放射線画像撮影用格子ユニット、及び放射線画像撮影システム
【課題】小型化、及び位相コントラスト画像の画質の向上を図る。
【解決手段】Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に第１及び第２の格子ユニットが配置される。第１及び第２の格子ユニットは、大きさが異なること以外は同様の構成である。第１の格子ユニットは、Ｘ線透過性の材料からなる格子基板３０を備える。格子基板３０には、複数の溝３３ａからなる格子部３３、格子部３３の一端に接続された第１の集合流路３４、格子部３３の他端に接続された第２の集合流路３５が形成されている。第１の集合流路３４には、Ｘ線吸収材供給部が接続されており、第２の集合流路３５にはＸ線透過材供給部が接続されている。格子部３３は、Ｘ線吸収材供給部から流体状のＸ線吸収材が供給されることによりＸ線に対する格子として機能し、Ｘ線透過材供給部から流体状のＸ線透過材が供給されることによりＸ線透過部として機能する。
【解決手段】Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に第１及び第２の格子ユニットが配置される。第１及び第２の格子ユニットは、大きさが異なること以外は同様の構成である。第１の格子ユニットは、Ｘ線透過性の材料からなる格子基板３０を備える。格子基板３０には、複数の溝３３ａからなる格子部３３、格子部３３の一端に接続された第１の集合流路３４、格子部３３の他端に接続された第２の集合流路３５が形成されている。第１の集合流路３４には、Ｘ線吸収材供給部が接続されており、第２の集合流路３５にはＸ線透過材供給部が接続されている。格子部３３は、Ｘ線吸収材供給部から流体状のＸ線吸収材が供給されることによりＸ線に対する格子として機能し、Ｘ線透過材供給部から流体状のＸ線透過材が供給されることによりＸ線透過部として機能する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線を用いた放射線画像撮影用格子ユニット、及び放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物体に入射したとき、相互作用により強度及び位相が変化する。Ｘ線の位相変化（角度変化）は、強度変化よりも大きいことが知られている。このＸ線の性質を利用し、被検体によるＸ線の位相変化に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（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。
【０００３】
Ｘ線位相イメージングの一種として、透過型の回折格子によるタルボ干渉効果を用いたＸ線画像撮影システムが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＸ線画像撮影システムは、Ｘ線源から見て、被検体の背後に第１の格子を配置し、第１の格子からタルボ干渉距離だけ下流に第２の格子を配置する。第２の格子の背後には、Ｘ線を検出して画像を生成するＸ線画像検出器が配置されている。第１及び第２の格子は、一方向に延伸されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列したものである。タルボ干渉距離とは、第１の格子を通過した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る。タルボ干渉効果によって形成された自己像は、被検体とＸ線との相互作用により変調を受ける。
【０００４】
上記Ｘ線画像撮影システムでは、第１の格子の自己像と第２の格子との重ね合わせ（強度変調）により生じる縞画像を、縞走査法により検出し、被検体による縞画像の変化から被検体の位相情報を取得する。この縞走査法では、第１の格子に対して第２の格子が、格子方向にほぼ垂直な方向に所定ピッチずつ並進移動され、並進移動が行なわれるたびにＸ線画像検出器により撮影が行われる。並進移動に対する各画素値の強度変化から、被検体で屈折したＸ線の角度分布が取得され、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像が得られる。この縞走査法は、レーザ光を用いた撮影装置にも適用されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、Ｘ線位相イメージングでは、複数回のＸ線照射が要され、被検体の被曝が問題となるため、一度のＸ線照射で済むＸ線の吸収画像のほうが位相コントラスト画像よりも好まれる場合がある。そこで、位相コントラスト画像の生成にも吸収画像の生成にも柔軟に対応可能なように、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間から退避可能とすることが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２に記載の放射線撮影システムには、位相コントラスト画像の撮影時には、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間に配置し、吸収画像の撮影時には、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間から退避させる格子移動機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４４５３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３０４２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁
【非特許文献２】Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、吸収画像の撮影時に第１及び第２の格子を退避させるためのスペースが必要であり、装置が大型化するといった問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の放射線撮影システムでは、吸収画像の撮影のために退避させた第１及び第２の格子を、位相コントラスト画像の撮影のためにＸ線源とＸ線画像検出器との間に戻した場合には、Ｘ線源及びＸ線画像検出器と、第１及び第２の格子との位置関係にずれが生じる可能性がある。位相イメージングでは、少なくともＸ線源から第１の格子までの距離、及び第１及び第２の格子間の距離を高精度に設定する必要があるため、位置ずれが生じた場合には、位相コントラスト画像の画質が劣化する。
【００１１】
本発明の目的は、小型化、及び位相コントラスト画像の画質の劣化防止を可能とする放射線画像撮影用格子ユニット、及び放射線画像撮影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像撮影用格子ユニットは、複数の溝からなる格子部が形成された放射線透過性の格子基板と、前記格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なう媒体切替手段と、を備えることを特徴とする。格子部は、放射線吸収材が充填された場合に放射線に対する格子として作用し、放射線吸収材が排出された場合に放射線透過部として作用する。
【００１３】
なお、前記媒体切替手段は、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出を、前記格子部に流体状の放射線透過材を供給することにより行なうことが好ましい。
【００１４】
また、前記格子基板は、前記格子部の一端に、前記媒体切替手段に接続された第１の流路が形成され、前記格子部の他端に、前記媒体切替手段に接続された第２の流路が形成されていることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記媒体切替手段は、前記第１の流路に接続され前記格子部に前記放射線吸収材を供給する放射線吸収材供給部と、前記第２の流路に接続され前記格子部に前記放射線透過材を供給する放射線透過材供給部とからなることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記放射線吸収材供給部及び前記放射線透過材供給部は、それぞれ加圧ポンプと貯留タンクからなることが好ましい。
【００１７】
