関節撮影装置
【課題】患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定でき、位置ずれやぶれ等を生じにくい被写体台を備えた関節撮影装置を提供する。
【解決手段】被写体を撮影位置に保持する被写体台１３と、被写体台１３の上方に配置され、被写体の撮影対象領域である手指の関節部分に放射線を照射するＸ線源１１、及び被写体台１３の下方に配置され、関節部分を透過した放射線を検出するＸ線検出器１６を有する支柱１７及び基台部１９と、を有する関節撮影装置１であって、被写体台１３は、撮影対象部分である関節部分をＸ線源１１からのＸ線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニット３３と撮影対象固定ユニット３３を着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニット３１とを備えている。
【解決手段】被写体を撮影位置に保持する被写体台１３と、被写体台１３の上方に配置され、被写体の撮影対象領域である手指の関節部分に放射線を照射するＸ線源１１、及び被写体台１３の下方に配置され、関節部分を透過した放射線を検出するＸ線検出器１６を有する支柱１７及び基台部１９と、を有する関節撮影装置１であって、被写体台１３は、撮影対象部分である関節部分をＸ線源１１からのＸ線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニット３３と撮影対象固定ユニット３３を着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニット３１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
手・脚等の関節部分の軟骨や関節周辺の軟部組織は、従来の吸収コントラスト法によるＸ線撮影では診断に適した画像を得ることができないため、関節等のリウマチ診断には、主としてＭＲＩで撮影された画像が用いられてきた。
しかしＭＲＩによる撮影は、患者体位を所定時間機械的に拘束する等の患者負担大きく、また、医療費コストがかかるため、一般的な放射線管球を用いて撮影されたＸ線画像をリウマチ診断に利用する技術が望まれている。
【０００３】
この点、ＭＲＩに代わる撮影手法として、例えば、位相コントラスト拡大撮影時のＸ線の屈折を利用したエッジ強調によって視認性の高いＸ線画像を得る位相コントラスト法によりＸ線撮影が提案されている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。
また、位相コントラスト撮影の１つとして、タルボ効果を利用するタルボ干渉計、タルボロー干渉計も検討されている（例えば、特許文献４から特許文献６参照）。タルボ効果とは、一定の周期でスリットが設けられた第１格子を干渉性の光が透過すると、光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計は自己像を結ぶ位置に第２格子を配置し、この第２格子をわずかにずらすことで生じる干渉縞（モアレ）を測定する。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、タルボ干渉計によりＸ線撮影を行うのであれば、第１格子の前に被写体を配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレの画像を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。
さらに、１次元または２次元格子を用い、タルボ方式のような走査を不要とするフーリエ変換方式等も開発されている。
【０００４】
このような位相コントラスト法を用いたＸ線撮影は、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい乳房の組織や関節軟骨、関節周辺の軟部組織をも画像化することが可能であることから、広く普及している一般的なＸ線撮影手法を用い、位相コントラスト法を用いて撮影されたＸ線画像を、例えばリウマチ等、軟骨や軟部組織における病変の診断等に用いることで、患者に強いる負担の低減や医療費削減が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０２３３１２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８０３３号公報
【特許文献３】特開２００８−１８０６０号公報
【特許文献４】特開昭５８−１６２１６号公報
【特許文献５】国際公開第２００４／０５８０７０号パンフレット
【特許文献６】特開２００７−２０３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばリウマチ診断のために画像撮影を行う場合には、リウマチ未発症のいわば予備軍に対して画像診断を行いリウマチの発症予防、早期発見等を目的とする場合と、既にリウマチを発症している患者について発症後の進行状況（投薬の効き具合等）の確認を目的とする場合とがある。
【０００７】
しかしながら、既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じている場合には、撮影すべき関心領域である関節部分等の病変箇所には痛みがあるため、健常者のように被写体台に関節部分等を沿わせて真っ直ぐに伸ばすことは難しい場合がある。
また、仮に真っ直ぐに伸ばすことができたとしても、かなりの苦痛を伴い、このような状態で被写体台に固定されることは患者にとって大きな負担であった。
また、病変が発症している関節部分等と被写体台との間に空間があると、元々、病変発症により痛みを伴っているために、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことが想定される。
走査が不要であり１回の撮影でよいフーリエ変換方式においても、所定の線量を照射するまでの照射時間（撮影時間）が長くなるため、この間に被写体が動くと、生成される画像はぶれてしまう。また、個々の撮影時間自体は短いものの、複数回の走査撮影を行うタルボ（タルボロー）方式においても、各走査の間に被写体が動くと、やはり、生成される画像はぶれてしまう。
【０００８】
また、関節部分を撮影する際は、撮影したい関心領域（ＲＯＩ）であるＭＣＰ関節やＰＩＰ関節等の頂部を放射線照射軸と略一致させるように技師が患者をポジショニングする必要がある。しかし、痛みを伴う体勢で固定されていると、技師が曝射スイッチ操作のために患者から離れた際に、関心領域が動いてしまうおそれがある。関心領域が移動してしまうと、再撮影が必要となるが、再撮影となった場合には、患者に無駄な被曝をさせることとなってしまう。
【０００９】
さらに、撮影の目的や対象部位等によっては、平坦に伸ばした状態よりも軽く関節等を曲げた状態で撮影した方が病変箇所の観察に優れた画像を得ることができる場合もある。しかし、撮影中関節等を曲げた状態を保つことは難しく、位置ずれやぶれを生じやすいという問題もある。
【００１０】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定でき、位置ずれやぶれ等を生じにくい被写体台を備えた関節撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明によれば、
