JP2014012029A - Radiation imaging system and image processing method - Google Patents
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Abstract
【課題】縞走査時の格子の相対位置に位置ズレが生じた場合でも、精度の良い位相微分像を得ることを可能とする。
【解決手段】X線源11とX線画像検出器(FPD)20との間に第1及び第2の吸収型格子21,22を配置し、第2の吸収型格子22を第1の吸収型格子21に対して、格子線に直交する方向(x方向)に相対移動させながら、複数の相対位置で撮影を行うX線撮影システム10において、第1及び第2の吸収型格子21,22のx方向に関する位置を検出する位置センサ24を設ける。画像処理部14の位相微分像生成14bは、各相対位置で得られる画像データと、位置センサ24による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号(相対位置に対する画素データの変化)の被検体による位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成する。
【選択図】図1A phase differential image with high accuracy can be obtained even when a positional shift occurs in the relative position of a grating during fringe scanning.
First and second absorption gratings 21 and 22 are arranged between an X-ray source 11 and an X-ray image detector (FPD) 20, and the second absorption grating 22 is a first absorption. In the X-ray imaging system 10 that performs imaging at a plurality of relative positions while relatively moving in a direction (x direction) perpendicular to the grid line with respect to the mold grid 21, the first and second absorption type gratings 21 and 22 are used. A position sensor 24 for detecting the position in the x direction is provided. The phase differential image generation 14b of the image processing unit 14 uses image data obtained at each relative position and a detection value by the position sensor 24, and an object of an intensity modulation signal (change in pixel data with respect to the relative position) for each pixel. A phase differential image is generated by calculating the phase shift amount due to.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、X線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システム及び画像処理方法に関し、特に、縞走査法を用いた放射線撮影システム及び画像処理方法に関する。 The present invention relates to a radiation imaging system and an image processing method for imaging a subject with radiation such as X-rays, and more particularly to a radiation imaging system and an image processing method using a fringe scanning method.
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、被検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検体を配置して、被検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、被検体の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 taken. In this case, the X-rays emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector correspond to the difference in the characteristics (atomic number, density, thickness) of the substances existing on the path to the X-ray image detector After receiving a certain amount of attenuation (absorption), it enters each pixel of the X-ray image detector. As a result, an 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.
ただし、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 sufficient softness or contrast (contrast) of an X-ray absorption image cannot be obtained in a soft body tissue or soft material. 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、被検体によるX線の強度変化に代えて、被検体による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言う)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線の強度より位相のほうが高い相互作用を示すため、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、2枚の透過型回折格子と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、非特許文献1参照)。 Against the background of such problems, in recent years, instead of X-ray intensity change by the subject, an image based on the X-ray phase change (angle change) by the subject (hereinafter referred to as a phase contrast image) is obtained. Research on line phase imaging has been actively conducted. In general, when X-rays are incident on an object, the phase exhibits a higher interaction than the intensity of the X-rays. Therefore, X-ray phase imaging produces a high-contrast image even for weakly absorbing objects with low X-ray absorption ability. Can be obtained. As a kind of such X-ray phase imaging, an X-ray imaging system using an X-ray Talbot interferometer composed of two transmission diffraction gratings and an X-ray image detector has been devised (for example, Patent Document 1). Non-Patent Document 1).
X線タルボ干渉計は、被検体の背後に第1の回折格子を配置し、第1の回折格子から、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第2の回折格子を配置し、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。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第1の回折格子の自己像を形成する距離である。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検体とX線との相互作用(位相変化)により変調を受ける。 The X-ray Talbot interferometer has a first diffraction grating disposed behind the subject, and is second downstream from the first diffraction grating by a Talbot interference distance determined by the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength. Are arranged, and an X-ray image detector is arranged behind the 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 of the first diffraction grating due to the Talbot interference effect. This self-image is modulated by the interaction (phase change) between the subject arranged between the X-ray source and the first diffraction grating 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(強度変調)により生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被検体によるモアレ縞の変化から被検体の位相コントラスト画像を取得する。縞走査法では、第1及び第2の回折格子の相対位置を格子線に垂直な方向に変更しながら、複数の相対位置で撮影を行う。各相対位置でX線画像検出器により得られる各画素の画素データの強度変化の位相のズレ量(被検体がある場合とない場合とでの位相のズレ量)から位相微分像を取得する。この位相微分像は、被検体で屈折したX線の角度分布を表す像であるため、これを積分処理することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。各画素の画素データは、上記相対位置の変化に対して周期的に強度が変調される信号であるため、各相対位置に対する画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。なお、この縞走査法は、X線に代えてレーザ光を利用した撮影装置でも用いられている(例えば、非特許文献2参照)。 In the X-ray Talbot interferometer, the moiré fringes generated by the superposition (intensity modulation) of the first image of the first diffraction grating and the second diffraction grating are detected by the fringe scanning method. A phase contrast image of the subject is acquired. In the fringe scanning method, imaging is performed at a plurality of relative positions while changing the relative positions of the first and second diffraction gratings in a direction perpendicular to the grating lines. A phase differential image is acquired from the amount of phase shift of the intensity change of the pixel data of each pixel obtained by the X-ray image detector at each relative position (phase shift amount with and without the subject). Since this phase differential image is an image representing the angular distribution of X-rays refracted by the subject, a phase contrast image of the subject can be obtained by integrating this. Since the pixel data of each pixel is a signal whose intensity is periodically modulated with respect to the change in the relative position, the set of pixel data for each relative position is hereinafter referred to as an “intensity modulation signal”. This fringe scanning method is also used in an imaging apparatus that uses laser light instead of X-rays (see, for example, Non-Patent Document 2).
