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JP2011206490A - Radiographic system and radiographic method - Google Patents

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JP2011206490A
JP2011206490A JP2010079916A JP2010079916A JP2011206490A JP 2011206490 A JP2011206490 A JP 2011206490A JP 2010079916 A JP2010079916 A JP 2010079916A JP 2010079916 A JP2010079916 A JP 2010079916A JP 2011206490 A JP2011206490 A JP 2011206490A
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radiation
grating
pixel
fringe
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JP2010079916A
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Takuji Tada
拓司 多田
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Fujifilm Corp
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Fujifilm Corp
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/484Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging

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Abstract

【課題】被写体の位相イメージングを行う放射線撮影システム及び放射線撮影方法において、イメージングの精度向上を図る。
【解決手段】放射線撮影システム10は、X線源11と、第1の透過型格子31と、第2の透過型格子32と、第2の透過型格子32を移動させる走査機構33と、第1及び第2の透過型格子31,32を透過したX線を検出するフラットパネル検出器30と、フラットパネル検出器30で取得される複数の画像に基づき、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部22と、を備え、演算処理部22は、屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、各画素に対応したフラットパネル検出器30の画素40の、被写体のない状態で第2の透過型格子32を走査で得られる信号の周期に応じた感度補正を行う。
【選択図】図10
In a radiation imaging system and a radiation imaging method for performing phase imaging of a subject, the imaging accuracy is improved.
A radiation imaging system includes an X-ray source, a first transmission type grating, a second transmission type grating, a scanning mechanism for moving the second transmission type grating, and a first transmission type. A flat panel detector 30 that detects X-rays transmitted through the first and second transmission gratings 31 and 32, and an operation for generating a phase contrast image of the subject based on a plurality of images acquired by the flat panel detector 30 The processing unit 22 has a subject-free state of the pixel 40 of the flat panel detector 30 corresponding to each pixel with respect to the pixel value of each pixel constituting the refraction angle distribution image. Thus, sensitivity correction is performed in accordance with the period of the signal obtained by scanning the second transmission grating 32.
[Selection] Figure 10

Description

本発明は、X線等の放射線を用いて被写体の撮影を行う放射線撮影システム及び放射線撮影方法に関する。   The present invention relates to a radiation imaging system and a radiation imaging method for imaging a subject using radiation such as X-rays.

X線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被写体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。X線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。   X-rays are used as a probe for seeing through the inside of a subject because they have characteristics such as attenuation depending on the atomic numbers of elements constituting the substance and the density and thickness of the substance. X-ray imaging is widely used in fields such as medical diagnosis and non-destructive inspection.

一般的なX線撮影システムでは、X線を放射するX線源とX線を検出するX線画像検出器との間に被写体を配置して、被写体の透過像を撮影する。この場合、X線源からX線画像検出器に向けて放射された各X線は、X線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性(原子番号、密度、厚さ)の差異に応じた量の減衰(吸収)を受けた後、X線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被写体のX線吸収像がX線画像検出器により検出され画像化される。X線画像検出器としては、X線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器(FPD:Flat Panel Detector)が広く用いられている。   In a general X-ray imaging system, a subject is placed between an X-ray source that emits X-rays and an X-ray image detector that detects X-rays, and a transmission image of the subject is captured. In this case, each X-ray emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector is caused by a difference in characteristics (atomic number, density, thickness) of the substance existing on the path to the X-ray image detector. After receiving a corresponding amount of attenuation (absorption), it enters each pixel of the X-ray image detector. As a result, the X-ray absorption image of the subject is detected and imaged by the X-ray image detector. As an X-ray image detector, in addition to a combination of an X-ray intensifying screen and a film and a stimulable phosphor, a flat panel detector (FPD) using a semiconductor circuit is widely used.

しかし、X線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、X線吸収像としての十分な画像の濃淡(コントラスト)が得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のX線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。   However, since the X-ray absorption ability is lower as a substance composed of an element having a smaller atomic number, a problem that a sufficient softness (contrast) of an X-ray absorption image cannot be obtained with a soft tissue or a soft material of a living body. There is. For example, most of the components of the cartilage part constituting the joint of the human body and the joint fluid in the vicinity thereof are water, and there is little difference in the amount of X-ray absorption between them, so that it is difficult to obtain a difference in light and shade.

このような問題を背景に、近年、被写体によるX線の強度変化に代えて、被写体によるX線の位相変化(角度変化)に基づいた画像(以下、位相コントラスト画像と称する)を得るX線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、X線が物体に入射したとき、X線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すことが知られている。このため、位相差を利用したX線位相イメージングでは、X線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像を得ることができる。このようなX線位相イメージングの一種として、近年、2枚の透過回折格子(位相型格子及び吸収型格子)とX線画像検出器とからなるX線タルボ干渉計を用いたX線撮影システムが考案されている(例えば、特許文献1参照)。   Against the background of such problems, in recent years, an X-ray phase for obtaining an image (hereinafter referred to as a phase contrast image) based on an X-ray phase change (angle change) by an object instead of an X-ray intensity change by an object. Imaging research is actively conducted. In general, it is known that when X-rays are incident on an object, the interaction is higher in phase than in X-ray intensity. For this reason, in the X-ray phase imaging using the phase difference, a high-contrast image can be obtained even for a weakly absorbing object having a low X-ray absorption capability. As a kind of such X-ray phase imaging, in recent years, an X-ray imaging system using an X-ray Talbot interferometer comprising two transmission diffraction gratings (phase grating and absorption grating) and an X-ray image detector has been proposed. It has been devised (for example, see Patent Document 1).

X線タルボ干渉計は、被写体の背後に第1の回折格子(位相型格子あるいは吸収型格子)を配置し、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長で決まる特定距離(タルボ干渉距離)だけ下流に第2の回折格子(吸収型格子)を配置し、その背後にX線画像検出器を配置することにより構成される。上記タルボ干渉距離とは、第1の回折格子を通過したX線が、タルボ干渉効果によって自己像を形成する距離であり、この自己像は、X線源と第1の回折格子との間に配置された被写体とX線との相互作用(位相変化)により変調を受ける。   In the X-ray Talbot interferometer, a first diffraction grating (phase type grating or absorption type grating) is arranged behind a subject, and a specific distance (Talbot interference distance) determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength. The second diffraction grating (absorption type grating) is disposed only downstream, and the X-ray image detector is disposed behind the second diffraction grating. The Talbot interference distance is a distance at which X-rays that have passed through the first diffraction grating form a self-image due to the Talbot interference effect, and this self-image is between the X-ray source and the first diffraction grating. It is modulated by the interaction (phase change) between the arranged subject and the X-ray.

X線タルボ干渉計では、第1の回折格子の自己像と第2の回折格子との重ね合わせにより生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被写体によるモアレ縞の変化から被写体の位相情報を取得する。この縞走査法とは、第1の回折格子に対して第2の回折格子を、第1の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第1の回折格子の格子方向(条帯方向)にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動させながら複数回の撮影を行い、X線画像検出器で得られる各画素の信号値の変化から、被写体で屈折したX線の角度分布(位相シフトの微分像)を取得し、この角度分布に基づいて被写体の位相コントラスト画像を得るものである。   In the X-ray Talbot interferometer, moire fringes generated by superimposing the first image of the first diffraction grating and the second diffraction grating are detected by a fringe scanning method, and the phase information of the subject is obtained from the change of the moire fringes caused by the subject. get. In the fringe scanning method, the second diffraction grating is substantially parallel to the surface of the first diffraction grating with respect to the first diffraction grating and substantially in the grating direction (strip direction) of the first diffraction grating. The angle of X-rays refracted by the subject from a change in the signal value of each pixel obtained by the X-ray image detector, which is taken multiple times while being translated in the vertical direction at a scanning pitch obtained by equally dividing the lattice pitch. A distribution (phase shift differential image) is obtained, and a phase contrast image of the subject is obtained based on this angular distribution.

そして、上記縞走査法において、被写体のない状態で、非常に細かい走査ピッチで第2の回折格子を走査して撮影を行い、予めX線画像検出器の各画素の出力信号の変化曲線を求めておき、被写体の撮影では、数点で第2の回折格子の走査を実施し、その際の各画素の信号値を予め求めた変化曲線に適合させることで、簡易的に各画素に入射するX線の位相を決定することも提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In the above-described fringe scanning method, the second diffraction grating is scanned with a very fine scanning pitch in the absence of a subject to perform imaging, and a change curve of an output signal of each pixel of the X-ray image detector is obtained in advance. In photographing an object, the second diffraction grating is scanned at several points, and the signal value of each pixel at that time is adapted to a change curve obtained in advance, so that the light is easily incident on each pixel. It has also been proposed to determine the phase of X-rays (see, for example, Patent Document 2).

なお、タルボ干渉計を用いた画像撮影による位相イメージングは、X線と同様に干渉性の高い可視光(例えば、He−Neレーザー等)を対象に、X線位相イメージングより以前に考案されている(例えば、非特許文献1参照)。   Note that phase imaging by image capturing using a Talbot interferometer has been devised before X-ray phase imaging for visible light (for example, a He-Ne laser) having high coherence like X-rays. (For example, refer nonpatent literature 1).

国際公開第04/058070号International Publication No. 04/058070 特表2008−545981号公報Special table 2008-545981

へクター・カナバル(Hector Canabal)、他2名、「インプルーブド・フェーズ−シフティング・メソッド・フォー・オートマティック・プロセッシング・オブ・モアレ・ディフレクトグラムス(Improved phase-shifting method for automatic processing of moire deflectograms)」、アプライド・オプティクス(APPLIED OPTICS)、1998年9月、Vol.37, No.26, p.6227-6233Hector Canabal and two others, “Improved phase-shifting method for automatic processing of moire deflectograms” , APPLIED OPTICS, September 1998, Vol.37, No.26, p.6227-6233

上記位相イメージングにおいて、第2の回折格子を所定の走査ピッチで並進移動させて得られるX線画像検出器の各画素から出力される信号値は、特許文献1によれば、次式(1)で与えられる。   In the above phase imaging, the signal value output from each pixel of the X-ray image detector obtained by translating the second diffraction grating at a predetermined scanning pitch is expressed by the following equation (1). Given in.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

ここで、A(k=0,1,…)は回折格子の形状により決まる定数、dは第2の回折格子の格子パターンの周期、δ(x,y)は回折格子の歪や製作誤差や配置誤差によって発生するオフセット値、Zは第1の回折格子と第2の回折格子との距離、φ(x,y)は被写体によるX線の屈折角、ξは第2の回折格子の並進移動量である。 Here, A k (k = 0, 1,...) Is a constant determined by the shape of the diffraction grating, d is the period of the grating pattern of the second diffraction grating, and δ (x, y) is the distortion and manufacturing error of the diffraction grating. Offset value caused by the arrangement error, Z is the distance between the first diffraction grating and the second diffraction grating, φ (x, y) is the X-ray refraction angle by the subject, and ξ is the translation of the second diffraction grating. The amount of movement.