また、前記媒体切替手段は、前記放射線吸収材と前記放射線透過材とが交互に充填され、一方が前記第１の流路に接続されるとともに、他方が前記第２の流路に接続された循環路と、前記放射線吸収材及び前記放射線透過材を流動させる流動手段とからなるものであってもよい。
【００１８】
また、前記媒体切替手段は、液体状の前記放射線吸収材が貯留された容器と、前記格子基板を、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬する位置と、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬しない位置との間で昇降させる昇降手段とからなるものであってもよい。
【００１９】
本発明の放射線画像撮影システムは、少なくとも１つの格子ユニットと、前記格子ユニットに向けて放射線を放射する放射線源と、前記格子ユニットを介して放射線を検出し画像データを生成する放射線画像検出器と、前記格子ユニットの前記媒体切替手段を制御して、前記格子部を格子または放射線透過部として選択的に機能させる制御部と、前記格子ユニットの格子部を格子として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき位相コントラスト画像を生成し、前記格子部を放射線透過部として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき吸収画像を生成する画像処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
なお、前記格子ユニットとして、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に対向配置された第１の格子ユニット及び第２の格子ユニットを備えることが好ましい。この場合には、前記第１の格子ユニットまたは前記第２の格子ユニットの前記格子基板の一方を他方に対して所定のピッチで複数の位置に移動させる走査手段を備え、前記画像処理部は、前記各位置で前記放射線画像検出器により得られた複数の画像データに基づき位相コントラスト画像を生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の放射線画像撮影用格子ユニットは、複数の溝からなる格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なうことにより、格子部を格子または放射線透過部として機能させるものであり、従来のような格子の退避動作及び退避スペースが不要となるため、小型化を図ることができる。また、退避動作を行わないことから、放射線画像撮影システムでは、格子の位置ずれが軽減され、位相コントラスト画像の画質の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】格子基板の構成を示す斜視図である。
【図３】第２実施形態に係る第１の格子ユニットの構成を示す平面図である。
【図４】第３実施形態に係る第１の格子ユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線源１１、撮影部１２、画像処理部１３、コンソール１４、及びシステム制御部１５を備えている。Ｘ線源１１は、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００２４】
撮影部１２は、Ｘ線画像検出器２０、第１の格子ユニット２１、第２の格子ユニット２２、及び走査機構２３からなる。Ｘ線照射方向であるｚ方向に沿って、第１の格子ユニット２１、第２の格子ユニット２２、Ｘ線画像検出器２０の順に配置されている。走査機構２３は、位相コントラスト画像の撮影（位相イメージング）時には、第２の格子ユニット２２をｚ方向に直交する一方向であるｘ方向に所定ピッチで段階的に移動させる。
【００２５】
Ｘ線源１１と第１の格子ユニット２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器２０は、半導体回路により構成されたフラットパネル型検出器であり、第２の格子ユニット２２の背後に、検出面がｚ方向に直交するように配置されている。
【００２６】
第１の格子ユニット２１は、Ｘ線透過性の材料からなる格子基板３０と、格子基板３０の一端に接続されたＸ線吸収材供給部３１と、格子基板３０の他端に接続されたＸ線透過材供給部３２とから構成されている。詳しくは後述するが、格子基板３０は、Ｘ線吸収材供給部３１から流体状のＸ線吸収材が供給されることによりＸ線に対する吸収型格子として機能する。一方、格子基板３０は、Ｘ線吸収材供給部３１から供給されたＸ線吸収材に代えて、Ｘ線透過材供給部３２から流体状のＸ線透過材が供給された場合には、平板状のＸ線透過部となる。
【００２７】
Ｘ線吸収材供給部３１は、Ｘ線吸収材が貯留された貯留タンク３１ａと、供給路３１ｃを介して格子基板３０にＸ線吸収材を流入させる加圧ポンプ３１ｂとを備えている。加圧ポンプ３１ｂは、格子基板３０にＸ線透過材供給部３２からＸ線透過材が供給される際には、格子基板３０に供給されたＸ線吸収材を逆流させ、貯留タンク３１ａに戻す。このとき、Ｘ線吸収材は、Ｘ線透過材に押されて貯留タンク３１ａに戻る。
【００２８】
Ｘ線吸収材は、常温で液体（例えば、融点が０°Ｃ以下）である。Ｘ線吸収材としては、水銀（Ｈｇ）や、Ｘ線吸収性の微粒子が分散された液体（例えば、金コロイド粒子を水や有機溶剤に分散させた金コロイド溶液）が用いられる。
【００２９】
Ｘ線透過材供給部３２は、Ｘ線透過材が貯留された貯留タンク３２ａと、供給路３２ｃを介して格子基板３０にＸ線透過材を流入させる加圧ポンプ３２ｂとを備えている。加圧ポンプ３２ｂは、格子基板３０にＸ線吸収材供給部３１からＸ線吸収材が供給される際には、格子基板３０に供給されたＸ線透過材を逆流させ、貯留タンク３２ａに戻す。このとき、Ｘ線透過材は、Ｘ線吸収材に押されて貯留タンク３２ａに戻る。
【００３０】
Ｘ線透過材は、Ｘ線吸収材とは混合及び化学反応しない液体または気体からなる。Ｘ線吸収材としては、フッ素系の溶媒や、水、油等の液体、空気等の気体が用いられる。
【００３１】
第２の格子ユニット２２は、第１の格子ユニット２１と同様の構成であり、格子基板４０、Ｘ線吸収材供給部４１、及びＸ線透過材供給部４２から構成されている。Ｘ線吸収材供給部４１は、貯留タンク４１ａ及び加圧ポンプ４１ｂを備える。同様に、Ｘ線透過材供給部４２は、貯留タンク４２ａ及び加圧ポンプ４２ｂを備える。第２の格子ユニット２２は、格子基板４０の大きさが異なること以外は、第１の格子ユニット２１と同一の構成であるため、第２の格子ユニット２２についての詳しい説明は省略する。
【００３２】
コンソール１４は、位相コントラスト画像と吸収画像とのいずれの撮影を行うかの撮影種別の選択や、撮影開始指示の入力等を可能とする操作部や、撮影により得られた画像を表示する表示部を備える。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部の入力信号に応じて、Ｘ線撮影システム１０の各部を統括的に制御する。
【００３３】
Ｘ線撮影システム１０は、第１の格子ユニット２１の加圧ポンプ３１ｂ，３２ｂ、及び第２の格子ユニット２２の加圧ポンプ４１ｂ，４２ｂをそれぞれ制御し、位相コントラスト画像の撮影時には、格子基板３０，４０にＸ線吸収材を供給させてＸ線に対する吸収型格子として機能させる。一方、Ｘ線撮影システム１０は、吸収画像の撮影時には、格子基板３０，４０にＸ透過材を供給させてＸ線透過部とし、格子がＸ線源１１とＸ線画像検出器２０との間から除去された状態とする。
【００３４】
Ｘ線撮影システム１０は、位相コントラスト画像の撮影時には、走査機構２３を制御して第２の格子ユニット２２を所定のピッチずつｘ方向に移動させるたびに、Ｘ線源１１にＸ線照射を行なわせ、Ｘ線画像検出器２０にＸ線の検出動作を行わせる。一方、Ｘ線撮影システム１０は、吸収画像の撮影時には、第２の格子ユニット２２を移動させず、Ｘ線源１１に一度のＸ線照射を行なわせ、Ｘ線画像検出器２０にＸ線の検出動作を行わせる。
【００３５】
位相コントラスト画像の撮影時には、画像処理部１３は、Ｘ線画像検出器２０により生成される複数の画像データを用い、特許第４４４５３９７号公報等に記載の処理方法に基づいて位相微分像を生成し、この位相微分像を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。一方、吸収画像の撮影時には、画像処理部１３は、Ｘ線画像検出器２０により生成された画像データに補正処理等を施して吸収画像とする。画像処理部１３により生成された位相コントラスト画像または吸収画像は、コンソール１４の表示部に表示される。
