X線撮影システム、プログラム及びX線撮影方法
【課題】タルボ干渉型よりも簡素な構成でX線の位相差に関する画像の取得を可能とする。
【解決手段】このX線撮影システムには、X線を照射するX線源と、X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とが備えられている。X線光学手段は、被写体がない状態でX線源から照射されたX線を、X線検出器の複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものである。
【解決手段】このX線撮影システムには、X線を照射するX線源と、X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とが備えられている。X線光学手段は、被写体がない状態でX線源から照射されたX線を、X線検出器の複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、X線撮影システム、プログラム及びX線撮影方法に係り、特にX線位相画像の撮影が可能なX線撮影システム、プログラム及びX線撮影方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、X線画像撮影として、早期診断や予防診断を目的に開発が進められているX線位相画像撮影が知られている。このX線位相画像撮影は、X線吸収画像と比較して、被写体の軟部のコントラストが大きい、或いはエッジ効果によってくっきりと見えるために、微小な病変の検出や、軟部の病変の検出が可能と考えられている。
X線位相画像撮影においては、結晶製X線干渉計方式、DEI方式、伝播法、Zemike位相差顕微法、タルボ干渉計方式など、種々の方式が開発されている。なかでも他の方式と比べて空間分解能や検出感度が高く、実用的でもあるタルボ干渉計方式が近年公開されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
タルボ干渉計方式では、X線源と、X線源から照射されて被写体を透過したX線を検出するX線検出器と、X線の照射方向における被写体の直後方に配置された第1回折格子と、第1回折格子から所定の間隔を空けてX線検出器の前方に配置された第2回折格子とにより、X線位相画像が撮影されるようになっている。ここで、第1回折格子と第2回折格子とは回折部分が同ピッチに形成されているために、被写体を透過したX線は、第1,第2回折格子を透過することでX線検出器上にモアレを形成することになる。X線検出器ではモアレの縞のゆがみが検出されるので、この検出結果を基に被写体のX線位相画像が形成される。
【特許文献1】国際公開第2004/058070号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のタルボ干渉計方式であると、第1回折格子と、第2回折格子との回折部分を同ピッチに合わせておく必要があるが、これらのピッチは数μm程度、かつ、回折格子上で回折格子ピッチ以上の空間可干渉性を確保するために、X線源の焦点径は微小ででなければタルボ効果が得られない。このように回折格子のピッチが細かいと回折格子の作成精度や、配置精度も高くする必要があり、また、X線源の焦点径が微小だと十分な照射エネルギーが得られない課題があった。
本発明の課題は、タルボ干渉型よりも簡素な構成でX線の位相差に関する画像の取得を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明に係るX線撮影システムは、
X線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備え、
前記X線光学手段は、前記被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴としている。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0010】
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0011】
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段が、前記X線源から発生したX線を前記X線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るものであることを特徴としている。
【0012】
請求項8記載の発明は、請求項7記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイを有することを特徴としている。
【0013】
請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有することを特徴としている。
【0014】
請求項10記載の発明は、請求項9記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記X線屈折レンズ群のレンズ中心との間隔をR1、前記X線屈折レンズ群のレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすことを特徴としている。
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
【0015】
請求項11記載の発明におけるプログラムは、
被写体にX線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備えるX線撮影システムの前記X線検出器から出力された演算元画像データから演算処理するコンピュータに、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0016】
請求項12記載の発明は、請求項11記載のプログラムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データと、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データとの比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0017】
請求項13記載の発明は、請求項12記載のプログラムにおいて、
前記微分位相画像算出機能によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0018】
請求項14記載の発明は、請求項11〜13のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0019】
請求項15記載の発明は、請求項11〜14のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0020】
請求項16記載の発明におけるX線撮影方法は、
2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器によって、X線源から照射され被写体を透過したX線を検出する際に、
被写体及び前記X線検出器の間に配置されたX線光学手段によって、前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状に絞るX線絞り工程を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0021】
請求項1,16記載の発明によれば、被写体を透過したX線をX線光学手段によって、X線検出器の複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0022】
また、本発明者らは、隣接する2画素間の出力差と出力和との比により、X線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が検出されることを見出した。つまり、請求項2,11記載の発明のように、微分位相画像算出手段が、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出すると、X線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
請求項3記載の発明によれば、位相画像算出手段が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0023】
請求項4,12記載の発明によれば、被写体のない状態でX線源から照射されたX線に基づくX線検出器の検出結果と、被写体がある状態でX線源から被写体を透過したX線に基づくX線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、微分位相画像が算出されるので、被写体の有無によるX線の変位量に基づいた微分位相画像を算出することができる。
【0024】
請求項5,13記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0025】
請求項6,14記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果に基づいた吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
【0026】
請求項7記載の発明によれば、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較して、X線光学手段によって変形相当量を簡単な構成で検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0027】
請求項8記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズがそれぞれドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイであるので、各々のX線屈折レンズは撮影画像の画素サイズの数倍程度の大きさでよい。このため、作成が容易であり、被写体を透過したX線をより簡素な構成でドット状又は縞状に絞ることが可能となる。
【0028】
請求項9記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有するので、X線屈折レンズの形状が先鋭な形状でなくてもよく、作成が容易で、耐久性を確保することができる。
【0029】
また、X線屈折レンズに不具合があったとしても、当該X線屈折レンズにより形成されたドット又は縞をX線検出器の検出結果から特定することが可能となるので、不具合となったX線屈折レンズの特定も容易になる。
【0030】
請求項10記載の発明によれば、X線画像検出面上で被写体内のX線屈折率差による位相画像として識別性の高い画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下に、図を参照しつつ、本発明に係るX線撮影システムについて説明する。ただし、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。また、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
【0032】
図1に、本実施形態におけるX線撮影システム100の構成例を示す。X線撮影システム100には、被写体Hに向けてX線を照射するX線源2と、X線源2から照射され被写体Hを透過したX線を検出するX線検出器3と、X線源2及びX線検出器3の間で被写体Hの保持する保持部4と、これら各部を制御する撮影装置本体部5とが設けられている。
【0033】
