WO2020044581A1 - Ｘ線位相イメージング装置 - Google Patents

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WO2020044581A1
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ray
grating
image
control unit
imaging apparatus
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PCT/JP2018/044352
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French (fr)
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直樹 森本
木村　健士
太郎 白井
貴弘 土岐
哲 佐野
日明 堀場
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray phase imaging apparatus, and more particularly, to an X-ray phase imaging apparatus that generates a phase contrast image including at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.
  • an X-ray phase imaging apparatus that generates a phase contrast image including at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image is known.
  • Such an X-ray phase imaging apparatus is disclosed, for example, in International Publication WO2014 / 030115.
  • WO 2014/030115 discloses an X-ray source, an X-ray detector, and a plurality of gratings (a source grating, a phase grating (first grating) and a plurality of gratings arranged between the X-ray source and the X-ray detector).
  • An analyzer grating (second grating)) is disclosed.
  • the source grating, the phase grating, and the analyzer grating are arranged in this order from the X-ray source side to the X-ray detector side. .
  • X-rays emitted from an X-ray source and passed through a source grating pass through the phase grating, so that the phase grating is positioned at a predetermined distance from the phase grating.
  • a self-image is formed.
  • the X-ray detector is configured to detect interference fringes (moire fringes) generated by interference between the self-image and the analyzer grating.
  • one of a plurality of gratings is translated (stripe scanning) at a predetermined cycle, and a plurality of changes in moire fringes are detected by an X-ray detector.
  • a plurality of X-ray images are generated by detecting (photographing) times.
  • a plurality of acquired images based on each of a plurality of X-ray detection signals detected by an X-ray detector, and an extracted image in which parameters of the plurality of acquired images are extracted And a phase contrast image including at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image based on the extracted image is generated.
  • the absorption image is an X-ray image obtained by imaging a difference in the degree of X-ray absorption between subjects.
  • the phase differential image is an X-ray image obtained by imaging the phase shift of the X-ray.
  • the dark-field image is a visibility image obtained by a change in visibility (clarity) based on small-angle scattering of an object.
  • a change in moire fringes is photographed a plurality of times by an X-ray detector.
  • the X-ray dose (luminance) output from the X-ray source may change.
  • the magnitude (intensity) of the X-ray detection signal varies between the acquired images, so that the phase contrast generated based on the plurality of acquired images is generated.
  • Artifacts may be formed in images.
  • a dedicated luminance detection area for measuring the luminance of an X-ray source is provided when imaging by fringe scanning is performed. It is conceivable that the magnitude of the detection signal is corrected based on the obtained luminance so as to reduce the variation in the intensity generated between a plurality of images obtained by the fringe scanning.
  • the dedicated luminance detection area it is possible to suppress the occurrence of an artifact in the phase contrast image due to a change in the luminance of the X-ray source when performing imaging by fringe scanning. Since the brightness detection area needs to be provided separately from the shooting area for shooting the subject, there is a problem that the effective shooting area is reduced. Further, since it is necessary to configure the brightness detection area so that the grid, other components, the subject, and the like do not appear in the brightness detection area, there is a problem that the device configuration is complicated.
  • a luminance detection sensor for measuring the luminance of an X-ray source is used as an X-ray detector when imaging by fringe scanning. May be provided separately.
  • the above-described luminance detection sensor it is possible to suppress the occurrence of an artifact in the phase contrast image due to a change in the luminance of the X-ray source when performing imaging by fringe scanning.
  • the configuration of the device is complicated by the provision of the luminance detection sensor.
  • an object of the present invention is to provide an X-ray phase imaging apparatus capable of suppressing the occurrence of artifacts in a phase contrast image due to a change in the brightness of an X-ray source when performing imaging by fringe scanning. .
  • an X-ray phase imaging apparatus includes an X-ray source, a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, an X-ray source and a detector.
  • a first grating arranged between the first grating and the X-ray source, and a second grating arranged between the first grating and the detector and irradiated with the X-ray from the first grating;
  • a fringe scan for translating at least one of the grating, the X-ray source, the detector, and an object disposed between the X-ray source and the detector at a predetermined cycle.
  • An X-ray source by changing the magnitude of at least one of the plurality of detection signals so that the degree of artifact in the extracted image or the phase contrast image is equal to or less than a predetermined threshold.
  • a controller that corrects a variation in the X-ray dose detected by the detector due to a change in the X-ray dose output from the controller.
  • the control unit determines the magnitude of at least one of the plurality of detection signals so that the degree of artifact in the extracted image or the phase contrast image is predetermined.
  • the configuration is such that the variation of the X-ray dose detected by the detector due to the change of the X-ray dose output from the X-ray source is corrected.
  • variation in the magnitude between the plurality of detection signals can be reduced, so that an artifact occurs in the phase contrast image due to a change in the luminance of the X-ray source when performing imaging by fringe scanning. Can be suppressed.
  • At least one of the plurality of detection signals is provided.
  • the size so that the degree of artifact in the extracted image or the phase contrast image is equal to or less than a predetermined threshold value, it is possible to correct the variation in the X-ray dose.
  • the phase due to the change in the brightness of the X-ray source when performing imaging by fringe scanning is reduced. It is possible to suppress the occurrence of artifacts in the contrast image.
  • the control unit preferably multiplies or divides at least one of the plurality of detection signals by a correction coefficient for correcting a variation in the X-ray dose. By doing so, it is configured to correct the variation of the X-ray dose.
  • the magnitude of at least one of the plurality of detection signals can be easily changed by multiplying or dividing the magnitude of at least one of the plurality of detection signals by the correction coefficient.
  • the variation of the X-ray dose can be easily corrected.
  • the control unit is configured to correct the variation in the X-ray dose by repeatedly multiplying or dividing the at least one of the plurality of detection signals by changing the correction coefficient.
  • at least one of the plurality of detection signals is repeatedly multiplied or divided by changing the correction coefficient, thereby multiplying one type of correction coefficient without changing the correction coefficient.
  • the magnitude of at least one of the plurality of detection signals can be changed widely as compared with the case of division. As a result, the magnitude of at least one of the plurality of detection signals can be reliably changed such that the degree of artifact in the extracted image or the phase contrast image is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the control unit is configured to set the correction coefficient based on a change rate of an output value of the X-ray dose output from the X-ray source. ing.
  • the control unit is configured to set the correction coefficient based on a change rate of an output value of the X-ray dose output from the X-ray source. ing.
  • the control unit changes all the magnitudes of the plurality of detection signals so that the degree of the artifact in the extracted image is equal to or less than a predetermined threshold
  • the apparatus is configured to correct the variation in the X-ray amount detected by the detector due to the change in the X-ray amount output from the X-ray source.
  • the control unit is configured to control a target of the translational movement in which at least one of the plurality of detection signals and at least one of the plurality of detection signals are detected.
  • the control unit is configured to control a target of the translational movement in which at least one of the plurality of detection signals and at least one of the plurality of detection signals are detected.
  • phase-contrast image can be suppressed due to the above-mentioned operation, and the occurrence of an artifact in the phase-contrast image due to the relative difficulty in precisely controlling the translation can be suppressed. be able to.
  • the control unit includes a correction coefficient for correcting at least one of a variation in the X-ray dose or a displacement of a translation position of the translation target due to the translation.
  • the correction coefficient is changed based on an estimation rule for changing the correction coefficient learned by reinforcement learning as machine learning so that the degree of the artifact is reduced based on the degree of the artifact.
  • the correction coefficient can be changed as follows.
  • the control unit is configured to determine a degree of an artifact based on a standard deviation of pixel values of a plurality of pixels of the extracted image or the phase contrast image.
  • the standard deviation (pixel value variation) of the pixel values of the plurality of pixels becomes about the background noise (noise that is commonly present in all images) in the image, and thus the It can be considered that the variation in the magnitude of the detection signal between the images has been corrected, so that the degree of the artifact in a plurality of pixels can be easily determined.
  • the plurality of gratings are arranged between the X-ray source and the first grating to enhance coherence of X-rays emitted from the X-ray source.
  • a third grating preferably, the third grating can form the self-image of the first grating without depending on the focal diameter of the X-ray source, so that the degree of freedom in selecting the X-ray source can be improved. it can.
  • the luminance of the X-ray source is reduced when performing imaging by fringe scanning while suppressing the effective imaging area from being reduced and suppressing the device configuration from becoming complicated. It is possible to suppress the occurrence of an artifact in the phase contrast image due to the change.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a grating position adjustment mechanism of the X-ray phase imaging apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining generation of a phase contrast image in the X-ray phase imaging device according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining parameters of a step curve.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a variation in an X-ray dose detected by a detector due to a change in an X-ray dose output from an X-ray tube.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining an artifact that occurs in a phase contrast image due to a variation in an X-ray dose; FIGS.
  • FIG. 9 is a flowchart of correcting a variation in X-ray dose.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of determining the degree of an artifact in an extracted image.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a variation in an X-ray dose detected by a detector and a displacement of a translation position of a grating caused by translation in a first modification of the X-ray phase imaging apparatus.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an overall configuration of a second modification of the X-ray phase imaging apparatus. It is a block diagram showing composition of a machine learning part of the 2nd modification of an X-ray phase imaging device.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of another modification of the X-ray phase imaging device.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of the subject S using the Talbot effect.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 includes an X-ray tube 11, a detector 12, a plurality of gratings G including a first grating G1, a second grating G2, and a third grating G3, a control unit 13, A lattice position adjustment mechanism 14 and a subject stage 15 are provided.
  • the X-ray tube 11 is an example of the “X-ray source” in the claims.
  • the X-ray tube 11, the third grating G3, the first grating G1, the second grating G2, and the detector 12 are arranged so that the X-ray irradiation axis direction (optical axis direction, Z Direction) in this order. That is, the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 are arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12.
  • the direction from the X-ray tube 11 toward the first grating G1 is defined as a Z2 direction
  • the opposite direction is defined as a Z1 direction.