第1の回折格子の自己像は、被写体でのX線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけ変位することになる。ここで、屈折角φ(x,y)は、X線波長λと被写体の位相シフト分布Φ(x、y)を用いて、次式(2)で表される。   The self-image of the first diffraction grating is displaced by an amount corresponding to the refraction angle φ due to refraction of X-rays at the subject. Here, the refraction angle φ (x, y) is expressed by the following equation (2) using the X-ray wavelength λ and the phase shift distribution Φ (x, y) of the subject.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

このように、被写体でのX線の屈折による第1の回折格子の自己像の変位量は、被写体の位相シフト分布Φ(x、y)に関連している。この変位量をΔとして、変位量Δは、第2の回折格子を走査して得られる、画像検出器の各画素から出力される強度変調信号の位相ズレ量ψ(被写体Hがある場合とない場合とでの各画素の強度変調信号の位相のズレ量)に、次式(3)のように関連している。   As described above, the amount of displacement of the self-image of the first diffraction grating due to the refraction of X-rays at the subject is related to the phase shift distribution Φ (x, y) of the subject. With this displacement amount as Δ, the displacement amount Δ is obtained by scanning the second diffraction grating, and the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal output from each pixel of the image detector (with or without the subject H) The phase shift amount of the intensity modulation signal of each pixel in each case is related to the following equation (3).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

そして、被写体が球状の場合に、そのエッジ部分でのφ(x,y)は、次式(4)で与えられる。   When the subject is spherical, φ (x, y) at the edge portion is given by the following equation (4).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

ここで、Dは第2の回折格子の走査方向に関する画像検出器の各画素の幅、Δnは被写体とその周囲の媒質との屈折率差である。   Here, D is the width of each pixel of the image detector in the scanning direction of the second diffraction grating, and Δn is the refractive index difference between the subject and the surrounding medium.

式(1)〜式(4)より、画像検出器の各画素の強度変調信号から取得される位相ズレ量から、屈折角φを求めようとすると、第2の回折格子の格子パターンの周期dや、第1の回折格子と第2の回折格子との距離Zや、X線画像検出器の各画素の幅Dの影響を受ける。   From Equation (1) to Equation (4), when the refraction angle φ is obtained from the phase shift amount acquired from the intensity modulation signal of each pixel of the image detector, the period d of the grating pattern of the second diffraction grating. It is also affected by the distance Z between the first diffraction grating and the second diffraction grating and the width D of each pixel of the X-ray image detector.

第2の回折格子の格子パターンの周期dについて、第2の回折格子の歪や製作誤差によって、その格子パターンの周期dにも誤差が生じ、周期dの誤差によって屈折角φは変化する。しかし、特許文献1及び特許文献2では、第2の回折格子の格子パターンの周期dの誤差は何ら考慮されていない。そのため、屈折角の分布に基づいて生成される位相コントラスト画像において、本来あるべきコントラストが形成されないこととなる。   Regarding the period d of the grating pattern of the second diffraction grating, an error also occurs in the period d of the grating pattern due to distortion of the second diffraction grating and a manufacturing error, and the refraction angle φ changes due to the error of the period d. However, Patent Document 1 and Patent Document 2 do not consider any error in the period d of the grating pattern of the second diffraction grating. For this reason, in the phase contrast image generated based on the distribution of refraction angles, the contrast that should be originally formed is not formed.

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、被写体の位相イメージングを行う放射線撮影システム及び放射線撮影方法において、位相イメージングの精度向上を図ることにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to improve the accuracy of phase imaging in a radiation imaging system and a radiation imaging method for performing phase imaging of a subject.

(イ) 放射線を放射する放射線源と、前記放射線を通過させて縞画像を生成する第1の格子と、前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを有し、該周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算手段と、を備え、前記演算手段は、屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する、放射線撮影システム。
(ロ) 放射線源から被写体に放射線を放射し、前記放射線を第1の格子を通過させて縞画像を生成させ、前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与え、前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を放射線画像検出器で検出し、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づいて、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角分布を演算し、この屈折角分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法であって、前記屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法。
(B) a radiation source that emits radiation; a first grating that generates a fringe image by passing the radiation; and a periodic pattern that substantially matches the periodic pattern of the fringe image. Intensity modulation means for applying intensity modulation to the fringe image in a plurality of relative positional relations having different phases with respect to the periodic pattern of the fringe image, and detecting the fringe image intensity-modulated based on the relative positional relations A distribution of refraction angles of radiation incident on the radiation image detector from a plurality of fringe images acquired by the radiation image detector, and a subject based on the distribution of refraction angles Calculating means for generating a phase contrast image of the pixel, and the calculating means for the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle by the intensity modulation means in the absence of a subject. When the intensity of the fringe image is modulated, sensitivity correction is performed according to the period of the output signal of the pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel, and a phase contrast image is generated from the corrected distribution image of the refraction angle. A radiography system.
(B) Radiation is emitted from a radiation source to a subject, the radiation passes through a first grating to generate a fringe image, and a periodic pattern that substantially matches the periodic pattern of the fringe image has a period of the fringe image. Intensity modulation is applied to the fringe image in a plurality of relative positional relationships with different phases relative to the pattern, and the fringe image that has been intensity-modulated under each relative positional relationship is detected by a radiation image detector, and the radiation Radiation imaging that calculates a refraction angle distribution of radiation incident on the radiation image detector based on a plurality of fringe images acquired by an image detector and generates a phase contrast image of a subject based on the refraction angle distribution The pixel when the fringe image is intensity-modulated by the intensity modulation means in the absence of a subject with respect to the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle. A radiation imaging method for performing sensitivity correction according to a period of an output signal of a pixel of the radiological image detector corresponding to the above and generating a phase contrast image from the corrected distribution image of the refraction angle.

本発明によれば、被写体のない状態で強度変調手段によって縞画像を強度変調した際に得られる放射線画像検出器の各画素の出力信号の周期をみることで、強度変調手段のパターンの周期の誤差を検出することができる。そして、屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、対応する放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行うことで、強度変調手段のパターンの周期の誤差を反映した屈折角の分布像を得て、その屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成することができ、位相イメージングの精度を高めることができる。   According to the present invention, by looking at the period of the output signal of each pixel of the radiation image detector obtained when the intensity image is intensity-modulated by the intensity modulation means in the absence of a subject, the period of the pattern of the intensity modulation means is obtained. An error can be detected. Then, by performing sensitivity correction according to the period of the output signal of the pixel of the corresponding radiation image detector for the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle, the period of the pattern of the intensity modulation means A refraction angle distribution image reflecting an error can be obtained, and a phase contrast image can be generated from the refraction angle distribution image, thereby improving the accuracy of phase imaging.

本発明の実施形態を説明するための、放射線撮影システムの一例の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of an example of a radiography system for explaining the embodiment of the present invention. 図1の放射線撮影システムの制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the radiography system of FIG. 放射線画像検出器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a radiographic image detector. 第1及び第2の透過型格子の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 1st and 2nd transmissive | pervious grating | lattice. 第1及び第2の透過型格子の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the 1st and 2nd transmissive | pervious grating | lattice. 第1及び第2の透過型格子の重ね合わせによるモアレ縞の周期を変更するための機構を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mechanism for changing the period of a moire fringe by superimposition of the 1st and 2nd transmissive | pervious grating | lattice. 被写体による放射線の屈折を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the refraction | bending of the radiation by a to-be-photographed object. 縞走査法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the fringe scanning method. 縞走査に伴う放射線画像検出器の画素の信号を示すグラフである。It is a graph which shows the signal of the pixel of the radiographic image detector accompanying a fringe scanning. 位相コントラスト画像の補正方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the correction method of a phase contrast image. 本発明の実施形態を説明するための、放射線撮影システムの一例の構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the composition of an example of a radiography system for explaining the embodiment of the present invention.

図1及び図2に示すX線撮影システム10は、被写体(患者)Hを立位状態で撮影するX線診断装置であって、被写体HにX線を放射するX線源11と、X線源11に対向配置され、X線源11から被写体Hを透過したX線を検出して画像データを生成する撮影部12と、操作者の操作に基づいてX線源11の曝射動作や撮影部12の撮影動作を制御するとともに、撮影部12により取得された画像データを演算処理して位相コントラスト画像を生成するコンソール13とに大別される。   An X-ray imaging system 10 shown in FIGS. 1 and 2 is an X-ray diagnostic apparatus that images a subject (patient) H in a standing position, and includes an X-ray source 11 that emits X-rays to the subject H, and an X-ray. An imaging unit 12 that is arranged to face the source 11 and detects X-rays transmitted through the subject H from the X-ray source 11 to generate image data, and an exposure operation and imaging of the X-ray source 11 based on the operation of the operator The console 12 is broadly classified into a console 13 that controls the photographing operation of the unit 12 and performs arithmetic processing on image data acquired by the photographing unit 12 to generate a phase contrast image.

X線源11は、天井から吊り下げられたX線源保持装置14により上下方向(x方向)に移動自在に保持されている。撮影部12は、床上に設置された立位スタンド15により上下方向に移動自在に保持されている。   The X-ray source 11 is held movably in the vertical direction (x direction) by an X-ray source holding device 14 suspended from the ceiling. The photographing unit 12 is held by a standing stand 15 installed on the floor so as to be movable in the vertical direction.

X線源11は、X線源制御部17の制御に基づき、高電圧発生器16から印加される高電圧に応じてX線を発生するX線管18と、X線管18から発せられたX線のうち、被写体Hの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限する可動式のコリメータ19aを備えたコリメータユニット19とから構成されている。X線管18は、陽極回転型であり、電子放出源(陰極)としてのフィラメント(図示せず)から電子線を放出して、所定の速度で回転する回転陽極18aに衝突させることによりX線を発生する。この回転陽極18aの電子線の衝突部分がX線焦点18bとなる。   Based on the control of the X-ray source control unit 17, the X-ray source 11 is emitted from the X-ray tube 18 that generates X-rays according to the high voltage applied from the high voltage generator 16, and the X-ray tube 18. The X-ray includes a collimator unit 19 including a movable collimator 19a that limits an irradiation field so as to shield a portion that does not contribute to the inspection area of the subject H. The X-ray tube 18 is of an anode rotating type, and emits an electron beam from a filament (not shown) as an electron emission source (cathode) and collides with a rotating anode 18a rotating at a predetermined speed, thereby causing X-rays. Is generated. The colliding portion of the rotating anode 18a with the electron beam becomes the X-ray focal point 18b.

X線源保持装置14は、天井に設置された天井レール(図示せず)により水平方向(z方向)に移動自在に構成された台車部14aと、上下方向に連結された複数の支柱部14bとからなる。台車部14aには、支柱部14bを伸縮させて、X線源11の上下方向に関する位置を変更するモータ(図示せず)が設けられている。   The X-ray source holding device 14 includes a carriage portion 14a configured to be movable in a horizontal direction (z direction) by a ceiling rail (not shown) installed on the ceiling, and a plurality of support column portions 14b connected in the vertical direction. It consists of. A motor (not shown) that changes the position of the X-ray source 11 in the vertical direction is provided on the carriage unit 14 a by expanding and contracting the column unit 14 b.

立位スタンド15は、床に設置された本体15aに、撮影部12を保持する保持部15bが上下方向に移動自在に取り付けられている。保持部15bは、上下方向に離間して配置された2つのプーリ15cの間に掛架された無端ベルト15dに接続され、プーリ15cを回転させるモータ(図示せず)により駆動される。このモータの駆動は、操作者の設定操作に基づき、後述するコンソール13の制御装置20により制御される。   In the standing stand 15, a holding unit 15 b that holds the photographing unit 12 is attached to a main body 15 a installed on the floor so as to be movable in the vertical direction. The holding portion 15b is connected to an endless belt 15d that is suspended between two pulleys 15c that are spaced apart in the vertical direction, and is driven by a motor (not shown) that rotates the pulley 15c. The driving of the motor is controlled by the control device 20 of the console 13 described later based on the setting operation by the operator.