上記のように縞走査法を用いた放射線撮影システムでは、縞走査時に第1及び第2の回折格子の相対位置に位置ズレが生じると、位相微分像の算出に誤差が生じ、位相コントラスト画像の画質が劣化するといった問題がある。この問題に対して、第1及び第2の回折格子の相対位置を検出するセンサを設け、検出値が所定の範囲外である場合に、検出結果を表示して操作者に警告を行なうことが提案されている(特許文献2参照)。 In the radiographic system using the fringe scanning method as described above, if a positional shift occurs in the relative positions of the first and second diffraction gratings during fringe scanning, an error occurs in the calculation of the phase differential image, and the phase contrast image There is a problem that the image quality deteriorates. To solve this problem, a sensor for detecting the relative positions of the first and second diffraction gratings is provided, and when the detected value is outside a predetermined range, the detection result is displayed to warn the operator. It has been proposed (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2に記載の放射線撮影システムでは、上記相対位置に位置ズレが生じた場合には、操作者に警告が行なわれるのみであって、位相微分像の算出誤差自体は改善されないため、画質の良好な画像を得るには、位置ズレの原因を解消したうえで再度撮影を行う必要がある。このように再撮影を行うと、被検体が不必要に被曝されると言った問題がある。そこで、上記相対位置に位置ズレが生じた場合でも、再撮影を行うことなく画質の劣化を防止することが望まれている。
However, in the radiation imaging system described in
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、格子の相対位置に位置ズレが生じた場合でも、精度の良い位相微分像を得ることを可能とし、画質の劣化を防止することができる放射線撮影システム及び画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even when a positional shift occurs in the relative position of the grating, it is possible to obtain a highly accurate differential phase image and prevent deterioration in image quality. An object is to provide a radiation imaging system and an image processing method.
上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影システムは、放射線源から放射された放射線を検出する放射線画像検出器と、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された第1及び第2の格子と、前記第1及び第2の格子の相対位置を格子線に直交する方向に変更する走査手段と、前記走査手段により変更される各相対位置を検出する第1の位置検出手段と、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a radiation imaging system of the present invention includes a radiation image detector that detects radiation emitted from a radiation source, and a first disposed between the radiation source and the radiation image detector. And a second grating, scanning means for changing the relative positions of the first and second gratings in a direction perpendicular to the grating lines, and first position detection for detecting each relative position changed by the scanning means The phase shift amount of the intensity modulation signal is calculated for each pixel using the means, the image data obtained by the radiation image detector at each relative position, and the detection value by the first position detection means. Phase differential image generation means for generating a differential image.
なお、前記放射線源の位置を検出する第2の位置検出手段をさらに備え、前記位相微分像生成手段は、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1及び第2の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することが好ましい。
The phase differential image generating means further includes second position detecting means for detecting the position of the radiation source, the phase differential image generating means, image data obtained by the radiation image detector at each relative position, and the first and first It is preferable to calculate the phase shift amount of the intensity modulation signal for each pixel using the detection value obtained by the
また、前記位相微分像生成手段は、最小二乗に基づく計算式を用いて強度変調信号の位相ズレ量を算出することが好ましい。 Further, it is preferable that the phase differential image generating means calculates a phase shift amount of the intensity modulation signal using a calculation formula based on least squares.
また、前記位相微分像生成手段により生成された位相微分像を、前記相対位置の変更方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備えることが好ましい。 The phase differential image generated by the phase differential image generating means is preferably provided with a phase contrast image generating means for generating a phase contrast image by integrating the phase differential image along the change direction of the relative position.
また、前記第1及び第2の格子は、吸収型格子であり、前記第1の格子は、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第2の格子に投影することが好ましい。 The first and second gratings are preferably absorption gratings, and the first grating projects the radiation from the radiation source onto the second grating as a fringe image.
また、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第2の格子に射影することも好ましい。 The first grating is preferably a phase-type grating, and it is preferable that the radiation from the radiation source is projected onto the second grating as a fringe image by a Talbot interference effect.
また、前記放射線源の射出側に線源格子を設けてもよい。この場合には、前記線源格子の位置を検出する第2の位置検出手段をさらに備え、前記位相微分像生成手段は、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1及び第2の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することが好ましい。 A radiation source grid may be provided on the emission side of the radiation source. In this case, it further comprises second position detecting means for detecting the position of the source grating, and the phase differential image generating means includes image data obtained by the radiation image detector at each relative position, It is preferable to calculate the phase shift amount of the intensity modulation signal for each pixel using the detection values obtained by the first and second position detection means.
さらに、本発明の画像処理方法は、放射線源から放射された放射線を検出する放射線画像検出器と、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された第1及び第2の格子と、前記第1及び第2の格子の相対位置を格子線に直交する方向に変更する走査手段と、前記走査手段により変更される各相対位置を検出する位置検出手段と、を備えた放射線撮影システムに用いられる画像処理方法において、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成することを特徴とする。 Furthermore, the image processing method of the present invention includes a radiation image detector that detects radiation emitted from a radiation source, and first and second gratings disposed between the radiation source and the radiation image detector. A radiation imaging system comprising: scanning means for changing the relative positions of the first and second gratings in a direction perpendicular to the grating lines; and position detection means for detecting the relative positions changed by the scanning means. In the image processing method used for calculating the phase shift amount of the intensity modulation signal for each pixel, using the image data obtained by the radiation image detector at each relative position and the detection value by the position detection means. To generate a differential phase image.
本発明は、走査手段により変更される第1及び第2の格子の各相対位置を検出する位置検出手段を備え、各相対位置で放射線画像検出器により得られる画像データと、位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成するので、相対位置に位置ズレが生じた場合でも、精度の良い位相微分像を得ることを可能とし、画質の劣化を防止することができる。 The present invention includes position detection means for detecting the relative positions of the first and second gratings changed by the scanning means, image data obtained by the radiation image detector at each relative position, and detection by the position detection means. Since the phase differential image is generated by calculating the phase shift amount of the intensity modulation signal for each pixel using the value, it is possible to obtain a highly accurate phase differential image even if a positional shift occurs in the relative position And deterioration of image quality can be prevented.