  • the direction of the grating pitch (described later) of each of the plurality of gratings G is defined as a Y direction
  • the directions orthogonal to the Z direction and the Y direction are defined as an X direction.
  • the X-ray tube 11 is an X-ray generator capable of generating X-rays when a high voltage is applied.
  • the X-ray tube 11 is configured to irradiate the generated X-ray in the Z2 direction.
  • the X-ray dose generated (output) from the X-ray tube 11 may vary within a range of approximately ⁇ 1% depending on the specifications of the X-ray tube 11.
  • the detector 12 detects the X-rays emitted from the X-ray tube 11 and converts the detected X-rays into an electric signal.
  • the detector 12 is, for example, an FPD (Flat @ Panel @ Detector).
  • the detector 12 includes a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements.
  • the plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arranged in the X direction and the Y direction at a predetermined cycle (pixel pitch).
  • the detection signal (image signal) of the detector 12 is sent to an image processing unit 13a (described later) provided in the control unit 13.
  • the first grating G1 has slits G1a and X-ray phase change portions G1b arranged at a predetermined period (grating pitch) d1 in the Y direction. Each slit G1a and the X-ray phase change portion G1b are formed so as to extend linearly in the X direction.
  • the first grating G1 is a so-called phase grating.
  • the first grating G1 is disposed between the X-ray tube 11 and the second grating G2, and is provided to form a self-image (by the Talbot effect) by the X-rays emitted from the X-ray tube 11. I have.
  • the Talbot effect is such that when the coherent X-ray passes through the first grating G1 in which the slit G1a is formed, the first grating G1 is located at a predetermined distance (Talbot distance) from the first grating G1. (Self image) is formed.
  • the second grating G2 has a plurality of X-ray transmitting portions G2a and X-ray absorbing portions G2b arranged at a predetermined period (grating pitch) d2 in the Y direction. Each X-ray transmitting portion G2a and X-ray absorbing portion G2b are formed so as to extend linearly in the X direction.
  • the second grating G2 is a so-called absorption grating.
  • the second grating G2 is arranged between the first grating G1 and the detector 12, and is configured to interfere with the self-image formed by the first grating G1.
  • the second grating G2 is arranged at a position away from the first grating G1 by the Talbot distance in order to cause the self-image and the second grating G2 to interfere with each other. That is, in the X-ray phase imaging apparatus 100, the interference fringes (Moire fringes) generated by the interference between the self-image and the second grating G2 are detected by the detector 12 as X-rays.
  • the third grating G3 has a plurality of slits G3a and X-ray absorbing portions G3b arranged at a predetermined period (pitch) d3. Each of the slits G3a and the X-ray absorbing portion G3b is formed to extend linearly in the X direction.
  • the third grating G3 is arranged between the X-ray tube 11 and the first grating G1, and is irradiated with X-rays from the X-ray tube 11.
  • the third grating G3 is configured to use the X-rays that have passed through each slit G3a as a line light source corresponding to the position of each slit G3a. That is, the third grating G3 is provided to increase the coherence of the X-rays emitted from the X-ray tube 11.
  • the control unit 13 includes an image processing unit 13a that can generate an image.
  • the control unit 13 is configured to control the operations of the lattice position adjustment mechanism 14 and the subject stage 15.
  • Control unit 13 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the image processing unit 13a is configured to generate an image such as the phase contrast image 40 (see FIG. 3) based on the detection signal sent from the detector 12.
  • the image processing unit 13a includes, for example, a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing. The details of generation of the phase contrast image 40 (see FIG. 3) by the image processing unit 13a will be described later.
  • the grating position adjusting mechanism 14 adjusts the first grating G1 to the X direction, the Y direction, the Z direction, the rotation direction Rz around the axis in the Z direction, the rotation direction Rx around the axis in the X direction, and , And is movable in a rotation direction Ry about an axis in the Y direction.
  • the lattice position adjustment mechanism 14 includes an X-direction translation mechanism 14a, a Z-direction translation mechanism 14b, a Y-direction translation mechanism 14c, a translation mechanism connection section 14d, a stage support driving section 14e, and a stage support section. 14f, a stage driving unit 14g, and a stage 14h.
  • the X-direction translation mechanism 14a, the Z-direction translation mechanism 14b, and the Y-direction translation mechanism 14c are configured to be movable in the X, Z, and Y directions, respectively.
  • the X-direction translation mechanism 14a, the Z-direction translation mechanism 14b, and the Y-direction translation mechanism 14c include, for example, a stepping motor.
  • the lattice position adjusting mechanism 14 moves the first lattice G1 in the X direction, the Z direction, and the Y direction, respectively, by the operations of the X direction linear moving mechanism 14a, the Z direction linear moving mechanism 14b, and the Y direction linear moving mechanism 14c. It is configured as follows.
  • the stage support 14f supports the stage 14h for mounting (or holding) the first lattice G1 from the Z2 direction.
  • the stage drive unit 14g is configured to reciprocate the stage 14h in the X direction.
  • the stage 14h has a bottom formed in a convex curved shape toward the stage support portion 14f, and is configured to rotate around an axis in the Y direction (Ry direction) by being reciprocated in the X direction. I have.
  • the stage support driving unit 14e is configured to reciprocate the stage support 14f in the Y direction.
  • the linear motion mechanism connecting portion 14d is provided on the X direction linear motion mechanism 14a so as to be rotatable around the axis in the Z direction (Rz direction).
  • the stage support portion 14f has a bottom portion formed in a convex curved shape toward the linear motion mechanism connection portion 14d, and reciprocates in the Y direction to rotate around the axis in the X direction (Rx direction). It is configured as follows.
  • the grid position adjusting mechanism 14 may include a mechanism for holding the first grid G1, such as a chuck mechanism or a hand mechanism.
  • the subject stage 15 has a mounting surface (not shown) on which the subject S is mounted.
  • the subject stage 15 is configured to be movable in the X and Y directions under the control of the control unit 13 with the subject S placed on the placement surface.
  • the subject stage 15 is composed of, for example, an XY stage.
  • the subject stage 15 may have a mechanism for holding the subject S, such as a chuck mechanism or a hand mechanism, for example.
  • the phase contrast image 40 refers to at least one of the plurality of gratings G, the X-ray tube 11, the subject S, and the detector 12 at a predetermined cycle. This is an image generated based on the acquired image 20 (see FIG. 3) detected by the detector 12 by performing stripe scanning for translation (step).
  • the first grating G1 is operated by the operation of the Y-direction linear movement mechanism 14c (see FIG. 2) of the grating position adjustment mechanism 14. Is configured to perform fringe scanning with the object of translation.
  • the image processing unit 13a generates a plurality of acquired images 20 based on each of the plurality of X-ray detection signals detected by the detector 12 by performing the fringe scanning. It is configured to be.
  • an AIR acquired image 21 and a SAMPLE acquired image 22 are generated as the acquired images 20.
  • the AIR acquisition image 21 is an image obtained by imaging a detection signal detected by the detector 12 in a state where the subject S is not arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12.
  • the SAMPLE acquired image 22 is an image obtained by imaging a detection signal detected by the detector 12 in a state where the subject S is arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12.
  • the image processing unit 13a is configured to generate an extracted image 30 obtained by extracting parameters from the plurality of acquired images 20.
  • an AIR extracted image 31 and a SAMPLE extracted image 32 are generated as the extracted images 30.
  • the AIR extraction image 31 and the SAMPLE extraction image 32 are images obtained by extracting parameters from the plurality of AIR acquisition images 21 and parameters from the plurality of SAMPLE acquisition images 22, respectively.
  • the image processing unit 13a is configured to generate a phase contrast image 40 based on the AIR extracted image 31 and the SAMPLE extracted image 32.
  • the phase contrast image 40 includes an absorption image 40a, a phase differential image 40b, and a dark field image 40c.
  • the absorption image 40a is an X-ray image obtained by imaging the difference in the degree of X-ray absorption by the subject S.
  • the phase differential image 40b is an X-ray image obtained by imaging a shift of the X-ray phase P (see FIG. 4).
  • the dark field image 40c is a visibility image obtained by a change in visibility (clearness) based on small-angle scattering of an object.
  • the dark-field image 40c is also called a small-angle scattering image.
  • the first grid G1 is moved by the grid position adjusting mechanism 14 in the direction of the grid pitch (Y X-rays are detected at a plurality of points X (see FIG. 4) of the translation amount of the grid G (first grid G1) while performing stripe scanning in a predetermined cycle in the (direction).
  • the image processing unit 13 a determines the magnitude (intensity) Y (intensity) of the detection signal based on the magnitude (intensity) Y (see FIG. 4) of the detection signal detected by the detector 12. (See FIG. 4). Also, as shown in FIG. 1, in a state where the subject S is not arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12, the first grid G1 is moved by the grid position adjusting mechanism 14 in the direction of the grid pitch (Y X-rays are detected at a plurality of points X (see FIG. 4) of the translation amount of the grid G (first grid G1) while performing stripe scanning in a predetermined cycle in the (direction).
  • the first grid G1 is moved in the grid pitch direction (Y direction) by the grid position adjusting mechanism 14.
  • X-rays are detected at a plurality of translational points X (see FIG. 4) of the grid G (first grid G1) while performing a fringe scan at a predetermined cycle.
  • the image processing unit 13 a determines the magnitude (intensity) Y (intensity) of the detection signal based on the magnitude (intensity) Y (see FIG. 4) of the detection signal detected by the detector 12. (See FIG. 4).
  • FIG. 3 shows an example in which four AIR acquired images 21 and four SAMPLE acquired images 22 are generated.
  • the image processing unit 13a calculates the magnitude (intensity) Y of the detection signal for each of the pixels PX (see FIG. 3) with a sine function for the plurality of AIR-acquired images 21.
  • a fitted signal intensity change curve (step curve) 51 is obtained.
  • the image processing unit 13a extracts three types of parameters (average value C, phase P, and amplitude A) acquired from the step curve 51.