また、立位スタンド15には、プーリ15c又は無端ベルト15dの移動量を計測することにより、撮影部12の上下方向に関する位置を検出するポテンショメータ等の位置センサ(図示せず)が設けられている。この位置センサの検出値は、ケーブル等によりX線源保持装置14に供給される。X線源保持装置14は、供給された検出値に基づいて支柱部14bを伸縮させ、撮影部12の上下動に追従するようにX線源11を移動させる。   Further, the standing stand 15 is provided with a position sensor (not shown) such as a potentiometer that detects the position of the photographing unit 12 in the vertical direction by measuring the movement amount of the pulley 15c or the endless belt 15d. . The detection value of this position sensor is supplied to the X-ray source holding device 14 by a cable or the like. The X-ray source holding device 14 moves the X-ray source 11 so as to follow the vertical movement of the imaging unit 12 by expanding and contracting the support column 14 b based on the supplied detection value.

コンソール13には、CPU、ROM、RAM等からなる制御装置20が設けられている。制御装置20には、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置21と、撮影部12により取得された画像データを演算処理してX線画像を生成する演算処理部22と、X線画像を記憶する記憶部23と、X線画像等を表示するモニタ24と、X線撮影システム10の各部と接続されるインターフェース(I/F)25とがバス26を介して接続されている。   The console 13 is provided with a control device 20 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control device 20 includes an input device 21 through which an operator inputs an imaging instruction and the content of the instruction, an arithmetic processing unit 22 that performs arithmetic processing on the image data acquired by the imaging unit 12 and generates an X-ray image, and X A storage unit 23 for storing line images, a monitor 24 for displaying X-ray images and the like, and an interface (I / F) 25 connected to each unit of the X-ray imaging system 10 are connected via a bus 26. .

入力装置21としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等を用いることが可能であり、入力装置21の操作により、X線管電圧やX線照射時間等のX線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタ24は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置20の制御により、X線撮影条件等の文字やX線画像を表示する。   As the input device 21, for example, a switch, a touch panel, a mouse, a keyboard, or the like can be used. By operating the input device 21, X-ray imaging conditions such as X-ray tube voltage and X-ray irradiation time, imaging timing, and the like. Is entered. The monitor 24 includes a liquid crystal display or the like, and displays characters such as X-ray imaging conditions and X-ray images under the control of the control device 20.

撮影部12には、半導体回路からなるフラットパネル検出器(FPD)30、被写体HによるX線の位相変化(角度変化)を検出し位相イメージングを行うための第1の透過型格子31及び第2の透過型格子32が設けられている。FPD30は、検出面がX線源11から照射されるX線の光軸Aに直交するように配置されている。詳しくは後述するが、第1及び第2の透過型格子31,32は、FPD30とX線源11との間に配置されている。また、撮影部12には、第2の透過型格子32を上下方向に並進移動させることにより、第1の透過型格子31に対する第2の透過型格子32の相対位置関係を変化させる走査機構33が設けられている。この走査機構33は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。なお、第2の透過型格子32及び走査機構33が特許請求の範囲に記載の強度変調手段に対応している。   The imaging unit 12 includes a flat panel detector (FPD) 30 made of a semiconductor circuit, a first transmissive grating 31 and a second transmissive grating 31 for detecting phase change (angle change) of X-rays by the subject H and performing phase imaging. The transmission type grating 32 is provided. The FPD 30 is disposed so that the detection surface is orthogonal to the optical axis A of the X-rays emitted from the X-ray source 11. Although described later in detail, the first and second transmission gratings 31 and 32 are disposed between the FPD 30 and the X-ray source 11. The imaging unit 12 also includes a scanning mechanism 33 that changes the relative positional relationship of the second transmissive grating 32 with respect to the first transmissive grating 31 by translating the second transmissive grating 32 in the vertical direction. Is provided. The scanning mechanism 33 is configured by an actuator such as a piezoelectric element, for example. The second transmission type grating 32 and the scanning mechanism 33 correspond to the intensity modulation means described in the claims.

図3に示すように、FPD30は、X線を電荷に変換して蓄積する複数の画素40が、アクティブマトリクス基板上にxy方向に2次元配列されてなる受像部41と、受像部41からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路42と、各画素40に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路43と、画像データをコンソール13のI/F25を介して演算処理部22に送信するデータ送信回路44とから構成されている。なお、走査回路42と各画素40とは、行毎に走査線45によって接続されており、読み出し回路43と各画素40とは、列毎に信号線46によって接続されている。   As shown in FIG. 3, the FPD 30 includes an image receiving unit 41 in which a plurality of pixels 40 that convert X-rays into electric charges and accumulate them in a two-dimensional array on the active matrix substrate, and an image from the image receiving unit 41. A scanning circuit 42 that controls the charge readout timing, a readout circuit 43 that reads out the charges accumulated in each pixel 40, converts the charges into image data and stores them, and the image data via the I / F 25 of the console 13. The data transmission circuit 44 is configured to transmit to the arithmetic processing unit 22. The scanning circuit 42 and each pixel 40 are connected by a scanning line 45 for each row, and the readout circuit 43 and each pixel 40 are connected by a signal line 46 for each column.

各画素40は、アモルファスセレン等の変換層(図示せず)でX線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ(図示せず)に蓄積する直接変換型の素子として構成することができる。各画素40には、TFTスイッチ(図示せず)が接続され、TFTスイッチのゲート電極が走査線45、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線46に接続される。TFTスイッチが走査回路42からの駆動パルスによってON状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線46に読み出される。   Each pixel 40 directly converts X-rays into electric charges by a conversion layer (not shown) such as amorphous selenium, and stores the converted electric charges in a capacitor (not shown) connected to an electrode below the conversion layer. It can be configured as a direct conversion type element. A TFT switch (not shown) is connected to each pixel 40, and the gate electrode of the TFT switch is connected to the scanning line 45, the source electrode is connected to the capacitor, and the drain electrode is connected to the signal line 46. When the TFT switch is turned on by the drive pulse from the scanning circuit 42, the charge accumulated in the capacitor is read out to the signal line 46.

なお、各画素40は、酸化ガドリニウム(Gd)やヨウ化セシウム(CsI)等からなるシンチレータ(図示せず)でX線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード(図示せず)で電荷に変換して蓄積する間接変換型のX線検出素子として構成することも可能である。また、X線画像検出器としては、TFTパネルをベースとしたFPDに限られず、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種のX線画像検出器を用いることも可能である。 Each pixel 40 converts X-rays into visible light once with a scintillator (not shown) made of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), cesium iodide (CsI), or the like, and converts the converted visible light into a photodiode. It is also possible to configure as an indirect conversion type X-ray detection element that converts the charges into charges (not shown) and accumulates them. The X-ray image detector is not limited to an FPD based on a TFT panel, and various X-ray image detectors based on a solid-state imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor can also be used.

読み出し回路43は、積分アンプ回路、A/D変換器、補正回路、及び画像メモリ(いずれも図示せず)により構成されている。積分アンプ回路は、各画素40から信号線46を介して出力された電荷を積分して電圧信号(画像信号)に変換して、A/D変換器に入力する。A/D変換器は、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して補正回路に入力する。補正回路は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正を行い、補正後の画像データを画像メモリに記憶させる。なお、補正回路による補正処理として、X線の露光量や露光分布(いわゆるシェーディング)の補正や、FPD30の制御条件(駆動周波数や読み出し期間)に依存するパターンノイズ(例えば、TFTスイッチのリーク信号)の補正等を含めてもよい。   The readout circuit 43 includes an integration amplifier circuit, an A / D converter, a correction circuit, and an image memory (all not shown). The integrating amplifier circuit integrates the charges output from each pixel 40 via the signal line 46, converts them into a voltage signal (image signal), and inputs it to the A / D converter. The A / D converter converts the input image signal into digital image data and inputs the digital image data to the correction circuit. The correction circuit performs offset correction, gain correction, and linearity correction on the image data, and stores the corrected image data in the image memory. As correction processing by the correction circuit, correction of X-ray exposure amount and exposure distribution (so-called shading) and pattern noise depending on FPD 30 control conditions (drive frequency and readout period) (for example, leak signal of TFT switch) May be included.

図4及び図5に示すように、第1の透過型格子31は、基板31aと、この基板31aに配置された複数のX線遮蔽部31bとから構成されている。同様に、第2の透過型格子32は、基板32aと、この基板32aに配置された複数のX線遮蔽部32bとから構成されている。基板31a,31bは、いずれもX線を透過させるガラス等のX線透過性部材により形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the first transmissive grating 31 includes a substrate 31a and a plurality of X-ray shielding portions 31b arranged on the substrate 31a. Similarly, the second transmission type grating 32 includes a substrate 32a and a plurality of X-ray shielding portions 32b arranged on the substrate 32a. The substrates 31a and 31b are both made of an X-ray transparent member such as glass that transmits X-rays.

X線遮蔽部31b,32bは、いずれもX線源11から照射されるX線の光軸Aに直交する面内の一方向(図示の例では、x方向及びz方向に直交するy方向)に延伸した線状の部材である。各X線遮蔽部31b,32bの材料としては、X線吸収性に優れるものが好ましく、例えば、金、銀、白金等の金属であることが好ましい。これらのX線遮蔽部31b,32bは、金属メッキ法や蒸着法によって形成することが可能である。   Each of the X-ray shielding portions 31b and 32b is in one direction in a plane orthogonal to the optical axis A of the X-rays emitted from the X-ray source 11 (in the illustrated example, the y direction orthogonal to the x direction and the z direction). It is the linear member extended | stretched. As a material of each X-ray shielding part 31b, 32b, a material excellent in X-ray absorption is preferable, and for example, a metal such as gold, silver, or platinum is preferable. These X-ray shielding portions 31b and 32b can be formed by a metal plating method or a vapor deposition method.

X線遮蔽部31bは、X線の光軸Aに直交する面内において、上記一方向と直交する方向(図示の例では、x方向)に一定の周期pで、互いに所定の間隔dを空けて配列されている。同様に、X線遮蔽部32bは、X線の光軸Aに直交する面内において、上記一方向と直交する方向(本実施形態では、x方向)に一定の周期pで、互いに所定の間隔dを空けて配列されている。このような第1及び第2の透過型格子31,32は、入射X線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであるため、透過型格子のなかでも特に吸収型格子ないし振幅型格子と称される。なお、スリット部(上記間隔d,dの領域)は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のX線低吸収材で該空隙を充填してもよい。 The X-ray shielding portion 31b has a predetermined interval d 1 with a predetermined period p 1 in a direction orthogonal to the one direction (x direction in the illustrated example) in a plane orthogonal to the optical axis A of the X-ray. Are arranged with a space between them. Similarly, X-ray shielding portion 32b, in the plane orthogonal to the optical axis A of the X-ray (in the present embodiments, x direction) direction perpendicular to the direction of constant at a period p 2, a predetermined one another They are arranged at intervals d 2. The first and second transmission gratings 31 and 32 do not give a phase difference to incident X-rays but give an intensity difference. Therefore, among the transmission gratings, particularly, an absorption grating or an amplitude. It is called a mold lattice. The slit portions (regions with the distances d 1 and d 2 ) may not be voids, and the voids may be filled with an X-ray low-absorbing material such as a polymer or light metal.