(第1実施形態)
図1において、本発明の第1実施形態に係るX線撮影システム10は、X線源11と、X線源11に対向配置され、X線源11から被検体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、撮影部12から読み出された画像データを記憶するメモリ13と、メモリ13に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部14と、画像処理部14により生成された位相コントラスト画像を記録する画像記録部15と、X線源11及び撮影部12の制御を行う撮影制御部16と、操作部やモニタからなるコンソール17と、コンソール17から入力される操作信号に基づいてX線撮影システム10の全体を統括的に制御するシステム制御部18とを備える。
(First embodiment)
In FIG. 1, an X-ray imaging system 10 according to the first embodiment of the present invention detects an X-ray that is disposed so as to face an
X線源11は、高電圧発生器、X線管、コリメータ(いずれも図示せず)等から構成されており、撮影制御部16の制御に基づいて、被検体HにX線を照射する。X線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりX線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転している。電子線の衝突部分が、X線を放射するX線焦点である。コリメータは、X線管から発せられたX線のうち、被検体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ものである。
The
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)20、被検体HによるX線の位相変化を検出するための第1の吸収型格子21及び第2の吸収型格子22が設けられている。FPD20は、X線源11から照射されるX線の光軸Aに沿う方向(以下、z方向という)に検出面が直交するように配置されている。
The imaging unit 12 is provided with a flat panel detector (FPD) 20 made of a semiconductor circuit, a first absorption type grating 21 and a second absorption type grating 22 for detecting the X-ray phase change caused by the subject H. It has been. The
第1の吸収型格子21は、z方向に直交する面内の一方向(以下、y方向という)に延伸した複数のX線遮蔽部(X線高吸収部)21aが、z方向及びy方向に直交する方向(以下、x方向という)に所定のピッチp1で配列されたものである。同様に、第2の吸収型格子22は、y方向に延伸した複数のX線遮蔽部(X線高吸収部)22aが、x方向に所定のピッチp2で配列されたものである。X線遮蔽部21a,22aの材料としては、X線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金(Au)や白金(Pt)が好ましい。
The first absorption type grating 21 includes a plurality of X-ray shielding portions (X-ray high absorption portions) 21a extending in one direction (hereinafter referred to as y direction) in a plane orthogonal to the z direction. Are arranged at a predetermined pitch p 1 in a direction orthogonal to (hereinafter referred to as the x direction). Similarly, the second absorption grating 22 has a plurality of X-ray shielding portion which is stretched in the y-direction (X-ray high-absorbing portion) 22a is arranged at a predetermined pitch p 2 in the x-direction. As a material of the
また、撮影部12は、第2の吸収型格子22を格子線に直交する方向(x方向)に並進移動させることにより、第1の吸収型格子21に対する第2の吸収型格子22の相対位置を変化させる走査機構23を備える。走査機構23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。走査機構23は、後述する縞走査の際に、撮影制御部16の制御に基づいて駆動されるものである。詳しくは後述するが、メモリ13には、縞走査の各走査ステップで撮影部12により得られる画像データがそれぞれ記憶される。
In addition, the imaging unit 12 translates the second absorption type grating 22 in a direction (x direction) orthogonal to the grid line, thereby relative position of the second absorption type grating 22 with respect to the first absorption type grating 21. A
さらに、撮影部12は、第1及び第2の吸収型格子21,22のx方向に関する位置をそれぞれ検出する位置センサ24を備える。位置センサ24は、例えば、レーザ式変位センサにより構成される。位置センサ24の検出値は、撮影制御部16及びシステム制御部18を介して画像処理部14に供給される。なお、位置センサ24は、レーザ式変位センサに限られず、エンコーダ、ポテンショメータ、ホール素子、超音波センサ、加速度センサなどにより構成されたものでもよい。
Further, the imaging unit 12 includes a
画像処理部14は、位相微分像生成部14a及び位相コントラスト画像生成部14bにより構成される。位相微分像生成部14aは、走査機構23による縞走査の各走査ステップで撮影部12により撮影され、メモリ13に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する。詳しくは後述するが、位相微分像生成部14aは、位相微分像の生成時に、位置センサ24から供給された相対位置の検出値を用いる。
The
位相コントラスト画像生成部14bは、位相微分像生成部14aにより生成された位相微分像を走査方向(x方向)に沿って積分処理することにより、位相コントラスト画像を生成する。この位相コントラスト画像は、画像記録部15に記録された後、コンソール17に出力されてモニタ(図示せず)に表示される。
The phase contrast
コンソール17は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置(図示せず)を備える。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられる。入力装置の操作により、X線管の管電圧や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。モニタは、液晶ディスプレイやCRTディスプレイからなり、X線撮影条件等の情報や、位相コントラスト画像に基づく表示を行う。
In addition to the monitor, the
図2において、FPD20は、X線を電荷に変換して蓄積する複数の画素30が、x方向及びy方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に2次元配列されてなる受像部31と、画素30からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路32と、画素30から電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して出力する読み出し回路33とから構成されている。走査回路32と各画素30とは、行毎に走査線34によって接続されており、読み出し回路33と各画素30とは、列毎に信号線35によって接続されている。画素30の配列ピッチは、x方向及びy方向にそれぞれ100μm程度である。
In FIG. 2, the
画素30は、アモルファスセレン等の変換層(図示せず)により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X線検出素子である。各画素30には、TFTスイッチ(図示せず)が設けられ、TFTスイッチのゲート電極が走査線34、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線35に接続される。走査回路32からの駆動パルスによってTFTスイッチがON状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線35に読み出される。
The
なお、画素30は、酸化ガドリニウム(Gd2O3)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線検出素子としてもよい。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてTFTパネルをベースとしたFPDを用いているが、これに限られず、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放射線画像検出器を用いることも可能である。
Note that the
読み出し回路33は、積分アンプ、補正回路、A/D変換器(いずれも図示せず)等により構成されている。積分アンプは、各画素30から信号線35を介して出力された電荷を積算して電圧信号(画像信号)に変換する。A/D変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタルの画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、暗電流補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ13に入力する。
The