  • the average value C, the phase P, and the amplitude A are generated as AIR extracted images 31a, 31b, and 31c, respectively.
  • FIG. 3 the average value C, the phase P, and the amplitude A are generated as AIR extracted images 31a, 31b, and 31c, respectively.
  • the image processing unit 13a fits the magnitude (intensity) Y of the detection signal to each of the pixels PX (see FIG. 3) using a sine function for the plurality of SAMPLE acquired images 22.
  • the obtained signal intensity change curve (step curve) 52 is obtained.
  • the image processing unit 13a extracts three types of parameters (average value C, phase P, and amplitude A) acquired from the step curve 52.
  • the average value C, the phase P, and the amplitude A are generated as SAMPLE extracted images 32a, 32b, and 32c, respectively.
  • illustration of the three types of parameters of the step curve 52 is omitted.
  • the image processing unit 13a generates the absorption image 40a by calculating the average value C (SAMPLE) / the average value C (AIR) for each pixel PX. Further, the image processing unit 13a generates the phase differential image 40b by calculating the phase P (SAMPLE) ⁇ the phase P (AIR) for each pixel PX.
  • the dark field image 40c is generated by calculating (amplitude A (SAMPLE) / average value C (SAMPLE)) / (amplitude A (AIR) / average value C (AIR)) for each pixel PX. .
  • the average value C (AIR), phase P (AIR), and amplitude A (AIR) are parameters of the AIR extracted images 31a, 31b, and 31c, respectively.
  • the average value C (SAMPLE), phase P (SAMPLE), and amplitude A (SAMPLE) are parameters of the SAMPLE extracted images 32a, 32b, and 32c, respectively.
  • the amount of X-rays generated (output) from the X-ray tube 11 may change depending on the specifications of the X-ray tube 11. Therefore, as shown in FIG. 5, due to a change in the amount of X-ray output from the X-ray tube 11, a plurality of translational points X (X1, X2, X3 and X4), the X-ray dose detected by the detector 12 may vary (an error when the X-ray dose changes with respect to a case where the X-ray dose does not change). Note that FIG. 5 shows a state in which the magnitude (intensity) Y of the detection signal is shifted from the position on the step curve 50 when the X-ray dose does not vary due to the variation in the X-ray dose.
  • the magnitude (intensity) Y of the detection signal at the points X1, X2, X3, and X4 of the translation amount of the grid G is Y1, Y2, Y3, and Y3 on the step curve 50, respectively. Y4.
  • the magnitude (intensity) Y of the detection signal becomes Y1a, Y2a, Y3a, and Y4a shifted from the step curve 50.
  • phase contrast image 40 is generated based on the step curves obtained from the magnitudes (intensities) Y1a, Y2a, Y3a, and Y4a of the detection signals deviated from the step curve 50 on which the X-ray dose does not vary, FIG. 6 (B), an unintended artifact AF occurs on the phase contrast image 40.
  • the control unit 13 changes the magnitude Y of all of the plurality of detection signals so that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than a predetermined Dth , thereby obtaining an X-ray. It is configured to correct the variation in the X-ray dose detected by the detector 12 due to the change in the X-ray dose output from the tube 11.
  • the control unit 13 changes the correction coefficient KY (KY1, KY2, KY3, and KY4) for all the magnitudes Y of the plurality of detection signals and repeatedly divides the magnitudes, thereby reducing the variation in the X-ray dose. It is configured to correct. Further, the control unit 13 is configured to determine the degree D of the artifact AF based on the standard deviation of the pixel values of the plurality of pixels PX of the extracted image 30.
  • the control unit 13 divides the magnitudes (intensities) Y1a, Y2a, Y3a, and Y4a of the detection signals by the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4, respectively. . That is, the control unit 13 sets the correction coefficient K as a coefficient for changing the magnitude (intensity) Y of the detection signal (Step 101 in FIG. 7).
  • the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 may have the same value or different values.
  • the magnitudes (intensities) Y of the detection signals divided by the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 are Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3, and Y4a / KY4, respectively.
  • the control unit 13 randomly changes the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 (within a predetermined range) (Step 102 in FIG. 7).
  • the control unit 13 is configured to set the correction coefficient KY based on the rate of change of the output value of the X-ray dose output from the X-ray tube 11 (a range of approximately ⁇ 1%). ing. That is, the control unit 13 sets the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 within a range from about 0.99 to about 1.01.
  • the control unit 13 obtains the change rate of the output value of the X-ray dose output from the X-ray tube 11 based on, for example, the specification of the X-ray tube 11 by an input by a user.
  • control unit 13 acquires the step curve 50 from the values of Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3, and Y4a / KY4. Then, the control unit 13 generates the extracted image 30 (see FIG. 3) based on the obtained step curve 50 (Step 103 in FIG. 7).
  • the control unit 13 acquires a line profile (change in pixel value on the pixel column PL) in the arbitrary pixel column PL in the extracted image 30. Then, the control unit 13 calculates the degree of variation (standard deviation) of the pixel values included in the line profile as the degree D of the artifact AF (Step 104 in FIG. 7).
  • the pixel row PL for acquiring the line profile may be any row in the image (extracted image 30), but is preferably a portion where the subject S is not reflected (a portion where there is no spatial information of the subject S).
  • the control unit 13 compares the calculated standard deviation in the line profile with a predetermined threshold Dth set in advance (Step 105 in FIG. 7).
  • the predetermined threshold D th is, for example, the standard deviation of the background noise in the image (the extracted image 30). Then, the control unit 13, the standard deviation in the calculated line profile, when it is determined that greater than a predetermined threshold D th, until less than a predetermined threshold value D th, the correction coefficient KY1, KY2, KY3 and KY4 Are repeated (steps 102 to 105 in FIG. 7).
  • the control unit 13 determines that the calculated standard deviation in the line profile is smaller than the predetermined threshold value D th , the detection is detected by the detector 12 due to a change in the X-ray dose output from the X-ray tube 11.
  • the correction of the variation of the X-ray dose ends.
  • the values of Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3 and Y4a / KY4 are the magnitudes (intensities) Y1, Y2, and Y3 of the detection signals on the step curve 50 when the X-ray dose is not varied.
  • Y4 Therefore, the phase contrast image 40 from which the artifact AF shown in FIG. 6A has been removed is generated based on the step curve 50 when the X-ray dose shown in FIG. 5 does not vary.
  • the control unit 13 changes all the magnitudes Y of the plurality of detection signals so that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than a predetermined Dth.
  • the configuration is such that variations in the X-ray dose detected by the detector 12 due to changes in the X-ray dose output from the X-ray tube 11 are corrected. Thereby, it is possible to reduce the variation in the magnitude Y between the plurality of detection signals. Further, by changing the magnitude Y of all of the plurality of detection signals so that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than a predetermined threshold Dth , the luminance of the X-ray tube 11 is measured.
  • Variations in the X-ray dose can be corrected without providing a dedicated luminance detection area or separately providing a luminance detection sensor for measuring the luminance of the X-ray tube 11.
  • the luminance of the X-ray tube 11 changes when performing imaging by fringe scanning while suppressing the effective area of imaging from being reduced and suppressing the device configuration from becoming complicated.
  • the occurrence of artifact AF in the phase contrast image 40 can be suppressed.
  • the magnitude Y of all of the plurality of detection signals is changed, the occurrence of the artifact AF in the phase contrast image 40 is reduced as compared with the case where the magnitude Y of a part of the plurality of detection signals is changed. It can be more suppressed.
  • the control unit 13 divides the correction coefficient KY for correcting the variation in the X-ray dose with respect to all the magnitudes Y of the plurality of detection signals, thereby obtaining X It is configured to correct the variation of the dose.
  • the correction coefficient KY with respect to all the magnitudes Y of the plurality of detection signals, it is possible to easily change all the magnitudes Y of the plurality of detection signals to easily correct the variation of the X-ray dose. can do.
  • the control unit 13 corrects the variation of the X-ray dose by repeatedly dividing the magnitude Y of all of the plurality of detection signals by changing the correction coefficient KY. It is constituted so that.
  • the correction coefficient KY for all the magnitudes Y of the plurality of detection signals, a comparison is made with the case where one type of correction coefficient KY is divided without changing the correction coefficient KY.
  • all the magnitudes Y of the plurality of detection signals can be changed widely.
  • all the magnitudes Y of the plurality of detection signals can be reliably changed such that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than the predetermined threshold Dth .
  • the control unit 13 is configured to set the correction coefficient KY based on the change rate of the output value of the X-ray dose output from the X-ray tube 11.
  • the correction coefficient is set according to the range in which the magnitude Y of the X-ray detection signal actually varies between the acquired images 20.
  • KY can be changed.
  • the range in which the correction coefficient KY is changed can be limited as compared with the case where the correction coefficient KY is changed without reference, all the magnitudes Y of the plurality of detection signals are determined by the artifact AF in the extracted image 30. Can be quickly changed so that the degree D becomes equal to or less than a predetermined threshold value Dth .
  • control unit 13 is configured to determine the degree D of the artifact AF based on the standard deviation of the pixel values of the plurality of pixels PX of the extracted image 30.
  • the standard deviation of pixel values (variation of pixel values) in the plurality of pixels PX becomes about the background noise (noise that is common to all images) in the image, and the Since the variation in the magnitude Y of the detection signal between the pixels PX can be regarded as being corrected, the degree D of the artifact AF in the plurality of pixels PX can be easily determined.
  • the plurality of gratings G are arranged between the X-ray tube 11 and the first grating G1, and increase the coherence of X-rays emitted from the X-ray tube 11.
  • the self-image of the first grating G1 can be formed by the third grating G3 without depending on the focal diameter of the X-ray tube 11, so that the degree of freedom in selecting the X-ray tube 11 can be improved. it can.
  • the control unit 13 is configured to correct a variation in the X-ray dose detected by the detector 12 due to a change in the X-ray dose output from the X-ray tube 11.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit 213 controls the translation position of the grid G (the grid G It may be configured to correct the displacement of the translation amount point X).