第1及び第2の透過型格子31,32は、タルボ干渉効果の有無に係らず、スリット部を通過したX線を線形的に投影するように構成されている。具体的には、間隔d,dを、X線源11から照射されるX線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射X線に含まれる大部分のX線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述の回転陽極18aとしてタングステンを用い、管電圧を50kVとした場合には、X線のピーク波長は、約0.4Åである。この場合には、間隔d,dを、1〜10μm程度とすれば、スリット部で大部分のX線が回折されずに線形的に投影される。 The first and second transmission gratings 31 and 32 are configured to linearly project the X-rays that have passed through the slit portion regardless of the presence or absence of the Talbot interference effect. Specifically, by setting the distances d 1 and d 2 to a value sufficiently larger than the peak wavelength of X-rays emitted from the X-ray source 11, most of the X-rays included in the irradiated X-rays are slit at the slit portion. It is configured to pass through without being diffracted while maintaining straightness. For example, when tungsten is used as the rotary anode 18a described above and the tube voltage is 50 kV, the peak wavelength of the X-ray is about 0.4 mm. In this case, if the distances d 1 and d 2 are about 1 to 10 μm, most of the X-rays are projected linearly without being diffracted by the slit portion.

X線源11から放射されるX線は、平行ビームではなく、X線焦点18bを発光点としたコーンビームであるため、第1の透過型格子31を通過して射影される投影像(以下、この投影像をG1像と称する)は、X線焦点18bからの距離に比例して拡大される。第2の透過型格子32の格子ピッチp及び間隔dは、そのスリット部が、第2の透過型格子32の位置におけるG1像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、X線焦点18bから第1の透過型格子31までの距離をL、第1の透過型格子31から第2の透過型格子32までの距離をLとした場合に、格子ピッチp及び間隔dは、次式(5)及び(6)の関係を満たすように決定される。 The X-ray emitted from the X-ray source 11 is not a parallel beam but a cone beam having the X-ray focal point 18b as a light emitting point, and thus a projection image projected through the first transmission type grating 31 (hereinafter referred to as a projection image). The projection image is referred to as a G1 image) and is enlarged in proportion to the distance from the X-ray focal point 18b. The grating pitch p 2 and the interval d 2 of the second transmission type grating 32 are determined so that the slit portions thereof substantially coincide with the periodic pattern of the bright part of the G1 image at the position of the second transmission type grating 32. Yes. That is, when the distance from the X-ray focal point 18b to the first transmissive grating 31 is L 1 and the distance from the first transmissive grating 31 to the second transmissive grating 32 is L 2 , the grating pitch p 2 and the interval d 2 are determined so as to satisfy the relationship of the following expressions (5) and (6).

Figure 2011206490
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Figure 2011206490
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第1の透過型格子31から第2の透過型格子32までの距離Lは、タルボ干渉計では、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本X線撮影システム10の撮影部12では、第1の透過型格子31が入射X線を回折させずに投影させる構成であって、第1の透過型格子31のG1像が、第1の透過型格子31の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Lを、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。 Distance L 2 from the first transmission type grating 31 to the second transmission type grating 32, a Talbot interferometer, but is constrained to Talbot distance determined by the grating pitch and the X-ray wavelength of the first diffraction grating The imaging unit 12 of the X-ray imaging system 10 has a configuration in which the first transmission type grating 31 projects incident X-rays without diffracting, and the G1 image of the first transmission type grating 31 is the first. because in all the positions of the rear transmission type grating 31 similarly obtained, the distance L 2, can be set independently of the Talbot distance.

上記のように撮影部12は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第1の透過型格子31でX線を回折したと仮定した場合のタルボ干渉距離Zは、第1の透過型格子31の格子ピッチp、X線波長(ピーク波長)λ、及び正の整数mを用いて、次式(7)で表される。 As described above, the imaging unit 12 does not constitute a Talbot interferometer, but the Talbot interference distance Z when it is assumed that X-rays are diffracted by the first transmission type grating 31 is the first transmission type grating. Using the lattice pitch p 1 of 31, the X-ray wavelength (peak wavelength) λ, and a positive integer m, it is expressed by the following equation (7).

Figure 2011206490
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本X線撮影システム10では、撮影部12の薄型化を目的とし、上記距離Lを、m=1の場合の最小のタルボ干渉距離Zより短い値に設定する。すなわち、上記距離Lは、次式(8)を満たす範囲の値に設定される。 In the present X-ray imaging system 10, the distance L 2 is set to a value shorter than the minimum Talbot interference distance Z when m = 1 for the purpose of reducing the thickness of the imaging unit 12. That is, the distance L 2 is set to a value in the range satisfying the following equation (8).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

X線遮蔽部31b,32bは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、X線を完全に遮蔽(吸収)することが好ましいが、上記したX線吸収性に優れる材料(金、銀、白金等)を用いたとしても、吸収されずに透過するX線が少なからず存在する。このため、X線の遮蔽性を高めるためには、X線遮蔽部31b,32bのそれぞれの厚みh,hを、可能な限り厚くすることが好ましい。例えば、X線管18の管電圧が50kVの場合に、照射X線の90%以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、厚みh,hは、金(Au)換算で30μm以上であることが好ましい。 The X-ray shielding portions 31b and 32b preferably completely shield (absorb) X-rays in order to generate a periodic pattern image with high contrast, but the above-described materials (gold, silver) having excellent X-ray absorptivity. Even if platinum or the like is used, there are not a few X-rays that are transmitted without being absorbed. Therefore, in order to enhance the shielding of the X-rays, the X-ray shielding portion 31b, the respective thicknesses h 1, h 2 of 32b, it is preferable to increase the thickness much as possible. For example, when the tube voltage of the X-ray tube 18 is 50 kV, it is preferable to shield 90% or more of the irradiated X-rays. In this case, the thicknesses h 1 and h 2 are 30 μm or more in terms of gold (Au). It is preferable that

一方、X線遮蔽部31b,32bの厚みh,hを厚くし過ぎると、第1及び第2の透過型格子31,32に斜めに入射するX線がスリット部を通過しにくくなり、いわゆるケラレが生じて、X線遮蔽部31b,32bの延伸方向(条帯方向)に直交する方向(x方向)の有効視野が狭くなるといった問題がある。このため、視野確保の観点から、厚みh,hの上限を規定する。FPD30の検出面におけるx方向の有効視野の長さVを確保するには、X線焦点18bからFPD30の検出面までの距離をLとすると、厚みh,hは、図5に示す幾何学的関係から、次式(9)及び(10)を満たすように設定する必要がある。 On the other hand, if the thicknesses h 1 and h 2 of the X-ray shielding portions 31b and 32b are excessively increased, X-rays that enter the first and second transmission gratings 31 and 32 obliquely do not easily pass through the slit portion. There is a problem that so-called vignetting occurs and the effective visual field in the direction (x direction) orthogonal to the extending direction (strand direction) of the X-ray shielding portions 31b and 32b becomes narrow. Therefore, in view of the field of view secured to define the upper limit of the thickness h 1, h 2. In order to secure the effective field length V in the x direction on the detection surface of the FPD 30, assuming that the distance from the X-ray focal point 18 b to the detection surface of the FPD 30 is L, the thicknesses h 1 and h 2 are shown in FIG. It is necessary to set so that following Formula (9) and (10) may be satisfy | filled from a scientific relationship.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

Figure 2011206490
Figure 2011206490

例えば、d=2.5μm、d=3.0μmであり、通常の病院での検査を想定して、L=2mとした場合には、x方向の有効視野の長さVとして10cmの長さを確保するには、厚みhは100μm以下、厚みhは120μm以下とすればよい。 For example, when d 1 = 2.5 μm and d 2 = 3.0 μm, and assuming L = 2 m assuming a normal hospital examination, the effective visual field length V in the x direction is 10 cm. In order to ensure the length, the thickness h 1 may be 100 μm or less and the thickness h 2 may be 120 μm or less.

以上のように構成された第1及び第2の透過型格子31,32では、被写体Hが配置されていない場合に、第1の透過型格子31のG1像と第2の透過型格子32との重ね合わせにより、X線に画像コントラストが生じ、この画像コントラストがFPD30によって撮像される。第2の透過型格子32の位置におけるG1像のパターン周期p’と、第2の透過型格子32の実質的な格子ピッチp’(製造後の実質的なピッチ)とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じる。このうち、配置誤差とは、第1及び第2の透過型格子31,32が、相対的に傾斜や回転、両者の間隔が変化することによりx方向への実質的なピッチが変化することを意味している。 In the first and second transmission gratings 31 and 32 configured as described above, the G1 image of the first transmission grating 31 and the second transmission grating 32 when the subject H is not disposed. The image contrast is generated in the X-rays by superimposing the images, and this image contrast is captured by the FPD 30. The pattern period p 1 ′ of the G1 image at the position of the second transmissive grating 32 and the substantial grating pitch p 2 ′ (substantial pitch after production) of the second transmissive grating 32 are manufacturing errors. Some differences occur due to or placement errors. Among these, the arrangement error means that the substantial pitch in the x direction changes due to the relative inclination and rotation of the first and second transmission gratings 31 and 32 and the distance between the two changing. I mean.

G1像のパターン周期p’と格子ピッチp’との微小な差異により、画像コントラストはモアレ縞となる。このモアレ縞の周期Tは、次式(11)で表される。 Due to the minute difference between the pattern period p 1 ′ of the G1 image and the grating pitch p 2 ′, the image contrast becomes moire fringes. The period T of the moire fringes is expressed by the following equation (11).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

このモアレ縞をFPD30で検出するには、画素40のx方向に関する配列ピッチPは、少なくとも次式(12)を満たす必要があり、更には、次式(13)を満たすことが好ましい(ここで、nは正の整数である)。   In order to detect the moire fringes with the FPD 30, the arrangement pitch P of the pixels 40 in the x direction needs to satisfy at least the following expression (12), and further preferably satisfies the following expression (13) (here , N is a positive integer).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

Figure 2011206490
Figure 2011206490

式(12)は、配列ピッチPがモアレ周期Tの整数倍でないことを意味しており、n≧2の場合であっても原理的にモアレ縞を検出することが可能である。式(13)は、配列ピッチPをモアレ周期Tより小さくすることを意味している。   Expression (12) means that the arrangement pitch P is not an integral multiple of the moire period T, and it is possible in principle to detect moire fringes even when n ≧ 2. Expression (13) means that the arrangement pitch P is made smaller than the moire period T.

FPD30の画素40の配列ピッチPは、設計的に定められた値(一般的に100μm程度)であり変更することが困難であるため、配列ピッチPとモアレ周期Tとの大小関係を調整するには、第1及び第2の透過型格子31,32の位置調整を行い、G1像のパターン周期p’と格子ピッチp’との少なくともいずれか一方を変更することによりモアレ周期Tを変更することが好ましい。 Since the arrangement pitch P of the pixels 40 of the FPD 30 is a value determined by design (generally about 100 μm) and is difficult to change, the magnitude relationship between the arrangement pitch P and the moire period T is adjusted. Adjusts the position of the first and second transmission gratings 31 and 32 and changes the moire period T by changing at least one of the pattern period p 1 ′ and the grating pitch p 2 ′ of the G1 image. It is preferable to do.

図6に、モアレ周期Tを変更する方法を示す。モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の透過型格子31,32のいずれか一方を、光軸Aを中心として相対的に回転させることにより行うことができる。例えば、第1の透過型格子31に対して、第2の透過型格子32を、光軸Aを中心として相対的に回転させる相対回転機構50を設ける。この相対回転機構50により、第2の透過型格子32を角度θだけ回転させると、x方向に関する実質的な格子ピッチは、「p’」→「p’/cosθ」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6A)。 FIG. 6 shows a method of changing the moire cycle T. The moire period T can be changed by relatively rotating one of the first and second transmission type gratings 31 and 32 around the optical axis A. For example, a relative rotation mechanism 50 that rotates the second transmission type grating 32 relative to the first transmission type grating 31 about the optical axis A is provided. When the second transmission type grating 32 is rotated by the angle θ by the relative rotation mechanism 50, the substantial grating pitch in the x direction changes from “p 2 ′” → “p 2 ′ / cos θ”. As a result, the moire cycle T changes (FIG. 6A).

