed, and the time interval between the photographing of the second X-ray image and the photographing of the third X-ray image can be shortened. it can.
  • the image processing unit reconstructs the first phase contrast image using the second X-ray image captured immediately before or after capturing the third X-ray image and the first X-ray image.
  • the image processing unit reconstructs the first phase contrast image using the second X-ray image captured immediately before or after capturing the third X-ray image and the first X-ray image.
  • immediately before and immediately after the imaging of the third X-ray image means that imaging is performed within a predetermined time interval before and after imaging the third X-ray image.
  • the predetermined time interval is within a predetermined time which can be regarded as substantially no change in photographing conditions with time (for substantially the same photographing condition) for the purpose of photographing a phase contrast image, for example, 30 minutes.
  • the image processing unit performs X-ray first exposure time when imaging the second X-ray image, X-ray when imaging the first X-ray image. Based on the first phase contrast image reconstructed using the first X-ray image and the second X-ray image captured to be shorter than the second exposure time of the line, the art fact of the second phase contrast image is generated. It is configured to correct. According to this structure, since the first exposure time is shorter than the second exposure time, the imaging time can be shortened as compared with the case where the third X-ray image is imaged after the first X-ray image is imaged. .
  • the first exposure time is a predetermined time capable of capturing a second X-ray image of an image quality capable of identifying the tendency of an artifact.
  • the first X-ray image has a high image quality in order to improve the image quality of the second phase contrast image.
  • the second X-ray image only needs to be able to identify the tendency of the artifact in the first phase contrast image, and therefore, the image quality should be the minimum. Therefore, it is possible to further shorten the first exposure time within the range where it is possible to identify the tendency of the artifact, so that the imaging time can be further shortened.
  • the X-ray phase contrast imaging system in the first aspect preferably further comprises a storage unit for storing the first X-ray image, and the image processing unit uses the first X-ray image stored in the storage unit to perform the first process.
  • a phase contrast image and a second phase contrast image are configured to be reconstructed. According to this structure, the first phase contrast image and the second phase contrast image can be obtained without storing the first X-ray image every time imaging, by storing the first X-ray image captured in advance in the storage unit. Can be generated.
  • the artifact of the phase contrast image is preferably a gradation-like artifact that occurs in the first phase contrast image and the second phase contrast image.
  • the image processing unit acquires correction data reflecting an artifact of the first phase contrast image using a polynomial including at least a linear function or a quadratic function. It is configured to According to this structure, correction data reflecting an artifact can be easily obtained by using a polynomial.
  • the image processing unit is configured to acquire correction data reflecting an artifact of the first phase contrast image based on pixel values of a plurality of regions in the first phase contrast image.
  • the image processing unit acquires at least correction data reflecting an artifact of the first phase contrast image by filter processing including a smoothing filter or a low pass filter. Is configured. According to this structure, noise in the first phase contrast image can be removed by the filtering process, so that the artifact can be corrected without increasing noise in the second phase contrast image.
  • the plurality of gratings further include a third grating disposed between the X-ray source and the first grating.
  • the third grating can increase the coherence of the X-rays emitted from the X-ray source.
  • the freedom of selection of the X-ray source can be improved.
  • an X-ray phase contrast imaging system comprising an X-ray source, a first grating irradiated with X-rays from the X-ray source, and a second grating irradiated with X-rays from the first grating.
  • Image processing unit for generating a phase contrast image from the X-ray image detected by the detector, and a plurality of gratings including The unit acquires the first X-ray image captured without arranging the subject, and after the acquisition of the first X-ray image, arranges the second X-ray image captured without arranging the object and the subject The acquired third X-ray image is acquired, the first phase contrast image is reconstructed by the first X-ray image and the second X-ray image, and the second phase contrast image is reproduced by the first X-ray image and the third X-ray image. Reconstructed and based on the first phase contrast image Te, and it is configured to correct the artifacts of the second phase contrast image.
  • the X-ray phase contrast imaging system by configuring as described above, imaging is performed based on the first phase contrast image reconstructed from the first X-ray image and the second X-ray image. It is possible to correct artefacts caused by changes in conditions.
  • the first X-ray image and the second X-ray image are images taken without arranging the subject, even in the case where the subject is captured so that the entire or a large part of the captured image appears, in the second phase contrast image, It is possible to correct an artifact caused by a change in imaging conditions.
  • the phase contrast image correction method comprises the steps of: taking a first X-ray image without placing an object; taking a second X-ray image without placing an object; and taking a second X-ray
  • the step of arranging the subject before or after the imaging of the image and imaging the third X-ray image, and the time interval between the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image is the imaging of the first X-ray image and the third X Reconstructing a first phase contrast image from the first X-ray image and the second X-ray image, which are taken to be shorter than the time interval with the imaging of the line image, the first X-ray image and the third X-ray image Recomposing the second phase contrast image, and correcting an artifact of the second phase contrast image based on the first phase contrast image.
  • the time interval between the imaging of the second X-ray image and the imaging of the third X-ray image is the imaging of the first X-ray image and the third X-ray image. Correcting an artifact of the second phase contrast image on the basis of the first phase contrast image reconstructed from the first X-ray image and the second X-ray image which were taken to be shorter than the time interval with the imaging. Including. Thus, it is possible to capture the second X-ray image and the third X-ray image in a state in which the imaging conditions do not change.
  • phase contrast image correction method capable of correcting an artifact caused by a change in imaging conditions based on the first phase contrast image reconstructed by the first X-ray image and the second X-ray image. be able to.
  • first X-ray image and the second X-ray image are images taken without arranging the subject, even in the case where the subject is captured so that the entire or a large part of the captured image appears, the imaging in the second phase contrast image It is possible to provide a phase contrast image correction method capable of correcting an artifact caused by a change in conditions.
  • an X-ray phase-contrast imaging system capable of correcting an artifact caused by a change in imaging conditions even when imaging an object such that the entire or most of the captured image is captured And a phase contrast image correction method can be provided.
  • FIG. 1 is a view of the X-ray phase contrast imaging system 100 as viewed from the X direction.
  • the X-ray phase contrast imaging system 100 includes an X-ray source 1, a first grating 2, a second grating 3, a detector 4, and a control unit 5.
  • the direction from the X-ray source 1 toward the first grating 2 is taken as the Z2 direction, and the opposite direction is taken as the Z1 direction.
  • the horizontal direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the X direction
  • the direction toward the back of the paper is taken as the X2 direction
  • the direction toward the front of the paper is taken as the X1 direction.
  • the vertical direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the Y direction, the upper direction as the Y1 direction, and the lower direction as the Y2 direction.
  • the X-ray source 1 is configured to generate an X-ray by applying a high voltage based on a signal from the control unit 5 and to irradiate the generated X-ray in the Z2 direction. .
  • the first grating 2 has a plurality of slits 2a arranged in a predetermined cycle (pitch) d1 in the Y direction, and an X-ray phase change portion 2b.
  • Each of the slits 2a and the X-ray phase change portion 2b is formed to extend linearly. Further, each slit 2a and the X-ray phase change portion 2b are formed to extend in parallel with each other.
  • the first grating 2 is a so-called phase grating.
  • the first grating 2 is disposed between the X-ray source 1 and the second grating 3 and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1.
  • the first grating 2 is provided to form a self-image (not shown) of the first grating 2 by the Talbot effect.
  • an image (self-image) of the grid is formed at a predetermined distance (talbot distance) from the grid. This is called Talbot effect.
  • the second grating 3 has a plurality of X-ray transmitting portions 3a and X-ray absorbing portions 3b which are arranged in the Y direction at a predetermined period (pitch) d2.
  • Each of the X-ray transmitting parts 3a and the X-ray absorbing parts 3b is formed to extend in a straight line. Further, each of the X-ray transmitting parts 3a and the X-ray absorbing parts 3b is formed to extend in parallel.
  • the second grating 3 is a so-called absorption grating.
  • the first grating 2 and the second grating 3 are gratings having different roles, but the slit 2a and the X-ray transmitting portion 3a transmit X-rays. Further, the X-ray absorbing portion 3b plays a role of shielding the X-ray, and the X-ray phase change portion 2b changes the phase of the X-ray due to the difference in refractive index with the slit 2a.
  • the second grating 3 is disposed between the first grating 2 and the detector 4 and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 2.
  • the second grating 3 is disposed at a position separated from the first grating 2 by a Talbot distance.
  • the second grating 3 interferes with the self-image of the first grating 2 to form moire fringes (not shown) on the detection surface of the detector 4.
  • the detector 4 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into an electrical signal, and read the converted electrical signal as an image signal.
  • the detector 4 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector).
  • the detector 4 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) disposed on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arrayed in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pixel pitch). Further, the detector 4 is configured to output the acquired image signal to the control unit 5.
  • the control unit 5 is configured to emit X-rays via the X-ray source 1. Further, the control unit 5 includes the image processing unit 6 and generates the X-ray image 9 (see FIG. 2) and the phase contrast image 10 (see FIG. 2) based on the image signal output from the detector 4 It is configured to The control unit 5 also includes a storage unit 7 that stores the captured X-ray image 9. Further, the control unit 5 is configured to step-move the second grating 3 in the grating plane in the direction (Y direction) orthogonal to the grating direction (X direction) via the grating moving mechanism 8. Control unit 5 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • the image processing unit 6 generates a first X-ray image 9a (see FIG. 2), a second X-ray image 9b (see FIG. 2), and a third X-ray image 9c (FIG. 2) based on the image signal output from the detector 4. Reference) is configured to generate. Further, the image processing unit 6 is configured to reconstruct a first phase contrast image 10a (see FIG. 2) from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b. Further, the image processing unit 6 is configured to reconstruct a second phase contrast image 10b (see FIG. 2) from the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • the image processing unit 6 includes, for example, a processor such as a graphics processing unit (GPU) or a field-programmable gate array (FPGA) configured for image processing.
  • a processor such as a graphics processing unit (GPU) or a field-programmable gate array (FPGA) configured for image processing.
  • the storage unit 7 is configured to store the X-ray image 9 generated by the image processing unit 6.
  • Storage unit 7 includes, for example, a hard disk drive (HDD) or the like.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the relationship between images generated and reconstructed by the X-ray phase contrast imaging system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the first X-ray image 9a, the second X-ray image 9b and the third X-ray image 9c are imaged.
  • the first X-ray image 9 a is an image captured without arranging the subject T.