X線源2としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジX線管や、回転陽極X線管が挙げられる。なお、回転陽極X線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでX線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)であり、また平行光X線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるX線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したX線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Hに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見たX線が発生する陽極の平面の大きさを実焦点(フォーカス)と呼ぶ。焦点径a(μm)は、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、X線源の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。
このX線源2には、管電圧及び管電流を印加する電源部21(図5参照)が接続されている。
【0034】
X線検出器3は、X線源2から照射され被写体Hを透過したX線をX線画像検出面32で検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するFPD(flat panel detector)である。つまり、X線検出器3はX線画像検出面32に配置された2次元画像センサである。このX線検出器3の各画素31は、例えば70〜150μmピッチでマトリクス状に配置されている。
【0035】
保持部4には、被写体HをX線源2側の面で支持する支持部6と、支持部6のX線検出器3側に配置されたX線屈折レンズアレイ(X線光学手段)7とが収納されている。X線屈折レンズアレイ7は、被写体Hを透過したX線をX線検出器3の複数の画素31のうち、隣接する2画素31にまたがるように縞状のX線照射量分布に絞るようになっている。
【0036】
図2はX線屈折レンズアレイ7の概略構成を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。この図2に示すようにX線屈折レンズアレイ7には、図2紙面上における上下方向に沿う、図2紙面における横方向に集光力を有する多数のX線屈折レンズ71が、所定の周期で横方向に沿って配列されている。そして、X線屈折レンズ71は、X線光軸方向に複数積層されている。これにより、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズ71が並べて設けられたX線屈折レンズ群9が形成される。
図3は1つのX線屈折レンズ71の断面図である。X線屈折レンズ71は、X線源2側に向けて凹んだ断面が放物線上の凹曲面72が形成されていて、この凹曲面72によりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ71は、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面32にX線照射量分布の縞を形成する。このように、X線屈折レンズアレイ7によりX線が集光されて、X線検出面32上に、即ち、X線画像検出器3上で離散的に配置された縞状のX線照射量分布になる。
【0037】
ここで、各部の設置箇所について説明すると、X線源2の焦点径をa、X線光軸方向に直交する方向におけるX線屈折レンズアレイ7の配列周期をp、X線源2の光軸方向における中心とX線屈折レンズ群9の光軸方向におけるレンズ中心との間隔をR1、X線屈折レンズ群9の光軸方向におけるレンズ中心とX線検出器3におけるX線画像検出面32との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすようにX線源2、X線屈折レンズアレイ7、X線検出器3が配置されている。
【0038】
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
従って、X線源2の焦点径aによるX線画像検出面32上の幾何学的不鋭が、X線源2を投影中心としたX線屈折レンズ71のX線画像検出面32上の像の配列周期より小さいので、X線屈折レンズアレイ7によるX線照射量分布の縞に隣接する2画素内に収まり、隣の縞に隣接する画素にまであまり影響しないので、X線の位相差に関する画像が得られる。
【0039】
そして、上記式(1)を満たしつつ、図1に示す通り各X線屈折レンズ71により形成された縞SがX線検出器3における隣接する2画素間にまたがるように、X線源2、X線屈折レンズアレイ7、X線検出器3が配置されている。
なお、図2に示す一軸方向のみに集光作用のあるX線屈折レンズアレイ7を用いる場合、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法でX線屈折レンズアレイ7の配列方向で測定された焦点径をa(μm)として、式(1)を満たすことが好ましい。
【0040】
ここで、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域を縞領域と呼ぶと、図4(a)に示すように、X線屈折レンズ群による屈折方向Xにおいて、縞領域Snが、この方向Xに隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m内に跨っていて、かつ、2画素Pn,m、Pn+1,m内に収まり、隣の縞領域Sn+2に隣接する画素まで跨っていないことである。これは、X線屈折レンズ群による屈折方向Xにおいて、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅のスリットを有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。
【0041】
一方、図4(b)に示すように、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,mに1つの縞Snがまたがっており、更に、他の縞Sn+2が画素Pn+1,mに跨っている場合は、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」に該当しない。
【0042】
図5に示すように、撮影装置本体部5には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)により構成される制御装置51が備えられている。制御装置51には、X線検出器3、電源部21がバス52を介して接続されている。また、制御装置51には、撮影条件等の入力を行うキーボードやタッチパネル(図示省略)、保持部4の位置の調整を行うための位置調整スイッチ等を備える入力装置24、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置25等が接続されている。
【0043】
制御装置51のROMには、X線像撮影装置100各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりX線像撮影装置100各部の動作を統括的に制御し、X線画像撮影を行う。
【0044】
例えば、撮影装置本体部5は、電源部21により、X線源2に管電圧及び管電流を印加して被写体Hに対して放射線を照射させ、X線検出器3から入力された放射線量が予め設定された放射線量に達すると、電源部21によりX線源2からの放射線の照射を停止させる。
【0045】
そして、X線検出器3又は制御装置51は、X線検出器3固有の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正する。その後、オフセット・ゲイン特性を補正されたX線画像について、制御装置51は、基準値と、被写体Hを透過した際に縞Sが形成される隣接する2画素31のそれぞれが検出した出力差/出力和とを比較して、被写体Hを透過したことによる縞Sの変形に相当する変形相当量を検出する。なお、この基準値は、被写体Hがない場合にX線照射した際のX線画像の隣接する2画素31の各々が検出した放射線量の出力差/出力和で、制御装置51が記憶している基準値である。つまり、制御装置51が、本発明に係る変形相当量検出手段である。制御装置51は、X線検出器3から取得した各画素31の放射線量や、変形相当量に基づいて、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像、位相差画像を算出する。
【0046】
以下、各画像の算出方法について説明する。
まず、図6は、撮影時におけるX線の照射状況を表す示す図である。図6に示すように、被写体HとX線検出器3間に距離を設けると、X線源2から照射されたX線により、ライフサイズに対して拡大されたX線画像の潜像がX線検出器3で検出されることとなる。
【0047】
ここで、被写体Hを透過したことによるX線の傾斜角をα、X線の波長をλとすると、被写体HのX線位相シフトφは式(3)で表される。
【0048】
φ(x,y)=(2π/λ)×∫δ(x,y,z)dz・・・(3)
【0049】
ここでδは、位相に関する係数であり、被写体Hの複素屈折率n=1−δ−iβ(β:吸収に関する係数)から算出される。
そして、角度αと、位相シフトφの関係は式(4)で表される。
【0050】
(αx,αy)=(λ/2π)×Δφ(x,y)・・・(4)
【0051】
この式(4)の関係から、αx,αyのいずれかが検出されれば、それを積分することでX線位相シフトφが求まることになる。
【0052】
この積分前の各画素31の放射線検出量に基づく画像が微分位相画像であり、当該微分位相画像を積分した値に基づく画像が位相差画像となる。
【0053】
具体的には、制御装置51は、微分位相画像の出力時においては、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求めるために、X線検出器3における隣接する2画素31間の放射線量の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて変形相当量を求め、変形相当量と微分位相量との関係を示すLUTを通すことで微分位相画像を算出して、表示装置25に出力する。
また、制御装置51は、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像を算出し、表示装置25に出力する。
【0054】
なお、上記した微分位相画像の算出方式とは別に、被写体Hのない状態でX線源2から照射されたX線に基づくX線検出器3の各画素31の検出結果と、被写体Hがある状態でX線源2から被写体Hを透過したX線に基づくX線検出器3の各画素31の検出結果との比較結果に基づいて、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求め、微分位相画像を算出することも可能である。
【0055】
図7は、被写体の有無による縞Snの変位を表す説明図である。この図7に示すように、被写体の有無により縞Snが変位するため、隣接する画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,mとし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,mとすると、被写体による変形相当量Hn,mは、式(5)で表される。
Hn,m=(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)・・・(5)
【0056】