  • the grating G (the first grating G1) is stripe-scanned by the grating position adjusting mechanism 14. Is configured.
  • the period (lattice pitch) of the grating G is fine (on the order of ⁇ m)
  • FIG. 9 the translational position of the grating G is not shifted due to the translational movement of the grating G (the translational position of the grating G is not shifted when the translational position of the grating G is shifted).
  • the translational displacement of the grating G causes X indicates a state where the translation position of the lattice G is shifted from the position on the step curve 50 when the translation position is not shifted. That is, when the translation position of the lattice G is not displaced, the translation point of the lattice G is X1, X2, X3, and X4 while the translation position of the lattice G is displaced. In this case, the point X of the translation amount of the lattice G is X1a, X2a, X3a and X4a shifted from the step curve 50.
  • the control unit 213 determines all the magnitudes Y of the plurality of detection signals and the translation positions of all the lattices G from which the plurality of detection signals have been obtained (the lattice G By changing the translation amount point X) such that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than a predetermined Dth , the detector 12 caused by a change in the X-ray dose output from the X-ray tube 11 is changed. And the deviation of the translational position of the grating G due to the translation is corrected.
  • control unit 213 changes the correction coefficient KY (KY1, KY2, KY3, and KY4) for all the magnitudes Y of the plurality of detection signals and repeatedly divides the magnitudes, thereby reducing the variation in the X-ray dose.
  • the correction is performed while changing the correction coefficient KX (KX1, KX2, KX3, and KX4) for all the translation positions of the lattice G (the point X of the translation amount of the lattice G) from which the plurality of detection signals are acquired.
  • the addition is configured to correct the displacement of the translation position of the grating G.
  • the control unit 213 divides the magnitudes (intensities) Y1a, Y2a, Y3a, and Y4a of the detection signals by the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4, respectively. . Further, the control unit 213 adds the correction coefficients KX1, KX2, KX3, and KX4 to X1a, X2a, X3a, and X4a, respectively. That is, the control unit 313 sets the correction coefficients KY and KX as coefficients for changing the magnitude (intensity) Y of the detection signal and the point X of the translation amount of the grid G (Step 201 in FIG. 7).
  • the correction coefficients KY1, KY2, KY3, KY4, KX1, KX2, KX3 and KX4 may have the same value or different values.
  • the magnitudes (intensities) Y of the detection signals divided by the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 are Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3, and Y4a / KY4, respectively.
  • the points X of the translation amount of the lattice G to which the correction coefficients KX5, KX6, KX7, and KX8 are added are X1a + KX1, X2a + KX2, X3a + KX3, and X4a + KX4, respectively.
  • the control unit 213 changes the correction coefficients KY1, KY2, KY3, KY4, KX1, KX2, KX3, and KX4 (Step 202 in FIG. 7).
  • the correction coefficients KY1, KY2, KY3, KY4, KX1, KX2, KX3 and KX4 change, Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3, Y4a / KY4, X1a + KX1, X2a + KX2, X3a + KX3 and X3a + KX3 are X4a + KX3 and X4a.
  • the control unit 213 sets the correction coefficients KX1, KX2, KX3, and KX4 based on, for example, the size of the period (grating pitch) of the grating G.
  • control unit 213 acquires the step curve 50 from the values of Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3, Y4a / KY4, X1a + KX1, X2a + KX2, X3a + KX3, and X4a + KX4. Then, the control unit 213 (the image processing unit 213a (see FIG. 1)) generates the extracted image 30 (see FIG. 3) based on the acquired step curve 50 (step 203 in FIG. 7).
  • control unit 213 acquires a line profile (change in pixel value on the pixel column PL) in the arbitrary pixel column PL in the extracted image 30. Then, the control unit 213 calculates the degree of variation (standard deviation) of the pixel values included in the line profile as the degree D of the artifact AF (Step 204 in FIG. 7).
  • control unit 213 compares the calculated standard deviation in the line profile with a predetermined threshold value Dth set in advance (Step 205 in FIG. 7). Then, the control unit 213, the standard deviation in the calculated line profile, when it is determined that greater than a predetermined threshold D th, until less than a predetermined threshold value D th, the correction coefficient KY1, KY2, KY3, ky4 , KX1, KX2, KX3 and KX4 are changed, and the flow (the flow of steps 202 to 205 in FIG. 7) is repeated.
  • the control unit 213 determines that the calculated standard deviation in the line profile is smaller than a predetermined threshold D th , the detection is detected by the detector 12 due to a change in the X-ray dose output from the X-ray tube 11.
  • the correction of the deviation of the translation position of the grating G due to the variation of the X-ray dose and the translation is ended.
  • the values of Y1a / KY1, Y2a / KY2, Y3a / KY3 and Y4a / KY4 are the magnitudes (intensities) Y1, Y2, and Y3 of the detection signals on the step curve 50 when the X-ray dose is not varied. And Y4.
  • the values of X1a + KX1, X2a + KX2, X3a + KX3, and X4a + KX4 are approximately equal to the points X1, X2, X3, and X4 of the translation amount of the grid G on the step curve 50 when the translation position of the grid G is not displaced. Become. Therefore, based on the step curve 50 when the X-ray dose shown in FIG. 9 is not varied and the translation position of the grating G is not displaced, the phase contrast from which the artifact AF shown in FIG. An image 40 is generated.
  • the control unit 213 determines the magnitude Y of the plurality of detection signals and the translation position of all the lattices G where the plurality of detection signals are detected (the point of the translation amount of the lattice G).
  • X is changed so that the degree D of the artifact AF becomes equal to or less than a predetermined threshold value D th , so that the translation position of the grid G (the point of the translation amount of the grid G) caused by the variation of the X dose and the translation. It is configured to correct both of the positional deviations of X).
  • phase contrast image 40 due to the change in the phase contrast image 40 can be suppressed, and the phase contrast image 40 due to the relative difficulty in precisely controlling the translation of the grating G is relatively difficult. Can prevent the occurrence of the artifact AF.
  • the control unit 13 is configured to change the correction coefficient K at random (within a predetermined range).
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the control unit 313 performs an estimation rule for changing the correction coefficients KY and KX learned by reinforcement learning as machine learning.
  • the correction coefficients KY and KX may be changed based on R.
  • the X-ray phase imaging apparatus 300 includes a control unit 313.
  • control unit 313 is configured to change the correction coefficients KY and KX based on an estimation rule R for changing the correction coefficient K learned by reinforcement learning as machine learning. (Step 302 in FIG. 7).
  • the estimation rule R is learned by reinforcement learning as machine learning based on the correction coefficients KY and KX and the degree D of the artifact AF so that the degree D of the artifact AF is reduced.
  • the control unit 313 includes a machine learning unit 60.
  • the machine learning unit 60 has a function of performing so-called reinforcement learning.
  • the X-ray phase imaging apparatus 300 is configured so that when the learning mode is selected by the user, the machine learning unit 60 performs reinforcement learning.
  • the reinforcement learning is a type of machine learning, and refers to performing learning so as to maximize a reward obtained through trial and error in order to obtain more correct results for a problem to be solved.
  • the machine learning unit 60 includes a physical quantity acquisition unit 61, a state observation unit 62, a reward calculation unit 63, a reward update unit 64, and a decision determination unit 65.
  • the physical quantity acquisition unit 61 is configured to acquire the extracted image 30 from the image processing unit 13a when the extracted image 30 is generated by the image processing unit 13a. It is assumed that arbitrary correction coefficients KY and KX have been set at the first time when the physical quantity acquisition unit 61 acquires the extracted image 30. Further, it is assumed that the correction coefficient K changed by the decision making unit 65 is set in the second and subsequent times when the physical quantity acquisition unit 61 acquires the data of the extracted image 30.
  • the state observation unit 62 is configured to calculate the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 based on the extracted image 30 acquired by the physical quantity acquisition unit 61.
  • the reward calculation unit 63 is configured to calculate the reward value such that the lower the degree D of the artifact AF, the higher the reward value. That is, in the X-ray phase imaging apparatus 300, the correlation between the degree D of the artifact AF and the reward value is set in advance.
  • the reward updating unit 64 is configured to update the internal parameters of the machine learning unit 60 based on the reward value calculated by the reward calculating unit 63.
  • the internal parameter is a parameter for determining the estimation rule R for changing the correction coefficients KY and KX so that the largest reward can be obtained.
  • the decision making unit 65 changes the correction coefficients KY and KX based on the estimation rule R determined from the internal parameters updated by the reward updating unit 64, and performs image processing based on the changed correction coefficients KY and KX.
  • the unit 13a is configured to generate the extracted image 30.
  • the estimation rule R that changes the correction coefficient K sets the correction coefficients KY and KX so that the degree D of the artifact AF becomes small. Reinforcement learning is performed so that it can be changed well. That is, by using the estimation rule R subjected to the reinforcement learning, the number of times the correction coefficients KY and KX are changed until the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 becomes equal to or less than the predetermined threshold Dth (steps S302 to S205 in FIG. 7). ) Can be reduced.
  • the X-ray phase imaging apparatus 300 changes the correction coefficients KY and KX based on the estimation rule R subjected to the reinforcement learning, thereby comparing the X-ray dose with the case where the correction coefficient K is changed at random. It is possible to shorten the process (time) required for correcting the variation in the position and the displacement of the translation position of the grating G.
  • the control unit 313 performs (correction of variation in X-ray dose based on the estimation rule R for changing the correction coefficients KY and KX learned by reinforcement learning as machine learning).
  • the correction coefficient KY and the correction coefficient KX (for correcting the displacement of the translation position of the grating G due to the translation) are changed.
  • the estimation rule R is learned based on the correction coefficients KY and KX and the degree D of the artifact AF by reinforcement learning as machine learning so that the degree D of the artifact AF is reduced.
  • the degree D of the artifact AF is reduced based on the estimation rule R for changing the correction coefficients KY and KX learned by reinforcement learning, as compared with the case where the correction coefficients KY and KX are changed at random.