  • the second X-ray image 9 b is an image captured without arranging the subject T after capturing the first X-ray image 9 a.
  • the third X-ray image 9 c is an image captured by arranging the subject T after capturing the first X-ray image 9 a.
  • the X-ray phase contrast imaging system 100 is configured to reconstruct the first phase contrast image 10a from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b.
  • the X-ray phase contrast imaging system 100 is configured to reconstruct the second phase contrast image 10b by the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • the image processing unit 6 is configured to generate the dark field image 12, the absorption image 13, and the phase differential image 14 by the four-step fringe scanning method, so in FIG. Four images 9 and three phase contrast images 10 are shown.
  • an X-ray image 9 (first X-ray image 9a) taken without arranging the subject T and an X-ray image 9 (third X-ray taken with arrangement of the subject T) And in the image 9c), they are imaged on the basis of the change of the X-ray due to the arrangement of the subject T.
  • the internal structure of the subject T is imaged based on the scattering of minute angles of the X-rays generated when the X-rays pass through the subject T.
  • the absorption image 13 is imaged based on a change in the intensity of the X-ray detected by the detector 4 due to the absorption of the X-ray into the subject T when the X-ray passes through the subject T.
  • the phase differential image 14 is an image of the internal structure of the subject T based on the shift of the phase of the X-ray generated when the X-ray passes through the subject T.
  • the reconstruction is to generate the phase contrast image 10 based on the change of the X-ray between the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • the X-ray phase contrast imaging system 100 is configured to correct an artifact of the second phase contrast image 10 b based on the first phase contrast image 10 a. Specifically, the X-ray phase contrast imaging system 100 is configured to acquire the correction data 11 reflecting the artifact from the first phase contrast image 10a, and the second correction data 11 reflecting the acquired artifact is used. A second phase contrast image 10c obtained by correcting the phase contrast image 10b is obtained.
  • phase contrast image 10 in order to obtain the phase contrast image 10 by a Talbot interferometer such as the X-ray phase contrast imaging system 100, as shown in FIG. 2, a first X-ray image 9a to be imaged without arranging the subject T and , And the third X-ray image 9c for arranging and photographing the subject T is required.
  • the phase contrast image 10 may be generated using the high quality first X-ray image 9a. preferable.
  • the first grating 2 and the second grating may be generated by thermal expansion of the grating holding portion due to heat generation from the X-ray source 1, vibration of the grating moving mechanism 8, or the like.
  • the image processing unit 6 captures the second X-ray image 9b in a short time before or after capturing the third X-ray image 9c and captures it at the time of activation of the X-ray phase contrast imaging system 100.
  • the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b are images taken without arranging the subject T, the first phase contrast image 10a reconstructed from these images is an X-ray image.
  • the first X-ray image 9 a is an air image for generating the phase contrast image 10
  • the second X-ray image 9 b is an image captured immediately after capturing the subject T. Therefore, the first phase contrast image 10a may extract correction data 11 reflecting an artifact caused by a change in imaging conditions generated between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the second X-ray image 9b. it can.
  • the second X-ray image 9 b is photographed in a short time
  • the second X-ray image 9 b is an image containing noise because the exposure time t 5 is short.
  • the first phase contrast image 10a reconstructed from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b is an image including noise caused by the second X-ray image 9b.
  • the second phase contrast image 10b is corrected using the correction data 11 reflecting the artifact acquired from the first phase contrast image 10a including noise
  • the second phase contrast image 10c after correction obtained has increased noise Do. Therefore, in the present embodiment, the image processing unit 6 filters the first phase contrast image 10a to remove noise of the first phase contrast image 10a, and is included in the correction data 11 reflecting the acquired artifact. Noise to reduce noise. By reducing the noise included in the correction data 11 reflecting the artifact, the noise included in the second phase contrast image 10 d after correction can also be reduced.
  • the process of acquiring the correction data 11 reflecting the artifact from the first phase contrast image 10a and the process of removing noise will be described later.
  • time t1 shown in FIG. 3 is a time representing the time interval between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the third X-ray image 9c.
  • t2 shown in FIG. 3 is a time representing the time interval between the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c.
  • the exposure time t3 and the exposure time t5 are examples of the "second exposure time” and the "first exposure time” in the claims respectively.
  • the first X-ray image 9a, the second X-ray image 9b and the third X-ray image 9c are time intervals between the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c. Imaging is performed such that t2 is shorter than a time interval t1 between imaging of the first X-ray image 9a and imaging of the third X-ray image 9c. Further, in the present embodiment, the imaging of the third X-ray image 9c is performed subsequently to the imaging of the second X-ray image 9b. Specifically, the imaging of the third X-ray image 9c is performed immediately after the imaging of the second X-ray image 9b.
  • the predetermined time interval is within a predetermined time which can be regarded as substantially no change in photographing conditions with time (for substantially the same photographing condition) for the purpose of photographing the phase contrast image 10
  • the time interval is shorter than half of the time interval t1 between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the third X-ray image 9c.
  • the predetermined time interval is preferably 30 minutes.
  • the exposure time t3 at the time of imaging the first X-ray image 9a be set to a time at which the image quality of the first X-ray image 9a can be improved.
  • the exposure time t3 may be any exposure time as long as the first X-ray image 9a can be obtained with high image quality.
  • the exposure time t3 is longer than t4 and t5, and is, for example, 10 or more times t5.
  • the exposure time t3 may be set to eight minutes, for example.
  • the second X-ray image 9 b may have an image quality capable of identifying the tendency of an artifact generated in the first phase contrast image 10 a. Therefore, as shown in FIG. 3, the exposure time t5 for capturing the second X-ray image 9b is shorter than the exposure time t3 for capturing the first X-ray image 9a.
  • the exposure time t5 may be any exposure time as long as the second X-ray image 9b of the image quality capable of identifying the tendency of the artifact can be photographed.
  • the exposure time t5 of the second X-ray image 9b may be, for example, 16 seconds.
  • the exposure time t4 of the third X-ray image 9c may be set in accordance with the method of photographing the subject T.
  • the exposure time t4 is set to be longer than the exposure time t5 of the second X-ray image 9b and shorter than the exposure time t3 of the first X-ray image 9a.
  • the exposure time t4 of the third X-ray image 9c may be set, for example, to one minute.
  • FIG. 4A is a schematic view showing the first X-ray image 9 a acquired by the image processing unit 6.
  • the first X-ray image 90a, the first X-ray image 90b, the first X-ray image 90c and the first X-ray image 90d shown in FIG. 4A are images taken while translating the second grating 3 by d2 / 4 each. is there. Since imaging is performed while translating the second grating 3, the relative position between the first grating 2 and the second grating 3 is different, and the moiré fringes displayed in each image of the first X-ray image 9 a are different.
  • FIG. 4B is a schematic view showing the second X-ray image 9 b acquired by the image processing unit 6. Similar to the first X-ray image 9a, the second X-ray image 91a to the second X-ray image 91d shown in FIG. 4B are images taken while translating the second grating 3 by d2 / 4. Similarly to the first X-ray image 9a, each image of the second X-ray image 9b has different moiré stripes to be displayed. In FIG. 4B, the second X-ray image 9b generates heat from the X-ray source 1 or the like, vibration of the lattice moving mechanism 8 or the like while the time interval t1 elapses after the first X-ray image 9a is taken.
  • FIG. 4C is a schematic view of a first phase contrast image 10a reconstructed from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b.
  • FIG. 4C is a dark field image 12 reconstructed by the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b.
  • the dark field image 12 includes noise due to noise included in the second X-ray image 9 b.
  • the noise included in the reconstruction is illustrated by hatching.
  • the image processing unit 6 is configured to acquire the correction data 11 reflecting the artifact of the dark field image 12 (first phase contrast image 10a) by filter processing using a low pass filter. Specifically, the image processing unit 6 performs fast Fourier transform (FFT) on the dark field image 12, applies a low pass filter, and then performs inverse FFT to obtain the correction data 11 It is configured to For example, the image processing unit 6 acquires a dark field image 12 b as shown in FIG. 4D as the correction data 11 reflecting the gradation-like artifact from which the noise has been removed.
  • FFT fast Fourier transform
  • the image processing unit 6 reflects a gradation-like artifact using the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b captured without arranging the subject T.
  • the correction data 11 is used to correct the second phase contrast image 10b. Therefore, even when the subject T appears in the entire second phase contrast image 10b or in the major part of the second phase contrast image 10b, the correction data 11 is obtained using the first phase contrast image 10a in which the subject T does not appear. You can get That is, the correction data 11 can be acquired regardless of the ratio of the subject T to the second phase contrast image 10b.
  • FIG. 5 is a schematic view of the second phase contrast image 10 b before correction and the second phase contrast image 10 c after correction.
  • FIG. 5A shows a dark field image 12c before correction and a dark field image 12d after correction.
  • FIG. 5B shows an absorption image 13a before correction and an absorption image 13b after correction.
  • FIG. 5C shows the differential phase image 14a before correction and the differential phase image 14b after correction.
  • a subject T is shown in each of the second phase contrast images 10b of FIG.
  • the broken line portion of the subject T in the phase differential image 14a shown in FIG. 5C indicates an area which can not be confirmed on the phase contrast image 10 because the influence of the artifact is large and the region is illustrated for the sake of convenience.
  • the image processing unit 6 low-passes the first phase contrast image 10 a as in the method of acquiring the correction data 11 reflecting the artifact of the dark field image 12 also in the absorption image 13 and the phase differential image 14.
  • the correction data 11 reflecting the artifact in the absorption image 13 and the correction data 11 reflecting the artifact in the phase differential image 14 are acquired by applying the filter, and the absorption image 13a and the phase differential image 14a are obtained using the acquired correction data 11 To obtain an absorption image 13 b and a phase differential image 14 b.
  • the proportion of the subject T in the second phase contrast image 10b is illustrated small.
  • the correction data 11 reflecting the artifact is acquired based on the first phase contrast image 10a captured without arranging the subject T. Therefore, even when the subject T appears in the whole or most part of the second phase contrast image 10b, the artifact of the second phase contrast image 10b can be corrected.
  • the image processing unit 6 is configured to perform correction processing of the dark field image 12, the absorption image 13, and the phase differential image 14 according to Expressions (1) to (3) shown below.
  • S, A and P are a dark field image 12 d, an absorption image 13 b and a phase differential image 14 b after correcting an artifact, respectively.