【００３６】
次に、格子基板３０，４０の構成を説明する。図２において、格子基板３０には、格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５が形成されている。格子基板３０は、シリコン等のＸ線透過性基板からなる。格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５は、該Ｘ線透過性基板に、周知のフォトリソグラフィ法でエッチングを施すことにより形成される。
【００３７】
格子部３３は、ｚ方向及びｘ方向と直交するｙ方向に延伸した溝３３ａが、ｘ方向に所定のピッチで配設されてなる。各溝３３ａの一端に第１の集合流路３４が接続されており、他端に第２の集合流路３５が接続されている。第１の集合流路３４は、Ｘ線吸収材供給部３１の供給路３１ｃに接続されている。第２の集合流路３５は、Ｘ線透過材供給部３２の供給路３２ｃに接続されている。
【００３８】
また、格子基板３０には、格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５を覆うように封止板３６が接着剤等により接合される。封止板３６は、格子基板３０と同様に、シリコン等の平板状のＸ線透過性基板からなる。格子部３３の各溝３３ａは、封止板３６により上部が封止される。
【００３９】
Ｘ線吸収材供給部３１から第１の集合流路３４を介して溝３３ａにＸ線吸収材が充填されることにより、格子部３３は吸収型格子として機能する。一方、Ｘ線透過材供給部３２から第２の集合流路３５を介して溝３３ａにＸ線透過材が充填されることにより、格子部３３はＸ線透過部となる。
【００４０】
ｘ方向に関する溝３３ａの幅は、２〜２０μｍ程度であり、溝３３ａの配列ピッチは、幅の約２倍である。これに対して、Ｘ線画像検出器２０のｘ方向及びｙ方向への画素サイズは、１５０μｍ程度である。また、溝３３ａのｚ方向の厚みは、Ｘ線源１１から放射されるコーンビーム状のＸ線のケラレを考慮して、１００μｍ程度となっている。同図には、溝３３ａを９本のみ示しているが、実際には、格子部３３には多数の溝３３ａが形成されている。なお、Ｘ線吸収材を流れやすくするために、溝３３ａの側面及び底面に金属膜（例えば、Ａｕ）を形成してもよい。
【００４１】
格子基板４０は、格子部に形成される溝の幅、配列ピッチ、及び厚みが異なる以外は、格子基板３０と同一構成である。格子基板４０の溝の幅及び配列ピッチは、格子基板３０によるＸ線の自己像のパターンとほぼ一致するように設計されている。
【００４２】
以下に、Ｘ線画像撮影システム１０の作用について説明する。まず、コンソール１４の操作部から撮影種別の選択が行われる。撮影種別として位相コントラスト画像の撮影が選択された場合には、Ｘ線吸収材供給部３１，４１の加圧ポンプ３１ｂ，４１ｂがそれぞれ駆動され、格子基板３０，４０にＸ線吸収材が供給される。これにより、格子基板３０，４０には、ｙ方向に延伸したＸ線吸収部がｘ方向に所定のピッチで配列されてなる吸収型格子が構成される。一方、撮影種別として吸収画像の撮影が選択された場合には、Ｘ線透過材供給部３２，４２の加圧ポンプ３２ｂ，４２ｂがそれぞれ駆動され、格子基板３０，４０にＸ線透過材が供給される。これにより、格子基板３０，４０はＸ線透過部となる。
【００４３】
次いで、コンソール１４の操作部から撮影開始指示が入力される。撮影種別が位相コントラスト画像の撮影の場合には、走査機構２３により第２の格子ユニット２２がｘ方向に所定のピッチずつ移動されながら、移動のたびに、Ｘ線源１１によりＸ線照射が行なわれ、Ｘ線画像検出器２０によりＸ線の検出が行われる。なお、第２の格子ユニット２２の移動ピッチは、格子基板４０に構成される吸収型格子の格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した値である。
【００４４】
このとき、Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、被検体Ｈを通過することにより位相差が生じる。このＸ線が第１の格子ユニット２１の格子基板３０を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した第１の周期パターン像が生成され、第２の格子ユニット２２に投影される。なお、第１の周期パターン像は、特許第４４４５３９７号公報に記載のようにタルボ干渉効果により生成されたものであってもよいし、中国特許出願公開第１０１５３２９６９号明細書に記載のように幾何光学的に生成されたものであってもよい。格子基板３０で、タルボ干渉効果が生じるか否かは、Ｘ線の波長と格子ピッチとの関係に依存する。タルボ干渉効果が生じない場合には、幾何光学的に第１の周期パターン像が生成される。
【００４５】
第１の周期パターン像は、第２の格子ユニット２２の格子基板４０に構成された吸収型格子により部分的に遮蔽されることにより強度変調され、第２の周期パターン像となり、Ｘ線画像検出器２０により検出される。Ｘ線画像検出器２０により生成された複数の画像データは、画像処理部１３に入力され、位相微分像が生成された後、ｘ方向に沿った積分処理が施されることにより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、コンソール１４の表示部に表示される。
【００４６】
一方、撮影種別が吸収画像の撮影の場合には、第２の格子ユニット２２は移動されず、Ｘ線源１１によりＸ線照射が一度のみ行なわれ、Ｘ線画像検出器２０によりＸ線の検出が行われる。このとき、第１及び第２の格子ユニット２１，２２の格子基板３０，４０はＸ線透過部となっているため、Ｘ線画像検出器２０により生成される画像データは、吸収画像に対応するものである。この画像データは、画像処理部１３により補正処理等が施され、コンソール１４の表示部に表示される。
【００４７】
なお、上記実施形態では、走査機構２３により第２の格子ユニット２２の全体を移動させているが、格子基板４０のみを移動させるように構成してもよい。この場合には、供給路４１ｃ，４２ｃをゴム等のフレキシブル性を有する材料で形成すればよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、走査機構２３により第２の格子ユニット２２を移動させているが、第１の格子ユニット２１を移動させてもよい。この場合にも同様に、格子基板３０のみを移動させるように構成することが可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、第１の格子ユニット２１にＸ線吸収材供給部３１及びＸ線透過材供給部３２を設けているが、Ｘ線透過材を空気等の気体とする場合には、Ｘ線透過材供給部３２を設けず、Ｘ線吸収材供給部３１のみとすることも可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１が単一焦点であるが、Ｘ線源１１の射出側に、焦点を分散化させるための線源格子（マルチスリット）を設けてもよい。この線源格子を、第１及び第２の格子ユニット２１，２２と同様の構成としてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１の格子ユニット２１の格子部３３を吸収型格子とするように溝３３ａのｚ方向の厚みを設定しているが、この厚みを薄くすることにより、格子部３３を位相型格子としてもよい。また、位相型格子はＸ線吸収が少ないため、第１の格子ユニット２１に代えて、Ｘ線吸収部が固定的に設けられた従来の位相型格子を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、縞走査法に基づいて位相コントラスト画像を生成しているが、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載のフーリエ変換法により位相コントラスト画像を生成してもよい。この場合には、第１及び第２の格子ユニット２１，２２を固設したまま一度のＸ線照射を行なうことにより、１つの画像データを取得すればよい。フーリエ変換法では、画像データをフーリエ変換することによって空間周波数スペクトルを取得し、この空間周波数スペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像が得られる。この位相微分像を積分処理することにより位相コントラスト画像が得られる。この場合、第１及び第２の格子ユニットの格子部の溝を正方格子状とし、同公報に記載されているような２次元状格子を構成可能とすることも好ましい。