  • the correction coefficients KY and KX can be changed efficiently.
  • the control unit 13 (213, 313) is included in the line profile (change of the pixel value on the pixel column PL) as the degree D of the artifact AF.
  • the degree D of the artifact AF is not limited to this.
  • the control unit sets the degree D of the artifact AF as, for example, the variation (standard deviation) of the pixel values included in the (m ⁇ n) pixel regions, and the variation of the pixel values included in the line profile. You may comprise so that a value other than a condition (standard deviation) may be calculated.
  • the control unit 13 controls the degree D of the artifact AF based on the standard deviation of the pixel values of the plurality of pixels PX of the extracted image 30.
  • the control unit may be configured to determine the degree D of the artifact AF based on the standard deviation of the pixel values of the plurality of pixels PX of the phase contrast image 40.
  • control unit is configured to determine the degree D of the artifact AF based on a numerical value other than the standard deviation of the pixel values of the plurality of pixels PX. Is also good.
  • the control unit 13 (213, 313) controls the correction coefficient KY based on the rate of change of the output value of the X-ray dose output from the X-ray tube 11.
  • the control unit may be configured to set the correction coefficient KY without being based on the rate of change.
  • the control unit 13 (213, 313) is configured to repeatedly divide the magnitude Y of the detection signal by changing the correction coefficient KY.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit may be configured to divide the correction coefficient KY only once for the magnitude Y of the detection signal.
  • control unit 213 is configured to change the correction coefficient KX and add repeatedly to the translation position of the lattice G.
  • the control unit may be configured to add the correction coefficient KX only once to the translation position of the lattice G.
  • the control unit 13 (213, 313) is configured to divide the correction coefficient KY for the magnitude Y of the detection signal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit may be configured to multiply the magnitude Y of the detection signal by the correction coefficient KY, may be configured to add the correction coefficient KY, KY may be configured to be subtracted.
  • control unit 213 is configured to add the correction coefficient KX to the translation position of the lattice G, but the present invention is not limited to this. Not limited to this. In the present invention, the control unit may be configured to subtract the correction coefficient KX from the translation position of the lattice G, may be configured to multiply the correction coefficient KX, or may be configured to multiply the correction coefficient KX. May be configured to divide.
  • control unit 13 is configured to change the magnitude Y of the detection signal so that the degree D of the artifact AF in the extracted image 30 is equal to or less than a predetermined threshold Dth .
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit may be configured to change the magnitude Y of the detection signal so that the degree D of the artifact AF in the phase contrast image 40 is equal to or less than a predetermined threshold Dth .
  • the control unit 213 determines whether the magnitude Y of the detection signal and the translation position of the grid G are equal to the predetermined threshold value D for the degree D of the artifact AF in the extracted image 30.
  • the control unit is configured to change the magnitude Y of the detection signal and the translation position of the grating G such that the degree D of the artifact AF in the phase contrast image 40 is equal to or less than a predetermined threshold Dth. Is also good.
  • the control unit 13 is configured to change the magnitude Y of all of the plurality of detection signals.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit may be configured to change the magnitude Y of one of the plurality of detection signals, or to change the magnitude Y of two or more of the plurality of detection signals. You may comprise so that it may change.
  • control unit 213 is configured to change the translation position of all the gratings G from which the plurality of detection signals have been acquired.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit may be configured to change the translation position of one of the grids G from which the plurality of detection signals have been obtained, or the control unit may be configured to change the translation position of the grid G from which the plurality of detection signals have been obtained. May be configured to change the translation position of some or more of the gratings G.
  • the correction coefficients KY1, KY2, KY3, and KY4 are randomly changed (within a predetermined range), so that the magnitudes Y of the plurality of detection signals are changed. Is changed so that the degree D of the artifact AF is equal to or less than the predetermined threshold value Dth , but the present invention is not limited to this.
  • the magnitude Y of the plurality of detection signals may be changed by an optimization technique such as the conjugate gradient method so that the degree D of the artifact AF is equal to or less than a predetermined threshold value Dth .
  • the correction coefficients KY1, KY2, KY3, KY4, KX1, KX2, KX3, and KX4 are set (within a predetermined range).
  • An example has been shown in which the magnitude Y of the plurality of detection signals and the translation position of the lattice G are changed so that the degree D of the artifact AF is equal to or less than a predetermined threshold Dth by randomly changing the detection signal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the magnitudes Y of the plurality of detection signals and the translation positions of the lattice G are changed by an optimization technique such as the conjugate gradient method so that the degree D of the artifact AF is equal to or less than a predetermined threshold Dth.
  • the first modification, and the second modification an example is described in which the first grating G1 is configured to perform the fringe scanning by performing the translational movement, but the present invention is not limited thereto. Absent. Any one of the second grating G2, the third grating G3, the X-ray tube 11, the detector 12, and the subject S may be configured to perform the fringe scanning with the object to be translated. Further, in the present invention, stripe scanning is performed by using a plurality of the first grating G1, the second grating G2, the third grating G3, the X-ray tube 11, the detector 12, and the subject S as objects of translation. You may comprise.
  • the first modification, and the second modification, the plurality of gratings G are arranged between the X-ray tube 11 and the first grating G1, and the X-rays emitted from the X-ray tube 11
  • the third grating G3 for improving the coherence is included
  • the present invention is not limited to this. In the present invention, the third grating G3 may not be included.
  • the first modification, and the second modification, the first grating G1 is a phase grating in order to form a self-image by the Talbot effect.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • an absorption grating may be used instead of the phase grating.
  • a region (a non-interferometer) where a stripe pattern simply occurs due to optical conditions such as a distance, and a region where a self-image due to the Talbot effect occurs (an interferometer) are generated.
  • the control unit 313 is configured to perform the correction based on the estimation rule R for changing the correction coefficients KY and KX learned by reinforcement learning as machine learning.
  • the control unit changes only the correction coefficient KY (for correcting the variation in X-ray dose) based on the estimation rule R for changing the correction coefficient KY learned by reinforcement learning as machine learning. (For correcting the displacement of the translation position of the lattice G) based on an estimation rule R for changing the correction coefficient KX learned by reinforcement learning as machine learning.
  • the configuration may be such that only the correction coefficient KX is changed.
  • the X-ray phase imaging apparatus 300 includes the machine learning unit 60 that performs the reinforcement learning of the estimation rule R.
  • the estimation rule R may be acquired from outside the X-ray phase imaging apparatus 400, as in the X-ray phase imaging apparatus 400 shown in FIG.
  • the X-ray phase imaging apparatus 400 includes a control unit 413.
  • the control unit 413 includes an estimation rule acquisition unit 13b that acquires the estimation rule R from outside the X-ray phase imaging apparatus 400.
  • the estimation rule R may be obtained from, for example, another X-ray phase imaging apparatus (including a machine learning unit) connected directly or via a network, a server (in which the estimation rule R is stored), or the like. .
  • control unit 313 is provided with the machine learning unit 60, but the present invention is not limited to this.
  • the machine learning unit may be provided separately from the control unit.