図3において、第1の吸収型格子21のX線遮蔽部21aは、x方向に所定のピッチp1で、互いに所定の間隔d1を空けて配列されており、間隔d1の部分には、X線透過部21bが設けられている。同様に、第2の吸収型格子22のX線遮蔽部22aは、x方向に所定のピッチp2で、互いに所定の間隔d2を空けて配列されており、間隔d2の部分には、X線透過部22bが設けられている。第1及び第2の吸収型格子21,22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、振幅型格子とも称される。X線透過部21b,22bは、シリコン(Si)やポリマーからなることが好ましく、さらには、空隙であっても良い。
In FIG. 3,
第1及び第2の吸収型格子21,22は、タルボ干渉効果の有無に係らず、X線透過部21b,22bを通過したX線を線形的に投影するように構成される。具体的には、間隔d1,d2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線を回折させずに、直進性を保ったままX線透過部21b,22bを通過するように構成される。例えば、前述のX線管の回転陽極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d1,d2を1μm〜10μm程度とすれば、大部分のX線が回折されずに線形的に投影される。格子ピッチp1,p2は、2μm〜20μm程度である。
The first and second
X線源11から照射されるX線は、平行ビームではなく、X線焦点11aを発光点としたコーンビームであるため、第1の吸収型格子21を通過して射影される投影像(以下、この投影像をG1像または縞画像と称する)は、X線焦点11aからの距離に比例して拡大される。第2の吸収型格子22の格子ピッチp2及び間隔d2は、X線透過部22bのパターンが、第2の吸収型格子22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11aから第1の吸収型格子21までの距離をL1、第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22までの距離をL2とした場合に、格子ピッチp2及び間隔d2は、次式(1)及び(2)の関係を満たすように決定される。
The X-ray irradiated from the
第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22までの距離L2は、タルボ干渉計の場合には、第1の吸収型格子21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、本実施形態では、第1の吸収型格子21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の吸収型格子21のG1像が、第1の吸収型格子21の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離L2を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。 In the case of a Talbot interferometer, the distance L 2 from the first absorption type grating 21 to the second absorption type grating 22 is a Talbot interference distance determined by the grating pitch of the first absorption type grating 21 and the X-ray wavelength. However, in the present embodiment, the first absorption type grating 21 projects the incident X-rays without diffracting, and the G1 image of the first absorption type grating 21 is the first absorption type. because similarly obtained at all positions of the back of the mold grating 21, the distance L 2, can be set independently of the Talbot distance.
上記のように本実施形態の撮影部12は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第1の吸収型格子21でX線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Zは、第1の吸収型格子21の格子ピッチp1、第2の吸収型格子22の格子ピッチp2、X線波長(ピーク波長)λ、及び正の整数mを用いて、次式(3)で表される。 As described above, the imaging unit 12 of the present embodiment does not constitute a Talbot interferometer, but it is assumed that X-ray diffraction occurs in the first absorption grating 21 and a Talbot interference effect is generated. the Talbot interference distance Z, the grating pitch p 1 of the first absorption-type grating 21, the grating pitch p 2, X-ray wavelength of the second absorption-type grating 22 (peak wavelength) lambda, and using the positive integer m Is expressed by the following equation (3).
式(3)は、X線源11から照射されるX線がコーンビームである場合のタルボ干渉距離を表す式であり、「Atsushi Momose, et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.10, 2008年10月, 8077頁」により知られている。
Equation (3) is an equation representing the Talbot interference distance when the X-rays emitted from the
本実施形態では、前述のように距離L2をタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部12のz方向への薄型化を目的とし、距離L2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、距離L2は、次式(4)を満たす範囲の値に設定される。 In the present embodiment, it is possible to set the distance L 2 as described above irrespective of the Talbot distance, for the purpose of thinning in the z-direction of the imaging unit 12, the distance L 2, the case of m = 1 Is set to a value shorter than the minimum Talbot interference distance Z. That is, the distance L 2 is set to a value in the range satisfying the following equation (4).
X線遮蔽部21a,22a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、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21a,22aのそれぞれの厚み(z方向の厚さ)をできるだけ厚くすること(すなわち、アスペクト比を高めること)が好ましい。例えば、X線管の管電圧が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、X線遮蔽部21a,22aの厚みは、10μm〜200μmの範囲であることが好ましい。
The
以上のように構成された第1及び第2の吸収型格子21,22では、第1の吸収型格子21のG1像(縞画像)と第2の吸収型格子22との重ね合わせにより強度変調された縞画像がFPD20によって撮像される。第2の吸収型格子22の位置におけるG1像のパターン周期と、第2の吸収型格子22の格子ピッチp2とは、配置誤差などにより若干の差異が生じている。この微小な差異により、強度変調された縞画像にはモアレ縞が生じる。また、第1及び第2の吸収型格子21,22の格子配列方向に誤差が生じ、配列方向が同一でない場合には、いわゆる回転モアレが発生する。しかし、縞画像にこのようなモアレ縞が発生した場合でも、モアレ縞のx方向またはy方向の周期が画素30の配列ピッチより大きい範囲であれば特に問題が生じることはない。
In the first and second absorption-
X線源11と第1の吸収型格子21との間に被検体Hを配置すると、FPD20により検出される縞画像は、被検体Hにより変調を受ける。この変調量は、被検体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。FPD20で検出された複数の縞画像を解析することによって、被検体Hの位相微分像を生成し、位相コントラスト画像を得ることができる。
When the subject H is disposed between the
次に、位相コントラスト画像の生成方法について原理的な説明を行う。同図には、被検体Hのx方向に関する位相シフト分布Φ(x)に応じて屈折する1つのX線が例示されている。符号40は、被検体Hが存在しない場合に直進するX線の経路を示している。この経路40を進むX線は、第1及び第2の吸収型格子21,22を通過してFPD20に入射する。符号41は、被検体Hが存在する場合に、被検体Hにより屈折して偏向したX線の経路を示している。この経路41を進むX線は、第1の吸収型格子21を通過した後、第2の吸収型格子22のX線遮蔽部22aにより遮蔽される。
Next, the principle of the method for generating the phase contrast image will be described. In the figure, one X-ray refracted according to the phase shift distribution Φ (x) in the x direction of the subject H is illustrated.