【００５３】
また、上記実施形態では、位相微分像を積分処理したもの（Ｘ線の位相シフト分布に対応）を位相コントラスト画像としているが、位相微分像を位相コントラスト画像としてもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子ユニット２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子ユニット２１と第２の格子ユニット２２との間に配置してもよい。
【００５５】
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。また、以下の各実施形態においても、第２の格子ユニットは、グリッド基板の大きさが異なる以外は、第１の格子ユニットと同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
【００５６】
［第２実施形態］
図３において、第２実施形態に係る第１の格子ユニット５０は、格子基板３０、循環路５１、及び加圧ポンプ５２により構成されている。格子基板３０には、第１実施形態と同様に、不図示の封止板が接合される。
【００５７】
循環路５１は、その一端が第１の集合流路３４に接続され、他端が第２の集合流路３５に接続されている。循環路５１には、液体状のＸ線吸収材５３及びＸ線透過材５４が交互に充填されている。加圧ポンプ５２は、循環路５１のＸ線吸収材５３及びＸ線透過材５４を流動させ、格子基板３０にＸ線吸収材５３とＸ線透過材５４とを交互に供給する。
【００５８】
加圧ポンプ５２は、システム制御部１５により制御される。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部から入力される撮影種別に応じて、加圧ポンプ５２を制御し、格子基板３０にＸ線吸収材５３またはＸ線透過材５４を選択的に供給する。
【００５９】
本実施形態の第１の格子ユニット５０は、１つの加圧ポンプ５２で済み、また、貯留タンクが不要であるため、小型化及び低コスト化のうえで有利である。
【００６０】
［第３実施形態］
図４において、第３実施形態に係る第１の格子ユニット６０は、格子基板６１、容器６２、及び昇降機構６３により構成されている。格子基板６１は、シリコン等のＸ線透過性基板であり、ｙ方向に延伸した溝６１ａが、ｘ方向に所定のピッチで複数形成されている。容器６２は、格子基板６１と同様にシリコン等のＸ線透過性材料からなり、格子基板６１が嵌合して収容される大きさとなっている。容器６２には、液体状のＸ線吸収材６４が貯留されている。
【００６１】
昇降機構６３は、格子基板６１の溝６１ａが形成された面を容器６２に対向させたまま、格子基板６１をｚ方向に昇降させる。同図（Ａ）は、格子基板６１が容器６２から上昇した状態である。このとき、容器６２の底には、Ｘ線吸収材６４が貯留されており、Ｘ線吸収材６４のｚ方向の厚みが薄く一様であるため、Ｘ線吸収能は低く、Ｘ線透過部として機能する。
【００６２】
一方、同図（Ｂ）は、格子基板６１が降下し、容器６２に収容された状態である。このとき、格子基板６１がＸ線吸収材６４に浸漬され、溝６１ａにＸ線吸収材６４が充填される。これにより、格子基板６１は、Ｘ線に対する吸収型格子として機能する。溝６１ａの厚みを調整することで、格子基板６１を位相型格子とすることも可能である。
【００６３】
昇降機構６３は、システム制御部１５により制御される。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部から入力される撮影種別に応じて、昇降機構６３を制御し、格子基板６１をＸ線透過部または格子として機能させる。
【００６４】
以上説明した実施形態は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査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、本発明は、Ｘ線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用格子にも適用可能である。さらに、本発明は、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。
【符号の説明】
【００６５】
２１ 第１の格子ユニット
２２ 第２の格子ユニット
３０ 格子基板
３１ Ｘ線吸収材供給部
３１ａ 貯留タンク
３１ｂ 加圧ポンプ
３１ｃ 供給路
３２ Ｘ線透過材供給部
３２ａ 貯留タンク
３２ｂ 加圧ポンプ
３２ｃ 供給路
３３ 格子部
３３ａ 溝
３４ 第１の集合流路
３５ 第２の集合流路
４０ 格子基板
４１ Ｘ線吸収材供給部
４１ａ 貯留タンク
４１ｂ 加圧ポンプ
４１ｃ 供給路
４２ Ｘ線透過材供給部
４２ａ 貯留タンク
４２ｂ 加圧ポンプ
４２ｃ 供給路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線を用いた放射線画像撮影用格子ユニット、及び放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物体に入射したとき、相互作用により強度及び位相が変化する。Ｘ線の位相変化（角度変化）は、強度変化よりも大きいことが知られている。このＸ線の性質を利用し、被検体によるＸ線の位相変化に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（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。
【０００３】
Ｘ線位相イメージングの一種として、透過型の回折格子によるタルボ干渉効果を用いたＸ線画像撮影システムが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。このＸ線画像撮影システムは、Ｘ線源から見て、被検体の背後に第１の格子を配置し、第１の格子からタルボ干渉距離だけ下流に第２の格子を配置する。第２の格子の背後には、Ｘ線を検出して画像を生成するＸ線画像検出器が配置されている。第１及び第２の格子は、一方向に延伸されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を、延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配列したものである。タルボ干渉距離とは、第１の格子を通過した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る。タルボ干渉効果によって形成された自己像は、被検体とＸ線との相互作用により変調を受ける。
【０００４】
上記Ｘ線画像撮影システムでは、第１の格子の自己像と第２の格子との重ね合わせ（強度変調）により生じる縞画像を、縞走査法により検出し、被検体による縞画像の変化から被検体の位相情報を取得する。この縞走査法では、第１の格子に対して第２の格子が、格子方向にほぼ垂直な方向に所定ピッチずつ並進移動され、並進移動が行なわれるたびにＸ線画像検出器により撮影が行われる。並進移動に対する各画素値の強度変化から、被検体で屈折したＸ線の角度分布が取得され、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像が得られる。この縞走査法は、レーザ光を用いた撮影装置にも適用されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、Ｘ線位相イメージングでは、複数回のＸ線照射が要され、被検体の被曝が問題となるため、一度のＸ線照射で済むＸ線の吸収画像のほうが位相コントラスト画像よりも好まれる場合がある。そこで、位相コントラスト画像の生成にも吸収画像の生成にも柔軟に対応可能なように、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間から退避可能とすることが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２に記載の放射線撮影システムには、位相コントラスト画像の撮影時には、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間に配置し、吸収画像の撮影時には、第１及び第２の格子をＸ線源とＸ線画像検出器との間から退避させる格子移動機構が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４４５３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３０４２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁
【非特許文献２】Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、吸収画像の撮影時に第１及び第２の格子を退避させるためのスペースが必要であり、装置が大型化するといった問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の放射線撮影システムでは、吸収画像の撮影のために退避させた第１及び第２の格子を、位相コントラスト画像の撮影のためにＸ線源とＸ線画像検出器との間に戻した場合には、Ｘ線源及びＸ線画像検出器と、第１及び第２の格子との位置関係にずれが生じる可能性がある。位相イメージングでは、少なくともＸ線源から第１の格子までの距離、及び第１及び第２の格子間の距離を高精度に設定する必要があるため、位置ずれが生じた場合には、位相コントラスト画像の画質が劣化する。
【００１１】
本発明の目的は、小型化、及び位相コントラスト画像の画質の劣化防止を可能とする放射線画像撮影用格子ユニット、及び放射線画像撮影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像撮影用格子ユニットは、複数の溝からなる格子部が形成された放射線透過性の格子基板と、前記格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なう媒体切替手段と、を備えることを特徴とする。格子部は、放射線吸収材が充填された場合に放射線に対する格子として作用し、放射線吸収材が排出された場合に放射線透過部として作用する。
【００１３】
なお、前記媒体切替手段は、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出を、前記格子部に流体状の放射線透過材を供給することにより行なうことが好ましい。
【００１４】
また、前記格子基板は、前記格子部の一端に、前記媒体切替手段に接続された第１の流路が形成され、前記格子部の他端に、前記媒体切替手段に接続された第２の流路が形成されていることが好ましい。
【００１５】
この場合、前記媒体切替手段は、前記第１の流路に接続され前記格子部に前記放射線吸収材を供給する放射線吸収材供給部と、前記第２の流路に接続され前記格子部に前記放射線透過材を供給する放射線透過材供給部とからなることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記放射線吸収材供給部及び前記放射線透過材供給部は、それぞれ加圧ポンプと貯留タンクからなることが好ましい。
【００１７】
また、前記媒体切替手段は、前記放射線吸収材と前記放射線透過材とが交互に充填され、一方が前記第１の流路に接続されるとともに、他方が前記第２の流路に接続された循環路と、前記放射線吸収材及び前記放射線透過材を流動させる流動手段とからなるものであってもよい。
【００１８】
また、前記媒体切替手段は、液体状の前記放射線吸収材が貯留された容器と、前記格子基板を、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬する位置と、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬しない位置との間で昇降させる昇降手段とからなるものであってもよい。
【００１９】
本発明の放射線画像撮影システムは、少なくとも１つの格子ユニットと、前記格子ユニットに向けて放射線を放射する放射線源と、前記格子ユニットを介して放射線を検出し画像データを生成する放射線画像検出器と、前記格子ユニットの前記媒体切替手段を制御して、前記格子部を格子または放射線透過部として選択的に機能させる制御部と、前記格子ユニットの格子部を格子として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき位相コントラスト画像を生成し、前記格子部を放射線透過部として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき吸収画像を生成する画像処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
なお、前記格子ユニットとして、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に対向配置された第１の格子ユニット及び第２の格子ユニットを備えることが好ましい。この場合には、前記第１の格子ユニットまたは前記第２の格子ユニットの前記格子基板の一方を他方に対して所定のピッチで複数の位置に移動させる走査手段を備え、前記画像処理部は、前記各位置で前記放射線画像検出器により得られた複数の画像データに基づき位相コントラスト画像を生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の放射線画像撮影用格子ユニットは、複数の溝からなる格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なうことにより、格子部を格子または放射線透過部として機能させるものであり、従来のような格子の退避動作及び退避スペースが不要となるため、小型化を図ることができる。また、退避動作を行わないことから、放射線画像撮影システムでは、格子の位置ずれが軽減され、位相コントラスト画像の画質の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のＸ線画像撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】格子基板の構成を示す斜視図である。
【図３】第２実施形態に係る第１の格子ユニットの構成を示す平面図である。
【図４】第３実施形態に係る第１の格子ユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線源１１、撮影部１２、画像処理部１３、コンソール１４、及びシステム制御部１５を備えている。Ｘ線源１１は、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００２４】
撮影部１２は、Ｘ線画像検出器２０、第１の格子ユニット２１、第２の格子ユニット２２、及び走査機構２３からなる。Ｘ線照射方向であるｚ方向に沿って、第１の格子ユニット２１、第２の格子ユニット２２、Ｘ線画像検出器２０の順に配置されている。走査機構２３は、位相コントラスト画像の撮影（位相イメージング）時には、第２の格子ユニット２２をｚ方向に直交する一方向であるｘ方向に所定ピッチで段階的に移動させる。
【００２５】
Ｘ線源１１と第１の格子ユニット２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器２０は、半導体回路により構成されたフラットパネル型検出器であり、第２の格子ユニット２２の背後に、検出面がｚ方向に直交するように配置されている。
【００２６】
第１の格子ユニット２１は、Ｘ線透過性の材料からなる格子基板３０と、格子基板３０の一端に接続されたＸ線吸収材供給部３１と、格子基板３０の他端に接続されたＸ線透過材供給部３２とから構成されている。詳しくは後述するが、格子基板３０は、Ｘ線吸収材供給部３１から流体状のＸ線吸収材が供給されることによりＸ線に対する吸収型格子として機能する。一方、格子基板３０は、Ｘ線吸収材供給部３１から供給されたＸ線吸収材に代えて、Ｘ線透過材供給部３２から流体状のＸ線透過材が供給された場合には、平板状のＸ線透過部となる。
【００２７】
Ｘ線吸収材供給部３１は、Ｘ線吸収材が貯留された貯留タンク３１ａと、供給路３１ｃを介して格子基板３０にＸ線吸収材を流入させる加圧ポンプ３１ｂとを備えている。加圧ポンプ３１ｂは、格子基板３０にＸ線透過材供給部３２からＸ線透過材が供給される際には、格子基板３０に供給されたＸ線吸収材を逆流させ、貯留タンク３１ａに戻す。このとき、Ｘ線吸収材は、Ｘ線透過材に押されて貯留タンク３１ａに戻る。
【００２８】