被写体である人の手指を撮影位置に保持する被写体台と、
前記被写体台の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段、及び前記被写体台の下方に配置され、前記関節部分を透過した放射線を検出する検出手段を有する撮影部と、
を備えている関節撮影装置であって、
前記被写体台は、
前記撮影対象部分である関節部分を前記放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットと、
前記撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、前記被写体の手首部分を固定するベースユニットと、
を備えている関節撮影装置が提供される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、
互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の前記撮影対象固定ユニットを備え、
当該複数の撮影対象固定ユニットのそれぞれが、前記ベースユニットに着脱可能に構成されている請求項１に記載の関節撮影装置が提供される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、
前記放射線発生手段からの放射線照射方向と直交する方向に延在して複数のスリットが所定間隔で設けられている第１格子及び第２格子を備えている縞走査型撮影装置である請求項１又は請求項２に記載の関節撮影装置が提供される。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、
前記放射線発生手段近傍に配置されたマルチ格子を備え、
当該マルチ格子を前記第１格子及び前記第２格子に対して相対移動させるタルボ・ロー干渉計である請求項３に記載の関節撮影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の撮影装置によれば、人の手指等の被写体の関節部分を撮影する関節撮影装置において、被写体を撮影位置に保持する被写体台に、撮影対象部分である関節部分を放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットとこの撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニットとを備えている。これにより、患者が既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じて痛みがある場合等、関節部分等を真っ直ぐに伸ばして被写体台の上に載置ことが難しい場合でも、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定して撮影中の撮影対象のぶれや揺れ等を抑えることができる。
また、ベースユニットにより手首を固定した上で、撮影対象固定ユニットにより撮影対象部分である関節部分を撮影に適した所定の位置に固定することができるため、患者が関節部分等を真っ直ぐに伸ばすことができない場合でも、被写体が浮き上がらないようにすることができ、安定して固定することができる。このため、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことを防止でき、画像のぶれや再撮影が生じるおそれ等を防ぐことができる。
また、互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の撮影対象固定ユニットを備えているため、撮影の目的や撮影対象部位、患者の手指の関節の状態等に応じて、ユーザである技師が最も適したものを選択することができる。このため、１台の装置で様々な状況での撮影に対応することができるとともに、患者の負担をより少なくしながら、診断に適した画像を得ることができる。
また、複数のスリットを有するマルチ格子、及び／又は、第１の位相格子及び第２の位相格子を備えた場合には、縞走査方式により関節部分の複数の撮影を行うが、この複数の撮影の間に撮影対象部分が動かないように被写体を安定して撮影位置に保持できるため、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい関節軟骨、関節周辺の軟部組織であっても体動に伴うアーチファクト等の無い診断に適した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る関節撮影装置を含むＸ線画像システムの模式的な側面図である。
【図２】図１に示す関節撮影装置の上面図である。
【図３】図１に示す関節撮影装置の具体的構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す関節撮影装置の各構成部を分離した状態を示す斜視図である。
【図５】図３に示す関節撮影装置の第１のカバーユニットを分解した状態を示す斜視図である。
【図６】図３に示す関節撮影装置の第２のカバーユニットを分解した状態を示す斜視図である。
【図７】図４に示す関節撮影装置にＸ線検出器保持部取り付ける様子を示す斜視図である。
【図８】図４に示す関節撮影装置にＸ線検出器保持部取り付けた状態を示す斜視図である。
【図９】被写体台の被写体台上面板を拡大した要部斜視図である。
【図１０】図９に示す被写体台の被写体台上面板の中央部近傍の要部を示す拡大断面図である。
【図１１】ベースユニット及び第１の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第１の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１２】被写体台の被写体台上面板の上に第１の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材を載置した状態を示す斜視図である。
【図１３】ベースユニット及び第２の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第２の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１４】第２の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図であり、（ａ）は人差し指、（ｂ）は中指、（ｃ）は薬指、（ｄ）は小指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１５】ベースユニット及び第３の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第３の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１６】第３の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１７】ベースユニット及び第４の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第４の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１８】第４の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１９】ベースユニット及び第５の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第５の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図２０】第５の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図２１】図１に示す関節撮影装置の主要な構成を模式的に示す図である。