被検体Hの位相シフト分布Φ(x)は、被検体Hの屈折率分布n(x,z)を用いて次式(5)で表される。ここで、説明の簡略化のため、y座標は省略している。 The phase shift distribution Φ (x) of the subject H is expressed by the following equation (5) using the refractive index distribution n (x, z) of the subject H. Here, the y-coordinate is omitted for simplification of description.
第1の吸収型格子21から第2の吸収型格子22の位置に投射されたG1像は、被検体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(6)で表される。 The G1 image projected from the first absorption grating 21 to the position of the second absorption grating 22 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. . This displacement amount Δx is approximately expressed by the following equation (6) based on the fact that the X-ray refraction angle φ is very small.
ここで、屈折角φは、X線波長λと被検体Hの位相シフト分布Φ(x)を用いて、次式(7)で表される。 Here, the refraction angle φ is expressed by the following equation (7) using the X-ray wavelength λ and the phase shift distribution Φ (x) of the subject H.
このように、被検体HでのX線の屈折によるG1像の変位量Δxは、被検体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、FPD20で検出される各画素30の強度変調信号の位相ズレ量ψ(被検体Hがある場合とない場合とでの各画素30の強度変調信号の位相のズレ量)に、次式(8)のように関連している。
Thus, the displacement amount Δx of the G1 image due to X-ray refraction 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 of each
したがって、各画素30の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式(8)から屈折角φが求まり、式(7)を用いて位相シフト分布Φ(x)の微分量が求まる。これをxについて積算処理することにより、被検体Hの位相シフト分布Φ(x)、すなわち被検体Hの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、以下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
縞走査法では、第1及び第2の吸収型格子21,22の一方を他方に対してx方向に相対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)。本実施形態では、第1の吸収型格子21を固設し、走査機構23により第2の吸収型格子22を移動させる。
In the fringe scanning method, an image is taken while one of the first and second
第2の吸収型格子22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の吸収型格子22の格子周期の1周期(格子ピッチp2)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。このように、格子ピッチp2の整数分の1ずつ第2の吸収型格子22を移動させながら、FPD20で縞画像を撮影する。このとき、位置センサ24は、第1及び第2の吸収型格子21,22の端面の位置を計測することにより、それぞれのx方向に関する位置を検出する。
As the second absorption type grating 22 moves, the moiré fringes move, and the translation distance (the amount of movement in the x direction) is one period of the grating period of the second absorption type grating 22 (grating pitch p 2 ). (Ie, when the phase change reaches 2π), the moire fringes return to their original positions. Thus, while moving the second absorption grating 22 by an integral fraction of the grating pitch p 2, taking a fringe image by
図4は、格子ピッチp2をM個に分割した走査ピッチ(p2/M)ずつ第2の吸収型格子22を移動させる様子を模式的に示している。走査機構23は、k=0,1,2,・・・,M−1のM個の各走査ステップに、第2の吸収型格子22を順に並進移動させる。Mは2以上の整数であり、例えば、M=5とする。
FIG. 4 schematically shows how the second absorption type grating 22 is moved by the scanning pitch (p 2 / M) obtained by dividing the grating pitch p 2 into M pieces. The
まず、k=0の位置では、主として、被検体Hにより屈折しなかったX線が第2の吸収型格子22を通過する。次に、k=1,2,・・・と順に第2の吸収型格子22を移動させていくと、第2の吸収型格子22を通過するX線は、被検体Hにより屈折しなかったX線の成分が減少する一方で、被検体Hにより屈折したX線の成分が増加する。特に、k=M/2の位置では、ほぼ被検体Hにより屈折したX線のみが第2の吸収型格子22を通過する。k=M/2の位置を超えると、逆に、第2の吸収型格子22を通過するX線は、被検体Hにより屈折したX線の成分が減少する一方で、被検体Hにより屈折しなかったX線の成分が増加する。 First, at the position of k = 0, X-rays that are not refracted by the subject H mainly pass through the second absorption type grating 22. Next, when the second absorption type grating 22 is moved in order of k = 1, 2,..., X-rays passing through the second absorption type grating 22 were not refracted by the subject H. While the X-ray component decreases, the X-ray component refracted by the subject H increases. In particular, at the position of k = M / 2, only the X-rays refracted by the subject H pass through the second absorption type grating 22. When the position of k = M / 2 is exceeded, the X-ray component passing through the second absorption grating 22 is refracted by the subject H while the X-ray component refracted by the subject H decreases. The missing X-ray component increases.