  • Ss, As, and Ps are a dark field image 12c, an absorption image 13a and a phase differential image 14a before correction, respectively.
  • Sa, Aa and Pa are a dark field image 12, an absorption image 13 and a phase differential image 14 in which the subject T reconstructed from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b is not shown.
  • the LPF is a process of applying a low pass filter.
  • Cs, Ca, and Cp are values set as pixel values of each image background, and for example, 5000 or 50000 are used.
  • the image processing unit 6 captures the subject T from which noise has been removed from the second phase contrast image 10b in which the subject T is captured. It is configured to correct the dark field image 12 and the absorption image 13 by multiplying the constant divided by the first phase contrast image 10a which is not present. Further, as shown in the equation (3), the image processing unit 6 adds a constant to the constant by subtracting the first phase contrast image 10a from which the noise is removed from the second phase contrast image 10b.
  • the differential image 14 is configured to be corrected.
  • step S1 the controller 5 captures the first X-ray image 9a without arranging the subject T.
  • step S2 the control unit 5 arranges the subject T and captures the third X-ray image 9c. Thereafter, the process proceeds to step S3.
  • step S3 the control unit 5 captures the second X-ray image 9b without arranging the subject T.
  • step S4 the image processing unit 6 determines that the time interval t2 between the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c is imaging of the first X-ray image 9a and imaging of the third X-ray image 9c.
  • the first phase contrast image 10a is reconstructed from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b which are captured so as to be shorter than the time interval t1. Thereafter, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the image processing unit 6 reconstructs the second phase contrast image 10b from the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • step S6 the image processing unit 6 determines whether an artifact occurs in the first phase contrast image 10a. If an artifact occurs in the first phase contrast image 10a, the process proceeds to step S7. If no artifact occurs in the first phase contrast image 10a, the process ends.
  • step S7 the image processing unit 6 acquires correction data 11 reflecting an artifact from the first phase contrast image 10a.
  • step S8 the image processing unit 6 corrects the artifact of the second phase contrast image 10b using the correction data 11 reflecting the acquired artifact, and ends the process.
  • the X-ray phase contrast imaging system 100 includes the X-ray source 1, the first grating 2 to which X-rays are emitted from the X-ray source 1, and X from the first grating 2. Phase contrast from a plurality of gratings including a second grating 3 irradiated with radiation, a detector 4 for detecting X-rays emitted from the X-ray source 1, and an X-ray image 9 detected by the detector 4
  • the image processing unit 6 includes the image processing unit 6 that generates the image 10, and the image processing unit 6 acquires the first X-ray image 9a captured without arranging the subject T, and after acquiring the first X-ray image 9a, The second X-ray image 9b photographed without arranging T and the third X-ray image 9c photographed by arranging the subject T are acquired, and the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c
  • the time interval t2 is between the imaging of the first
  • the first phase contrast image 10a is reconstructed by the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b, which are taken to be shorter than the interval t1, and the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • the second phase contrast image 10b is reconstructed, and an artifact of the second phase contrast image 10b is corrected based on the first phase contrast image 10a.
  • the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b are images taken without arranging the subject T, even when the subject T is captured so that the entire or a large part of the captured image is captured, the second phase It is possible to correct an artifact caused by a change in imaging conditions in the contrast image 10b.
  • the image processing unit 6 continues the imaging of the second X-ray image 9b among the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c.
  • the first phase contrast image 10 a is configured to be reconstructed using the second X-ray image 9 b obtained by capturing the 3 X-ray image 9 c and the first X-ray image 9 a.
  • the second X-ray image 9 b and the third X-ray image 9 c can be continuously captured, and the time interval t 2 between the imaging of the second X-ray image 9 b and the imaging of the third X-ray image 9 c is shortened.
  • the image processing unit 6 uses the second X-ray image 9 b and the first X-ray image 9 a captured immediately after capturing the third X-ray image 9 c.
  • the single phase contrast image 10a is configured to be reconstructed.
  • the time interval t2 between the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c can be further shortened.
  • the effect of the correction of the second phase contrast image 10b can be further improved.
  • the image processing unit 6 determines that the exposure time t5 of the X-ray at the time of imaging the second X-ray image 9b is X-ray at the time of imaging the first X-ray image 9a.
  • the art fact of the second phase contrast image 10b based on the first phase contrast image 10a reconstructed using the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b which were taken to be shorter than the exposure time t3. Is configured to correct.
  • the exposure time t5 is shorter than the exposure time t3, the imaging time can be shortened as compared to the case where the third X-ray image 9c is imaged after the imaging of the first X-ray image 9a.
  • the exposure time t5 is a predetermined time in which the second X-ray image 9b of the image quality capable of identifying the tendency of the artifact can be photographed.
  • the first X-ray image 9a has a high image quality in order to improve the image quality of the second phase contrast image 10b.
  • the second X-ray image 9b only needs to have a minimum image quality, as long as the tendency of the artifact can be identified in the first phase contrast image 10a. Therefore, since it becomes possible to shorten exposure time t5 in the range which can identify the tendency of an artifact more, imaging
  • the artifact of the phase contrast image 10 is a gradation-like artifact that occurs in the first phase contrast image 10 a and the second phase contrast image 10 b.
  • the artifact caused by the change of the imaging condition with the passage of time is gradation-like, the gradation-like artifact produced in the second phase contrast image 10b is effectively corrected by applying the present embodiment.
  • the image processing unit 6 is configured to acquire the correction data 11 reflecting the artifact of the first phase contrast image 10a by the filter process including the low pass filter.
  • the filter process including the low pass filter.
  • the phase contrast image correction method includes the steps of capturing the first X-ray image 9a without placing the subject T, and the second X-ray image 9b without placing the subject T. Of photographing the third X-ray image 9c after placing the subject T after photographing the second X-ray image 9b, and photographing of the second X-ray image 9b and photographing of the third X-ray image 9c.
  • a first phase contrast is generated by the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b, which are captured such that the time interval t2 is shorter than the time interval t1 between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the third X-ray image 9c.
  • the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b are images taken without arranging the subject T, the second phase contrast is obtained even when the subject T is captured so that the entire or a large part of the captured image appears. It is possible to provide a phase contrast image correction method capable of correcting an artifact caused by a change in imaging conditions in the image 10b.
  • an X-ray phase contrast imaging system 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 7.
  • the time interval t2 between the second X-ray image 9b and the third X-ray image 9c is shorter than the time interval t1 between the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c.
  • the X-ray phase contrast imaging system 200 performs the second X Regardless of the time interval t2 between the imaging of the line image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c and the time interval t1 between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the third X-ray image 9c, the first X
  • the first phase contrast image 10a is configured to be reconstructed from the line image 9a and the second X-ray image 9b.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description will be omitted.
  • the image processing unit 6 acquires the first X-ray image 9a captured without arranging the subject T, and after capturing the first X-ray image 9a, imaging without arranging the subject T.
  • the second X-ray image 9b and the third X-ray image 9c photographed by arranging the subject T are acquired, and the first phase contrast image 10a is reconstructed by the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b.
  • the second phase contrast image 10b is reconstructed by the first X-ray image 9a and the third X-ray image 9c, and an artifact of the second phase contrast image 10b is corrected based on the first phase contrast image 10a. It is done.
  • the image processing unit 6 sets the time interval t2 between the imaging of the second X-ray image 9b and the imaging of the third X-ray image 9c to the first X-ray Even when the time interval t6 between the imaging of the image 9a and the imaging of the second X-ray image 9b is longer, the time interval between the imaging of the first X-ray image 9a and the imaging of the second X-ray image 9b from the first phase contrast image 10a
  • the correction data 11 reflecting the artifact caused by the change of the imaging condition generated at t6 can be acquired, and the second phase contrast image 10b can be corrected based on the acquired correction data 11.
  • the remaining structure of the second embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
  • the image processing unit 6 acquires the first X-ray image 9a taken without arranging the subject T, and after the acquisition of the first X-ray image 9a, it is photographed without arranging the subject T
  • a second X-ray image 9b and a third X-ray image 9c captured by arranging the subject T are acquired, and the first phase contrast image 10a is reconstructed by the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b.
  • a second phase contrast is generated by the 1 X-ray image 9a and the third X-ray image 9c. Reconstructs the image 10b, on the basis of the first phase contrast image 10a, is configured to correct the artifacts of the second phase contrast image 10b.
  • the second phase contrast image 10a based on the first phase contrast image 10a reconstructed from the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b, it is possible to correct an artifact caused by a change in imaging conditions.
  • the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b are images taken without arranging the subject T, even when the subject T is captured so that the entire or a large part of the captured image is captured, the second phase It is possible to correct an artifact caused by a change in imaging conditions in the contrast image 10b.
  • the present invention when photographing the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b, an example of photographing without placing the subject T is shown, but the present invention is limited thereto. I can not.
  • a phantom F having similar X-ray absorption characteristics may be arranged and photographed.
  • the spectrum of the X-ray detected by the detector 4 when the subject T is placed and photographed, and the X-ray detected by the detector 4 when the phantom F is placed and photographed The spectra have equivalent energy spectra, and the resulting artifacts are also equivalent. Therefore, by arranging the phantom F when capturing the first X-ray image 9a and the second X-ray image 9b, the effect of correcting the artifact of the second phase contrast image 10b can be improved. If the phantom F is placed and imaged at the time of imaging of the first X-ray image 9a, the phantom F may not be disposed at the time of imaging of the second X-ray image 9b. Even if the phantom F is not placed at the time of capturing the second X-ray image 9b, it is possible to improve the effect of the correction.
  • the second X-ray image 9b is taken after the third X-ray image 9c is taken, but the present invention is not limited to this.
  • the imaging of the second X-ray image 9b is continued after the imaging of the third X-ray image 9c.
  • You may take a picture. That is, the second X-ray image 9b may be taken immediately before taking the third X-ray image 9c.
  • filter processing using a low pass filter is performed when acquiring the correction data 11 reflecting an artifact
  • filtering may be performed using a smoothing filter or the like.
  • a Gaussian filter may be used as the smoothing filter.
  • the image processing unit 6 uses the polynomial including at least a linear function or a quadratic function to correct the correction data 11 reflecting the artifact of the first phase contrast image 10a. It may be configured to acquire.
  • the image processing unit 6 performs the first phase contrast based on pixel values of a plurality of regions in the first phase contrast image 10a.