別の例として、モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の透過型格子31,32のいずれか一方を、光軸Aに直交し、かつy方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させることにより行うことができる。例えば、第1の透過型格子31に対して、第2の透過型格子32を、光軸Aに直交し、かつy方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させる相対傾斜機構51を設ける。この相対傾斜機構51により、第2の透過型格子32を角度αだけ傾斜させると、x方向に関する実質的な格子ピッチは、「p’」→「p’×cosα」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6B)。 As another example, the change in the moire period T is such that one of the first and second transmission gratings 31 and 32 is relatively centered about an axis perpendicular to the optical axis A and along the y direction. It can be performed by inclining. For example, a relative tilt mechanism 51 that tilts the second transmissive grating 32 relative to the first transmissive grating 31 with respect to an axis perpendicular to the optical axis A and along the y direction. Provide. When the second transmission type grating 32 is inclined by the angle α by the relative inclination mechanism 51, the substantial grating pitch in the x direction changes from “p 2 ′” → “p 2 ′ × cos α”. As a result, the moire cycle T changes (FIG. 6B).

更に別の例として、モアレ周期Tの変更は、第1及び第2の透過型格子31,32のいずれか一方を光軸Aの方向に沿って相対的に移動させることにより行うことができる。例えば、第1の透過型格子31と第2の透過型格子32との間の距離Lを変更するように、第1の透過型格子31に対して、第2の透過型格子32を、光軸Aの方向に沿って相対的に移動させる相対移動機構52を設ける。この相対移動機構52により、第2の透過型格子32を光軸Aに移動量δだけ移動させると、第2の透過型格子32の位置に投影される第1の透過型格子31のG1像のパターン周期は、「p’」→「p’×(L+L+δ)/(L+L)」と変化し、この結果、モアレ周期Tが変化する(FIG.6C)。 As another example, the moire period T can be changed by relatively moving one of the first and second transmission gratings 31 and 32 along the direction of the optical axis A. For example, in order to change the distance L 2 between the first transmission type grating 31 and the second transmission type grating 32, the second transmission type grating 32 is changed with respect to the first transmission type grating 31. A relative movement mechanism 52 that relatively moves along the direction of the optical axis A is provided. When the second transmission type grating 32 is moved by the movement amount δ to the optical axis A by the relative movement mechanism 52, the G1 image of the first transmission type grating 31 projected on the position of the second transmission type grating 32. The pattern period of “p 1 ′” → “p 1 ′ × (L 1 + L 2 + δ) / (L 1 + L 2 )” changes, and as a result, the moire period T changes (FIG. 6C).

本X線撮影システム10において、撮影部12は、上述のようにタルボ干渉計ではなく、距離Lを自由に設定することができるため、相対移動機構52のように距離Lの変更によりモアレ周期Tを変更する機構を、好適に採用することができる。モアレ周期Tを変更するための第1及び第2の透過型格子31,32の上記変更機構(相対回転機構50、相対傾斜機構51、及び相対移動機構52)は、圧電素子等のアクチュエータにより構成することが可能である。 In the X-ray imaging system 10, imaging unit 12 is not the Talbot interferometer as described above, since the distance L 2 can be freely set, moire by changing the distance L 2 as relative movement mechanism 52 A mechanism for changing the period T can be suitably employed. The change mechanism (relative rotation mechanism 50, relative tilt mechanism 51, and relative movement mechanism 52) of the first and second transmission gratings 31 and 32 for changing the moiré period T is constituted by an actuator such as a piezoelectric element. Is possible.

X線源11と第1の透過型格子31との間に被写体Hを配置した場合には、FPD30により検出されるモアレ縞は、被写体Hにより変調を受ける。この変調量は、被写体Hによる屈折効果によって偏向したX線の角度に比例する。したがって、FPD30で検出されたモアレ縞を解析することによって、被写体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。   When the subject H is disposed between the X-ray source 11 and the first transmission type grating 31, the moire fringes detected by the FPD 30 are modulated by the subject H. This modulation amount is proportional to the angle of the X-ray deflected by the refraction effect by the subject H. Therefore, the phase contrast image of the subject H can be generated by analyzing the moire fringes detected by the FPD 30.

次に、モアレ縞の解析方法について説明する。   Next, a method for analyzing moire fringes will be described.

図7は、被写体Hのx方向に関する位相シフト分布Φ(x)に応じて屈折される1つのX線を例示している。符号55は、被写体Hが存在しない場合に直進するX線の経路を示しており、この経路55を進むX線は、第1及び第2の透過型格子31,32を通過してFPD30に入射する。符号56は、被写体Hが存在する場合に、被写体Hにより屈折されて偏向したX線の経路を示している。この経路56を進むX線は、第1の透過型格子31を通過した後、第2の透過型格子32より遮蔽される。   FIG. 7 illustrates one X-ray refracted according to the phase shift distribution Φ (x) of the subject H in the x direction. Reference numeral 55 indicates an X-ray path that goes straight when the subject H does not exist. The X-ray that travels along this path 55 passes through the first and second transmission gratings 31 and 32 and enters the FPD 30. To do. Reference numeral 56 indicates an X-ray path refracted and deflected by the subject H when the subject H exists. X-rays traveling along the path 56 pass through the first transmission type grating 31 and are then shielded by the second transmission type grating 32.

被写体Hの位相シフト分布Φ(x)は、被写体Hの屈折率分布をn(x,z)、zをX線の進む方向として、次式(14)で表される。   The phase shift distribution Φ (x) of the subject H is expressed by the following equation (14), where n (x, z) is the refractive index distribution of the subject H and z is the direction in which the X-rays travel.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

第1の透過型格子31から第2の透過型格子32の位置に投射されたG1像は、被写体HでのX線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけx方向に変位することになる。この変位量Δxは、X線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式(15)で表される。   The G1 image projected from the first transmissive grating 31 to the position of the second transmissive grating 32 is displaced in the x direction by an amount corresponding to the refraction angle φ due to refraction of X-rays at the subject H. become. This amount of displacement Δx is approximately expressed by the following equation (15) based on the small X-ray refraction angle φ.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

ここで、屈折角φは、X線波長λと被写体Hの位相シフト分布Φ(x)を用いて、次式(16)で表される。   Here, the refraction angle φ is expressed by the following equation (16) using the X-ray wavelength λ and the phase shift distribution Φ (x) of the subject H.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

このように、被写体HでのX線の屈折によるG1像の変位量Δxは、被写体Hの位相シフト分布Φ(x)に関連している。そして、この変位量Δxは、FPD30の各画素40から出力される強度変調信号の位相ズレ量ψ(被写体Hがある場合とない場合とでの各画素40の強度変調信号の位相のズレ量)に、次式(17)のように関連している。   Thus, the displacement amount Δx of the G1 image due to the refraction of X-rays at the subject H is related to the phase shift distribution Φ (x) of the subject H. This displacement amount Δx is the amount of phase shift ψ of the intensity modulation signal output from each pixel 40 of the FPD 30 (the amount of phase shift of the intensity modulation signal of each pixel 40 with and without the subject H). And the following equation (17).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

したがって、各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式(17)から屈折角φが求まり、式(16)を用いて位相シフト分布Φ(x)の微分量が求まるから、これをxについて積分することにより、被写体Hの位相シフト分布Φ(x)、すなわち被写体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。本X線撮影システム10では、上記位相ズレ量ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。   Accordingly, by obtaining the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40, the refraction angle φ is obtained from the equation (17), and the differential amount of the phase shift distribution Φ (x) is obtained using the equation (16). By integrating this with respect to x, the phase shift distribution Φ (x) of the subject H, that is, the phase contrast image of the subject H can be generated. In the present X-ray imaging system 10, the phase shift amount ψ is calculated using a fringe scanning method described below.

縞走査法では、第1及び第2の透過型格子31,32の一方を他方に対して相対的にx方向にステップ的に並進移動させながら撮影を行う(すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う)。本X線撮影システム10では、前述の走査機構33により第2の透過型格子32を移動させているが、第1の透過型格子31を移動させてもよい。第2の透過型格子32の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離(x方向への移動量)が、第2の透過型格子32の格子周期の1周期(格子ピッチp)に達すると(すなわち、位相変化が2πに達すると)、モアレ縞は元の位置に戻る。このようなモアレ縞の変化を、格子ピッチpを整数分の1ずつ第2の透過型格子32を移動させながら、FPD30で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素40の強度変調信号を取得し、演算処理部22で演算処理することにより、各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを得る。 In the fringe scanning method, imaging is performed while one of the first and second transmission type gratings 31 and 32 is translated in a stepwise manner in the x direction relative to the other (that is, the phase of both grating periods is changed). Shoot while changing). In the X-ray imaging system 10, the second transmission type grating 32 is moved by the scanning mechanism 33 described above, but the first transmission type grating 31 may be moved. As the second transmission type grating 32 moves, the moire fringes move, and the translation distance (the amount of movement in the x direction) is one period of the grating period of the second transmission type grating 32 (grating pitch p 2 ). (Ie, when the phase change reaches 2π), the moire fringes return to their original positions. With such a change in moire fringes, a fringe image is photographed by the FPD 30 while moving the second transmissive grating 32 by an integer of the grating pitch p 2 , and each pixel 40 is taken out of the plural fringe images taken. By acquiring the intensity modulation signal and performing arithmetic processing by the arithmetic processing unit 22, the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40 is obtained.

図8は、格子ピッチpをM(2以上の整数)個に分割した走査ピッチ(p/M)ずつ第2の透過型格子32を移動させる様子を模式的に示している。走査機構33は、k=0,1,2,・・・,M−1のM個の各走査位置に、第2の透過型格子32を順に並進移動させる。なお、同図では、第2の透過型格子32の初期位置を、被写体Hが存在しない場合における第2の透過型格子32の位置でのG1像の暗部が、X線遮蔽部32bにほぼ一致する位置(k=0)としているが、この初期位置は、k=0,1,2,・・・,M−1のうちいずれの位置としてもよい。 FIG. 8 schematically shows how the second transmissive grating 32 is moved by the scanning pitch (p 2 / M) obtained by dividing the grating pitch p 2 into M (an integer of 2 or more). The scanning mechanism 33 translates the second transmissive grating 32 in order to M scanning positions of k = 0, 1, 2,..., M−1. In the figure, the initial position of the second transmissive grating 32 is substantially the same as the X-ray shielding part 32b in the dark portion of the G1 image at the position of the second transmissive grating 32 when the subject H is not present. The initial position is k = 0, 1, 2,..., M−1.