各走査ステップk=0,1,2,・・・,M−1でFPD20により撮影を行うと、各画素30について、M個の画素データが得られる。図5(a),(b)は、M=5の場合に、各走査ステップkで得られる画素データIk(x)の変化(強度変調信号)を例示している。ここで、xは、画素30のx方向に関する座標である。δkは、第1の吸収型格子21に対する第2の吸収型格子22の相対的な位相(以下、相対位相という)を表しており、次式(9)で定義される。
When photographing is performed by the
ここで、γkは、第1及び第2の吸収型格子21,22の位置ズレによる相対位相のズレ量を表している。同図(a)は、各走査ステップkで第1及び第2の吸収型格子21,22に位置ズレがない場合、すなわちγk=0である場合の画素データIk(x)を例示している。これに対して、同図(b)は、第1及び第2の吸収型格子21,22に位置ズレが生じた場合の画素データIk(x)を例示している。
Here, γ k represents a relative phase shift amount due to a positional shift between the first and
相対位相のズレ量γkは、x方向に関する第1の吸収型格子21の位置ズレ量をαk、x方向に関する第2の吸収型格子22の位置ズレ量をβkとして、次式(10)で表される。位置ズレ量αk,βkは、位置センサ24の検出値に基づいて算出される。
The relative phase shift amount γ k is expressed by the following equation (10), where α k is the positional shift amount of the first absorption type grating 21 in the x direction and β k is the positional shift amount of the second
以下に、M個の画素データIk(x)に基づき、強度変調信号の被検体Hによる位相ズレ量ψ(x)を算出する方法を説明する。特に、相対位相のズレ量γkを考慮した算出方法を説明する。画素データIk(x)は、一般に、次式(11)で表される。 Hereinafter, a method for calculating the phase shift amount ψ (x) of the intensity modulated signal by the subject H based on the M pieces of pixel data I k (x) will be described. In particular, a calculation method in consideration of the relative phase shift amount γ k will be described. The pixel data I k (x) is generally represented by the following equation (11).
A0は入射X線の強度に対応し、An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、iは虚数である。 A 0 corresponds to the intensity of the incident X-ray, A n is a value corresponding to the contrast of the intensity-modulated signal. Here, n is a positive integer and i is an imaginary number.
式(11)において、n≧2以上の高次の項を無視すると、画素データIk(x)は、正弦波として次式(12)で表される。 In the equation (11), ignoring higher-order terms of n ≧ 2, the pixel data I k (x) is expressed by the following equation (12) as a sine wave.
式(12)を満たす画素データIk(x)は理論値である。一方、FPD20により実際に得られる画素データIk(x)は誤差を含んでおり、その誤差の分だけ式(12)からずれが生じる。
Pixel data I k (x) that satisfies Expression (12) is a theoretical value. On the other hand, the pixel data I k (x) actually obtained by the
画素データIk(x)の実測値から位相ズレ量ψ(x)を算出するには、まず、式(12)を次式(13)に示すように変形する。 In order to calculate the phase shift amount ψ (x) from the actual measurement value of the pixel data I k (x), first, the equation (12) is modified as shown in the following equation (13).
ここで、a0,a1,a2は、それぞれ次式(14)〜(16)で表される。 Here, a 0 , a 1 and a 2 are represented by the following equations (14) to (16), respectively.
そして、最小二乗法等を用いて、画素データIk(x)の理論値と実測値との差を最小にするようa0,a1,a2を決定すれば、式(17)に示すように、a1,a2から位相ズレ量ψ(x)が求まる。 If a 0 , a 1 , and a 2 are determined so as to minimize the difference between the theoretical value and the actual measurement value of the pixel data I k (x) using the least square method or the like, the equation (17) is obtained. Thus, the phase shift amount ψ (x) is obtained from a 1 and a 2 .
最小二乗法を用いた位相ズレ量の方法は、「応用光学 光計測入門 谷田貝豊彦著 第二版 平成17年2月15日発行 丸善株式会社 (第196頁〜第198頁)」に開示されている。本実施形態では、最小二乗法により得られる次式(18)を解くことにより、a0,a1,a2を決定する。 The method of phase shift using the least square method is disclosed in “Introduction to Applied Optical Measurement, Toyohiko Yadagai, Second Edition, published on February 15, 2005, Maruzen Co., Ltd. (pages 196 to 198)” Yes. In the present embodiment, a 0 , a 1 , and a 2 are determined by solving the following equation (18) obtained by the least square method.
ここで、a,A(δk),B(δk)は、次式(19)〜(21)で表される。 Here, a, A (δ k ), and B (δ k ) are expressed by the following equations (19) to (21).
以上の説明では、画素30のy座標を考慮していないが、画素30のy座標を考慮して同様の演算を行うことにより、x方向及びy方向に関する2次元的な位相ズレの分布ψ(x,y)が得られる。この分布ψ(x,y)が位相微分像である。
In the above description, the y coordinate of the
また、上記説明では、式(12)においてn≧2以上の高次の項を無視しているが、n≧2以上の項も線形結合で表されるため、n≧2以上の項を含めた場合においても式(17)〜(21)が成立することは言うまでもない。 In the above description, higher-order terms of n ≧ 2 or more are ignored in equation (12). However, since terms of n ≧ 2 are also expressed by a linear combination, the terms of n ≧ 2 are included. Needless to say, the equations (17) to (21) also hold in this case.