  • the correction data 11 reflecting the artifact of the image 10a may be acquired.
  • the pixel values of at least the regions 30a to 30c may be acquired from the first phase contrast image 10a, and the correction data 11 may be acquired based on the above linear expression.
  • the correction data 11 may be acquired using ax 2 + by 2 + cxy + dx + ey + f as a quadratic function, pixel values of at least six regions are required to obtain the coefficients a to f. Therefore, as shown in FIG.
  • the pixel values of at least the regions 31a to 31f may be acquired from the first phase contrast image 10a, and the correction data 11 may be acquired based on the above-described quadratic expression.
  • the regions 30a to 30c and 31a to 31f for acquiring pixel values are not limited to the examples shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B).
  • pixel values acquired from any region may be used.
  • the image processing unit 6 is configured to obtain the correction data 11 reflecting the artifact of the first phase contrast image 10a using a polynomial including at least a linear function or a quadratic function, it is easy to use the polynomial
  • the correction data 11 reflecting the artifact can be acquired.
  • the image processing unit 6 reflects an artifact of the first phase contrast image 10a based on pixel values of a plurality of regions (the regions 30a to 30c and the regions 31a to 31f) in the first phase contrast image 10a. If the correction data 11 is configured to be acquired, more accurate correction data 11 reflecting an artifact can be acquired.
  • the third grating 40 may be provided between the X-ray source 1 and the first grating 2.
  • the third grating 40 has a plurality of slits 40a and an X-ray absorbing portion 40b which are arranged in the Y direction at a predetermined period (pitch) d3. Each of the slits 40a and the X-ray absorbing portion 40b is formed to extend linearly.
  • each slit 40a and the X-ray absorbing portion 40b are formed to extend in parallel with each other.
  • the third grating 40 is disposed between the X-ray source 1 and the first grating 2, and the X-ray source 1 emits X-rays.
  • the third grating 40 is configured such that the X-rays that have passed through the slits 40 a are line light sources corresponding to the positions of the slits 40 a.
  • the third grating 40 can enhance the coherence of the X-rays irradiated from the X-ray source 1.
  • the coherence of the X-rays irradiated from the X-ray source 1 can be enhanced by the third grating 40.
  • the image processing unit 6 reconstructs the phase contrast image 10 by the fringe scanning method.
  • the phase contrast image 10 may be generated by a moiré one-piece shooting method in which one of a plurality of gratings is rotated in the XY plane to form moiré fringes for imaging.
  • the phase contrast image 10 may be generated by the Fourier transform method.

Abstract

このＸ線位相差撮影システム（１００）は、Ｘ線源（１）と、複数の格子と、検出器（４）と、画像処理部（６）とを備え、画像処理部（６）は、第１Ｘ線画像（９ａ）と第２Ｘ線画像（９ｂ）とにより再構成された第１位相コントラスト画像（１０ａ）に基づいて、第１Ｘ線画像（９ａ）と第３Ｘ線画像（９ｃ）とにより再構成された第２位相コントラスト画像（１０ｂ）のアーチファクトを補正するように構成されている。

Description

Ｘ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法
　本発明は、Ｘ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法に関し、特に、複数の格子を用いて撮影を行うＸ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法に関する。
　従来、複数の格子を用いて撮影を行うＸ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法が知られている。このようなＸ線位相差撮影システムは、たとえば、特開２０１５－７１０５１号公報に開示されている。
　特開２０１５－７１０５１号公報に開示されているＸ線位相差撮影システムは、タルボ・ロー干渉計によってＸ線撮影を行い、位相コントラスト画像を生成するように構成されている。
　ここで、タルボ・ロー干渉計では、Ｘ線源から検出器までの間に配置されるマルチスリットと、位相格子と、吸収格子との、合計３枚の格子を用いて撮影が行われる。具体的には、３枚の格子のうちいずれか１つを、格子のパターンと直交する方向に並進させながら撮影する縞走査法や、位相格子または吸収格子をＸ線の光軸周りに微小角度回転させてモアレ縞を生じさせて撮影するモアレ１枚撮り手法などによって位相コントラスト画像を生成する。いずれの手法においても、タルボ・ロー干渉計では、被写体を配置せずに撮影した画像と、被写体を配置して撮影した画像とを用いてＸ線位相コントラスト画像を生成する。したがって、被写体を配置せずに行う撮影と、被写体を配置して行う撮影との間において、撮影条件が変化した場合には、アーチファクトが発生する。撮影条件の変化とは、たとえば、各Ｘ線画像の撮影間において、複数の格子の相対位置が変化することである。具体的には、撮影条件の変化は、各格子を保持している格子保持部が、Ｘ線源等からの発熱による熱膨張や、振動等によって複数の格子の相対位置がずれることに起因して発生する。したがって、時間が経過するにつれて、格子保持部の熱膨張や振動に伴う複数の格子の相対位置の位置ずれが大きくなる。すなわち、時間が経過するにしたがって、撮影条件が変化する。また、撮影条件の変化の度合いに応じて、取得する位相コントラスト画像に生じるアーチファクトの影響も大きくなる。
　特開２０１５－７１０５１号公報に開示されているＸ線位相差撮影システムは、取得したＸ線画像を用いてアーチファクトを近似し、位相コントラスト画像のアーチファクトを補正する構成となっている。具体的には、特開２０１５－７１０５１号公報に開示されているＸ線位相差撮影システムは、Ｘ線画像中において被写体が写っていない背景部分の複数の領域の画素値に基づいてアーチファクトを近似し、位相コントラスト画像に生じるアーチファクトを補正している。
特開２０１５－７１０５１号公報
　しかしながら、特開２０１５－７１０５１号公報の構成では、Ｘ線画像において、被写体が写っていない背景部分の複数の領域の画素値に基づいて、アーチファクトを近似するため、被写体を拡大して撮影するなど、撮影画像の全体または大部分に被写体が写っている場合、複数の格子の位置ずれに起因するアーチファクトを補正することができないという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、撮影画像の全体または大部分に被写体が写るように撮影する場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能なＸ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、検出器により検出されたＸ線画像から、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、被写体を配置せずに撮影された第１Ｘ線画像を取得するとともに、第１Ｘ線画像の取得後において、被写体を配置せずに撮影された第２Ｘ線画像および被写体を配置して撮影された第３Ｘ線画像を取得し、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が、第１Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成し、第１Ｘ線画像と第３Ｘ線画像とにより、第２位相コントラスト画像を再構成し、第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するように構成されている。
　ここで、撮影間隔が長くなると、格子を保持する格子保持部の熱膨張や振動等によって複数の格子の格子間における相対位置に位置ずれが発生する可能性がある。撮影間隔が長くなるほど複数の格子の格子間に位置ずれが発生する可能性が増大し、取得される位相コントラスト画像に生じるアーチファクトの影響が大きくなる。したがって、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムでは、上記のように、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が、第１Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成した第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するように構成されている。これにより、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影とにおける撮影条件の変化を抑制することができる。その結果、第１位相コントラスト画像に生じるアーチファクトと、第２位相コントラスト画像に生じるアーチファクトとを略同一アーチファクトとして取り扱うことが可能となる。したがって、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより再構成された第１位相コントラスト画像に基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。また、第１Ｘ線画像および第２Ｘ線画像は被写体を配置せずに撮影された画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体が写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像における、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影とのうち、どちらか一方の撮影の後に続けて他方の撮影が行われた第２Ｘ線画像と、第１Ｘ線画像とを用いて、第１位相コントラスト画像を再構成するように構成されている。このように構成すれば、第２Ｘ線画像と第３Ｘ線画像とを連続的に撮影することが可能となり、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔を短縮することができる。その結果、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との間において撮影条件が変化した場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトの影響を低減することが可能となり、第２位相コントラスト画像の補正の効果を、より向上させることができる。
　この場合、好ましくは、画像処理部は、第３Ｘ線画像を撮影する直前または直後に撮影された第２Ｘ線画像と、第１Ｘ線画像とを用いて、第１位相コントラスト画像を再構成するように構成されている。このように構成すれば、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔をより短縮することができる。その結果、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との間において撮影条件が変化した場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトの影響をより抑制することが可能となるので、第２位相コントラスト画像の補正の効果を、さらに向上させることができる。なお、第３Ｘ線画像の撮影の直前および直後とは、第３Ｘ線画像を撮影する前後の所定時間間隔内において撮影することを意味する。所定時間間隔とは、位相コントラスト画像の撮影の目的上、時間経過に伴う撮影条件の変化が実質的にないと見なせる（実質的に同一撮影条件であると見なせる）所定時間内であり、たとえば、３０分である。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、第２Ｘ線画像を撮影する際のＸ線の第１露光時間が、第１Ｘ線画像を撮影する際のＸ線の第２露光時間よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とを用いて再構成された第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアートファクトを補正するように構成されている。このように構成すれば、第１露光時間が第２露光時間よりも短いため、第１Ｘ線画像を撮影した後に第３Ｘ線画像を撮影する場合と比較して、撮影時間を短縮することができる。