まず、k=0の位置では、主として、被写体Hにより屈折されなかったX線が第2の透過型格子32を通過する。次に、k=1,2,・・・と順に第2の透過型格子32を移動させていくと、第2の透過型格子32を通過するX線は、被写体Hにより屈折されなかったX線の成分が減少する一方で、被写体Hにより屈折されたX線の成分が増加する。特に、k=M/2では、主として、被写体Hにより屈折されたX線のみが第2の透過型格子32を通過する。k=M/2を超えると、逆に、第2の透過型格子32を通過するX線は、被写体Hにより屈折されたX線の成分が減少する一方で、被写体Hにより屈折されなかったX線の成分が増加する。   First, at the position of k = 0, mainly X-rays that are not refracted by the subject H pass through the second transmission type grating 32. Next, when the second transmission type grating 32 is moved in order of k = 1, 2,..., X-rays passing through the second transmission type grating 32 are not refracted by the subject H. While the line component decreases, the X-ray component refracted by the subject H increases. In particular, at k = M / 2, mainly only X-rays refracted by the subject H pass through the second transmission type grating 32. When k = M / 2 is exceeded, the X-ray component that is refracted by the subject H decreases in the X-rays that pass through the second transmission type grating 32, while the X-ray that is not refracted by the subject H. The line component increases.

k=0,1,2,・・・,M−1の各位置で、FPD30により撮影を行うと、各画素40について、M個の画素データが得られる。以下に、このM個の画素データから各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第2の透過型格子32の位置kにおける各画素40の画素データ(信号値)をI(x)と標記すると、I(x)は、次式(18)で表される。 When imaging is performed by the FPD 30 at each position of k = 0, 1, 2,..., M−1, M pixel data are obtained for each pixel 40. Hereinafter, a method of calculating the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40 from the M pixel data will be described. When the pixel data (signal value) of each pixel 40 at the position k of the second transmission type grating 32 is denoted as I k (x), I k (x) is expressed by the following equation (18).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

ここで、xは、画素のx方向に関する座標であり、Aは入射X線の強度であり、Aは強度変調信号のコントラストに対応する値である(ここで、nは正の整数である)。また、φ(x)は、上記屈折角φを画素40の座標xの関数として表したものである。 Here, x is a coordinate in the x direction of the pixel, A 0 is the intensity of the incident X-ray, and An is a value corresponding to the contrast of the intensity modulation signal (where n is a positive integer). is there). Φ (x) represents the refraction angle φ as a function of the coordinate x of the pixel 40.

次いで、次式(19)の関係式を用いると、上記屈折角φ(x)は、式(20)のように表される。   Next, using the relational expression of the following expression (19), the refraction angle φ (x) is expressed as the expression (20).

Figure 2011206490
Figure 2011206490

Figure 2011206490
Figure 2011206490

ここで、arg[ ]は、偏角の抽出を意味しており、各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素40で得られたM個の画素データから、式(20)に基づいて各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ(x)が求められる。   Here, arg [] means extraction of the declination and corresponds to the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40. Therefore, the refraction angle φ (x) is obtained by calculating the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40 from the M pixel data obtained in each pixel 40 based on the equation (20). .

具体的には、各画素40で得られたM個の画素データは、図9に示すように、第2の透過型格子32の位置kに対して、格子ピッチpの周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被写体Hが存在しない場合の画素データの変化を示しており、同図中の実線は、被写体Hが存在する場合の画素データの変化を示している。この両者の波形の位相差が各画素40の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。 Specifically, as shown in FIG. 9, the M pixel data obtained in each pixel 40 is periodically with a period of the grating pitch p 2 with respect to the position k of the second transmission type grating 32. Change. The broken line in the figure shows the change of the pixel data when the subject H does not exist, and the solid line in the figure shows the change of the pixel data when the subject H exists. The phase difference between the two waveforms corresponds to the phase shift amount ψ of the intensity modulation signal of each pixel 40.

そして、屈折角φ(x)は、上記式(16)で示したように微分位相値に対応する値であるため、屈折角φ(x)をx軸に沿って積分することにより、位相シフト分布Φ(x)が得られる。   Since the refraction angle φ (x) is a value corresponding to the differential phase value as shown in the above equation (16), the phase shift is obtained by integrating the refraction angle φ (x) along the x-axis. A distribution Φ (x) is obtained.

次に、第2の透過型格子32の格子ピッチpの誤差を反映した位相シフト分布Φ(x)の補正について説明する。 Next, correction of the phase shift distribution Φ (x) reflecting the error of the grating pitch p 2 of the second transmission type grating 32 will be described.

まず、被写体がない状態で、第1及び第2の透過型格子31,32の一方を他方に対して相対的にx方向にステップ的に並進移動させながら撮影を行い(すなわち、第1の透過型格子31のG1像の周期パターンと第2の透過型格子32の格子パターンとの位相を変化させながら撮影を行い)、各ステップでのFPD30の各画素40の画素データを取得する。   First, in a state where there is no subject, photographing is performed while one of the first and second transmission gratings 31 and 32 is translated stepwise in the x direction relative to the other (that is, the first transmission grating). Photographing is performed while changing the phase of the periodic pattern of the G1 image of the mold grating 31 and the grating pattern of the second transmission grating 32), and pixel data of each pixel 40 of the FPD 30 in each step is acquired.

本X線撮影システム10では、前述の走査機構33により第2の透過型格子32を移動させているが、第1の透過型格子31を移動させてもよい。第2の透過型格子32の並進距離(x方向への移動量)は、好ましくは第2の透過型格子32の格子パターンの1周期分(格子ピッチp)であり、この距離を移動させる際のステップ数は、各画素40の画素データの変動の周期がわかる限りにおいて特に限定されない。 In the X-ray imaging system 10, the second transmission type grating 32 is moved by the scanning mechanism 33 described above, but the first transmission type grating 31 may be moved. The translation distance (movement amount in the x direction) of the second transmission type grating 32 is preferably one period (grating pitch p 2 ) of the grating pattern of the second transmission type grating 32, and this distance is moved. The number of steps is not particularly limited as long as the period of variation of the pixel data of each pixel 40 can be known.

次いで、取得されたFPD30の各画素40の複数の画素データから、各画素40の強度変調信号の位相変化量を求める。位相変化量の計算方法は、例えば、取得された各画素40の強度変調信号を三角関数と想定し、複数の画素データに対して最小二乗フィッティングを適用して求めればよい。   Next, the phase change amount of the intensity modulation signal of each pixel 40 is obtained from the plurality of pixel data of each pixel 40 of the FPD 30 acquired. The calculation method of the phase change amount may be obtained, for example, by assuming that the acquired intensity modulation signal of each pixel 40 is a trigonometric function and applying least square fitting to a plurality of pixel data.

図10に、第2の透過型格子32をその格子パターンの1周期分にあたる格子ピッチpだけ、所定時間で並進移動させたとき(G1像の周期パターンに対する第2の透過型格子32の格子パターンの位相を2πだけ変化させたとき)の、画素40の強度変調信号の例を示す。 In FIG. 10, when the second transmissive grating 32 is translated by a grating pitch p 2 corresponding to one period of the grating pattern for a predetermined time (the grating of the second transmissive grating 32 with respect to the periodic pattern of the G1 image). An example of the intensity modulation signal of the pixel 40 when the phase of the pattern is changed by 2π is shown.

第2の透過型格子32において、注目する画素40に入射するX線を透過させる部分の実際の平均ピッチをpavgとして、pavg=pの場合に、画素40の強度変調信号の位相は、初期位相をαとして、α〜α+mπまで変化し、その変化量mπは2πとなる(FIG.10A)。pavg<pの場合は、画素40の強度変調信号の位相は、α〜α+mπまで変化し、その変化量mπは2πより大きくなる(FIG.10B)。また、このときの強度変調信号の周期Tは、pavg=pの場合の画素40の強度変調信号の周期をTとして、T<Tとなる。pavg>pの場合は、画素40の強度変調信号の位相は、α〜α+mπまで変化し、その変化量mπは2πより小さくなる(FIG.10C)。また、このときの強度変調信号の周期Tは、T<Tとなる。なお、図示の例では、初期位相αをいずれも0としているが、第2の透過型格子32を並進移動させる際の第2の透過型格子32の初期位置に応じて、初期位相αは変化する。 In the second transmission type grating 32, when p avg = p 2 where p avg is the actual average pitch of the portion that transmits the X-rays incident on the pixel 40 of interest, the phase of the intensity modulation signal of the pixel 40 is The initial phase is α and changes from α to α + m 1 π, and the amount of change m 1 π is 2π (FIG. 10A). When p avg <p 2 , the phase of the intensity modulation signal of the pixel 40 changes from α to α + m 2 π, and the amount of change m 2 π is greater than 2π (FIG. 10B). Further, the period T 2 of the intensity modulation signal at this time is T 2 <T 1 , where T 1 is the period of the intensity modulation signal of the pixel 40 when p avg = p 2 . When p avg > p 2 , the phase of the intensity modulation signal of the pixel 40 changes from α to α + m 3 π, and the amount of change m 3 π is smaller than 2π (FIG. 10C). Further, the period T 3 of the intensity modulation signal at this time is T 3 <T 1 . In the example shown in the figure, the initial phase α is 0, but the initial phase α varies depending on the initial position of the second transmissive grating 32 when the second transmissive grating 32 is translated. To do.

画素40の強度変調信号の位相変化量をmπとすると、次式(21)が成り立つ。   When the phase change amount of the intensity modulation signal of the pixel 40 is mπ, the following equation (21) is established.

Figure 2011206490
Figure 2011206490

被写体Hのない状態で、G1像の周期パターンに対する第2の透過型格子32の格子パターンの位相を2πだけ変化させた場合に、画素40の強度変調信号の位相変化量がmπであったとして、式(20)及び式(21)から、画素40の補正係数を2/mとすれば、屈折角φ(x)(ないし位相微分値)に対して、第2の透過型格子32の格子ピッチpの誤差を反映した補正を行うことができる。例えば、各画素40の補正係数2/mを求め、これらを感度補正マップとして記憶部23に保存しておく。そして、被写体を配置した状態で撮影を実施し、得られた縞画像から屈折角φ(x)の分布像を求め、これを構成する各画素の画素値に対し、記憶部23に記憶された上記感度補正マップを参照してその画素に対応したFPD30の画素40の補正係数2/mをかけて補正する。この補正して得られた屈折角φ(x)の分布像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。 When the phase of the grating pattern of the second transmission type grating 32 with respect to the periodic pattern of the G1 image is changed by 2π in the absence of the subject H, the phase change amount of the intensity modulation signal of the pixel 40 is mπ. From the equations (20) and (21), if the correction coefficient of the pixel 40 is 2 / m, the grating of the second transmission type grating 32 with respect to the refraction angle φ (x) (or the phase differential value). Correction that reflects the error of the pitch p 2 can be performed. For example, the correction coefficient 2 / m of each pixel 40 is obtained and stored in the storage unit 23 as a sensitivity correction map. Then, shooting is performed with the subject placed, a distribution image of the refraction angle φ (x) is obtained from the obtained stripe image, and the pixel value of each pixel constituting this is stored in the storage unit 23. With reference to the sensitivity correction map, correction is performed by applying a correction coefficient 2 / m of the pixel 40 of the FPD 30 corresponding to the pixel. A phase contrast image is generated based on the distribution image of the refraction angle φ (x) obtained by this correction.

上記の説明では、画素40のy方向に関するy座標を考慮していないが、各y座標について同様の演算を行うことにより、x方向及びy方向における2次元的な位相シフト分布Φ(x,y)が得られる。   In the above description, the y coordinate in the y direction of the pixel 40 is not considered. However, by performing the same calculation for each y coordinate, a two-dimensional phase shift distribution Φ (x, y in the x direction and the y direction is used. ) Is obtained.

以上の演算は、演算処理部22により行われ、演算処理部22は、補正された位相コントラスト画像を記憶部23に記憶させる。   The above calculation is performed by the calculation processing unit 22, and the calculation processing unit 22 stores the corrected phase contrast image in the storage unit 23.

以上の縞走査、及び位相コントラスト画像の生成処理は、入力装置21から操作者により撮影指示がなされた後、制御装置20の制御に基づいて各部が連係動作し、自動的に行われ、最終的に被写体Hの位相コントラスト画像がモニタ24に表示される。   The above-described fringe scanning and phase contrast image generation processing is performed automatically after the imaging instruction is given by the operator from the input device 21, and the respective units are linked and operated automatically under the control of the control device 20. The phase contrast image of the subject H is displayed on the monitor 24.