各画素に対する変形相当量Hに対して、予め求められている変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、微分位相画像が求められ、その微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められることになる。
【0057】
また、吸収画像の出力時においては、制御装置51は、X線検出器3における隣接する2画素31間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出し、表示装置25に出力する。具体的には、式(6)(7)により、2画素Pn,m、Pn+1,m間の平均出力に基づいて吸収画像Kn,m、Kn+1,mを算出する。
Kn,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(6)
Kn+1,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(7)
【0058】
そして、位相エッジ効果を有する吸収画像の出力時においては、制御装置51は、X線検出器3における隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の放射線量の出力和に相当する値と、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,mの信号出力En,mを式(8)により算出し、画素Pn+1,mの信号出力En+1,mを式(9)により算出する。
【0059】
En,m={(Sn,m+Sn+1,m)/2}×{1−(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)+(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(8)
En+1,m={(Sn,m+Sn+1,m)/2}×{1+(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(9)
【0060】
これら微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出流れを、図8のデータフローダイアグラムに示す。
X線撮影621は、撮影指示信号を受けると、X線撮影をして、当該撮影によってX線検出器3が、検出画像データに固有の撮影IDを付与した検出画像データを出力する処理である。
検出器のオフセットゲイン補正622は、撮影装置本体部5の制御装置51が、検出画像データに対してX線検出器3に特有のX線検出器3の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正して、オフセット・ゲイン補正済み検出データを作成する処理である。
【0061】
演算元画像データの保存623は、制御装置51が、オフセット・ゲイン補正済み検出データを内部記憶装置に、演算元画像データとして保存する処理である。
【0062】
変形相当量算出624は、制御装置51が、演算元画像データから変形相当量画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(5)を用いて算出して、変形相当量画像データを算出してもよい。
【0063】
微分位相画像算出625は、制御装置51が、変形相当量画像データから、微分位相画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、LUT変換して、微分位相画像データを算出してもよい。
【0064】
微分位相画像データの保存626は、制御装置51が、微分位相画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
【0065】
ID付与ファイル化627は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている微分位相画像データにオーダIDを付与してファイル化して、微分位相画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
【0066】
微分位相画像ファイルの保存628は、制御装置51が、微分位相画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0067】
積分処理629は、制御装置51が、内部記憶装置に保存されている微分位相画像データに対して積分処理を施し、位相差画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X軸に沿って積分することで、位相差画像データが求めてもよい。
【0068】
位相差画像データの保存530は、制御装置51が、位相差画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
【0069】
ID付与ファイル化631は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相差画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相差画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
位相差画像ファイルの保存631は、制御装置51が、位相差画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0070】
吸収画像算出633は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから吸収画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X線照射量分布の縞が跨ぐ2画素の出力信号を平均化して、吸収画像データを算出してもよい。
【0071】
吸収画像データの保存634は、制御装置51が、内部記憶装置に吸収画像データを保存する処理である。
【0072】
ID付与ファイル化635は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
吸収画像ファイルの保存636は、制御装置51が、吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0073】
位相エッジ効果を有する吸収画像算出537は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(8)、(9)を用いて、位相エッジ効果を有する吸収画像データを算出してもよい。
【0074】
位相エッジ効果を有する吸収画像データの保存638は、制御装置51が、内部記憶装置に位相エッジ効果を有する吸収画像データを保存する処理である。
【0075】
ID付与ファイル化639は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相エッジ効果を有する吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
【0076】
位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルの保存640は、制御装置51が、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0077】
なお、上述の説明では、制御装置51が、X線検出器3から出力された検出画像データから、オフセットゲイン補正して演算元画像データを作成し、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出したが、制御装置51とは別体のコンソールで、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するようにしても良いし、また、演算や処理の分担は上述の例に限らない。
【0078】
以上のように、本実施形態によれば、被写体Hを透過したX線を1つのX線屈折レンズアレイ7によって、X線検出器3の複数の画素31のうち、隣接する2画素31にまたがるように離散的な縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0079】
また、制御装置51が、隣接する2画素31間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出するので、X線が被写体Hを透過することによる離散的な縞の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
【0080】
そして、制御装置51によって、隣接する2画素31間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
さらに、制御装置51によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
また、制御装置51が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0081】
また、本実施形態では、X線画像を出力する装置としてCRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置25を例示して説明したが、これ以外にも、X線画像をフィルムや紙等の媒体にプリントするプリント式の出力装置であってもよい。
【0082】
また、本実施形態では、断面が放物線状の凹曲面72を備えたX線屈折レンズ71を例示して説明したがレンズの形状はX線を屈折させるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、図9に示すように対向する面に形成され、互いに直交する凹曲面74,75によりX線を屈折させるレンズ71A(特開2001−337197号公報参照)や、図10に示すように、対向する段状面76によりX線を屈折させるレンズ71B(特表2003−505677号公報参照)や、図12に示すように、断面円形状の曲面77を有するX線屈折レンズ71bを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群9a(特開2002−131488号公報、特許2526409号公報参照)や、断面楕円形状の曲面を有するX線屈折レンズを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群(米国特許第6718009号公報参照)等が挙げられる。
【0083】
また、本実施形態では、X線屈折レンズ71が1層であるX線屈折レンズアレイ7を例示して説明したが、例えば、図11に示すように、X線屈折レンズ71を複数積層したX線屈折レンズアレイ7Aであってもよい。これにより、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズ71aが並べて設けられたX線屈折レンズ群9を形成することができ、1層のものよりも高い耐久性を確保することができる。
【0084】
そして、本実施形態では、X線屈折レンズ71によって、X線を離散的な縞状に絞る場合を例示して説明しているが、離散的なドット状に絞るものであってもよい。
【0085】
図13は、X線を離散的なドット状に絞るX線屈折レンズアレイ7Aの一例を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のR−R断面図、(c)は(a)のQ−Q断面図である。この図13(a)に示すように、X線屈折レンズアレイ7Aは、複数のX線屈折レンズ71aがマトリクス状に配置されている。各X線屈折レンズ71aは、X線光軸を回転中心とした放物線の回転体の形状をした、X線源2側に向けて凹んだ凹曲面72aとX線検出器3側に向けて凹んだ断面が放物線状の凹曲面73aとが対向するように形成されていて、これら凹曲面72a,73aによりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ71aは、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面32にX線照射量分布のドットを形成する。