Ｘ線吸収材は、常温で液体（例えば、融点が０°Ｃ以下）である。Ｘ線吸収材としては、水銀（Ｈｇ）や、Ｘ線吸収性の微粒子が分散された液体（例えば、金コロイド粒子を水や有機溶剤に分散させた金コロイド溶液）が用いられる。
【００２９】
Ｘ線透過材供給部３２は、Ｘ線透過材が貯留された貯留タンク３２ａと、供給路３２ｃを介して格子基板３０にＸ線透過材を流入させる加圧ポンプ３２ｂとを備えている。加圧ポンプ３２ｂは、格子基板３０にＸ線吸収材供給部３１からＸ線吸収材が供給される際には、格子基板３０に供給されたＸ線透過材を逆流させ、貯留タンク３２ａに戻す。このとき、Ｘ線透過材は、Ｘ線吸収材に押されて貯留タンク３２ａに戻る。
【００３０】
Ｘ線透過材は、Ｘ線吸収材とは混合及び化学反応しない液体または気体からなる。Ｘ線吸収材としては、フッ素系の溶媒や、水、油等の液体、空気等の気体が用いられる。
【００３１】
第２の格子ユニット２２は、第１の格子ユニット２１と同様の構成であり、格子基板４０、Ｘ線吸収材供給部４１、及びＸ線透過材供給部４２から構成されている。Ｘ線吸収材供給部４１は、貯留タンク４１ａ及び加圧ポンプ４１ｂを備える。同様に、Ｘ線透過材供給部４２は、貯留タンク４２ａ及び加圧ポンプ４２ｂを備える。第２の格子ユニット２２は、格子基板４０の大きさが異なること以外は、第１の格子ユニット２１と同一の構成であるため、第２の格子ユニット２２についての詳しい説明は省略する。
【００３２】
コンソール１４は、位相コントラスト画像と吸収画像とのいずれの撮影を行うかの撮影種別の選択や、撮影開始指示の入力等を可能とする操作部や、撮影により得られた画像を表示する表示部を備える。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部の入力信号に応じて、Ｘ線撮影システム１０の各部を統括的に制御する。
【００３３】
Ｘ線撮影システム１０は、第１の格子ユニット２１の加圧ポンプ３１ｂ，３２ｂ、及び第２の格子ユニット２２の加圧ポンプ４１ｂ，４２ｂをそれぞれ制御し、位相コントラスト画像の撮影時には、格子基板３０，４０にＸ線吸収材を供給させてＸ線に対する吸収型格子として機能させる。一方、Ｘ線撮影システム１０は、吸収画像の撮影時には、格子基板３０，４０にＸ透過材を供給させてＸ線透過部とし、格子がＸ線源１１とＸ線画像検出器２０との間から除去された状態とする。
【００３４】
Ｘ線撮影システム１０は、位相コントラスト画像の撮影時には、走査機構２３を制御して第２の格子ユニット２２を所定のピッチずつｘ方向に移動させるたびに、Ｘ線源１１にＸ線照射を行なわせ、Ｘ線画像検出器２０にＸ線の検出動作を行わせる。一方、Ｘ線撮影システム１０は、吸収画像の撮影時には、第２の格子ユニット２２を移動させず、Ｘ線源１１に一度のＸ線照射を行なわせ、Ｘ線画像検出器２０にＸ線の検出動作を行わせる。
【００３５】
位相コントラスト画像の撮影時には、画像処理部１３は、Ｘ線画像検出器２０により生成される複数の画像データを用い、特許第４４４５３９７号公報等に記載の処理方法に基づいて位相微分像を生成し、この位相微分像を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。一方、吸収画像の撮影時には、画像処理部１３は、Ｘ線画像検出器２０により生成された画像データに補正処理等を施して吸収画像とする。画像処理部１３により生成された位相コントラスト画像または吸収画像は、コンソール１４の表示部に表示される。
【００３６】
次に、格子基板３０，４０の構成を説明する。図２において、格子基板３０には、格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５が形成されている。格子基板３０は、シリコン等のＸ線透過性基板からなる。格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５は、該Ｘ線透過性基板に、周知のフォトリソグラフィ法でエッチングを施すことにより形成される。
【００３７】
格子部３３は、ｚ方向及びｘ方向と直交するｙ方向に延伸した溝３３ａが、ｘ方向に所定のピッチで配設されてなる。各溝３３ａの一端に第１の集合流路３４が接続されており、他端に第２の集合流路３５が接続されている。第１の集合流路３４は、Ｘ線吸収材供給部３１の供給路３１ｃに接続されている。第２の集合流路３５は、Ｘ線透過材供給部３２の供給路３２ｃに接続されている。
【００３８】
また、格子基板３０には、格子部３３、第１の集合流路３４、及び第２の集合流路３５を覆うように封止板３６が接着剤等により接合される。封止板３６は、格子基板３０と同様に、シリコン等の平板状のＸ線透過性基板からなる。格子部３３の各溝３３ａは、封止板３６により上部が封止される。
【００３９】
Ｘ線吸収材供給部３１から第１の集合流路３４を介して溝３３ａにＸ線吸収材が充填されることにより、格子部３３は吸収型格子として機能する。一方、Ｘ線透過材供給部３２から第２の集合流路３５を介して溝３３ａにＸ線透過材が充填されることにより、格子部３３はＸ線透過部となる。
【００４０】
ｘ方向に関する溝３３ａの幅は、２〜２０μｍ程度であり、溝３３ａの配列ピッチは、幅の約２倍である。これに対して、Ｘ線画像検出器２０のｘ方向及びｙ方向への画素サイズは、１５０μｍ程度である。また、溝３３ａのｚ方向の厚みは、Ｘ線源１１から放射されるコーンビーム状のＸ線のケラレを考慮して、１００μｍ程度となっている。同図には、溝３３ａを９本のみ示しているが、実際には、格子部３３には多数の溝３３ａが形成されている。なお、Ｘ線吸収材を流れやすくするために、溝３３ａの側面及び底面に金属膜（例えば、Ａｕ）を形成してもよい。
【００４１】
格子基板４０は、格子部に形成される溝の幅、配列ピッチ、及び厚みが異なる以外は、格子基板３０と同一構成である。格子基板４０の溝の幅及び配列ピッチは、格子基板３０によるＸ線の自己像のパターンとほぼ一致するように設計されている。
【００４２】
以下に、Ｘ線画像撮影システム１０の作用について説明する。まず、コンソール１４の操作部から撮影種別の選択が行われる。撮影種別として位相コントラスト画像の撮影が選択された場合には、Ｘ線吸収材供給部３１，４１の加圧ポンプ３１ｂ，４１ｂがそれぞれ駆動され、格子基板３０，４０にＸ線吸収材が供給される。これにより、格子基板３０，４０には、ｙ方向に延伸したＸ線吸収部がｘ方向に所定のピッチで配列されてなる吸収型格子が構成される。一方、撮影種別として吸収画像の撮影が選択された場合には、Ｘ線透過材供給部３２，４２の加圧ポンプ３２ｂ，４２ｂがそれぞれ駆動され、格子基板３０，４０にＸ線透過材が供給される。これにより、格子基板３０，４０はＸ線透過部となる。
【００４３】
次いで、コンソール１４の操作部から撮影開始指示が入力される。撮影種別が位相コントラスト画像の撮影の場合には、走査機構２３により第２の格子ユニット２２がｘ方向に所定のピッチずつ移動されながら、移動のたびに、Ｘ線源１１によりＸ線照射が行なわれ、Ｘ線画像検出器２０によりＸ線の検出が行われる。なお、第２の格子ユニット２２の移動ピッチは、格子基板４０に構成される吸収型格子の格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した値である。
【００４４】
このとき、Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、被検体Ｈを通過することにより位相差が生じる。このＸ線が第１の格子ユニット２１の格子基板３０を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した第１の周期パターン像が生成され、第２の格子ユニット２２に投影される。なお、第１の周期パターン像は、特許第４４４５３９７号公報に記載のようにタルボ干渉効果により生成されたものであってもよいし、中国特許出願公開第１０１５３２９６９号明細書に記載のように幾何光学的に生成されたものであってもよい。格子基板３０で、タルボ干渉効果が生じるか否かは、Ｘ線の波長と格子ピッチとの関係に依存する。タルボ干渉効果が生じない場合には、幾何光学的に第１の周期パターン像が生成される。
【００４５】
第１の周期パターン像は、第２の格子ユニット２２の格子基板４０に構成された吸収型格子により部分的に遮蔽されることにより強度変調され、第２の周期パターン像となり、Ｘ線画像検出器２０により検出される。Ｘ線画像検出器２０により生成された複数の画像データは、画像処理部１３に入力され、位相微分像が生成された後、ｘ方向に沿った積分処理が施されることにより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、コンソール１４の表示部に表示される。