上述したX線撮影システム10によれば、被写体のない状態でのステップ走査で得られる画素40の強度変調信号の周期をみることで、第2の透過型格子32の格子パターンの周期pの誤差を検出することができる。そして、屈折角φ(x)(ないし位相微分値)の分布像を構成する各画素の画素値に対して、対応する画素40の上記の周期に応じた感度補正を行うことで、第2の透過型格子32の格子パターンの周期pの誤差を反映した位相コントラスト画像を生成することができ、位相イメージングの精度を高めることができる。 According to the X-ray imaging system 10 described above, the period p 2 of the grating pattern of the second transmission type grating 32 can be obtained by looking at the period of the intensity modulation signal of the pixel 40 obtained by the step scanning without the subject. An error can be detected. Then, sensitivity correction is performed on the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle φ (x) (or the phase differential value) according to the above period of the corresponding pixel 40, so that the second A phase contrast image reflecting the error of the grating pattern period p 2 of the transmissive grating 32 can be generated, and the accuracy of phase imaging can be improved.

そして、上述したX線撮影システム10によれば、第1の透過型格子31で殆どのX線を回折させずに、第2の透過型格子32に線形的に投影するため、照射X線には、高い空間的可干渉性は要求されず、X線源11として医療分野で用いられている一般的なX線源を用いることができる。そして、第1の透過型格子31から第2の透過型格子32までの距離Lを任意の値とすることができ、該距離Lを、タルボ干渉計での最小のタルボ干渉距離より小さく設定することができるため、撮影部12を小型化(薄型化)することができる。また、X線撮影システム10によれば、第1の透過型格子31からの投影像(G1像)には、照射X線のほぼすべての波長成分が寄与し、モアレ縞のコントラストが向上するため、位相コントラスト画像の検出感度を向上させることができる。 According to the X-ray imaging system 10 described above, most of the X-rays are not diffracted by the first transmissive grating 31 and are linearly projected onto the second transmissive grating 32. High spatial coherence is not required, and a general X-ray source used in the medical field as the X-ray source 11 can be used. The distance L 2 from the first transmission type grating 31 to the second transmission type grating 32 can be set to an arbitrary value, and the distance L 2 is smaller than the minimum Talbot interference distance in the Talbot interferometer. Since it can be set, the photographing unit 12 can be downsized (thinned). Further, according to the X-ray imaging system 10, almost all wavelength components of irradiated X-rays contribute to the projected image (G1 image) from the first transmission type grating 31 and the contrast of moire fringes is improved. The detection sensitivity of the phase contrast image can be improved.

なお、上述したX線撮影システム10は、第1の透過型格子31の投影像に対して縞走査を行って屈折角φ及び位相シフト分布Φを演算するものであって、そのため、第1及び第2の透過型格子31,32がいずれも吸収型格子であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のとおり、タルボ干渉像に対して縞走査を行って屈折角φを演算する場合にも、屈折角φは、第2の透過型格子32の格子パターンの周期pに依存するので、本発明は有用である。よって、第1の透過型格子31は、吸収型格子に限らず位相型格子であってもよい。 The X-ray imaging system 10 described above performs a fringe scan on the projection image of the first transmission type grating 31 to calculate the refraction angle φ and the phase shift distribution Φ. Although the second transmission type gratings 31 and 32 have been described as being absorption type gratings, the present invention is not limited to this. As described above, when the refraction angle φ is calculated by performing fringe scanning on the Talbot interference image, the refraction angle φ depends on the period p 2 of the grating pattern of the second transmission type grating 32. The invention is useful. Therefore, the first transmission type grating 31 is not limited to the absorption type grating but may be a phase type grating.

また、X線源11からFPD30までの距離を長くした場合に、X線焦点18bの焦点サイズ(一般的に0.1mm〜1mm程度)によるG1像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、X線焦点18bの直後にマルチスリット(線源格子)を配置してもよい。   Further, when the distance from the X-ray source 11 to the FPD 30 is increased, the blur of the G1 image due to the focal size of the X-ray focal point 18b (generally about 0.1 mm to 1 mm) is affected, and the image quality of the phase contrast image is affected. Since there is a risk of lowering, a multi-slit (source grid) may be arranged immediately after the X-ray focal point 18b.

このマルチスリットは、第1及び第2の透過型格子31,32と同様な構成の吸収型格子であり、一方向(上述したX線撮影システム10では、y方向)に延伸した複数のX線遮蔽部が、第1及び第2の透過型格子31,32のX線遮蔽部31b,32bと同一方向(上述したX線撮影システム10では、x方向)に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、X線源11からのX線を部分的に遮蔽してx方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、x方向に多数の点光源(分散光源)を形成することにより、G1像のボケを抑制する。   The multi-slit is an absorption type grating having a configuration similar to that of the first and second transmission type gratings 31 and 32, and a plurality of X-rays extending in one direction (in the X-ray imaging system 10 described above, the y direction). The shielding portions are periodically arranged in the same direction as the X-ray shielding portions 31b and 32b of the first and second transmission gratings 31 and 32 (in the X-ray imaging system 10 described above, the x direction). . This multi-slit partially shields X-rays from the X-ray source 11 to reduce the effective focal size in the x direction, and forms a large number of point light sources (dispersed light sources) in the x direction. Suppresses the blur of the G1 image.

更に、上述したX線撮影システム10では、被写体HをX線源11と第1の吸収型格子31との間に配置しているが、被写体Hを第1の透過型格子31と第2の透過型格子32との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。   Further, in the X-ray imaging system 10 described above, the subject H is disposed between the X-ray source 11 and the first absorption grating 31, but the subject H is arranged with the first transmission grating 31 and the second absorption grating 31. A phase contrast image can also be generated in the same manner when it is arranged between the transmission type grating 32.

上述のX線撮影システム10では、強度変調手段として第2の透過型格子32を用いているが、特開平2009−133823号公報に開示された構成のX線画像検出器を用いることにより、第2の透過型格子32を排することができる。このX線画像検出器は、X線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のX線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されている。   In the X-ray imaging system 10 described above, the second transmission type grating 32 is used as the intensity modulation means. However, by using the X-ray image detector having the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-133823, the Two transmission gratings 32 can be eliminated. This X-ray image detector is a direct conversion type X-ray image detector including a conversion layer that converts X-rays into electric charges and a charge collection electrode that collects electric charges converted in the conversion layer. The charge collection electrode is configured by arranging a plurality of linear electrode groups formed by electrically connecting linear electrodes arranged at a constant period so that the phases thereof are different from each other.

図11は、上記のX線画像検出器(FPD)の構成を例示する。画素70が、x方向及びy方向に沿って一定のピッチで2次元配列されており、各画素70には、X線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極71が形成されている。電荷収集電極71は、第1〜第6の線状電極群72〜77から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ/3ずつずれている。具体的には、第1の線状電極群72の位相を0とすると、第2の線状電極群73の位相はπ/3、第3の線状電極群74の位相は2π/3、第4の線状電極群75の位相はπ、第5の線状電極群76の位相は4π/3、第6の線状電極群77の位相は5π/3である。画素70のy方向への電荷がそれぞれ線状電極群72〜77を通して蓄えられる。   FIG. 11 illustrates the configuration of the above X-ray image detector (FPD). The pixels 70 are two-dimensionally arranged at a constant pitch along the x and y directions, and each pixel 70 has a charge collection for collecting the charges converted by the conversion layer that converts X-rays into charges. An electrode 71 is formed. The charge collection electrode 71 is composed of first to sixth linear electrode groups 72 to 77, and the phase of the arrangement period of the linear electrodes of each linear electrode group is shifted by π / 3. Specifically, when the phase of the first linear electrode group 72 is 0, the phase of the second linear electrode group 73 is π / 3, the phase of the third linear electrode group 74 is 2π / 3, The phase of the fourth linear electrode group 75 is π, the phase of the fifth linear electrode group 76 is 4π / 3, and the phase of the sixth linear electrode group 77 is 5π / 3. Charges in the y direction of the pixels 70 are stored through the linear electrode groups 72 to 77, respectively.

更に、各画素70には、電荷収集電極71により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群78が設けられている。スイッチ群78は、第1〜第6の線状電極群72〜77のそれぞれに設けられたTFTスイッチからなる。第1〜第6の線状電極群72〜77により収集された電荷を、スイッチ群78を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる6種類の縞画像を取得することができ、この6種類の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成することができる。即ち、電荷収集電極71が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成する。   Further, each pixel 70 is provided with a switch group 78 for reading out charges collected by the charge collecting electrode 71. The switch group 78 includes TFT switches provided in each of the first to sixth linear electrode groups 72 to 77. By collecting the charges collected by the first to sixth linear electrode groups 72 to 77 individually by controlling the switch group 78, six types of fringe images having different phases can be obtained by one imaging. A phase contrast image can be generated based on these six types of fringe images. That is, the charge collection electrode 71 constitutes the intensity modulation means described in the claims.

上述のX線撮影システム10において、FPD30に代えて、上記構成のX線画像検出器を用いることにより、撮影部12から第2の透過型格子32が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数の縞画像を取得することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、上記走査機構33を排することができる。なお、電荷収集電極71に代えて、特開平2009−133823号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。   In the X-ray imaging system 10 described above, by using the X-ray image detector having the above-described configuration instead of the FPD 30, the second transmission type grating 32 is not required from the imaging unit 12. Can be realized. Further, in the present embodiment, it is possible to acquire a plurality of fringe images that have been intensity-modulated at different phases by one shooting, so that physical scanning for fringe scanning becomes unnecessary, and the above scanning is performed. The mechanism 33 can be eliminated. Instead of the charge collection electrode 71, it is possible to use a charge collection electrode having another configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-133823.

更に、第2の透過型格子32を配置しない場合の別の実施形態として、X線画像検出器により得られた縞画像(G1像)を、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、該縞画像に強度変調を与えることも可能である。   Furthermore, as another embodiment when the second transmission type grating 32 is not disposed, the fringe image (G1 image) obtained by the X-ray image detector is periodically sampled while changing the phase by signal processing. Thus, it is also possible to apply intensity modulation to the fringe image.

また、上述したX線撮影装置10は、本発明を医療診断用の装置に適用したものであるが、本発明は医療診断用途に限られず、工業用等のその他の放射線検出装置に適用することも可能である。   The X-ray imaging apparatus 10 described above is an application of the present invention to an apparatus for medical diagnosis. However, the present invention is not limited to medical diagnosis applications, and may be applied to other radiation detection apparatuses for industrial use. Is also possible.