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Abstract

このＸ線位相イメージング装置（１００）では、制御部（１３）は、複数の検出信号の全ての大きさ（Ｙ）を、抽出画像（３０）におけるアーチファクト（ＡＦ）の程度（Ｄ）が所定の閾値（Ｄth）以下になるように変化させることにより、Ｘ線管（１１）から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器（１２）で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。

Description

Ｘ線位相イメージング装置
　本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置に関する。
　従来、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、国際公開２０１４／０３０１１５号に開示されている。
　国際公開２０１４／０３０１１５号には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置される複数の格子（ソース格子、位相格子（第１格子）および分析器格子（第２格子)）と、を備えたＸ線位相イメージング装置が開示されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、ソース格子と、位相格子と、分析器格子とが、Ｘ線源側からＸ線検出器側に向かって、この順に並んで配置されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源から照射されソース格子を通過したＸ線が位相格子を通過することにより、位相格子から所定の距離だけ離れた位置に位相格子の自己像が形成される。そして、自己像と分析器格子とが干渉することにより生じた干渉縞（モアレ縞）をＸ線検出器で検出することが可能に構成されている。
　国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、複数の格子のうちの１つ（ソース格子）を所定の周期で並進移動（縞走査）させながらモアレ縞の変化をＸ線検出器で複数回検出（撮影）して、複数のＸ線画像を生成するように構成されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像のパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像が生成される。なお、吸収像は、被写体によるＸ線の吸収度合の差を画像化したＸ線画像である。位相微分像は、Ｘ線の位相のずれを画像化したＸ線画像である。暗視野像は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。
国際公開２０１４／０３０１１５号
　ここで、国際公開２０１４／０３０１１５号には記載されていないが、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、モアレ縞の変化をＸ線検出器で複数回撮影している間に、Ｘ線源から出力されるＸ線量（輝度）が変化する場合がある。この場合、縞走査による撮影を行う際に、取得画像の間においてＸ線の検出信号の大きさ（強度）にバラツキが生じることに起因して、複数の取得画像に基づいて生成された位相コントラスト画像にアーチファクト（虚像）が形成される場合がある。
　そこで、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、縞走査による撮影を行う際に、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設け、測定された輝度に基づいて、縞走査による複数の取得画像の間に生じる強度のバラツキを低減するように検出信号の大きさの補正を行うことが考えられる。しかしながら、上記の専用の輝度検出領域を設ける構成では、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるものの、輝度検出領域を、被写体を撮影するための撮影領域とは別個に設ける必要があるので、撮影の有効領域が小さくなるという問題点がある。また、輝度検出領域に、格子やその他の構成部材、被写体等が写り込まないように構成する必要があるので、装置構成が複雑になるという問題点がある。
　また、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、縞走査による撮影を行う際に、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサをＸ線検出器とは別個に設けることが考えられる。しかしながら、上記の輝度検出センサを設ける構成では、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるものの、別途輝度検出センサを設ける分、装置構成が複雑になるという問題がある。
　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、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子と検出器との間に配置され、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、格子、Ｘ線源、検出器、および、Ｘ線源と検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備える。
　この発明の一の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。これにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキを低減することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、Ｘ線量のバラツキを補正するための補正係数を乗算または除算することにより、Ｘ線量のバラツキ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、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、補正係数を乗算または除算することにより、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを容易に変化させてＸ線量のバラツキを容易に補正することができる。
　この場合、好ましくは、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算することにより、Ｘ線量のバラツキ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、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算することにより、補正係数を変化させないで１種類の補正係数を乗算または除算する場合と比較して、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを幅広く変化させることができる。その結果、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように確実に変化させることができる。
　上記補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算する構成において、好ましくは、制御部は、Ｘ線源から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数を設定するように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、縞走査による撮影を行う際に、取得画像の間においてＸ線の検出信号の大きさが実際にバラつく範囲に応じて補正係数を変化させることができる。その結果、目安なく補正係数を変化させる場合と比較して、補正係数を変化させる範囲を適切に設定することができるので、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように迅速に変化させることができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、複数の検出信号の全ての大きさを、抽出画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキ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、複数の検出信号の全ての大きさを変化させることにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキをより低減することができる。その結果、複数の検出信号のうちの一部の大きさを変化させる場合と比較して、位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのをより抑制することができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された並進移動の対象の並進位置の両方を、アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正するように構成されている。ここで、Ｘ線位相イメージング装置では、格子の周期（格子ピッチ）が微細であるので、上記並進移動（縞走査）を精密に制御することは比較的難しいと考えられる。すなわち、並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれによって、位相コントラスト画像にアーチファクトが生じる場合があると考えられる。したがって、上記のように構成すれば、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるとともに、並進移動を精密に制御することが比較的難しいことに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、Ｘ線量のバラツキまたは並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれの少なくとも一方を補正するための補正係数とアーチファクトの程度とに基づいてアーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させた補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、補正係数を変化させるように構成されている。このように構成すれば、補正係数を無作為に変化させる場合と比較して、強化学習により学習させた補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、アーチファクトの程度が小さくなるように効率的に補正係数を変化させることができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、抽出画像または位相コントラスト画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトの程度を判断するように構成されている。このように構成すれば、複数の画素における画素値の標準偏差（画素値のバラツキ具合）が、画像中の背景ノイズ（いずれの画像にも共通して存在するノイズ）程度になることにより、複数の画像の間の検出信号の大きさのバラツキが補正されたと見なすことができるので、複数の画素におけるアーチファクトの程度を容易に判断することができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、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、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、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できるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
　本発明によれば、上記のように、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の格子位置調整機構を説明するための図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における位相コントラスト画像の生成を説明するための図である。 ステップカーブのパラメータを説明するための図である。 Ｘ線管から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを説明するための図である。 Ｘ線量のバラツキに起因して位相コントラスト画像に生じるアーチファクトを説明するための図（Ａ）および（Ｂ）である。 Ｘ線量のバラツキの補正のフローチャートである。 抽出画像におけるアーチファクトの程度を判断する方法を説明するための図である。 Ｘ線位相イメージング装置の第１変形例における検出器で検出されるＸ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子の並進位置の位置ずれを説明するための図である。 Ｘ線位相イメージング装置の第２変形例の全体構成を示したブロック図である。 Ｘ線位相イメージング装置の第２変形例の機械学習部の構成を示したブロック図である。 Ｘ線位相イメージング装置のその他の変形例の全体構成を示したブロック図である。
　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。
　まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
　図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｓの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線管１１と、検出器１２と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、第３格子Ｇ３と、を含む複数の格子Ｇと、制御部１３と、格子位置調整機構１４と、被写体ステージ１５と、を備えている。なお、Ｘ線管１１は、特許請求の範囲の「Ｘ線源」の一例である。
　Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１と、第３格子Ｇ３と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、検出器１２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。すなわち、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線管１１から第１格子Ｇ１に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とする。また、複数の格子Ｇそれぞれの格子ピッチ（後述する）の方向をＹ方向とし、Ｚ方向およびＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。
　Ｘ線管１１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線管１１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射するように構成されている。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１から発生（出力）されるＸ線量は、Ｘ線管１１の仕様により、略±１％の範囲で変化する場合がある。
　検出器１２は、Ｘ線管１１から照射された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する。検出器１２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器１２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方向に並んで配置されている。検出器１２の検出信号（画像信号）は、制御部１３が備える画像処理部１３ａ（後述する）に送られる。
　第１格子Ｇ１は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ１で配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子Ｇ１は、いわゆる位相格子である。第１格子Ｇ１は、Ｘ線管１１と第２格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線管１１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果は、可干渉性を有するＸ線が、スリットＧ１ａが形成された第１格子Ｇ１を通過すると、第１格子Ｇ１から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、第１格子Ｇ１の像（自己像）が形成されることを意味する。
　第２格子Ｇ２は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子Ｇ２は、いわゆる、吸収格子である。第２格子Ｇ２は、第１格子Ｇ１と検出器１２との間に配置されており、第１格子Ｇ１により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子Ｇ２は、自己像と第２格子Ｇ２とを干渉させるために、第１格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置１００では、自己像と第２格子Ｇ２とが干渉することにより生成された干渉縞（モアレ縞）が、Ｘ線として検出器１２で検出される。
　第３格子Ｇ３は、所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂを有している。各スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂはそれぞれ、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置されており、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。第３格子Ｇ３は、各スリットＧ３ａを通過したＸ線を、各スリットＧ３ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。すなわち、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。
　制御部１３は、画像を生成可能な画像処理部１３ａを備えている。また、制御部１３は、格子位置調整機構１４および被写体ステージ１５の動作を制御するように構成されている。制御部１３は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。
　画像処理部１３ａは、検出器１２から送られた検出信号に基づいて、位相コントラスト画像４０（図３参照）等の画像を生成するように構成されている。画像処理部１３ａは、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や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。なお、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像４０（図３参照）の生成の詳細は後述する。
　図２に示すように、格子位置調整機構１４は、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙに移動可能に構成されている。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａと、Ｚ方向直動機構１４ｂと、Ｙ方向直動機構１４ｃと、直動機構接続部１４ｄと、ステージ支持部駆動部１４ｅと、ステージ支持部１４ｆと、ステージ駆動部１４ｇと、ステージ１４ｈと、を含む。
　Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃの動作により、それぞれ、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。
　ステージ支持部１４ｆは、第１格子Ｇ１を載置（または保持）させるためのステージ１４ｈをＺ２方向から支持している。ステージ駆動部１４ｇは、ステージ１４ｈをＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ１４ｈは、底部がステージ支持部１４ｆに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部１４ｅは、ステージ支持部１４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部１４ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１４ａに設けられている。また、ステージ支持部１４ｆは底部が直動機構接続部１４ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。なお、格子位置調整機構１４は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の第１格子Ｇ１を保持するための機構を有していてもよい。
　図１に示すように、被写体ステージ１５は、被写体Ｓを載置させるための載置面（図示しない）を有する。被写体ステージ１５は、制御部１３の制御により、被写体Ｓを載置面に載置させた状態で、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。被写体ステージ１５は、たとえば、Ｘ－Ｙステージにより構成されている。なお、被写体ステージ１５は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の被写体Ｓを保持するための機構を有していてもよい。
　（位相コントラスト画像の生成）
　次に、図１および図３を参照しながら、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像４０の生成について詳細に説明する。
　図１に示すように、位相コントラスト画像４０（図３参照）とは、複数の格子Ｇのいずれか、Ｘ線管１１、被写体Ｓおよび検出器１２のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動（ステップ）させる縞走査を行うことにより、検出器１２で検出された取得画像２０（図３参照）に基づいて生成される画像である。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像４０（図３参照）を生成するために、格子位置調整機構１４のＹ方向直動機構１４ｃ（図２参照）の動作により、第１格子Ｇ１を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成されている。