　この場合、好ましくは、第１露光時間は、アーチファクトの傾向を識別することが可能な画質の第２Ｘ線画像を撮影可能な所定時間である。ここで、第１Ｘ線画像は、第２位相コントラスト画像の画質を向上させるために、画質がよいことが好ましい。一方、第２Ｘ線画像は、第１位相コントラスト画像において、アーチファクトの傾向を識別することができればよいので、最低限の画質であればよい。したがって、アーチファクトの傾向を識別することが可能な範囲で第１露光時間をより短くすることが可能となるので、撮影時間をさらに短縮することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、第１Ｘ線画像を保存する記憶部をさらに備え、画像処理部は、記憶部に保存された第１Ｘ線画像を用いて第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を再構成するように構成されている。このように構成すれば、あらかじめ撮影された第１Ｘ線画像を記憶部に保存しておくことにより、撮影のたびに第１Ｘ線画像を取得することなく第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、位相コントラスト画像のアーチファクトは、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像中に生じるグラデーション状のアーチファクトである。これにより、時間経過に伴う撮影条件の変化によって生じるアーチファクトがグラデーション状であるため、本発明を適用することにより、第２位相コントラスト画像に生じたグラデーション状のアーチファクトを効果的に補正することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、少なくとも一次関数または二次関数を含む多項式を用いて、第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている。このように構成すれば、多項式を用いることにより、容易にアーチファクトを反映した補正データを取得することができる。
　この場合、好ましくは、画像処理部は、第１位相コントラスト画像における複数の領域の画素値に基づいて、第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている。このように構成すれば、アーチファクトを反映したより正確な補正データを取得することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、少なくとも、平滑フィルタまたはローパスフィルタを含むフィルタ処理によって第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている。このように構成すれば、フィルタ処理によって第１位相コントラスト画像におけるノイズを除去することができるので、第２位相コントラスト画像のノイズを増加させることなくアーチファクトを補正することができる。
　上記第１の局面におけるＸ線位相差撮影システムにおいて、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる。このように構成すれば、第３格子によってＸ線源から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源の焦点径に依存することなく第１格子の自己像を形成させることが可能となるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
　この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮影システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、検出器により検出されたＸ線画像から、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、被写体を配置せずに撮影された第１Ｘ線画像を取得するとともに、第１Ｘ線画像の取得後において、被写体を配置せずに撮影された第２Ｘ線画像および被写体を配置して撮影された第３Ｘ線画像を取得し、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成し、第１Ｘ線画像と第３Ｘ線画像とにより、第２位相コントラスト画像を再構成し、第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するように構成されている。
　この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮影システムでは、上記のように構成することにより、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより再構成された第１位相コントラスト画像に基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。また、第１Ｘ線画像および第２Ｘ線画像は被写体を配置せずに撮影された画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体が写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像における、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。
　この発明の第３の局面における位相コントラスト画像補正方法は、被写体を配置せずに第１Ｘ線画像を撮影するステップと、被写体を配置せずに第２Ｘ線画像を撮影するステップと、第２Ｘ線画像の撮影の前または後において被写体を配置して第３Ｘ線画像を撮影するステップと、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が第１Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより第１位相コントラスト画像を再構成するステップと、第１Ｘ線画像と第３Ｘ線画像とにより第２位相コントラスト画像を再構成するステップと、第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するステップとを含む。
　この発明の第３の局面における位相コントラスト画像補正方法は、上記のように、第２Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が第１Ｘ線画像の撮影と第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより再構成された第１位相コントラスト画像に基づいて、第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するステップを含む。これにより、撮影条件が変化しない状態で第２Ｘ線画像および第３Ｘ線画像を撮影することができる。その結果、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とにより再構成された第１位相コントラスト画像に基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能な位相コントラスト画像補正方法を提供することができる。また、第１Ｘ線画像および第２Ｘ線画像は被写体を配置せずに撮影した画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体が写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像における、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能な位相コントラスト画像補正方法を提供することができる。
　本発明によれば、上記のように、撮影画像の全体または大部分に被写体が写るように撮影する場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能なＸ線位相差撮影システムおよび位相コントラスト画像補正方法を提供することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システムをＸ方向から見た模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システムによって撮影される画像および生成する画像を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システムによって撮影されるＸ線画像の撮影時間間隔および各画像を撮影する際の露光時間を説明するための模式図である。 第１Ｘ線画像の模式図（Ａ）、第２Ｘ線画像の模式図（Ｂ）、生成される第１位相コントラスト画像の模式図（Ｃ）およびアーチファクトを反映した補正データの模式図（Ｄ）である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システムによって生成される暗視野像の模式図（Ａ）、吸収像の模式図（Ｂ）および位相微分像の模式図（Ｃ）である。 本発明の第１実施形態による位相コントラスト画像の補正方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮影システムによって撮影されるＸ線画像の撮影時間間隔および各画像を撮影する際の露光時間を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるＸ線位相差撮影システムをＸ方向から見た模式図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例によるＸ線位相差撮影システムによって撮影されるＸ線画像の撮影時間間隔および各画像を撮影する際の露光時間を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例によるＸ線位相差撮影システムによって取得されるアーチファクトを反映した補正データを取得する処理を説明するための模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 本発明の第１実施形態の第４変形例によるＸ線位相差撮影システムをＸ方向から見た模式図である。
　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
　［第１実施形態］
　図１～図６を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システム１００の構成、およびＸ線位相差撮影システム１００が位相コントラスト画像１０を生成する方法について説明する。
　（Ｘ線位相差撮影システムの構成）
　まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システム１００の構成について説明する。
　図１は、Ｘ線位相差撮影システム１００をＸ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線位相差撮影システム１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、検出器４と、制御部５とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。
　Ｘ線源１は、制御部５からの信号に基づいて高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生させたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。
　第１格子２は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａおよび、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。
　第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。
　第２格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２、第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
　第２格子３は、第１格子２と検出器４との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器４の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
　検出器４は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器４は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器４は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器４は、取得した画像信号を、制御部５に出力するように構成されている。
　制御部５は、Ｘ線源１を介してＸ線を照射するように構成されている。また、制御部５は、画像処理部６を含んでおり、検出器４から出力された画像信号に基づいて、Ｘ線画像９（図２参照）および位相コントラスト画像１０（図２参照）を生成するように構成されている。また、制御部５は、撮影したＸ線画像９を保存する記憶部７を備えている。また、制御部５は、格子移動機構８を介して、第２格子３を格子面内において格子方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）にステップ移動させるように構成されている。制御部５は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む。
　画像処理部６は、検出器４から出力された画像信号に基づいて、第１Ｘ線画像９ａ（図２参照）、第２Ｘ線画像９ｂ（図２参照）、および第３Ｘ線画像９ｃ（図２参照）を生成するように構成されている。また、画像処理部６は、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとから、第１位相コントラスト画像１０ａ（図２参照）を再構成するように構成されている。また、画像処理部６は、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとから、第２位相コントラスト画像１０ｂ（図２参照）を再構成するように構成されている。第１位相コントラスト画像１０ａおよび第２位相コントラスト画像１０ｂの再構成を行う詳細な構成については後述する。画像処理部６は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）または画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。
　記憶部７は、画像処理部６が生成したＸ線画像９を保存するように構成されている。記憶部７は、たとえば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などを含む。
　格子移動機構８は、制御部５からの信号に基づいて、第２格子３を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（Ｙ方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構８は、第２格子３の周期ｄ２をｎ分割し、ｄ２／ｎずつ第２格子３をステップ移動させる。格子移動機構８は、少なくとも第１格子２の１周期ｄ１分、第１格子２をステップ移動させるように構成されている。なお、ｎは正の整数であり、本実施形態では、たとえば、ｎ＝４である。また、格子移動機構８は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。
　（生成する画像）
　次に、図２を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システム１００が生成する画像について説明する。