【0086】
図14は、被写体の有無によるX線照射量分布のドットの変位を表す説明図である。図14(a)に、被写体の無い状態の例を、図14(b)に被写体が有る例を示す。ここで、「X線照射量分布のドットが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域をドット領域と呼ぶと、図14に示すように、X線屈折レンズ群による屈折方向のX方向・Y方向の両方において、ドット領域Dn,mが、X方向に隣接する2画素×Y方向に隣接する2画素の合計4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に跨っていて、かつ、4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に収まり、隣のドット領域Dn+2,m、Dn,m+2、Dn+2,m+2に隣接する画素まで跨っていないことである。
【0087】
これは、X方向とY方向の両方において、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅の孔を有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。
【0088】
図14に示すように、被写体の有無によりX線照射量分布のドットが変位するため、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,m、Rn,m+1、Rn+1,m+1とし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,m、Sn,m+1、Sn+1,m+1とすると、被写体によるX方向の変形相当量Hxn,m、被写体によるX方向の変形相当量Hyn,mは、式(10),(11)で表される。
【0089】
Hxn,m={(Sn,m+Sn,m+1)−((Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)・・・(10)
Hyn,m={(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−((Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)・・・(11)
【0090】
各画素に対するX方向の変形相当量Hxn,m、Y方向の変形相当量Hyn,mに対して、各々、予め求められているX方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUT、Y方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、X方向の微分位相画像、Y方向の微分位相画像が求められ、そのX方向の微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められ、また、そのY方向の微分位相画像をY軸に沿って積分することで、位相差画像が求められる。
【0091】
また、制御装置51が、X線検出器3におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて、吸収画像Kn,m、Kn+1,m、Kn,m+1、Kn+1,m+1を算出する。具体的には、式(12)により求められた、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の平均出力Hに基づいて吸収画像を算出する。
【0092】
Kn,m=Kn+1,m=Kn,m+1=Kn+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4・・・(12)
【0093】
そして、制御装置51が、X線検出器3におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値と、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力En,m、En+1,m、En,m+1、En+1,m+1を式(13)〜(16)により算出する。
【0094】
En,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(13)
【0095】
En+1,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(14)
【0096】
En,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(15)
【0097】
En+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(16)
【0098】
また、これ以外にも、例えば図15に示すように、X線をドット状に絞るための多数のX線透過部90を備えたアパーチャ91を、被写体HのX線源2A側に配置することで、当該アパーチャ91によってX線がX線検出器3上に離散的なドット状となるように絞られることになる。この場合においても、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本実施形態におけるX線撮影システムの構成例を示す説明図である。
【図2】図1のX線撮影システムに備わるX線屈折レンズアレイの概略構成を示す説明図である。
【図3】図2のX線屈折レンズアレイに備わるX線屈折レンズの断面図である。
【図4】図1のX線撮影システムに備わるX線検出器の隣接する2画素に1つの縞がまたがった際に、他の縞の端部付近が進入した状態を表す説明図である。
【図5】図1のX線撮影システムに備わる撮影装置本体部の制御構成を示すブロック図である。
【図6】図1のX線撮影システムでの撮影時におけるX線の照射状況を表す示す図である。
【図7】図1のX線検出器上に現出する縞の被写体の有無に基づく変位を表す説明図である。
【図8】図5の制御装置で実行される微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出処理の流れを表すデータフローダイアグラムである。
【図9】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図10】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図11】本実施形態に係るX線屈折レンズアレイの変形例を示す説明図である。
【図12】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図13】本実施形態に係るX線屈折レンズアレイの変形例を表す説明図である。
【図14】図13のX線屈折レンズアレイにより現出されたドットの変位を表す説明図である。
【図15】本実施形態に係るX線撮影システムの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【0100】
2 X線源
3 X線検出器
4 保持部
5 撮影装置本体部
6 支持部
7 X線屈折レンズアレイ(X線光学手段)
21 電源部
24 入力装置
25 表示装置
31 画素
51 制御装置(微分位相画像算出手段、吸収画像算出手段、位相差画像算出手段,エッジ吸収画像算出手段)
52 バス
53 駆動源
71 線屈折レンズ
100 X線撮影システム
H 被写体
【技術分野】
【0001】
本発明は、X線撮影システム、プログラム及びX線撮影方法に係り、特にX線位相画像の撮影が可能なX線撮影システム、プログラム及びX線撮影方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、X線画像撮影として、早期診断や予防診断を目的に開発が進められているX線位相画像撮影が知られている。このX線位相画像撮影は、X線吸収画像と比較して、被写体の軟部のコントラストが大きい、或いはエッジ効果によってくっきりと見えるために、微小な病変の検出や、軟部の病変の検出が可能と考えられている。
X線位相画像撮影においては、結晶製X線干渉計方式、DEI方式、伝播法、Zemike位相差顕微法、タルボ干渉計方式など、種々の方式が開発されている。なかでも他の方式と比べて空間分解能や検出感度が高く、実用的でもあるタルボ干渉計方式が近年公開されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
タルボ干渉計方式では、X線源と、X線源から照射されて被写体を透過したX線を検出するX線検出器と、X線の照射方向における被写体の直後方に配置された第1回折格子と、第1回折格子から所定の間隔を空けてX線検出器の前方に配置された第2回折格子とにより、X線位相画像が撮影されるようになっている。ここで、第1回折格子と第2回折格子とは回折部分が同ピッチに形成されているために、被写体を透過したX線は、第1,第2回折格子を透過することでX線検出器上にモアレを形成することになる。X線検出器ではモアレの縞のゆがみが検出されるので、この検出結果を基に被写体のX線位相画像が形成される。
【特許文献1】国際公開第2004/058070号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のタルボ干渉計方式であると、第1回折格子と、第2回折格子との回折部分を同ピッチに合わせておく必要があるが、これらのピッチは数μm程度、かつ、回折格子上で回折格子ピッチ以上の空間可干渉性を確保するために、X線源の焦点径は微小ででなければタルボ効果が得られない。このように回折格子のピッチが細かいと回折格子の作成精度や、配置精度も高くする必要があり、また、X線源の焦点径が微小だと十分な照射エネルギーが得られない課題があった。
本発明の課題は、タルボ干渉型よりも簡素な構成でX線の位相差に関する画像の取得を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明に係るX線撮影システムは、
X線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備え、
前記X線光学手段は、前記被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴としている。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0010】
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
【0011】
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段が、前記X線源から発生したX線を前記X線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るものであることを特徴としている。
【0012】
請求項8記載の発明は、請求項7記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイを有することを特徴としている。
【0013】
請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有することを特徴としている。
【0014】