位相微分像生成部14aは、各画素30について、式(18)〜(21)に基づく演算で得たa1,a2を式(17)に適用することにより、位相微分像ψ(x,y)を生成する。位相コントラスト画像生成部14bは、位相微分像ψ(x,y)に対して、x方向に沿った積分処理を施すことにより、位相コントラスト画像を生成する。
For each
次に、以上のように構成されたX線撮影システム10の作用を説明する。コンソール17から撮影条件の入力が行われ、撮影開始時がなされると、走査機構23により第2の吸収型格子22が所定の走査ピッチ(p2/M)ずつ移動されながら、各走査ステップkにおいて、X線源11によるX線の曝射及びFPD20による検出動作が行われる。この結果、FPD20によりM枚の画像データが生成され、メモリ13に格納される。また、各走査ステップkで位置センサ24により、第1及び第2の吸収型格子21,22のx方向に関する位置が検出され、検出値が画像処理部14に入力される。
Next, the operation of the X-ray imaging system 10 configured as described above will be described. When the photographing conditions are input from the
次いで、位相微分像生成部14aによりメモリ13に格納されたM枚の画像データが読み出される。位相微分像生成部14aにより、各画像データの各画素30の画素データを用いて、式(18)〜(21)に基づく演算が行われ、得られたa1,a2を式(17)に適用することにより、位相微分像ψ(x,y)が生成される。
Next, the M pieces of image data stored in the
この演算時に、位相微分像生成部14aは、位置センサ24から入力された検出値に基づいて、各走査ステップkでのx方向に関する第1及び第2の吸収型格子21,22の位置ズレ量αk,βkを算出し、式(9)及び式(10)に適用することにより、各走査ステップkにおける第1及び第2の吸収型格子21,22の相対位置δkを求め、式(20)及び式(21)に適用する。
At the time of this calculation, the phase differential
そして、位相コントラスト画像生成部14bにより積分処理が行われ、位相コントラスト画像が生成される。この位相コントラスト画像は、画像記録部15に記録された後、モニタに表示される。
Then, integration processing is performed by the phase contrast
なお、本実施形態では、位置センサ24により第1及び第2の吸収型格子21,22の位置をそれぞれ個別に検出するよう構成しているが、これに代えて、第1及び第2の吸収型格子21,22の一方に位置センサを固設し、この位置センサで他方の位置を検出することで両者の相対位置を検出するように構成してもよい。
In the present embodiment, the positions of the first and second
また、本実施形態では、走査機構23による第2の吸収型格子22の初期位置を、被検体Hが存在しない場合においてG1像の暗部がX線遮蔽部22aにほぼ一致する位置(k=0)としているが、初期位置はこれに限られず、k=0,1,2,・・・,M−1のうちいずれを選択してもよい。
In the present embodiment, the initial position of the second absorption type grating 22 by the
また、本実施形態では、位相コントラスト画像を画像記録部15に記録してモニタに表示しているが、位相コントラスト画像に加えて、位相微分像を画像記録部15に記録してモニタに表示するように構成することも可能である。
In this embodiment, the phase contrast image is recorded in the
また、本実施形態では、強度変調信号の位相ズレの2次元分布を位相微分像としているが、位相シフト分布Φ(x,y)の微分値と比例関係を有するものであれば、屈折角φ等、いかなる物理量の2次元分布を位相微分像としてもよい。 In the present embodiment, the two-dimensional distribution of the phase shift of the intensity modulation signal is a phase differential image. However, if it has a proportional relationship with the differential value of the phase shift distribution Φ (x, y), the refraction angle φ A two-dimensional distribution of any physical quantity such as a phase differential image may be used.
また、本実施形態では、被検体HをX線源11と第1の吸収型格子21との間に配置しているが、被検体Hを第1の吸収型格子21と第2の吸収型格子22との間に配置してもよい。この場合にも同様に位相微分像及び位相コントラスト画像の生成が可能である。
In this embodiment, the subject H is arranged between the
以下では、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態では、既に説明済みの実施形態と同じ構成については、同符号を用いて詳しい説明は省略する。 In the following, other embodiments of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are used for the same configurations as those already described, and detailed description thereof is omitted.
(第2実施形態)
第1実施形態では、第1及び第2の吸収型格子21,22の位置検出を行っているが、さらに、X線源11の位置検出を行ない、X線源11の位置ズレに伴う画質劣化を補正するように構成してもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the positions of the first and
本実施形態のX線撮影システム50は、図6に示すように、第1及び第2の吸収型格子21,22のx方向に関する位置をそれぞれ検出する第1の位置センサ51と、X線源11のx方向に関する位置を検出する第2の位置センサ52とを備える。第1の位置センサ51は、第1実施形態の位置センサ24と同一構成である。
As shown in FIG. 6, the X-ray imaging system 50 of the present embodiment includes a
図7に示すように、X線源11の位置ズレに伴って、X線焦点11aがx方向にηkだけ移動したとすると、第2の吸収型格子22の位置に形成されるG1像は、その反対方向に移動し、この移動量ξkは、幾何学的関係から次式(22)で表される。
As shown in FIG. 7, if the X-ray
すなわち、X線焦点11aがx方向にηkだけ移動したことは、第2の吸収型格子22が同方向にξkだけ移動したことに相当する。この移動量ξkを、各走査ステップkにおける基準位置からの位置ズレ量とすると、第2の吸収型格子22に対するG1像の相対的な位相のズレ量γk’は、次式(23)で表される。
That is, the movement of the X-ray
したがって、本実施形態では、位相微分像生成部14aは、上記式(10)に代えて、次式(24)によりズレ量γkを求め、以下同様な計算を行うことにより、第1及び第2の吸収型格子21,22、及びX線源11の位置ズレを補正する。その他の構成及び作用は、第1実施形態と同一である。
Therefore, in the present embodiment, the phase differential
なお、本実施形態では、第1及び第2の吸収型格子21,22、及びX線源11の位置をそれぞれ個別に検出しているが、これらのうちの1つに位置センサを固設し、この位置センサで他の2つの位置をそれぞれ検出するように構成してもよい。
In the present embodiment, the positions of the first and
(第3実施形態)
第1実施形態では、X線源11からFPD20までの距離を長くした場合に、X線焦点11a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。そこで、本発明の第2実施形態として、図8に示すように、X線源11の射出側にマルチスリット(線源格子)60を配置する。第2実施形態のX線撮影システムは、マルチスリット60を備えること以外は、上記第1実施形態と同一構成である。
(Third embodiment)
In the first embodiment, when the distance from the
マルチスリット60は、第1及び第2の吸収型格子21,22と同様な構成の吸収型格子であり、y方向に延伸した複数のX線遮蔽部61が、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60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。なお、x方向に隣接するX線遮蔽部61の間には、同様に、X線透過部(図示せず)が設けられている。
The multi-slit 60 is an absorption-type grating having the same configuration as the first and second absorption-
本実施形態では、マルチスリット60のスリット位置がX線焦点となるため、マルチスリット60から第1の吸収型格子21までの距離が第1実施形態の距離L1に相当する。本実施形態では、マルチスリット60のx方向に関する位置を位置センサで検出することにより、第2実施形態と同様にX線焦点の移動による画質劣化を補正することが可能であり、マルチスリット60のx方向に関する移動量を上記式(22)の移動量ηkとすればよい。なお、X線遮蔽部61のx方向に関する配列ピッチをp0とすると、幾何学的関係から、p0=p2・L1/L2の関係を満たす必要がある。その他の構成及び作用は、第1実施形態と同一である。
In the present embodiment, the slit position of the multi-slit 60 becomes the X-ray focal point, and therefore the distance from the multi-slit 60 to the first absorption grating 21 corresponds to the distance L 1 of the first embodiment. In the present embodiment, by detecting the position of the multi-slit 60 in the x direction with a position sensor, it is possible to correct image quality degradation due to the movement of the X-ray focal point as in the second embodiment. What is necessary is just to let the moving amount | distance regarding x direction be the moving amount (eta) k of said Formula (22). If the arrangement pitch in the x direction of the