【００４６】
一方、撮影種別が吸収画像の撮影の場合には、第２の格子ユニット２２は移動されず、Ｘ線源１１によりＸ線照射が一度のみ行なわれ、Ｘ線画像検出器２０によりＸ線の検出が行われる。このとき、第１及び第２の格子ユニット２１，２２の格子基板３０，４０はＸ線透過部となっているため、Ｘ線画像検出器２０により生成される画像データは、吸収画像に対応するものである。この画像データは、画像処理部１３により補正処理等が施され、コンソール１４の表示部に表示される。
【００４７】
なお、上記実施形態では、走査機構２３により第２の格子ユニット２２の全体を移動させているが、格子基板４０のみを移動させるように構成してもよい。この場合には、供給路４１ｃ，４２ｃをゴム等のフレキシブル性を有する材料で形成すればよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、走査機構２３により第２の格子ユニット２２を移動させているが、第１の格子ユニット２１を移動させてもよい。この場合にも同様に、格子基板３０のみを移動させるように構成することが可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、第１の格子ユニット２１にＸ線吸収材供給部３１及びＸ線透過材供給部３２を設けているが、Ｘ線透過材を空気等の気体とする場合には、Ｘ線透過材供給部３２を設けず、Ｘ線吸収材供給部３１のみとすることも可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１が単一焦点であるが、Ｘ線源１１の射出側に、焦点を分散化させるための線源格子（マルチスリット）を設けてもよい。この線源格子を、第１及び第２の格子ユニット２１，２２と同様の構成としてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、第１の格子ユニット２１の格子部３３を吸収型格子とするように溝３３ａのｚ方向の厚みを設定しているが、この厚みを薄くすることにより、格子部３３を位相型格子としてもよい。また、位相型格子はＸ線吸収が少ないため、第１の格子ユニット２１に代えて、Ｘ線吸収部が固定的に設けられた従来の位相型格子を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、縞走査法に基づいて位相コントラスト画像を生成しているが、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載のフーリエ変換法により位相コントラスト画像を生成してもよい。この場合には、第１及び第２の格子ユニット２１，２２を固設したまま一度のＸ線照射を行なうことにより、１つの画像データを取得すればよい。フーリエ変換法では、画像データをフーリエ変換することによって空間周波数スペクトルを取得し、この空間周波数スペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像が得られる。この位相微分像を積分処理することにより位相コントラスト画像が得られる。この場合、第１及び第２の格子ユニットの格子部の溝を正方格子状とし、同公報に記載されているような２次元状格子を構成可能とすることも好ましい。
【００５３】
また、上記実施形態では、位相微分像を積分処理したもの（Ｘ線の位相シフト分布に対応）を位相コントラスト画像としているが、位相微分像を位相コントラスト画像としてもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子ユニット２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子ユニット２１と第２の格子ユニット２２との間に配置してもよい。
【００５５】
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。また、以下の各実施形態においても、第２の格子ユニットは、グリッド基板の大きさが異なる以外は、第１の格子ユニットと同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。
【００５６】
［第２実施形態］
図３において、第２実施形態に係る第１の格子ユニット５０は、格子基板３０、循環路５１、及び加圧ポンプ５２により構成されている。格子基板３０には、第１実施形態と同様に、不図示の封止板が接合される。
【００５７】
循環路５１は、その一端が第１の集合流路３４に接続され、他端が第２の集合流路３５に接続されている。循環路５１には、液体状のＸ線吸収材５３及びＸ線透過材５４が交互に充填されている。加圧ポンプ５２は、循環路５１のＸ線吸収材５３及びＸ線透過材５４を流動させ、格子基板３０にＸ線吸収材５３とＸ線透過材５４とを交互に供給する。
【００５８】
加圧ポンプ５２は、システム制御部１５により制御される。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部から入力される撮影種別に応じて、加圧ポンプ５２を制御し、格子基板３０にＸ線吸収材５３またはＸ線透過材５４を選択的に供給する。
【００５９】
本実施形態の第１の格子ユニット５０は、１つの加圧ポンプ５２で済み、また、貯留タンクが不要であるため、小型化及び低コスト化のうえで有利である。
【００６０】
［第３実施形態］
図４において、第３実施形態に係る第１の格子ユニット６０は、格子基板６１、容器６２、及び昇降機構６３により構成されている。格子基板６１は、シリコン等のＸ線透過性基板であり、ｙ方向に延伸した溝６１ａが、ｘ方向に所定のピッチで複数形成されている。容器６２は、格子基板６１と同様にシリコン等のＸ線透過性材料からなり、格子基板６１が嵌合して収容される大きさとなっている。容器６２には、液体状のＸ線吸収材６４が貯留されている。
【００６１】
昇降機構６３は、格子基板６１の溝６１ａが形成された面を容器６２に対向させたまま、格子基板６１をｚ方向に昇降させる。同図（Ａ）は、格子基板６１が容器６２から上昇した状態である。このとき、容器６２の底には、Ｘ線吸収材６４が貯留されており、Ｘ線吸収材６４のｚ方向の厚みが薄く一様であるため、Ｘ線吸収能は低く、Ｘ線透過部として機能する。
【００６２】
一方、同図（Ｂ）は、格子基板６１が降下し、容器６２に収容された状態である。このとき、格子基板６１がＸ線吸収材６４に浸漬され、溝６１ａにＸ線吸収材６４が充填される。これにより、格子基板６１は、Ｘ線に対する吸収型格子として機能する。溝６１ａの厚みを調整することで、格子基板６１を位相型格子とすることも可能である。
【００６３】
昇降機構６３は、システム制御部１５により制御される。システム制御部１５は、コンソール１４の操作部から入力される撮影種別に応じて、昇降機構６３を制御し、格子基板６１をＸ線透過部または格子として機能させる。
【００６４】
以上説明した実施形態は、医療診断用の放射線画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査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、本発明は、Ｘ線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用格子にも適用可能である。さらに、本発明は、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。
【符号の説明】
【００６５】
２１ 第１の格子ユニット
２２ 第２の格子ユニット
３０ 格子基板
３１ Ｘ線吸収材供給部
３１ａ 貯留タンク
３１ｂ 加圧ポンプ
３１ｃ 供給路
３２ Ｘ線透過材供給部
３２ａ 貯留タンク
３２ｂ 加圧ポンプ
３２ｃ 供給路
３３ 格子部
３３ａ 溝
３４ 第１の集合流路
３５ 第２の集合流路
４０ 格子基板
４１ Ｘ線吸収材供給部
４１ａ 貯留タンク
４１ｂ 加圧ポンプ
４１ｃ 供給路
４２ Ｘ線透過材供給部
４２ａ 貯留タンク
４２ｂ 加圧ポンプ
４２ｃ 供給路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溝からなる格子部が形成された放射線透過性の格子基板と、
前記格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なう媒体切替手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項２】