請求項10記載の発明は、請求項9記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記X線屈折レンズ群のレンズ中心との間隔をR1、前記X線屈折レンズ群のレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすことを特徴としている。
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
【0015】
請求項11記載の発明におけるプログラムは、
被写体にX線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備えるX線撮影システムの前記X線検出器から出力された演算元画像データから演算処理するコンピュータに、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0016】
請求項12記載の発明は、請求項11記載のプログラムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データと、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データとの比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0017】
請求項13記載の発明は、請求項12記載のプログラムにおいて、
前記微分位相画像算出機能によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0018】
請求項14記載の発明は、請求項11〜13のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0019】
請求項15記載の発明は、請求項11〜14のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出機能を実行させることを特徴としている。
【0020】
請求項16記載の発明におけるX線撮影方法は、
2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器によって、X線源から照射され被写体を透過したX線を検出する際に、
被写体及び前記X線検出器の間に配置されたX線光学手段によって、前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状に絞るX線絞り工程を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0021】
請求項1,16記載の発明によれば、被写体を透過したX線をX線光学手段によって、X線検出器の複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0022】
また、本発明者らは、隣接する2画素間の出力差と出力和との比により、X線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が検出されることを見出した。つまり、請求項2,11記載の発明のように、微分位相画像算出手段が、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出すると、X線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
請求項3記載の発明によれば、位相画像算出手段が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0023】
請求項4,12記載の発明によれば、被写体のない状態でX線源から照射されたX線に基づくX線検出器の検出結果と、被写体がある状態でX線源から被写体を透過したX線に基づくX線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、微分位相画像が算出されるので、被写体の有無によるX線の変位量に基づいた微分位相画像を算出することができる。
【0024】
請求項5,13記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0025】
請求項6,14記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果に基づいた吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
【0026】
請求項7記載の発明によれば、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較して、X線光学手段によって変形相当量を簡単な構成で検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0027】
請求項8記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズがそれぞれドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイであるので、各々のX線屈折レンズは撮影画像の画素サイズの数倍程度の大きさでよい。このため、作成が容易であり、被写体を透過したX線をより簡素な構成でドット状又は縞状に絞ることが可能となる。
【0028】
請求項9記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有するので、X線屈折レンズの形状が先鋭な形状でなくてもよく、作成が容易で、耐久性を確保することができる。
【0029】
また、X線屈折レンズに不具合があったとしても、当該X線屈折レンズにより形成されたドット又は縞をX線検出器の検出結果から特定することが可能となるので、不具合となったX線屈折レンズの特定も容易になる。
【0030】
請求項10記載の発明によれば、X線画像検出面上で被写体内のX線屈折率差による位相画像として識別性の高い画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下に、図を参照しつつ、本発明に係るX線撮影システムについて説明する。ただし、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。また、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
【0032】
図1に、本実施形態におけるX線撮影システム100の構成例を示す。X線撮影システム100には、被写体Hに向けてX線を照射するX線源2と、X線源2から照射され被写体Hを透過したX線を検出するX線検出器3と、X線源2及びX線検出器3の間で被写体Hの保持する保持部4と、これら各部を制御する撮影装置本体部5とが設けられている。
【0033】
X線源2としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジX線管や、回転陽極X線管が挙げられる。なお、回転陽極X線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでX線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)であり、また平行光X線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるX線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したX線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Hに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見たX線が発生する陽極の平面の大きさを実焦点(フォーカス)と呼ぶ。焦点径a(μm)は、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、X線源の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。
このX線源2には、管電圧及び管電流を印加する電源部21(図5参照)が接続されている。
【0034】
X線検出器3は、X線源2から照射され被写体Hを透過したX線をX線画像検出面32で検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するFPD(flat panel detector)である。つまり、X線検出器3はX線画像検出面32に配置された2次元画像センサである。このX線検出器3の各画素31は、例えば70〜150μmピッチでマトリクス状に配置されている。
【0035】
保持部4には、被写体HをX線源2側の面で支持する支持部6と、支持部6のX線検出器3側に配置されたX線屈折レンズアレイ(X線光学手段)7とが収納されている。X線屈折レンズアレイ7は、被写体Hを透過したX線をX線検出器3の複数の画素31のうち、隣接する2画素31にまたがるように縞状のX線照射量分布に絞るようになっている。
【0036】
図2はX線屈折レンズアレイ7の概略構成を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。この図2に示すようにX線屈折レンズアレイ7には、図2紙面上における上下方向に沿う、図2紙面における横方向に集光力を有する多数のX線屈折レンズ71が、所定の周期で横方向に沿って配列されている。そして、X線屈折レンズ71は、X線光軸方向に複数積層されている。これにより、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズ71が並べて設けられたX線屈折レンズ群9が形成される。
図3は1つのX線屈折レンズ71の断面図である。X線屈折レンズ71は、X線源2側に向けて凹んだ断面が放物線上の凹曲面72が形成されていて、この凹曲面72によりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ71は、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面32にX線照射量分布の縞を形成する。このように、X線屈折レンズアレイ7によりX線が集光されて、X線検出面32上に、即ち、X線画像検出器3上で離散的に配置された縞状のX線照射量分布になる。
【0037】
ここで、各部の設置箇所について説明すると、X線源2の焦点径をa、X線光軸方向に直交する方向におけるX線屈折レンズアレイ7の配列周期をp、X線源2の光軸方向における中心とX線屈折レンズ群9の光軸方向におけるレンズ中心との間隔をR1、X線屈折レンズ群9の光軸方向におけるレンズ中心とX線検出器3におけるX線画像検出面32との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすようにX線源2、X線屈折レンズアレイ7、X線検出器3が配置されている。
【0038】
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
従って、X線源2の焦点径aによるX線画像検出面32上の幾何学的不鋭が、X線源2を投影中心としたX線屈折レンズ71のX線画像検出面32上の像の配列周期より小さいので、X線屈折レンズアレイ7によるX線照射量分布の縞に隣接する2画素内に収まり、隣の縞に隣接する画素にまであまり影響しないので、X線の位相差に関する画像が得られる。
【0039】
そして、上記式(1)を満たしつつ、図1に示す通り各X線屈折レンズ71により形成された縞SがX線検出器3における隣接する2画素間にまたがるように、X線源2、X線屈折レンズアレイ7、X線検出器3が配置されている。
なお、図2に示す一軸方向のみに集光作用のあるX線屈折レンズアレイ7を用いる場合、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法でX線屈折レンズアレイ7の配列方向で測定された焦点径をa(μm)として、式(1)を満たすことが好ましい。