　図２は、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮影システム１００が生成および再構成する画像の関係を示す模式図である。
　図２に示すように、第１実施形態によるＸ線位相差撮影システム１００では、第１Ｘ線画像９ａ、第２Ｘ線画像９ｂおよび第３Ｘ線画像９ｃが撮影される。第１Ｘ線画像９ａは、被写体Ｔを配置せずに撮影された画像である。また、第２Ｘ線画像９ｂは、第１Ｘ線画像９ａの撮影後において、被写体Ｔを配置せずに撮影された画像である。また、第３Ｘ線画像９ｃは、第１Ｘ線画像９ａの撮影後において、被写体Ｔを配置して撮影された画像である。本実施形態では、Ｘ線位相差撮影システム１００は、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成するように構成されている。また、Ｘ線位相差撮影システム１００は、第１Ｘ線画像９ａと、第３Ｘ線画像９ｃとにより、第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成するように構成されている。なお、本実施形態では、画像処理部６は、４ステップ縞走査法によって、暗視野像１２、吸収像１３および位相微分像１４を生成するように構成されているため、図２において、Ｘ線画像９を４枚、位相コントラスト画像１０を３枚図示している。
　ここで、位相コントラスト画像１０とは、被写体Ｔを配置せずに撮影されたＸ線画像９（第１Ｘ線画像９ａ）と、被写体Ｔを配して撮影されたＸ線画像９（第３Ｘ線画像９ｃ）とにおいて、被写体Ｔを配置したことによるＸ線の変化に基づいて画像化されたものである。たとえば、暗視野像１２の場合、Ｘ線が被写体Ｔを透過した際に生じるＸ線の微小角度の散乱に基づいて被写体Ｔの内部構造を画像化したものである。また、吸収像１３は、Ｘ線が被写体Ｔを透過した際に被写体Ｔに吸収されることによる、検出器４によって検出されるＸ線の強度の変化に基づいて画像化したものである。また、位相微分像１４は、Ｘ線が被写体Ｔを透過した際に生じるＸ線の位相のずれに基づいて被写体Ｔの内部構造を画像化したものである。また、再構成とは、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとの間のＸ線の変化に基づいて位相コントラスト画像１０を生成することである。
　また、本実施形態では、Ｘ線位相差撮影システム１００は、第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正するように構成されている。具体的には、Ｘ線位相差撮影システム１００は、第１位相コントラスト画像１０ａからアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成されており、取得したアーチファクトを反映した補正データ１１によって第２位相コントラスト画像１０ｂを補正した第２位相コントラスト画像１０ｃを取得するように構成されている。
　一般的に、Ｘ線位相差撮影システム１００のようなタルボ干渉計により位相コントラスト画像１０を得るためには、図２に示すように、被写体Ｔを配置せずに撮影する第１Ｘ線画像９ａと、被写体Ｔを配置して撮影する第３Ｘ線画像９ｃとが必要となる。第１Ｘ線画像９ａの画質が低いと、生成される位相コントラスト画像１０に画質に起因するアーチファクトが生じてしまうため、高画質の第１Ｘ線画像９ａを用いて位相コントラスト画像１０を生成することが好ましい。高画質の第１Ｘ線画像９ａを取得するためには、第１Ｘ線画像９ａを撮影する際の露光時間ｔ３(図３参照)を長くする必要がある。しかし、被写体Ｔを撮影する度に高画質の第１Ｘ線画像９ａの撮影を毎回行う場合には、撮影全体の時間が長くなり、ユーザビリティが低下する。したがって、撮影時間を短縮するためには、このような被写体Ｔを配置せずに撮影した第１Ｘ線画像９ａを、Ｘ線位相差撮影システム１００の起動時にあらかじめ取得しておくことが考えられる。しかし、第１Ｘ線画像９ａをあらかじめ取得しておく場合には、Ｘ線源１からの発熱による格子保持部の熱膨張や、格子移動機構８の振動などにより、第１格子２および第２格子３の間の相対位置がずれるため、Ｘ線位相差撮影システム１００の起動時から時間が経過するにつれて、撮影条件が変化する可能性が増大し、生成する位相コントラスト画像１０にグラデーション状のアーチファクトが生じる。位相コントラスト画像１０にグラデーション状のアーチファクトを生じさせないためには、被写体Ｔを撮影する直前に被写体Ｔを配置せずに撮影を行う必要がある。
　そこで、本実施形態では、画像処理部６は、第３Ｘ線画像９ｃの撮影の前または後において、短時間で第２Ｘ線画像９ｂを撮影し、Ｘ線位相差撮影システム１００の起動時に撮影した第１Ｘ線画像９ａと、第２Ｘ線画像９ｂとにより、撮影条件の変化に伴うアーチファクトを反映した補正データ１１を取得し、取得した補正データ１１により、第２位相コントラスト画像１０ｂを補正するように構成されている。ここで、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂは、被写体Ｔを配置せずに撮影された画像であるため、これらの画像から再構成された第１位相コントラスト画像１０ａは、Ｘ線の変化がない場合は何も写らないと考えられる。しかし、実際には第１Ｘ線画像９ａの撮影と第２Ｘ線画像９ｂの撮影との間に、温度変化などに起因する撮影条件の変化が生じるため、第１位相コントラスト画像１０ａには、撮影条件の変化に起因するアーチファクトが生じる。したがって、第１位相コントラスト画像１０ａからアーチファクトを反映した補正データ１１を取得して第２位相コントラスト画像１０ｂを補正することにより、第２位相コントラスト画像１０ｂに生じている撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。
　第１Ｘ線画像９ａは、位相コントラスト画像１０を生成するためのエア画像であり、第２Ｘ線画像９ｂは、被写体Ｔを撮影する直後に撮影される画像である。したがって、第１位相コントラスト画像１０ａは、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第２Ｘ線画像９ｂの撮影との間に生じた撮影条件の変化に起因するアーチファクトを反映した補正データ１１を抽出することができる。その一方で、第２Ｘ線画像９ｂを短時間で撮影する場合、露光時間ｔ５が短いため、第２Ｘ線画像９ｂはノイズを含んだ画像となる。したがって、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより再構成された第１位相コントラスト画像１０ａは、第２Ｘ線画像９ｂに起因するノイズを含んだ画像となる。ノイズを含んだ第１位相コントラスト画像１０ａから取得したアーチファクトを反映した補正データ１１を用いて第２位相コントラスト画像１０ｂを補正した場合、得られる補正後の第２位相コントラスト画像１０ｃは、ノイズが増加する。そこで、本実施形態では、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１０ａにフィルタ処理をすることにより、第１位相コントラスト画像１０ａのノイズを除去し、取得するアーチファクトを反映した補正データ１１に含まれるノイズを低減するように構成されている。アーチファクトを反映した補正データ１１に含まれるノイズを低減することにより、補正後の第２位相コントラスト画像１０ｄに含まれるノイズも低減することができる。なお、第１位相コントラスト画像１０ａからアーチファクトを反映した補正データ１１を取得する処理およびノイズを除去する処理については後述する。
　（各画像を撮影する際の露光時間および撮影時間間隔）
　次に、図３を参照して、各画像を撮影する際の露光時間および撮影時間間隔について説明する。
　図３に示す数直線２０は、横軸が時間軸の数直線であり、各画像を撮影する際の露光時間および撮影時間間隔を示している。本実施形態では、図３に示す時間ｔ１は、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影と時間間隔を表す時間である。また、図３に示すｔ２は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影と時間間隔を表す時間である。図３に示すｔ３～ｔ５は、第１Ｘ線画像９ａ、第２Ｘ線画像９ｂおよび第３Ｘ線画像９ｃのそれぞれを撮影する際のＸ線の露光時間を表している。なお、露光時間ｔ３および露光時間ｔ５は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２露光時間」および「第１露光時間」の一例である。
　図３に示すように、本実施形態では、第１Ｘ線画像９ａ、第２Ｘ線画像９ｂおよび第３Ｘ線画像９ｃは、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１よりも短くなるように撮影される。また、本実施形態では、第３Ｘ線画像９ｃの撮影は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の後に続けて行われる。具体的には、第３Ｘ線画像９ｃの撮影は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の直後に行われる。なお、第３Ｘ線画像９ｃの撮影の直後とは、第３Ｘ線画像９ｃを撮影する後の所定時間間隔内において撮影することを意味する。所定時間間隔とは、位相コントラスト画像１０の撮影の目的上、時間経過に伴う撮影条件の変化が実質的にないと見なせる（実質的に同一撮影条件であると見なせる）所定時間内であり、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１の半分よりも短い時間間隔である。たとえば、所定時間間隔は、好ましくは、３０分である。
　ここで、上述した通り、第２位相コントラスト画像１０ｂの画質を向上させるためには、画質の高い第１Ｘ線画像９ａを取得する必要がある。したがって、第１Ｘ線画像９ａを撮影する際の露光時間ｔ３は、第１Ｘ線画像９ａの画質を向上させることが可能な時間に設定されることが好ましい。露光時間ｔ３は、第１Ｘ線画像９ａを高画質で得ることが可能であればどのような露光時間であってもよい。図３に示す例では、露光時間ｔ３は、ｔ４およびｔ５よりも長い時間であり、たとえば、ｔ５の１０倍以上の時間である。露光時間ｔ３は、たとえば、８分に設定してもよい。一方、第２Ｘ線画像９ｂは、第１位相コントラスト画像１０ａに生じるアーチファクトの傾向を識別することが可能な画質であればよい。したがって、図３に示すように、第２Ｘ線画像９ｂを撮影する際の露光時間ｔ５は、第１Ｘ線画像９ａを撮影する際の露光時間ｔ３よりも短い。露光時間ｔ５は、アーチファクトの傾向を識別することが可能な画質の第２Ｘ線画像９ｂを撮影可能な所定時間であればどのような露光時間であってもよい。第２Ｘ線画像９ｂの露光時間ｔ５は、たとえば、１６秒であってもよい。また、第３Ｘ線画像９ｃの露光時間ｔ４は、被写体Ｔを撮影する手法に応じて設定されればよい。図３に示す例では、露光時間ｔ４は、第２Ｘ線画像９ｂの露光時間ｔ５よりも長く、第１Ｘ線画像９ａの露光時間ｔ３よりも短い時間に設定されている。第３Ｘ線画像９ｃの露光時間ｔ４は、たとえば、１分に設定されていてもよい。
　（取得する画像および生成する画像）
　次に、図４および図５を参照して、本実施形態におけるＸ線位相差撮影システム１００が取得する画像および生成する画像について説明する。
　本実施形態では、画像処理部６は、縞走査法によって位相コントラスト画像１０を再構成するように構成されている。図４（Ａ）は、画像処理部６が取得する第１Ｘ線画像９ａを示す模式図である。図４（Ａ）に示す第１Ｘ線画像９０ａ、第１Ｘ線画像９０ｂ、第１Ｘ線画像９０ｃおよび第１Ｘ線画像９０ｄは、それぞれ第２格子３をｄ２／４ずつ並進移動させながら撮影した画像である。第２格子３を並進移動させながら撮影を行うので、第１格子２と第２格子３との相対位置が異なり、第１Ｘ線画像９ａの各画像で表示されるモアレ縞が異なる。
　図４（Ｂ）は、画像処理部６が取得する第２Ｘ線画像９ｂを示す模式図である。図４（Ｂ）に示す第２Ｘ線画像９１ａ～第２Ｘ線画像９１ｄは、第１Ｘ線画像９ａと同様に第２格子３をｄ２／４ずつ並進移動させながら撮影した画像である。第２Ｘ線画像９ｂの各画像も、第１Ｘ線画像９ａと同様に、表示されるモアレ縞が異なる。また、図４（Ｂ）は、第２Ｘ線画像９ｂは、第１Ｘ線画像９ａの撮影後、時間間隔ｔ１経過する間に、Ｘ線源１などからの発熱や、格子移動機構８などの振動により、第１格子２と第２格子３との相対位置に位置ずれが発生した場合の例を示している。そのため、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂの各ステップでのモアレ縞も異なっている。また、第２Ｘ線画像９ｂは、短時間で撮影されたため露光時間ｔ５が短く、ノイズが生じている。
　図４（Ｃ）は、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより再構成された第１位相コントラスト画像１０ａの模式図である。具体的には、図４（Ｃ）は、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとによって再構成された暗視野像１２である。図４（Ｃ）に示すように、第１Ｘ線画像９ａの撮影と、第２Ｘ線画像９ｂの撮影との間に撮影条件が変化したため、暗視野像１２には、グラデーション状のアーチファクトが生じている。また、暗視野像１２には、第２Ｘ線画像９ｂに含まれるノイズに起因するノイズが含まれている。図４（Ｃ）では、便宜上、再構成時に含まれるノイズを斜線ハッチングで図示している。本実施形態では、画像処理部６は、ローパスフィルタを用いたフィルタ処理によって暗視野像１２（第１位相コントラスト画像１０ａ）のアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成されている。具体的には、画像処理部６は、暗視野像１２に対して高速フーリエ変換（ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）を行い、ローパスフィルタを適用し、その後、逆ＦＦＴを行うことにより補正データ１１を取得するように構成されている。たとえば、画像処理部６は、ノイズが除去されたグラデーション状のアーチファクトを反映した補正データ１１として、図４（Ｄ）に示すような暗視野像１２ｂを取得する。
　本実施形態では、図４（Ｄ）に示すように、画像処理部６は、被写体Ｔを配置せずに撮影した第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂを用いてグラデーション状のアーチファクトを反映した補正データ１１を用いて第２位相コントラスト画像１０ｂの補正を行うように構成されている。したがって、被写体Ｔが第２位相コントラスト画像１０ｂの全体もしくは第２位相コントラスト画像１０ｂの大部分に写っているような場合でも、被写体Ｔが写っていない第１位相コントラスト画像１０ａを用いて補正データ１１を取得することができる。すなわち、第２位相コントラスト画像１０ｂに占める被写体Ｔの割合に関係なく、補正データ１１を取得することができる。
　図５は、補正前の第２位相コントラスト画像１０ｂと補正後の第２位相コントラスト画像１０ｃの模式図である。具体的には、図５（Ａ）は、補正前の暗視野像１２ｃおよび補正後の暗視野像１２ｄである。図５（Ｂ）は、補正前の吸収像１３ａおよび補正後の吸収像１３ｂである。図５（Ｃ）は、補正前の位相微分像１４ａおよび補正後の位相微分像１４ｂである。図５の各第２位相コントラスト画像１０ｂには、被写体Ｔが写っている。なお、図５（Ｃ）に示す位相微分像１４ａにおける被写体Ｔの破線部は、アーチファクトの影響が大きく、位相コントラスト画像１０上において確認できない領域を便宜上図示しているものである。