　詳細には、図３に示すように、画像処理部１３ａは、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された、複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく、複数の取得画像２０を生成するように構成されている。Ｘ線位相イメージング装置１００では、取得画像２０として、ＡＩＲ取得画像２１と、ＳＡＭＰＬＥ取得画像２２と、が生成される。ＡＩＲ取得画像２１は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置しない状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。ＳＡＭＰＬＥ取得画像２２は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置した状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。
　また、画像処理部１３ａは、複数の取得画像２０からパラメータを抽出した抽出画像３０を生成するように構成されている。Ｘ線位相イメージング装置１００では、抽出画像３０として、ＡＩＲ抽出画像３１と、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２と、が生成される。ＡＩＲ抽出画像３１およびＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２は、それぞれ、複数のＡＩＲ取得画像２１のパラメータおよび複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２からパラメータを抽出した画像である。
　また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ抽出画像３１とＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２とに基づいて、位相コントラスト画像４０を生成するように構成されている。位相コントラスト画像４０は、吸収像４０ａと、位相微分像４０ｂと、暗視野像４０ｃと、を含む。吸収像４０ａは、被写体ＳによるＸ線の吸収度合の差を画像化したＸ線画像である。位相微分像４０ｂは、Ｘ線の位相Ｐ（図４参照）のずれを画像化したＸ線画像である。暗視野像４０ｃは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像４０ｃは、小角散乱像とも呼ばれる。
　具体的には、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置しない状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）の複数の並進量の点Ｘ（図４参照）でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出された検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）に基づいて、検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）の異なる複数のＡＩＲ取得画像２１を生成する。また、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置した状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）の複数の並進量の点Ｘ（図４参照）でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出された検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）に基づいて、検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）の異なる複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２を生成する。なお、図３では、ＡＩＲ取得画像２１およびＳＡＭＰＬＥ取得画像２２を、それぞれ、４つずつ生成した例を示している。
　次に、図４に示すように、画像処理部１３ａは、複数のＡＩＲ取得画像２１に対して、各画素ＰＸ（図３参照）毎に、検出信号の大きさ（強度）Ｙを正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）５１を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブ５１から取得した３種類のパラメータ（平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａ）を抽出する。そして、図３に示すように、平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａを、それぞれ、ＡＩＲ抽出画像３１ａ、３１ｂおよび３１ｃとして生成する。また、図４に示すように、画像処理部１３ａは、複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２に対して、各画素ＰＸ（図３参照）毎に、検出信号の大きさ（強度）Ｙを正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）５２を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブ５２から取得した３種類のパラメータ（平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａ）を抽出する。そして、図３に示すように、平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａを、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２ａ、３２ｂおよび３２ｃとして生成する。なお、図４では、ステップカーブ５２の３種類のパラメータの図示を省略している。
　次に、画像処理部１３ａは、各画素ＰＸ毎に、平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値Ｃ（ＡＩＲ）を計算することにより、吸収像４０ａを生成する。また、画像処理部１３ａは、各画素ＰＸ毎に、位相Ｐ（ＳＡＭＰＬＥ）－位相Ｐ（ＡＩＲ）を計算することにより、位相微分像４０ｂを生成する。また、各画素ＰＸ毎に、（振幅Ａ（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ））／（振幅Ａ（ＡＩＲ）／平均値Ｃ（ＡＩＲ））を計算することにより、暗視野像４０ｃを生成する。なお、平均値Ｃ（ＡＩＲ）、位相Ｐ（ＡＩＲ）、振幅Ａ（ＡＩＲ）は、それぞれ、ＡＩＲ抽出画像３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのパラメータである。また、平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ）、位相Ｐ（ＳＡＭＰＬＥ）および振幅Ａ（ＳＡＭＰＬＥ）は、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２ａ、３２ｂおよび３２ｃのパラメータである。
　（Ｘ線量のバラツキの補正）
　次に、図５～図８を参照しながら、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正について説明する。
　上述したように、Ｘ線管１１から発生（出力）されるＸ線量は、Ｘ線管１１の仕様により変化する場合がある。したがって、図５に示すように、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因して、縞走査を行うことにより撮影された格子Ｇの複数の並進量の点Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４）において、検出器１２で検出されたＸ線量にバラツキ（Ｘ線量が変化した場合の、Ｘ線量が変化しない場合に対する誤差）が生じる場合がある。なお、図５では、Ｘ線量のバラツキにより、検出信号の大きさ（強度）Ｙが、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の位置からずれた様子を示している。すなわち、Ｘ線量がバラついていない場合は、格子Ｇの並進量の点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４において、それぞれ、検出信号の大きさ（強度）Ｙがステップカーブ５０上のＹ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４となる。これに対して、Ｘ線量がバラついている場合は、検出信号の大きさ（強度）Ｙが、ステップカーブ５０上からずれたＹ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａとなる。このように、Ｘ線量がバラついていないステップカーブ５０上からずれた検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａから取得したステップカーブに基づいて位相コントラスト画像４０を生成した場合、図６（Ｂ）に示すように、位相コントラスト画像４０上に意図しないアーチファクトＡＦが生じる。
　そこで、本実施形態では、制御部１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。詳細には、制御部１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹ（ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４）を変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成されている。また、制御部１３は、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成されている。
　具体的には、図７に示すように、まず、制御部１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａを、それぞれ、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４により除算する。すなわち、制御部１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙを変化させるための係数として補正係数Ｋを設定する（図７のステップ１０１）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４で除算された検出信号の大きさ（強度）Ｙは、それぞれ、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４となる。
　次に、制御部１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させる（図７のステップ１０２）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４が変化することにより、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、変化する。なお、本実施形態では、制御部１３は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率（略±１％の範囲）に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成されている。すなわち、制御部１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を、略０．９９以上略１．０１以下の範囲内で設定する。Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率は、たとえば、Ｘ線管１１の仕様に基づいて、ユーザによる入力により制御部１３が取得する。
　次に、制御部１３は、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値からステップカーブ５０を取得する。そして、制御部１３は、取得したステップカーブ５０に基づいて抽出画像３０（図３参照）を生成する（図７のステップ１０３）。
　次に、制御部１３は、抽出画像３０において、任意の画素列ＰＬにおけるラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）を取得する。そして、制御部１３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出する（図７のステップ１０４）。なお、ラインプロファイルを取得する画素列ＰＬは、画像（抽出画像３０）中のいずれの列でもよいが、被写体Ｓが写り込んでいない部分（被写体Ｓの空間情報がない部分）の方が好ましい。
　次に、制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差を、予め設定された所定の閾値Ｄthと比較する（図７のステップ１０５）。なお、所定の閾値Ｄthは、たとえば、画像（抽出画像３０）中の背景ノイズの標準偏差である。そして、制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも大きいと判断した場合は、所定の閾値Ｄthよりも小さくなるまで、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を変化させながらフロー（図７のステップ１０２～ステップ１０５のフロー）を繰り返す。
　制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも小さいと判断した場合は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正を終了する。このとき、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、それぞれ、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の検出信号の大きさ（強度）Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４と略等しくなる。したがって、図５に示すＸ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０に基づいて、図６（Ａ）に示すアーチファクトＡＦが除去された位相コントラスト画像４０が生成される。
　（実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号間の大きさＹのバラツキを低減することができる。また、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線管１１の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線管１１の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができる。また、複数の検出信号の全ての大きさＹを変化させるので、複数の検出信号のうちの一部の大きさＹを変化させる場合と比較して、位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのをより抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、Ｘ線量のバラツキを補正するための補正係数ＫＹを除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを除算することにより、複数の検出信号の全ての大きさＹを容易に変化させてＸ線量のバラツキを容易に補正することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算することにより、補正係数ＫＹを変化させないで１種類の補正係数ＫＹを除算する場合と比較して、複数の検出信号の全ての大きさＹを幅広く変化させることができる。その結果、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように確実に変化させることができる。
　また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成する。これにより、Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、縞走査による撮影を行う際に、取得画像２０の間においてＸ線の検出信号の大きさＹが実際にバラつく範囲に応じて補正係数ＫＹを変化させることができる。その結果、目安なく補正係数ＫＹを変化させる場合と比較して、補正係数ＫＹを変化させる範囲を限定することができるので、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように迅速に変化させることができる。
　また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成する。これにより、複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差（画素値のバラツキ具合）が、画像中の背景ノイズ（いずれの画像にも共通して存在するノイズ）程度になることにより、複数の画像の間の検出信号の大きさＹのバラツキが補正されたと見なすことができるので、複数の画素ＰＸにおけるアーチファクトＡＦの程度Ｄを容易に判断することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含む。これにより、第３格子Ｇ３により、Ｘ線管１１の焦点径に依存することなく第１格子Ｇ１の自己像を形成させることができるので、Ｘ線管１１の選択の自由度を向上させることができる。
　［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。
　＜第１変形例＞
　たとえば、上記実施形態では、制御部１３を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１に示す第１変形例によるＸ線位相イメージング装置２００のように、制御部２１３を、Ｘ線量のバラツキに加えて、並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれを補正するように構成してもよい。
　ここで、上述したように、上記実施形態のＸ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像４０を生成するために、格子位置調整機構１４により、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）を縞走査させるように構成されている。しかしながら、格子Ｇの周期（格子ピッチ）が微細（μｍオーダー）であるので、格子Ｇの並進移動（縞走査）を精密に制御することは比較的難しいと考えられる。したがって、図９に示すように格子Ｇの並進移動に起因して、格子Ｇの並進位置に位置ずれ（格子Ｇの並進位置が位置ずれした場合の、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合に対する誤差）が生じる場合がある。なお、図９では、Ｘ線量のバラツキによる検出信号の大きさ（強度）Ｙのステップカーブ上の位置からのずれに加えて、格子Ｇの並進位置の位置ずれにより、格子Ｇの並進量の点Ｘが、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０上の位置からずれた様子を示している。すなわち、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合は、格子Ｇの並進量の点ＸがＸ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４になるのに対して、格子Ｇの並進位置が位置ずれしている場合は、格子Ｇの並進量の点Ｘが、ステップカーブ５０上からずれたＸ１ａ、Ｘ２ａ、Ｘ３ａおよびＸ４ａとなる。
　そこで、第１変形例では、制御部２１３（図１参照）は、複数の検出信号の全ての大きさＹ、および、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）を、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキ、および、並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するように構成されている。詳細には、制御部２１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹ（ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４）を変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するとともに、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）に対して、補正係数ＫＸ（ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４）を変化させて繰り返し加算することにより、格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するように構成されている。
　具体的には、図７に示すように、まず、制御部２１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａを、それぞれ、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４により除算する。また、制御部２１３は、Ｘ１ａ、Ｘ２ａ、Ｘ３ａおよびＸ４ａに、それぞれ、補正係数ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を加算する。すなわち、制御部３１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙおよび格子Ｇの並進量の点Ｘを変化させるための係数として補正係数ＫＹ、ＫＸを設定する（図７のステップ２０１）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４で除算された検出信号の大きさ（強度）Ｙは、それぞれ、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４となる。また、補正係数ＫＸ５、ＫＸ６、ＫＸ７およびＫＸ８が加算された格子Ｇの並進量の点Ｘは、それぞれ、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４となる。