【0040】
ここで、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域を縞領域と呼ぶと、図4(a)に示すように、X線屈折レンズ群による屈折方向Xにおいて、縞領域Snが、この方向Xに隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m内に跨っていて、かつ、2画素Pn,m、Pn+1,m内に収まり、隣の縞領域Sn+2に隣接する画素まで跨っていないことである。これは、X線屈折レンズ群による屈折方向Xにおいて、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅のスリットを有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。
【0041】
一方、図4(b)に示すように、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,mに1つの縞Snがまたがっており、更に、他の縞Sn+2が画素Pn+1,mに跨っている場合は、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」に該当しない。
【0042】
図5に示すように、撮影装置本体部5には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)により構成される制御装置51が備えられている。制御装置51には、X線検出器3、電源部21がバス52を介して接続されている。また、制御装置51には、撮影条件等の入力を行うキーボードやタッチパネル(図示省略)、保持部4の位置の調整を行うための位置調整スイッチ等を備える入力装置24、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置25等が接続されている。
【0043】
制御装置51のROMには、X線像撮影装置100各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりX線像撮影装置100各部の動作を統括的に制御し、X線画像撮影を行う。
【0044】
例えば、撮影装置本体部5は、電源部21により、X線源2に管電圧及び管電流を印加して被写体Hに対して放射線を照射させ、X線検出器3から入力された放射線量が予め設定された放射線量に達すると、電源部21によりX線源2からの放射線の照射を停止させる。
【0045】
そして、X線検出器3又は制御装置51は、X線検出器3固有の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正する。その後、オフセット・ゲイン特性を補正されたX線画像について、制御装置51は、基準値と、被写体Hを透過した際に縞Sが形成される隣接する2画素31のそれぞれが検出した出力差/出力和とを比較して、被写体Hを透過したことによる縞Sの変形に相当する変形相当量を検出する。なお、この基準値は、被写体Hがない場合にX線照射した際のX線画像の隣接する2画素31の各々が検出した放射線量の出力差/出力和で、制御装置51が記憶している基準値である。つまり、制御装置51が、本発明に係る変形相当量検出手段である。制御装置51は、X線検出器3から取得した各画素31の放射線量や、変形相当量に基づいて、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像、位相差画像を算出する。
【0046】
以下、各画像の算出方法について説明する。
まず、図6は、撮影時におけるX線の照射状況を表す示す図である。図6に示すように、被写体HとX線検出器3間に距離を設けると、X線源2から照射されたX線により、ライフサイズに対して拡大されたX線画像の潜像がX線検出器3で検出されることとなる。
【0047】
ここで、被写体Hを透過したことによるX線の傾斜角をα、X線の波長をλとすると、被写体HのX線位相シフトφは式(3)で表される。
【0048】
φ(x,y)=(2π/λ)×∫δ(x,y,z)dz・・・(3)
【0049】
ここでδは、位相に関する係数であり、被写体Hの複素屈折率n=1−δ−iβ(β:吸収に関する係数)から算出される。
そして、角度αと、位相シフトφの関係は式(4)で表される。
【0050】
(αx,αy)=(λ/2π)×Δφ(x,y)・・・(4)
【0051】
この式(4)の関係から、αx,αyのいずれかが検出されれば、それを積分することでX線位相シフトφが求まることになる。
【0052】
この積分前の各画素31の放射線検出量に基づく画像が微分位相画像であり、当該微分位相画像を積分した値に基づく画像が位相差画像となる。
【0053】
具体的には、制御装置51は、微分位相画像の出力時においては、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求めるために、X線検出器3における隣接する2画素31間の放射線量の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて変形相当量を求め、変形相当量と微分位相量との関係を示すLUTを通すことで微分位相画像を算出して、表示装置25に出力する。
また、制御装置51は、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像を算出し、表示装置25に出力する。
【0054】
なお、上記した微分位相画像の算出方式とは別に、被写体Hのない状態でX線源2から照射されたX線に基づくX線検出器3の各画素31の検出結果と、被写体Hがある状態でX線源2から被写体Hを透過したX線に基づくX線検出器3の各画素31の検出結果との比較結果に基づいて、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求め、微分位相画像を算出することも可能である。
【0055】
図7は、被写体の有無による縞Snの変位を表す説明図である。この図7に示すように、被写体の有無により縞Snが変位するため、隣接する画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,mとし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,mとすると、被写体による変形相当量Hn,mは、式(5)で表される。
Hn,m=(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)・・・(5)
【0056】
各画素に対する変形相当量Hに対して、予め求められている変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、微分位相画像が求められ、その微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められることになる。
【0057】
また、吸収画像の出力時においては、制御装置51は、X線検出器3における隣接する2画素31間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出し、表示装置25に出力する。具体的には、式(6)(7)により、2画素Pn,m、Pn+1,m間の平均出力に基づいて吸収画像Kn,m、Kn+1,mを算出する。
Kn,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(6)
Kn+1,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(7)
【0058】
そして、位相エッジ効果を有する吸収画像の出力時においては、制御装置51は、X線検出器3における隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の放射線量の出力和に相当する値と、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,mの信号出力En,mを式(8)により算出し、画素Pn+1,mの信号出力En+1,mを式(9)により算出する。
【0059】
En,m={(Sn,m+Sn+1,m)/2}×{1−(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)+(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(8)
En+1,m={(Sn,m+Sn+1,m)/2}×{1+(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(9)
【0060】
これら微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出流れを、図8のデータフローダイアグラムに示す。
X線撮影621は、撮影指示信号を受けると、X線撮影をして、当該撮影によってX線検出器3が、検出画像データに固有の撮影IDを付与した検出画像データを出力する処理である。
検出器のオフセットゲイン補正622は、撮影装置本体部5の制御装置51が、検出画像データに対してX線検出器3に特有のX線検出器3の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正して、オフセット・ゲイン補正済み検出データを作成する処理である。
【0061】
演算元画像データの保存623は、制御装置51が、オフセット・ゲイン補正済み検出データを内部記憶装置に、演算元画像データとして保存する処理である。
【0062】
変形相当量算出624は、制御装置51が、演算元画像データから変形相当量画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(5)を用いて算出して、変形相当量画像データを算出してもよい。
【0063】
微分位相画像算出625は、制御装置51が、変形相当量画像データから、微分位相画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、LUT変換して、微分位相画像データを算出してもよい。
【0064】
微分位相画像データの保存626は、制御装置51が、微分位相画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
【0065】
ID付与ファイル化627は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている微分位相画像データにオーダIDを付与してファイル化して、微分位相画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
【0066】
微分位相画像ファイルの保存628は、制御装置51が、微分位相画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0067】
積分処理629は、制御装置51が、内部記憶装置に保存されている微分位相画像データに対して積分処理を施し、位相差画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X軸に沿って積分することで、位相差画像データが求めてもよい。
【0068】
位相差画像データの保存530は、制御装置51が、位相差画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
【0069】