前記媒体切替手段は、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出を、前記格子部に流体状の放射線透過材を供給することにより行なうことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項３】
前記格子基板は、前記格子部の一端に、前記媒体切替手段に接続された第１の流路が形成され、前記格子部の他端に、前記媒体切替手段に接続された第２の流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項４】
前記媒体切替手段は、前記第１の流路に接続され前記格子部に前記放射線吸収材を供給する放射線吸収材供給部と、前記第２の流路に接続され前記格子部に前記放射線透過材を供給する放射線透過材供給部とからなることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項５】
前記放射線吸収材供給部及び前記放射線透過材供給部は、それぞれ加圧ポンプと貯留タンクからなることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項６】
前記媒体切替手段は、前記放射線吸収材と前記放射線透過材とが交互に充填され、一方が前記第１の流路に接続されるとともに、他方が前記第２の流路に接続された循環路と、前記放射線吸収材及び前記放射線透過材を流動させる流動手段とからなることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項７】
前記媒体切替手段は、液体状の前記放射線吸収材が貯留された容器と、前記格子基板を、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬する位置と、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬しない位置との間で昇降させる昇降手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項に記載の放射線画像撮影用格子ユニットにより構成された少なくとも１つの格子ユニットと、
前記格子ユニットに向けて放射線を放射する放射線源と、
前記格子ユニットを介して放射線を検出し画像データを生成する放射線画像検出器と、
前記格子ユニットの前記媒体切替手段を制御して、前記格子部を格子または放射線透過部として選択的に機能させる制御部と、
前記格子ユニットの格子部を格子として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき位相コントラスト画像を生成し、前記格子部を放射線透過部として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき吸収画像を生成する画像処理部と、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項９】
前記格子ユニットとして、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に対向配置された第１の格子ユニット及び第２の格子ユニットを備えることを特徴とする請求項８に記載の放射線画像撮影システム。
【請求項１０】
前記第１の格子ユニットまたは前記第２の格子ユニットの前記格子基板の一方を他方に対して所定のピッチで複数の位置に移動させる走査手段を備え、
前記画像処理部は、前記各位置で前記放射線画像検出器により得られた複数の画像データに基づき位相コントラスト画像を生成することを特徴とする請求項９に記載の放射線画像撮影システム。
【請求項１】
複数の溝からなる格子部が形成された放射線透過性の格子基板と、
前記格子部への流体状の放射線吸収材の充填と、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出と選択的に行なう媒体切替手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項２】
前記媒体切替手段は、前記格子部からの前記放射線吸収材の排出を、前記格子部に流体状の放射線透過材を供給することにより行なうことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項３】
前記格子基板は、前記格子部の一端に、前記媒体切替手段に接続された第１の流路が形成され、前記格子部の他端に、前記媒体切替手段に接続された第２の流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項４】
前記媒体切替手段は、前記第１の流路に接続され前記格子部に前記放射線吸収材を供給する放射線吸収材供給部と、前記第２の流路に接続され前記格子部に前記放射線透過材を供給する放射線透過材供給部とからなることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項５】
前記放射線吸収材供給部及び前記放射線透過材供給部は、それぞれ加圧ポンプと貯留タンクからなることを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項６】
前記媒体切替手段は、前記放射線吸収材と前記放射線透過材とが交互に充填され、一方が前記第１の流路に接続されるとともに、他方が前記第２の流路に接続された循環路と、前記放射線吸収材及び前記放射線透過材を流動させる流動手段とからなることを特徴とする請求項３に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項７】
前記媒体切替手段は、液体状の前記放射線吸収材が貯留された容器と、前記格子基板を、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬する位置と、前記格子部が前記放射線吸収材に浸漬しない位置との間で昇降させる昇降手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影用格子ユニット。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項に記載の放射線画像撮影用格子ユニットにより構成された少なくとも１つの格子ユニットと、
前記格子ユニットに向けて放射線を放射する放射線源と、
前記格子ユニットを介して放射線を検出し画像データを生成する放射線画像検出器と、
前記格子ユニットの前記媒体切替手段を制御して、前記格子部を格子または放射線透過部として選択的に機能させる制御部と、
前記格子ユニットの格子部を格子として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき位相コントラスト画像を生成し、前記格子部を放射線透過部として機能させた場合に、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づき吸収画像を生成する画像処理部と、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
【請求項９】
前記格子ユニットとして、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に対向配置された第１の格子ユニット及び第２の格子ユニットを備えることを特徴とする請求項８に記載の放射線画像撮影システム。
【請求項１０】
前記第１の格子ユニットまたは前記第２の格子ユニットの前記格子基板の一方を他方に対して所定のピッチで複数の位置に移動させる走査手段を備え、
前記画像処理部は、前記各位置で前記放射線画像検出器により得られた複数の画像データに基づき位相コントラスト画像を生成することを特徴とする請求項９に記載の放射線画像撮影システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４３３９６（Ｐ２０１２−１４３３９６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１９２（Ｐ２０１１−４１９２）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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