　本実施形態では、画像処理部６は、吸収像１３および位相微分像１４においても、暗視野像１２のアーチファクトを反映した補正データ１１を取得した方法と同様に、第１位相コントラスト画像１０ａにローパスフィルタを適用することにより吸収像１３におけるアーチファクトを反映した補正データ１１および位相微分像１４におけるアーチファクトを反映した補正データ１１を取得し、取得した補正データ１１を用いて吸収像１３ａおよび位相微分像１４ａを補正し、吸収像１３ｂおよび位相微分像１４ｂを取得するように構成されている。図５に示す例では、便宜上、第２位相コントラスト画像１０ｂに占める被写体Ｔの割合を小さく図示している。しかし、第２位相コントラスト画像１０ｂの全体もしくは大部分に被写体Ｔが写っていた場合でも、被写体Ｔを配置しないで撮影した第１位相コントラスト画像１０ａに基づいてアーチファクトを反映した補正データ１１を取得することができるので、被写体Ｔが第２位相コントラスト画像１０ｂの全体もしくは大部分に写っていた場合でも第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正することができる。
　画像処理部６は、以下に示す式（１）～式（３）により、暗視野像１２、吸収像１３、および、位相微分像１４の補正処理を行うように構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、Ｓ、ＡおよびＰは、それぞれ、アーチファクトを補正した後の暗視野像１２ｄ、吸収像１３ｂおよび位相微分像１４ｂである。また、Ｓｓ、Ａｓ、およびＰｓは、それぞれ、補正前の暗視野像１２ｃ、吸収像１３ａおよび位相微分像１４ａである。また、Ｓａ、Ａａ、およびＰａは、それぞれ、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂから再構成された被写体Ｔが写っていない暗視野像１２、吸収像１３および位相微分像１４である。また、ＬＰＦは、ローパスフィルタを適用する処理である。また、Ｃｓ、Ｃａ、およびＣｐは、それぞれ、各画像バックグラウンドの画素値として設定された値であり、たとえば、５０００または５００００などを用いる。
　第１実施形態では、画像処理部６は、上記式（１）および式（２）に示すように、被写体Ｔが写っている第２位相コントラスト画像１０ｂを、ノイズを除去した被写体Ｔが写っていない第１位相コントラスト画像１０ａによって除算したものを、定数に対して乗算することによって暗視野像１２および吸収像１３を補正するように構成されている。また、画像処理部６は、上記式（３）に示すように、第２位相コントラスト画像１０ｂからノイズを除去した第１位相コントラスト画像１０ａを減算したものを、定数に対して加算することによって位相微分像１４を補正するように構成されている。
　（位相コントラスト画像の補正方法）
　次に、図６を参照して、本実施形態による位相コントラスト画像１０の補正方法を説明する。
　ステップＳ１において、制御部５は、被写体Ｔを配置せずに第１Ｘ線画像９ａを撮影する。次に、ステップＳ２において、制御部５は、被写体Ｔを配置して第３Ｘ線画像９ｃを撮影する。その後、処理はステップＳ３へ進む。
　ステップＳ３において、制御部５は、被写体Ｔを配置せずに第２Ｘ線画像９ｂを撮影する。次に、ステップＳ４において、画像処理部６は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより第１位相コントラスト画像１０ａを再構成する。その後、処理はステップＳ５へ進む。
　ステップＳ５において、画像処理部６は、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとにより第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成する。次に、ステップＳ６において、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１０ａにアーチファクトが発生しているか判定する。第１位相コントラスト画像１０ａにアーチファクトが発生している場合、処理はステップＳ７へ進む。第１位相コントラスト画像１０ａにアーチファクトが発生していない場合、処理を終了する。
　ステップＳ７において、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１０ａからアーチファクトを反映した補正データ１１を取得する。次に、ステップＳ８において、画像処理部６は、取得したアーチファクトを反映した補正データ１１によって、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正し、処理を終了する。
　（第１実施形態の効果）
　第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮影システム１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子２と、第１格子２からのＸ線が照射される第２格子３とを含む複数の格子と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器４と、検出器４により検出されたＸ線画像９から、位相コントラスト画像１０を生成する画像処理部６とを備え、画像処理部６は、被写体Ｔを配置せずに撮影された第１Ｘ線画像９ａを取得するとともに、第１Ｘ線画像９ａの取得後において、被写体Ｔを配置せずに撮影された第２Ｘ線画像９ｂおよび被写体Ｔを配置して撮影された第３Ｘ線画像９ｃを取得し、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成し、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとにより、第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成し、第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正するように構成されている。
　上記のように構成すれば、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影とにおける撮影条件の変化を抑制することができる。その結果、第１位相コントラスト画像１０ａに生じるアーチファクトと、第２位相コントラスト画像１０ｂに生じるアーチファクトとを略同一アーチファクトとして取り扱うことが可能となる。したがって、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより再構成された第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。また、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂは被写体Ｔを配置せずに撮影された画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体Ｔが写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像１０ｂにおける、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影とのうち、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の後に続けて第３Ｘ線画像９ｃの撮影が行われた第２Ｘ線画像９ｂと、第１Ｘ線画像９ａとを用いて、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成するように構成されている。これにより、第２Ｘ線画像９ｂと第３Ｘ線画像９ｃとを連続的に撮影することが可能となり、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２を短縮することができる。その結果、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との間において撮影条件が変化した場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトの影響を低減することが可能となり、第２位相コントラスト画像１０ｂの補正の効果を、より向上させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、第３Ｘ線画像９ｃを撮影する直後に撮影された第２Ｘ線画像９ｂと、第１Ｘ線画像９ａとを用いて、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成するように構成されている。これにより、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２をより短縮することができる。その結果、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との間において撮影条件が変化した場合でも、撮影条件の変化に起因するアーチファクトの影響をより抑制することが可能となるので、第２位相コントラスト画像１０ｂの補正の効果を、さらに向上させることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、第２Ｘ線画像９ｂを撮影する際のＸ線の露光時間ｔ５が、第１Ｘ線画像９ａを撮影する際のＸ線の露光時間ｔ３よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとを用いて再構成された第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアートファクトを補正するように構成されている。これにより、露光時間ｔ５が露光時間ｔ３よりも短いため、第１Ｘ線画像９ａを撮影した後に第３Ｘ線画像９ｃを撮影する場合と比較して、撮影時間を短縮することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、露光時間ｔ５は、アーチファクトの傾向を識別することが可能な画質の第２Ｘ線画像９ｂを撮影可能な所定時間である。ここで、第１Ｘ線画像９ａは、第２位相コントラスト画像１０ｂの画質を向上させるために、画質がよいことが好ましい。一方、第２Ｘ線画像９ｂは、第１位相コントラスト画像１０ａにおいて、アーチファクトの傾向を識別することができればよいので、最低限の画質であればよい。したがって、アーチファクトの傾向を識別することが可能な範囲で露光時間ｔ５をより短くすることが可能となるので、撮影時間をさらに短縮することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、位相コントラスト画像１０のアーチファクトは、第１位相コントラスト画像１０ａおよび第２位相コントラスト画像１０ｂ中に生じるグラデーション状のアーチファクトである。これにより、時間経過に伴う撮影条件の変化によって生じるアーチファクトがグラデーション状であるため、本実施形態を適用することにより、第２位相コントラスト画像１０ｂに生じたグラデーション状のアーチファクトを効果的に補正することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、ローパスフィルタを含むフィルタ処理によって第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成されている。これにより、フィルタ処理によって第１位相コントラスト画像１０ａにおけるノイズを除去することができるので、第２位相コントラスト画像１０ｂのノイズを増加させることなくアーチファクトを補正することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、位相コントラスト画像補正方法は、被写体Ｔを配置せずに第１Ｘ線画像９ａを撮影するステップと、被写体Ｔを配置せずに第２Ｘ線画像９ｂを撮影するステップと、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の後において被写体Ｔを配置して第３Ｘ線画像９ｃを撮影するステップと、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより第１位相コントラスト画像１０ａを再構成するステップと、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとにより第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成するステップと、第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正するステップとを含む。これにより、撮影条件が変化しない状態で第２Ｘ線画像９ｂおよび第３Ｘ線画像９ｃを撮影することができる。その結果、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより再構成された第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能な位相コントラスト画像補正方法を提供することができる。また、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂは被写体Ｔを配置せずに撮影した画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体Ｔが写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像１０ｂにおける、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することが可能な位相コントラスト画像補正方法を提供することができる。
　［第２実施形態］
　次に、図１および図７を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮影システム２００について説明する。第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１よりも短くなるように撮影された第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、Ｘ線位相差撮影システム２００は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２と、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ１との大小にはかかわりなく、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとから第１位相コントラスト画像１０ａを再構成するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
　第２実施形態では、画像処理部６は、被写体Ｔを配置せずに撮影された第１Ｘ線画像９ａを取得するとともに、第１Ｘ線画像９ａの取得後において、被写体Ｔを配置せずに撮影された第２Ｘ線画像９ｂおよび被写体Ｔを配置して撮影された第３Ｘ線画像９ｃを取得し、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成し、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとにより、第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成し、第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正するように構成されている。第２実施形態では、たとえば、図７に示す数直線２１のように、画像処理部６は、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影との時間間隔ｔ２が、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第２Ｘ線画像９ｂの撮影との時間間隔ｔ６よりも長い場合でも、第１位相コントラスト画像１０ａから、第１Ｘ線画像９ａの撮影と第２Ｘ線画像９ｂの撮影との時間間隔ｔ６において生じた撮影条件の変化に起因するアーチファクトを反映した補正データ１１を取得し、取得した補正データ１１に基づいて第２位相コントラスト画像１０ｂを補正することができる。
　なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　（第２実施形態の効果）
　第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　第２実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子２と、第１格子２からのＸ線が照射される第２格子３とを含む複数の格子と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器４と、検出器４により検出されたＸ線画像９から、位相コントラスト画像１０を生成する画像処理部６とを備え、画像処理部６は、被写体Ｔを配置せずに撮影された第１Ｘ線画像９ａを取得するとともに、第１Ｘ線画像９ａの取得後において、被写体Ｔを配置せずに撮影された第２Ｘ線画像９ｂおよび被写体Ｔを配置して撮影された第３Ｘ線画像９ｃを取得し、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより、第１位相コントラスト画像１０ａを再構成し、第１Ｘ線画像９ａと第３Ｘ線画像９ｃとにより、第２位相コントラスト画像１０ｂを再構成し、第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正するように構成されている。これにより、第１Ｘ線画像９ａと第２Ｘ線画像９ｂとにより再構成された第１位相コントラスト画像１０ａに基づいて、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。また、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂは被写体Ｔを配置せずに撮影された画像のため、撮影画像の全体または大部分に被写体Ｔが写るように撮影する場合でも、第２位相コントラスト画像１０ｂにおける、撮影条件の変化に起因するアーチファクトを補正することができる。
　（変形例）
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
　たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂを撮影する際に、被写体Ｔを配置せずに撮影する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示すＸ線位相差撮影システム３００のように、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂを撮影する際に、Ｘ線源１と第１格子２との間に、被写体Ｔと同程度のＸ線吸収特性を有するファントムＦを配置して撮影してもよい。このように構成すれば、被写体Ｔを配置して撮影した際に検出器４で検出されるＸ線のスペクトルと、ファントムＦを配置して撮影した際に検出器４で検出されるＸ線のスペクトルが同等のエネルギースペクトルとなり、生じるアーチファクトも同等となる。したがって、第１Ｘ線画像９ａおよび第２Ｘ線画像９ｂを撮影する際にファントムＦを配置することにより、第２位相コントラスト画像１０ｂのアーチファクトを補正する効果を向上させることができる。なお、第１Ｘ線画像９ａの撮影の際にファントムＦを配置して撮影すれば、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の際にはファントムＦを配置しなくてもよい。第２Ｘ線画像９ｂの撮影の際にファントムＦを配置しなくても、補正の効果を向上させることは可能である。
　また、上記第１および第２実施形態では、第３Ｘ線画像９ｃの撮影後に第２Ｘ線画像９ｂの撮影を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示す数直線２２のように、第２Ｘ線画像９ｂの撮影と第３Ｘ線画像９ｃの撮影とのうち、第２Ｘ線画像９ｂの撮影の後に続けて、第３Ｘ線画像９ｃの撮影を行ってもよい。すなわち、第３Ｘ線画像９ｃを撮影する直前に第２Ｘ線画像９ｂを撮影してもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、アーチファクトを反映した補正データ１１を取得する際に、ローパスフィルタを用いたフィルタ処理を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、平滑フィルタなどを用いてフィルタ処理を行ってもよい。平滑フィルタとしては、たとえば、ガウシアンフィルタを用いてもよい。
　また、アーチファクトを反映した補正データ１１を取得する際に、画像処理部６は、少なくとも一次関数または二次関数を含む多項式を用いて、第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成されてもよい。多項式を用いて第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得する場合、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１０ａにおける複数の領域の画素値に基づいて、第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成すればよい。
　たとえば、一次関数としてａｘ＋ｂｙ＋ｃを用いて補正データ１１を取得する場合、係数ａ、ｂおよびｃを求めるために、少なくとも３つの領域の画像値が必要となる。したがって、図１０（Ａ）に示すように、第１位相コントラスト画像１０ａから少なくとも領域３０ａ～領域３０ｃの画素値を取得し、上記一次式に基づいて補正データ１１を取得すればよい。また、二次関数としてａｘ2＋ｂｙ2＋ｃｘｙ＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｆを用いて補正データ１１を取得する場合、係数ａ～ｆを求めるために、少なくとも６つの領域の画素値が必要となる。したがって、図１０（Ｂ）に示すように、第１位相コントラスト画像１０ａから少なくとも領域３１ａ～３１ｆの画素値を取得し、上記二次式に基づいて補正データ１１を取得すればよい。なお、画素値を取得する領域３０ａ～３０ｃおよび３１ａ～３１ｆは、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す例に限られない。第１位相コントラスト画像１０ａに生じたアーチファクトを反映した補正データ１１を得ることができれば、どの領域から取得した画素値を用いてもよい。
　画像処理部６を、少なくとも一次関数または二次関数を含む多項式を用いて、第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成すれば、多項式を用いることにより、容易にアーチファクトを反映した補正データ１１を取得することができる。また、画像処理部６を、第１位相コントラスト画像１０ａにおける複数の領域（領域３０ａ～領域３０ｃ、および領域３１ａ～領域３１ｆ）の画素値に基づいて、第１位相コントラスト画像１０ａのアーチファクトを反映した補正データ１１を取得するように構成すれば、アーチファクトを反映したより正確な補正データ１１を取得することができる。
　また、上記第１および第２実施形態では、複数の格子として、第１格子２および第２格子３を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示すＸ線位相差撮影システム４００のように、Ｘ線源１と第１格子２との間に、第３格子４０を設ける構成でもよい。第３格子４０は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂを有している。各スリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。また、第３格子４０は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第３格子４０は、各スリット４０ａを通過したＸ線を、各スリット４０ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、第３格子４０は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。これにより、第３格子４０によってＸ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源１の焦点径に依存することなく第１格子２の自己像を形成させることが可能となるので、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。
　また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６は、縞走査法により位相コントラスト画像１０を再構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の格子のうち、いずれか１つをＸＹ平面内で回転させてモアレ縞を形成して撮像するモアレ１枚撮り手法によって位相コントラスト画像１０を生成するように構成されていてもよい。また、フーリエ変換法によって位相コントラスト画像１０を生成するように構成されていてもよい。
　１　Ｘ線源
　２　第１格子
　３　第２格子
　４　検出器
　６　画像処理部
　７　記憶部
　９　Ｘ線画像
　１０　位相コントラスト画像
　１１　アーチファクトを反映した補正データ
　４０　第３格子
　１００、２００、３００、４００　Ｘ線位相差撮影システム
　Ｔ　被写体

Claims (13)

  1. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
    　前記検出器により検出されたＸ線画像から、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備え、
    　前記画像処理部は、
    　　被写体を配置せずに撮影された第１Ｘ線画像を取得するとともに、前記第１Ｘ線画像の取得後において、被写体を配置せずに撮影された第２Ｘ線画像および被写体を配置して撮影された第３Ｘ線画像を取得し、
    　　前記第２Ｘ線画像の撮影と前記第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が、前記第１Ｘ線画像の撮影と前記第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成し、
    　　前記第１Ｘ線画像と前記第３Ｘ線画像とにより、第２位相コントラスト画像を再構成し、
    　　前記第１位相コントラスト画像に基づいて、前記第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するように構成されている、Ｘ線位相差撮影システム。
  2. 　前記画像処理部は、前記第２Ｘ線画像の撮影と前記第３Ｘ線画像の撮影とのうち、どちらか一方の撮影の後に続けて他方の撮影が行われた前記第２Ｘ線画像と、前記第１Ｘ線画像とを用いて、前記第１位相コントラスト画像を再構成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  3. 　前記画像処理部は、前記第３Ｘ線画像を撮影する直前または直後に撮影された前記第２Ｘ線画像と、前記第１Ｘ線画像とを用いて、前記第１位相コントラスト画像を再構成するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮影システム。
  4. 　前記画像処理部は、前記第２Ｘ線画像を撮影する際のＸ線の第１露光時間が、前記第１Ｘ線画像を撮影する際のＸ線の第２露光時間よりも短くなるように撮影された前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とを用いて再構成された前記第１位相コントラスト画像に基づいて、前記第２位相コントラスト画像のアートファクトを補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  5. 　前記第１露光時間は、アーチファクトの傾向を識別することが可能な画質の前記第２Ｘ線画像を撮影可能な所定時間である、請求項４に記載のＸ線位相差撮影システム。
  6. 　前記第１Ｘ線画像を保存する記憶部をさらに備え、
    　前記画像処理部は、前記記憶部に保存された前記第１Ｘ線画像を用いて前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像を再構成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  7. 　前記位相コントラスト画像のアーチファクトは、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像中に生じるグラデーション状のアーチファクトである、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  8. 　前記画像処理部は、少なくとも一次関数または二次関数を含む多項式を用いて、前記第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  9. 　前記画像処理部は、前記第１位相コントラスト画像における複数の領域の画素値に基づいて、前記第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている、請求項８に記載のＸ線位相差撮影システム。
  10. 　前記画像処理部は、少なくとも、平滑フィルタまたはローパスフィルタを含むフィルタ処理によって前記第１位相コントラスト画像のアーチファクトを反映した補正データを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  11. 　前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる、請求項１に記載のＸ線位相差撮影システム。
  12. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
    　前記検出器により検出されたＸ線画像から、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備え、
    　前記画像処理部は、
    　　被写体を配置せずに撮影された第１Ｘ線画像を取得するとともに、前記第１Ｘ線画像の取得後において、被写体を配置せずに撮影された第２Ｘ線画像および被写体を配置して撮影された第３Ｘ線画像を取得し、
    　　前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成し、
    　　前記第１Ｘ線画像と前記第３Ｘ線画像とにより、第２位相コントラスト画像を再構成し、
    　　前記第１位相コントラスト画像に基づいて、前記第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するように構成されている、Ｘ線位相差撮影システム。
  13. 　被写体を配置せずに第１Ｘ線画像を撮影するステップと、
    　被写体を配置せずに第２Ｘ線画像を撮影するステップと、
    　前記第２Ｘ線画像の撮影の前または後において、被写体を配置して第３Ｘ線画像を撮影するステップと、
    　前記第２Ｘ線画像の撮影と前記第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔が、前記第１Ｘ線画像の撮影と前記第３Ｘ線画像の撮影との時間間隔よりも短くなるように撮影された前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像とにより、第１位相コントラスト画像を再構成するステップと、
    　前記第１Ｘ線画像と前記第３Ｘ線画像とにより、第２位相コントラスト画像を再構成するステップと、
    　前記第１位相コントラスト画像に基づいて、前記第２位相コントラスト画像のアーチファクトを補正するステップとを含む、位相コントラスト画像補正方法。
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