ID付与ファイル化631は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相差画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相差画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
位相差画像ファイルの保存631は、制御装置51が、位相差画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0070】
吸収画像算出633は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから吸収画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X線照射量分布の縞が跨ぐ2画素の出力信号を平均化して、吸収画像データを算出してもよい。
【0071】
吸収画像データの保存634は、制御装置51が、内部記憶装置に吸収画像データを保存する処理である。
【0072】
ID付与ファイル化635は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
吸収画像ファイルの保存636は、制御装置51が、吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0073】
位相エッジ効果を有する吸収画像算出537は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(8)、(9)を用いて、位相エッジ効果を有する吸収画像データを算出してもよい。
【0074】
位相エッジ効果を有する吸収画像データの保存638は、制御装置51が、内部記憶装置に位相エッジ効果を有する吸収画像データを保存する処理である。
【0075】
ID付与ファイル化639は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相エッジ効果を有する吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
【0076】
位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルの保存640は、制御装置51が、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
【0077】
なお、上述の説明では、制御装置51が、X線検出器3から出力された検出画像データから、オフセットゲイン補正して演算元画像データを作成し、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出したが、制御装置51とは別体のコンソールで、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するようにしても良いし、また、演算や処理の分担は上述の例に限らない。
【0078】
以上のように、本実施形態によれば、被写体Hを透過したX線を1つのX線屈折レンズアレイ7によって、X線検出器3の複数の画素31のうち、隣接する2画素31にまたがるように離散的な縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【0079】
また、制御装置51が、隣接する2画素31間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出するので、X線が被写体Hを透過することによる離散的な縞の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
【0080】
そして、制御装置51によって、隣接する2画素31間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
さらに、制御装置51によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
また、制御装置51が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
【0081】
また、本実施形態では、X線画像を出力する装置としてCRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置25を例示して説明したが、これ以外にも、X線画像をフィルムや紙等の媒体にプリントするプリント式の出力装置であってもよい。
【0082】
また、本実施形態では、断面が放物線状の凹曲面72を備えたX線屈折レンズ71を例示して説明したがレンズの形状はX線を屈折させるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、図9に示すように対向する面に形成され、互いに直交する凹曲面74,75によりX線を屈折させるレンズ71A(特開2001−337197号公報参照)や、図10に示すように、対向する段状面76によりX線を屈折させるレンズ71B(特表2003−505677号公報参照)や、図12に示すように、断面円形状の曲面77を有するX線屈折レンズ71bを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群9a(特開2002−131488号公報、特許2526409号公報参照)や、断面楕円形状の曲面を有するX線屈折レンズを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群(米国特許第6718009号公報参照)等が挙げられる。
【0083】
また、本実施形態では、X線屈折レンズ71が1層であるX線屈折レンズアレイ7を例示して説明したが、例えば、図11に示すように、X線屈折レンズ71を複数積層したX線屈折レンズアレイ7Aであってもよい。これにより、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズ71aが並べて設けられたX線屈折レンズ群9を形成することができ、1層のものよりも高い耐久性を確保することができる。
【0084】
そして、本実施形態では、X線屈折レンズ71によって、X線を離散的な縞状に絞る場合を例示して説明しているが、離散的なドット状に絞るものであってもよい。
【0085】
図13は、X線を離散的なドット状に絞るX線屈折レンズアレイ7Aの一例を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のR−R断面図、(c)は(a)のQ−Q断面図である。この図13(a)に示すように、X線屈折レンズアレイ7Aは、複数のX線屈折レンズ71aがマトリクス状に配置されている。各X線屈折レンズ71aは、X線光軸を回転中心とした放物線の回転体の形状をした、X線源2側に向けて凹んだ凹曲面72aとX線検出器3側に向けて凹んだ断面が放物線状の凹曲面73aとが対向するように形成されていて、これら凹曲面72a,73aによりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ71aは、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面32にX線照射量分布のドットを形成する。
【0086】
図14は、被写体の有無によるX線照射量分布のドットの変位を表す説明図である。図14(a)に、被写体の無い状態の例を、図14(b)に被写体が有る例を示す。ここで、「X線照射量分布のドットが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域をドット領域と呼ぶと、図14に示すように、X線屈折レンズ群による屈折方向のX方向・Y方向の両方において、ドット領域Dn,mが、X方向に隣接する2画素×Y方向に隣接する2画素の合計4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に跨っていて、かつ、4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に収まり、隣のドット領域Dn+2,m、Dn,m+2、Dn+2,m+2に隣接する画素まで跨っていないことである。
【0087】
これは、X方向とY方向の両方において、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅の孔を有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。
【0088】
図14に示すように、被写体の有無によりX線照射量分布のドットが変位するため、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,m、Rn,m+1、Rn+1,m+1とし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,m、Sn,m+1、Sn+1,m+1とすると、被写体によるX方向の変形相当量Hxn,m、被写体によるX方向の変形相当量Hyn,mは、式(10),(11)で表される。
【0089】
Hxn,m={(Sn,m+Sn,m+1)−((Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)・・・(10)
Hyn,m={(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−((Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)・・・(11)
【0090】
各画素に対するX方向の変形相当量Hxn,m、Y方向の変形相当量Hyn,mに対して、各々、予め求められているX方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUT、Y方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、X方向の微分位相画像、Y方向の微分位相画像が求められ、そのX方向の微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められ、また、そのY方向の微分位相画像をY軸に沿って積分することで、位相差画像が求められる。
【0091】
また、制御装置51が、X線検出器3におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて、吸収画像Kn,m、Kn+1,m、Kn,m+1、Kn+1,m+1を算出する。具体的には、式(12)により求められた、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の平均出力Hに基づいて吸収画像を算出する。
【0092】
Kn,m=Kn+1,m=Kn,m+1=Kn+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4・・・(12)
【0093】
そして、制御装置51が、X線検出器3におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値と、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力En,m、En+1,m、En,m+1、En+1,m+1を式(13)〜(16)により算出する。
【0094】
En,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(13)
【0095】
En+1,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(14)
【0096】
En,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(15)