(第4実施形態)
上記各実施形態では、第1及び第2の吸収型格子21,22を、X線透過部21b,22bを通過したX線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、第1の吸収型格子21でX線を回折することによりタルボ干渉効果が生じる特許第4445397号公報等に記載の構成とすることも可能である。本実施形態では、第1の吸収型格子21を回折格子とし、第1及び第2の吸収型格子21,22の間の距離L2をタルボ干渉距離に設定してタルボ干渉計を構成する。第1の吸収型格子21でタルボ干渉効果により生じた縞画像(自己像)が、第2の吸収型格子22に射影される。
(Fourth embodiment)
In each of the above embodiments, the first and second
この場合には、第1の吸収型格子21を、位相型格子とすることも可能である。第1の吸収型格子21を位相型格子とするには、X線高吸収部21aとX線透過部21bとの間で、X線に“π”または“π/2”の位相差が生じるように、厚みや材料を設定すればよい。
In this case, the first absorption type grating 21 can be a phase type grating. In order to use the first absorption type grating 21 as a phase type grating, a phase difference of “π” or “π / 2” is generated in the X-ray between the X-ray
以上説明した各実施形態は、医療診断用の放射線撮影システムに限定されず、工業用等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、放射線として、X線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。 Each embodiment described above is not limited to a radiographic system for medical diagnosis, but can be applied to other radiographic systems for industrial use. In addition to X-rays, gamma rays or the like can be used as radiation.
10 X線撮影システム
20 フラットパネル検出器(FPD)
21 第1の吸収型格子(第1の格子)
21a X線遮蔽部(X線高吸収部)
21b X線透過部
22 第2の吸収型格子(第2の格子)
22a X線遮蔽部(X線高吸収部)
22b X線透過部
10
21 First absorption type grating (first grating)
21a X-ray shielding part (X-ray high absorption part)
21b
22a X-ray shielding part (X-ray high absorption part)
22b X-ray transmission part
Claims (9)
前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された第1及び第2の格子と、
前記第1及び第2の格子の相対位置を格子線に直交する方向に変更する走査手段と、
前記走査手段により変更される各相対位置を検出する第1の位置検出手段と、
前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影システム。 A radiation image detector for detecting radiation emitted from a radiation source;
First and second gratings disposed between the radiation source and the radiation image detector;
Scanning means for changing the relative positions of the first and second gratings in a direction perpendicular to the grating lines;
First position detecting means for detecting each relative position changed by the scanning means;
A phase differential image is obtained by calculating a phase shift amount of an intensity modulation signal for each pixel using image data obtained by the radiation image detector at each relative position and a detection value by the first position detection unit. A phase differential image generating means for generating;
A radiation imaging system comprising:
前記位相微分像生成手段は、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1及び第2の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影システム。 A second position detecting means for detecting the position of the radiation source;
The phase differential image generation means uses the image data obtained by the radiation image detector at each relative position and the detection values by the first and second position detection means, and uses the phase of the intensity modulation signal for each pixel. The radiation imaging system according to claim 1, wherein a deviation amount is calculated.
前記位相微分像生成手段は、前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記第1及び第2の位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することを特徴とする請求項7に記載の放射線撮影システム。 Further comprising second position detecting means for detecting the position of the source grid;
The phase differential image generation means uses the image data obtained by the radiation image detector at each relative position and the detection values by the first and second position detection means, and uses the phase of the intensity modulation signal for each pixel. The radiation imaging system according to claim 7, wherein a deviation amount is calculated.
前記各相対位置で前記放射線画像検出器により得られる画像データと、前記位置検出手段による検出値とを用い、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分像を生成することを特徴とする画像処理方法。 A radiation image detector for detecting radiation emitted from a radiation source; first and second gratings disposed between the radiation source and the radiation image detector; and the first and second gratings In an image processing method used in a radiation imaging system, comprising: a scanning unit that changes a relative position in a direction orthogonal to a lattice line; and a position detection unit that detects each relative position changed by the scanning unit.
A phase differential image is generated by calculating a phase shift amount of an intensity modulation signal for each pixel using image data obtained by the radiation image detector at each relative position and a detection value by the position detection unit. An image processing method characterized by the above.
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| JP2008200360A (en) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Konica Minolta Medical & Graphic Inc | Radiographic system |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016050929A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-11 | 株式会社緑野リサーチ | Phase imaging apparatus and restoration method thereof |
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