　次に、制御部２１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を変化させる（図７のステップ２０２）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４が変化することにより、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３、Ｙ４ａ／ＫＹ４、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値は、変化する。制御部２１３は、補正係数ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を、たとえば、格子Ｇの周期（格子ピッチ）の大きさに基づいて設定する。
　次に、制御部２１３は、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３、Ｙ４ａ／ＫＹ４、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値からステップカーブ５０を取得する。そして、制御部２１３（画像処理部２１３ａ（図１参照））は、取得したステップカーブ５０に基づいて抽出画像３０（図３参照）を生成する（図７のステップ２０３）。
　次に、制御部２１３は、抽出画像３０において、任意の画素列ＰＬにおけるラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）を取得する。そして、制御部２１３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出する（図７のステップ２０４）。
　次に、制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差を、予め設定された所定の閾値Ｄthと比較する（図７のステップ２０５）。そして、制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも大きいと判断した場合は、所定の閾値Ｄthよりも小さくなるまで、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を変化させながらフロー（図７のステップ２０２～ステップ２０５のフロー）を繰り返す。
　制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも小さいと判断した場合は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれの補正を終了する。このとき、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、それぞれ、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の検出信号の大きさ（強度）Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４と略等しくなる。また、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値は、それぞれ、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０上の格子Ｇの並進量の点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４と略等しくなる。したがって、図９に示すＸ線量がバラついていない、かつ、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０に基づいて、図６（Ａ）に示すアーチファクトＡＦが除去された位相コントラスト画像４０が生成される。
　なお、第１変形例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。
　（第１変形例の効果）
　第１変形例では、上記のように、制御部２１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹおよび複数の検出信号が検出された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の両方を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正するように構成する。これにより、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線管１１の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができるとともに、格子Ｇの並進移動を精密に制御することが比較的難しいことに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができる。
　なお、第１変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
　＜第２変形例＞
　また、上記実施形態および第１変形例では、制御部１３を、補正係数Ｋを（所定の範囲内で）無作為に変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示す第２変形例よるＸ線位相イメージング装置３００のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるように構成してもよい。
　図１０に示すように、Ｘ線位相イメージング装置３００は、制御部３１３を備えている。
　第２変形例では、制御部３１３は、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数Ｋを変化させるための推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるように構成されている（図７のステップ３０２）。推定ルールＲは、補正係数ＫＹ、ＫＸとアーチファクトＡＦの程度Ｄとに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように機械学習としての強化学習により学習される。
　具体的には、図１０に示すように、制御部３１３は、機械学習部６０を備えている。機械学習部６０は、いわゆる強化学習を行う機能を有する。Ｘ線位相イメージング装置３００では、ユーザにより学習モードが選択されると、機械学習部６０による強化学習が行われるように構成されている。ここで、強化学習とは、機械学習の一種であり、解決すべき課題に対し、より正しい結果を得るため、試行錯誤を通じて自ら得られる報酬が最大化するよう学習を進めることをいう。
　図１１に示すように、機械学習部６０は、物理量取得部６１と、状態観測部６２と、報酬算出部６３と、報酬更新部６４と、意思決定部６５と、を含む。
　物理量取得部６１は、画像処理部１３ａで抽出画像３０が生成された場合に、画像処理部１３ａから、抽出画像３０を取得するように構成されている。なお、物理量取得部６１が抽出画像３０を取得する１回目では、任意の補正係数ＫＹ、ＫＸが設定されているものとする。また、物理量取得部６１が抽出画像３０のデータを取得する２回目以降では、意思決定部６５により変化された補正係数Ｋが設定されているものとする。
　状態観測部６２は、物理量取得部６１が取得した抽出画像３０に基づいて、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄを算出するように構成されている。
　報酬算出部６３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄが低い程、報酬の値が高くなるように報酬の値を算出するように構成されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置３００では、アーチファクトＡＦの程度Ｄと報酬の値との相関関係が、予め設定されている。
　報酬更新部６４は、報酬算出部６３により算出された報酬の値に基づいて、機械学習部６０の内部パラメータを更新するように構成されている。なお、Ｘ線位相イメージング装置３００では、内部パラメータは、最も多くの報酬が得られるように、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させる推定ルールＲを決定するためのパラメータである。
　意思決定部６５は、報酬更新部６４により更新された内部パラメータから決定される推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させ、変化させた補正係数ＫＹ、ＫＸに基づいて、画像処理部１３ａに抽出画像３０を生成させるように構成されている。
　制御部３１３では、画像処理部１３ａおよび機械学習部６０の動作が繰り返されることにより、補正係数Ｋを変化させる推定ルールＲが、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように補正係数ＫＹ、ＫＸを効率よく変化させることが可能なように強化学習されていく。すなわち、強化学習された推定ルールＲを用いると、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるまでの補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させる回数（図７のステップＳ３０２～Ｓ２０５のフローの繰り返し回数）を低減することが可能である。これにより、Ｘ線位相イメージング装置３００では、強化学習された推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させることにより、無作為に補正係数Ｋを変化させる場合と比較して、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置の位置ずれの補正に要する工程（時間）を短縮化することが可能である。
　なお、第２変形例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。
　（第２変形例の効果）
　第２変形例では、上記のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹおよび（並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸを変化させるように構成する。推定ルールＲは、補正係数ＫＹ、ＫＸとアーチファクトＡＦの程度Ｄとに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させる。これにより、補正係数ＫＹ、ＫＸを無作為に変化させる場合と比較して、強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように効率的に補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させることができる。
　なお、第２変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
　＜その他の変形例＞
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、たとえば、（ｍ×ｎ）個からなる画素領域に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）等、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）以外の値を算出するように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、位相コントラスト画像４０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成してもよい。また、アーチファクトＡＦの程度Ｄと相関のある数値であれば、制御部を、複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差以外の数値に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、上記変化率に基づかずに、補正係数ＫＹを設定するように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを１回のみ除算するように構成してもよい。
　また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを変化させて繰り返し加算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを１回のみ加算するように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを除算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを乗算するように構成してもよいし、補正係数ＫＹを加算するように構成してもよいし、補正係数ＫＹを減算するように構成してもよい。
　また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを加算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを減算するように構成してもよいし、補正係数ＫＸを乗算するように構成してもよいし、補正係数ＫＸを除算するように構成してもよい。
　また、上記実施形態では、制御部１３を、検出信号の大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹを、位相コントラスト画像４０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
　また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、位相コントラスト画像４０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、複数の検出信号の全ての大きさＹを変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、複数の検出信号のうちの１つの大きさＹを変化させるように構成してもよいし、複数の検出信号のうちの２つ以上の幾つかの大きさＹを変化させるように構成してもよい。
　また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置を変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、複数の検出信号が取得された格子Ｇのうちの１つの格子Ｇの並進位置を変化させるように構成してもよいし、複数の検出信号が取得された格子Ｇのうちの２つ以上の幾つかの格子Ｇの並進位置を変化させるように構成してもよい。
　また、上記実施形態では、Ｘ線量のバラツキを補正するアルゴリズムとして、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させることにより、複数の検出信号の大きさＹを、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共役勾配法等の最適化手法により、複数の検出信号の大きさＹを、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
　また、上記第１変形例では、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置を補正するアルゴリズムとして、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させることにより、複数の検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共役勾配法等の最適化手法により、複数の検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、第１格子Ｇ１を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、検出器１２および被写体Ｓのうちのいずれか１つを、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成してもよい。また、本発明では、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、検出器１２および被写体Ｓのうちの複数を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３格子Ｇ３を含まないように構成してもよい。
　また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子Ｇ１を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。
　また、上記第２変形例では、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹおよび（並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸを変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹのみを変化させるように構成してもよいし、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸのみを変化させるように構成してもよい。
　また、上記第２変形例では、Ｘ線位相イメージング装置３００自身が、推定ルールＲを強化学習させる機械学習部６０を備えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１２に示すＸ線位相イメージング装置４００のように、Ｘ線位相イメージング装置４００の外部から推定ルールＲを取得するように構成してもよい。図１２に示すように、Ｘ線位相イメージング装置４００は、制御部４１３を備えている。制御部４１３は、Ｘ線位相イメージング装置４００の外部から推定ルールＲを取得する推定ルール取得部１３ｂを含む。推定ルールＲは、たとえば、直接またはネットワークを介して接続された（機械学習部を備えた）他のＸ線位相イメージング装置、（推定ルールＲが記憶された）サーバ、等から取得してもよい。
　また、上記第２変形例では、制御部３１３が、機械学習部６０を備えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、機械学習部は、制御部とは別個に設けられてもよい。
　１１　Ｘ線管（Ｘ線源）
　１２　検出器
　１３、２１３、３１３、４１３　制御部
　１３ａ、２１３ａ　画像処理部
　２０　取得画像
　３０　抽出画像
　４０　位相コントラスト画像
　４０ａ　吸収像
　４０ｂ　位相微分像
　４０ｃ　暗視野像
　１００、２００、３００、４００　Ｘ線位相イメージング装置
　ＡＦ　アーチファクト
　Ｇ　格子
　Ｇ１　第１格子
　Ｇ２　第２格子
　Ｇ３　第３格子
　ＰＸ　画素
　Ｒ　推定ルール
　Ｓ　被写体
　Ｘ　格子の並進量の点（格子の相対位置）
　Ｙ　（検出信号の）大きさ

Claims (9)

  1. 　Ｘ線源と、
    　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Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子と前記検出器との間に配置され、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、
    　前記格子、前記Ｘ線源、前記検出器、および、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記Ｘ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、前記複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、前記抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
    　前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、前記抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備える、Ｘ線位相イメージング装置。
  2. 　前記制御部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、前記Ｘ線量のバラツキを補正するための補正係数を乗算または除算することにより、前記Ｘ線量のバラツキを補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  3. 　前記制御部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、前記補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算することにより、前記Ｘ線量のバラツキを補正するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
  4. 　前記制御部は、前記Ｘ線源から出力される前記Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、前記補正係数を設定するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
  5. 　前記制御部は、前記複数の検出信号の全ての大きさを、前記抽出画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  6. 　前記制御部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された前記並進移動の対象の並進位置の両方を、前記アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線量のバラツキおよび前記並進移動に起因する前記並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  7. 　前記制御部は、前記Ｘ線量のバラツキまたは前記並進移動に起因する前記並進移動の対象の並進位置の位置ずれの少なくとも一方を補正するための補正係数と前記アーチファクトの程度とに基づいて前記アーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させた前記補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、前記補正係数を変化させるように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  8. 　前記制御部は、前記抽出画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて、前記アーチファクトの程度を判断するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  9. 　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、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
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