【0097】
En+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(16)
【0098】
また、これ以外にも、例えば図15に示すように、X線をドット状に絞るための多数のX線透過部90を備えたアパーチャ91を、被写体HのX線源2A側に配置することで、当該アパーチャ91によってX線がX線検出器3上に離散的なドット状となるように絞られることになる。この場合においても、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本実施形態におけるX線撮影システムの構成例を示す説明図である。
【図2】図1のX線撮影システムに備わるX線屈折レンズアレイの概略構成を示す説明図である。
【図3】図2のX線屈折レンズアレイに備わるX線屈折レンズの断面図である。
【図4】図1のX線撮影システムに備わるX線検出器の隣接する2画素に1つの縞がまたがった際に、他の縞の端部付近が進入した状態を表す説明図である。
【図5】図1のX線撮影システムに備わる撮影装置本体部の制御構成を示すブロック図である。
【図6】図1のX線撮影システムでの撮影時におけるX線の照射状況を表す示す図である。
【図7】図1のX線検出器上に現出する縞の被写体の有無に基づく変位を表す説明図である。
【図8】図5の制御装置で実行される微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出処理の流れを表すデータフローダイアグラムである。
【図9】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図10】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図11】本実施形態に係るX線屈折レンズアレイの変形例を示す説明図である。
【図12】本実施形態に係るX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。
【図13】本実施形態に係るX線屈折レンズアレイの変形例を表す説明図である。
【図14】図13のX線屈折レンズアレイにより現出されたドットの変位を表す説明図である。
【図15】本実施形態に係るX線撮影システムの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【0100】
2 X線源
3 X線検出器
4 保持部
5 撮影装置本体部
6 支持部
7 X線屈折レンズアレイ(X線光学手段)
21 電源部
24 入力装置
25 表示装置
31 画素
51 制御装置(微分位相画像算出手段、吸収画像算出手段、位相差画像算出手段,エッジ吸収画像算出手段)
52 バス
53 駆動源
71 線屈折レンズ
100 X線撮影システム
H 被写体
【特許請求の範囲】
【請求項1】
X線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備え、
前記X線光学手段は、前記被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項2】
請求項1記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項3】
請求項2記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項4】
請求項2又は3記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段が、前記X線源から発生したX線を前記X線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るものであることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項8】
請求項7記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイを有することを特徴とするX線撮影システム。
【請求項9】
請求項7又は8記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有することを特徴とするX線撮影システム。
【請求項10】
請求項9記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記X線屈折レンズ群のレンズ中心との間隔をR1、前記X線屈折レンズ群のレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすことを特徴とするX線撮影システム。
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
【請求項11】
被写体にX線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備えるX線撮影システムの前記X線検出器から出力された演算元画像データから演算処理するコンピュータに、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項12】
請求項11記載のプログラムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データと、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データとの比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項13】
請求項12記載のプログラムにおいて、
前記微分位相画像算出機能によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項14】
請求項11〜13のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項15】
請求項11〜14のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項16】
2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器によって、X線源から照射され被写体を透過したX線を検出する際に、
被写体及び前記X線検出器の間に配置されたX線光学手段によって、前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状に絞るX線絞り工程を有することを特徴とするX線撮影方法。
【請求項1】
X線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記X線源から照射され被写体を透過したX線を離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備え、
前記X線光学手段は、前記被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように、離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項2】
請求項1記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項3】
請求項2記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項4】
請求項2又は3記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段が、前記X線源から発生したX線を前記X線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るものであることを特徴とするX線撮影システム。
【請求項8】
請求項7記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイを有することを特徴とするX線撮影システム。
【請求項9】
請求項7又は8記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群を有することを特徴とするX線撮影システム。
【請求項10】
請求項9記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記X線屈折レンズ群のレンズ中心との間隔をR1、前記X線屈折レンズ群のレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR2とすると、以下の式(1)を満たすことを特徴とするX線撮影システム。
a×R2<p×(R1+R2)・・・(1)
【請求項11】
被写体にX線を照射するX線源と、
X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するため、2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器と、
前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るX線光学手段とを備えるX線撮影システムの前記X線検出器から出力された演算元画像データから演算処理するコンピュータに、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項12】
請求項11記載のプログラムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データと、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果の演算元画像データとの比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項13】
請求項12記載のプログラムにおいて、
前記微分位相画像算出機能によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項14】
請求項11〜13のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項15】
請求項11〜14のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出機能を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項16】
2次元配置された複数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するX線検出器によって、X線源から照射され被写体を透過したX線を検出する際に、
被写体及び前記X線検出器の間に配置されたX線光学手段によって、前記被写体を透過したX線を前記X線検出器の前記複数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状に絞るX線絞り工程を有することを特徴とするX線撮影方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2008−200358(P2008−200358A)
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−41350(P2007−41350)
【出願日】平成19年2月21日(2007.2.21)
【出願人】(303000420)コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年2月21日(2007.2.21)
【出願人】(303000420)コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]