以上、説明したように、本明細書には、放射線を放射する放射線源と、前記放射線を通過させて縞画像を生成する第1の格子と、前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを有し、該周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算手段と、を備え、前記演算手段は、屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する、放射線撮影システムが開示されている。   As described above, the present specification substantially matches the periodic pattern of the fringe image, the radiation source that emits radiation, the first grating that generates the fringe image by passing the radiation. Intensity modulation means for providing intensity modulation to the fringe image by placing the periodic pattern in a plurality of relative positional relationships having phases different from each other with respect to the periodic pattern of the fringe image, and based on each relative positional relationship From the radiation image detector that detects the fringe image intensity-modulated at a plurality of fringe images obtained by the radiation image detector, the distribution of the refraction angle of the radiation incident on the radiation image detector is calculated, Computing means for generating a phase contrast image of the subject based on the refraction angle distribution, the computing means having no subject for the pixel value of each pixel constituting the refraction angle distribution image. In the state, when the intensity image is intensity-modulated by the intensity modulation means, sensitivity correction is performed according to the period of the output signal of the pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel, and the distribution of the corrected refraction angle is performed. A radiography system for generating a phase contrast image from an image is disclosed.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記演算手段が、前記屈折角の分布像を構成する各画素について、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、前記縞画像の周期パターンに対する前記強度変調手段の周期パターンの位相変化量と、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の得られる出力信号の位相変化量と、の比を、その画素の感度補正係数とし、該感度補正係数をその画素の画素値にかけることによって感度補正する。   Further, in the radiographic system disclosed in this specification, when the calculation unit intensity-modulates the fringe image by the intensity modulation unit in a state where there is no subject for each pixel constituting the refraction angle distribution image. The ratio of the phase change amount of the periodic pattern of the intensity modulation means to the periodic pattern of the fringe image and the phase change amount of the output signal obtained from the pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel, Sensitivity correction is performed by setting the sensitivity correction coefficient of the pixel and multiplying the pixel value of the pixel by the sensitivity correction coefficient.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記屈折角の分布像を構成する各画素の前記感度補正係数を保持した感度補正マップを記憶する記憶部を備え、前記演算手段は、前記記憶部に記憶された前記感度補正マップを参照して感度補正を行う。   The radiation imaging system disclosed in the present specification includes a storage unit that stores a sensitivity correction map that holds the sensitivity correction coefficient of each pixel constituting the refraction angle distribution image, and the calculation unit includes the calculation unit Sensitivity correction is performed with reference to the sensitivity correction map stored in the storage unit.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記強度変調手段が、前記縞画像の周期パターンに実質的に一致する周期パターンを有する第2の格子と、前記第1及び第2の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段と、を備える。   Further, in the radiation imaging system disclosed in this specification, the intensity modulation unit includes a second grating having a periodic pattern substantially matching the periodic pattern of the fringe image, and the first and second gratings. Scanning means for moving any one of them at a predetermined pitch.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記強度変調手段が、前記第1の格子及び前記第2の格子のいずれか一方を、その格子ピッチの1周期分移動させる。   In the radiation imaging system disclosed in this specification, the intensity modulation unit moves one of the first grating and the second grating by one period of the grating pitch.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記放射線画像検出器が、放射線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極と、を画素毎に備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記縞画像の周期パターンに実質的に一致する周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されている。   Further, in the radiation imaging system disclosed in this specification, the radiological image detector includes, for each pixel, a conversion layer that converts radiation into electric charge, and a charge collection electrode that collects electric charge converted in the conversion layer. The charge collection electrode includes a plurality of linear electrode groups having a periodic pattern that substantially matches the periodic pattern of the fringe image, arranged in such a manner that their phases are different from each other. The intensity modulating means is constituted by the charge collecting electrode.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記第1の格子が、吸収型格子であり、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記強度変調手段に投影する放射線撮影システム。   In the radiation imaging system disclosed in this specification, the first grating is an absorption grating, and the radiation from the radiation source is projected onto the intensity modulation unit as a fringe image.

また、本明細書に開示された放射線撮影システムは、前記第1の格子が、位相型格子であり、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記強度変調手段に射影する。   In the radiation imaging system disclosed in this specification, the first grating is a phase grating, and the radiation from the radiation source is projected onto the intensity modulation unit as a fringe image by a Talbot interference effect.

また、本明細書には、放射線源から被写体に放射線を放射し、前記放射線を第1の格子を通過させて縞画像を生成させ、前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与え、前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を放射線画像検出器で検出し、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づいて、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角分布を演算し、この屈折角分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法であって、前記屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法が開示されている。   Further, in the present specification, a periodic pattern substantially matching the periodic pattern of the fringe image is generated by radiating radiation from a radiation source to a subject, causing the radiation to pass through a first grating to generate a fringe image. The fringe image is subjected to intensity modulation on the fringe image in a plurality of relative positional relations having phases different from each other with respect to the periodic pattern, and the intensity-modulated fringe image based on the relative positional relation is obtained by a radiation image detector. Based on the plurality of fringe images detected and acquired by the radiation image detector, the refraction angle distribution of the radiation incident on the radiation image detector is calculated, and the phase contrast image of the subject is calculated based on the refraction angle distribution. In the radiation imaging method for generating the image, the intensity modulation of the fringe image is performed by the intensity modulation means in a state where there is no subject with respect to the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle. A radiation imaging method is disclosed in which sensitivity correction is performed in accordance with a period of an output signal of a pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel, and a phase contrast image is generated from the corrected distribution image of the refraction angle. Yes.

10 X線撮影システム(放射線撮影システム)
11 X線源(放射線源)
12 撮影部
13 コンソール
14 X線源保持装置
15 立位スタンド
16 高電圧発生器
17 X線源制御部
18 X線管
19 コリメータユニット
20 制御装置
21 入力装置
22 演算処理部
23 記憶部
24 モニタ
25 I/F
30 フラットパネル検出器(放射線画像検出器)
31 第1の格子
32 第2の格子(強度変調手段)
33 走査機構(強度変調手段)
40 画素
10 X-ray imaging system (radiography system)
11 X-ray source (radiation source)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Imaging | photography part 13 Console 14 X-ray source holding | maintenance apparatus 15 Standing stand 16 High voltage generator 17 X-ray source control part 18 X-ray tube 19 Collimator unit 20 Control apparatus 21 Input device 22 Arithmetic processing part 23 Storage part 24 Monitor 25 I / F
30 Flat panel detector (radiation image detector)
31 1st grating | lattice 32 2nd grating | lattice (intensity modulation means)
33 Scanning mechanism (intensity modulation means)
40 pixels

Claims (9)

放射線を放射する放射線源と、
前記放射線を通過させて縞画像を生成する第1の格子と、
前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを有し、該周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、
前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を検出する放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算手段と、
を備え、
前記演算手段は、屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する、放射線撮影システム。
A radiation source that emits radiation; and
A first grating that passes the radiation to generate a fringe image;
An intensity that has a periodic pattern that substantially matches the periodic pattern of the fringe image, and that applies intensity modulation to the fringe image by placing the periodic pattern in a plurality of relative positional relationships with respect to the periodic pattern of the fringe image. Modulation means;
A radiation image detector for detecting the fringe image intensity-modulated under each relative positional relationship;
A distribution of refraction angles of radiation incident on the radiation image detector is calculated from a plurality of fringe images acquired by the radiation image detector, and a phase contrast image of a subject is generated based on the distribution of refraction angles. Computing means;
With
The calculation means is the radiation image corresponding to the pixel when the intensity image is intensity-modulated by the intensity modulation means with no subject for the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle. A radiation imaging system that performs sensitivity correction according to a period of an output signal of a pixel of a detector and generates a phase contrast image from the corrected distribution image of the refraction angle.
請求項1に記載の放射線撮影システムであって、
前記演算手段は、前記屈折角の分布像を構成する各画素について、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、前記縞画像の周期パターンに対する前記強度変調手段の周期パターンの位相変化量と、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の得られる出力信号の位相変化量と、の比を、その画素の感度補正係数とし、該感度補正係数をその画素の画素値にかけることによって感度補正する放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to claim 1,
The calculation means includes: the intensity modulation means for the periodic pattern of the fringe image when the intensity modulation means is intensity-modulated by the intensity modulation means for each pixel constituting the distribution image of the refraction angle without a subject. The ratio between the phase change amount of the periodic pattern and the phase change amount of the output signal obtained by the pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel is used as the sensitivity correction coefficient of the pixel, and the sensitivity correction coefficient is the pixel. Radiation imaging system that corrects sensitivity by applying to the pixel value of.
請求項2に記載の放射線撮影システムであって、
前記屈折角の分布像を構成する各画素の前記感度補正係数を保持した感度補正マップを記憶する記憶部を備え、
前記演算手段は、前記記憶部に記憶された前記感度補正マップを参照して感度補正を行う放射線撮影システム。
The radiographic system according to claim 2,
A storage unit that stores a sensitivity correction map that holds the sensitivity correction coefficient of each pixel constituting the refraction angle distribution image;
The calculation means is a radiation imaging system that performs sensitivity correction with reference to the sensitivity correction map stored in the storage unit.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線撮影システムであって、
前記強度変調手段は、前記縞画像の周期パターンに実質的に一致する周期パターンを有する第2の格子と、前記第1及び第2の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段と、を備える放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 3,
The intensity modulation means includes a second grating having a periodic pattern substantially matching the periodic pattern of the fringe image, and scanning means for moving one of the first and second gratings at a predetermined pitch. A radiography system comprising:
請求項4に記載の放射線撮影システムであって、
前記強度変調手段は、前記第1の格子及び前記第2の格子のいずれか一方を、その格子ピッチの1周期分移動させる放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to claim 4,
The intensity modulation means is a radiation imaging system that moves one of the first grating and the second grating by one period of the grating pitch.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線撮影システムであって、
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極と、を画素毎に備えた放射線画像検出器であって、
前記電荷収集電極は、前記縞画像の周期パターンに実質的に一致する周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されている放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 3,
The radiological image detector is a radiological image detector provided with a conversion layer for converting radiation into electric charge and a charge collecting electrode for collecting electric charge converted in the conversion layer for each pixel,
The charge collection electrodes are arranged such that a plurality of linear electrode groups having a periodic pattern substantially coinciding with the periodic pattern of the fringe image are arranged in different phases from each other.
The intensity modulation means is a radiographic system comprising the charge collection electrode.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射線撮影システムであって、
前記第1の格子は、吸収型格子であり、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記強度変調手段に投影する放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 6,
The first grating is an absorption grating, and the radiation imaging system projects the radiation from the radiation source onto the intensity modulation unit as a fringe image.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射線撮影システムであって、
前記第1の格子は、位相型格子であり、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記強度変調手段に射影する放射線撮影システム。
The radiation imaging system according to any one of claims 1 to 6,
The first grating is a phase-type grating, and projects the radiation from the radiation source as a fringe image onto the intensity modulation means by a Talbot interference effect.
放射線源から被写体に放射線を放射し、
前記放射線を第1の格子を通過させて縞画像を生成させ、
前記縞画像の周期パターンと実質的に一致する周期パターンを前記縞画像の周期パターンに対する位相が互いに異なる複数の相対位置関係に置いて前記縞画像に強度変調を与え、
前記各相対位置関係のもとで強度変調された前記縞画像を放射線画像検出器で検出し、
前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づいて、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角分布を演算し、この屈折角分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法であって、
前記屈折角の分布像を構成する各画素の画素値に対して、被写体のない状態で前記強度変調手段によって前記縞画像を強度変調した際の、その画素に対応した前記放射線画像検出器の画素の出力信号の周期に応じた感度補正を行い、前記補正された屈折角の分布像から位相コントラスト画像を生成する放射線撮影方法。
Radiation from the radiation source to the subject,
Causing the radiation to pass through a first grating to produce a fringe image;
Providing a periodic pattern substantially coincident with the periodic pattern of the fringe image in a plurality of relative positional relationships different from each other in phase with respect to the periodic pattern of the fringe image, and applying intensity modulation to the fringe image;
The fringe image intensity-modulated under each relative positional relationship is detected by a radiation image detector,
Based on the plurality of fringe images acquired by the radiation image detector, a refraction angle distribution of the radiation incident on the radiation image detector is calculated, and a phase contrast image of the subject is generated based on the refraction angle distribution. A radiography method,
The pixel of the radiation image detector corresponding to the pixel value of each pixel constituting the distribution image of the refraction angle when the fringe image is intensity-modulated by the intensity modulation means in a state where there is no subject. A radiation imaging method for performing sensitivity correction in accordance with the period of the output signal and generating a phase contrast image from the corrected distribution image of the refraction angle.
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