【図２２】マルチ格子ユニットの斜視図である。
【図２３】マルチ格子ユニットがＸ線源の下方に配置された状態を示す斜視図である。
【図２４】励磁電流とマルチ格子の変位量との関係を示すグラフ図である。
【図２５】マルチ格子の平面図である。
【図２６】第１格子ユニット及び第２格子ユニットを基台部に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２７】第１格子ユニットの斜視図である。
【図２８】第１格子ユニットの斜視図である。
【図２９】第１格子ユニットの斜視図である。
【図３０】本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図３１】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図３２】関節撮影装置によるＸ線撮影時の処理を示すフローチャートである。
【図３３】コントローラによる処理を示すフローチャートである。
【図３４】５ステップの撮影により得られるモアレ画像を示す図である。
【図３５】各ステップのモアレ画像の注目画素のＸ線相対強度を示すグラフである。
【図３６】図３に示す関節撮影装置の被写体台の被写体台上面板の上に被写体支持板を載置した状態を示す斜視図である。
【図３７】図３６に示す関節撮影装置の被写体支持板に補助台を連結した状態を示す斜視図である。
【図３８】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の肩の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図３９】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の足首の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４０】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の膝の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４１】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いてリクライニングした状態で被写体の膝の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４２】図３６に示す被写体支持板及びストレッチャーを用いて被写体の足首の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４３】被写体台に屈折率調整タンクを備える構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る関節撮影装置の一実施形態について説明する。
本実施形態において、関節撮影装置は、被写体である人の手指等を撮影位置に保持する被写体台１３と、この被写体台１３の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指等の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段としてのＸ線源１１、及び被写体台１３の下方に配置され、関節部分を透過した放射線を検出する検出手段としてのＸ線検出器１６を有する撮影部と、を備えている。
【００１８】
図１は本実施形態に係る関節撮影装置を備えるＸ線画像システムを模式的に示したものであり、図２は、図１に示す関節撮影装置１を上方から見た平面図である。
Ｘ線画像システムは、関節撮影装置１とコントローラ５を備えている。関節撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラ５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。
【００１９】
関節撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、光照射野確認ユニット６、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、支柱１７、本体部１８、基台部１９を備えている。
本実施形態における関節撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に沿って配置されている（図２１参照）。
なお、図１中、Ｘ線源１１の焦点とマルチ格子１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチ格子１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
【００２０】
距離ｄ１は好ましくは３〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に放射線科の撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜２５００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
【００２１】
図３は、図１及び図２に示す関節撮影装置１の構成を具体的に示した斜視図であり、図４は、関節撮影装置１の各構成部を分離した状態を示す斜視図である。
図３及び図４に示すように、本実施形態における関節撮影装置１は、Ｘ線源１１を支持する支柱１７と、マルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０、第１格子１４を含む第１格子ユニット１４０、第２格子１５を含む第２格子ユニット１５０及びＸ線検出器１６が取り付けられている基台部１９と、被写体台１３（図４においては、被写体台１３を構成する被写体台基台部１３０のみを示している。）とに大きく分離することができる。なお、本実施形態では、Ｘ線源１１を支持する支柱１７と、Ｘ線検出器１６が取り付けられている基台部１９とにより撮影部が構成されている。この撮影部と被写体台１３とを分離できることにより、撮影前或いは撮影中に、患者から被写体台１３に加えられた衝撃等が撮影部に影響を及ぼすことを防止することができる。
【００２２】
本実施形態において、基台部１９には、マルチ格子ユニット１２０を覆うように設けられた第１のカバーユニット２１、及び第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０を覆うように設けられた第２のカバーユニット２２が取り付けられている。
マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は、後述するように非常に高い精度での位置調整が必要な部材であり、被写体の撮影及びそのキャリブレーションを行うための被写体なしでの撮影等、複数回に亘って一連の撮影を行う場合、その間、同じ条件が保たれていることが望ましい。
しかし、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の周囲に何らカバー等を設けないで雰囲気に曝した状態では、設置された撮影室内における雰囲気温度の変化（例えばエアコンによる気流変化で天井付近と床面付近とで生じる温度差）や衝撃、振動等の影響を受けやすく、これにより、複数回に亘る一連の撮影を行う間に、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の位置や向きが、適正状態から僅かずつずれることがありうる。第１のカバーユニット２１及び第２のカバーユニット２２は、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５が外部からの影響を受けるのを避けて、例えば、エアコンの冷気流、或いは、暖気流等に直接的に曝され、部分的に熱膨張変動する等を抑制し、一連の撮影の間、撮影条件を維持するとともに、精密部材であるマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５が外部からの衝撃等を受けることを防止するためのものである。
【００２３】
図５は、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６の周囲に設けられている第１のカバーユニット２１を分解した状態を示す斜視図である。
図５に示すように、第１のカバーユニット２１は、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６を前面側から覆うように配置される前面カバー部材２１１と、この前面カバー部材２１１よりも関節撮影装置１の奥側（すなわち、支柱１７側）に配置され、マルチ格子ユニット１２０の上方を覆う上部カバー部材２１２と、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６の下方であって上部カバー部材２１２に対応する位置に配置される下部カバー部材２１３とを備えている。第１のカバーユニット２１を構成する前面カバー部材２１１、上部カバー部材２１２、下部カバー部材２１３は、例えば金属板をプレス加工等することにより形成される。
前面カバー部材２１１及び上部カバー部材２１２の上面であって、Ｘ線源１１に対向する部分には切り欠き部２１１ａ、２１２ａが形成されている。また、前面カバー部材２１１の下面であって、Ｘ線源１１のＸ線照射口に対向する部分には開口部２１１ｂが設けられている。これにより、第１のカバーユニット２１を取り付けた状態でも、Ｘ線源１１からのＸ線照射が第１のカバーユニット２１によって妨げられないようになっている。
また、前面カバー部材２１１において支柱１７に対向する面には、後述する光照射野確認ユニット６の移動用レバー６７に対応する位置に、レバー用開口部２１１ｃが形成されている。レバー用開口部２１１ｃは、移動用レバー６７の移動範囲とほぼ同じ長さとなるようにｘ方向に延在する長孔であり、移動用レバー６７の先端部はこのレバー用開口部２１１ｃから前面カバー部材２１１の外に突出するようになっている。これにより、ユーザは第１のカバーユニット２１を取り付けた状態でも光照射野確認ユニット６の移動用レバー６７を操作することができる。なお、レバー用開口部２１１ｃの周囲や近傍等に移動用レバー６７の位置によって光照射野確認部本体６５が光照射野確認位置又は退避位置（後述）のいずれにあるかを示す目盛や指標等を設けてもよい。
第１のカバーユニット２１を取り付ける際は、上部カバー部材２１２をマルチ格子ユニット１２０の上方を覆うように基台部１９にねじ止め固定し、下部カバー部材２１３をマルチ格子ユニット１２０の下方から上部カバー部材２１２の下端部に当接するように位置を合わせて基台部１９にねじ止め固定する。さらに前面カバー部材２１１をマルチ格子ユニット１２０の前面側から上部カバー部材２１２及び下部カバー部材２１３と嵌め合わせて、それぞれねじ止め固定する。
なお、第１のカバーユニット２１は、マルチ格子ユニット１２０に対する外部からの影響を遮断できるものであればよく、その材料や形状、構成、固定手法等はここに例示したものに限定されない。また、当該第１のカバーユニット２１の少なくとも内面側には断熱部材が設けられていることが好ましい。
【００２４】
図６は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の周囲に設けられている第２のカバーユニット２２を分解した状態を示す斜視図である。
図６に示すように、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０を前面側から覆うように配置される前面カバー部材２２１と、第１格子ユニット１４０の上方を覆う上部カバー部材２２２と、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の両側部に配置される側面カバー部材２２３とを備えている。第２のカバーユニットを構成する前面カバー部材２２１、上部カバー部材２２２、側面カバー部材２２３は、例えば金属板をプレス加工等することにより形成される。
上部カバー部材２２２は、中央部が切り欠かれた上面視コ字状の部材であり、被写体台１３に載置される被写体、第１格子１４及び第２格子１５の上を上部カバー部材２２２の上面が覆わないようになっている。
第２のカバーユニット２２を取り付ける際は、側面カバー部材２２３を第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０の両側部を覆うように基台部１９をにそれぞれ固定し、前面カバー部材２２１を第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０を前面側から覆うように位置を合わせて側面カバー部材２２３の前面側端部にねじ止め固定する。さらに、上方から上部カバー部材２２２を被せて、基台部１９、側面カバー部材２２３及び前面カバー部材２２１とそれぞれねじ止め固定する。
なお、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０に対する外部からの影響を遮断できるものであればよく、その材料や形状、構成、固定手法等はここに例示したものに限定されない。また、当該第２のカバーユニット２２の少なくとも内面側には断熱部材が設けられていることが好ましい。
【００２５】
また、第２のカバーユニット２２の周囲は、被写体である手等を被写体台１３に載置している患者の足等がぶつかる等により外部からの衝撃を受けやすい。このため、第２のカバーユニット２２の外側には、例えば、図３及び図５に示すようなガード部材４１が設けられている。ガード部材４１は、例えば金属板等で形成され、図５に示すように、第２のカバーユニットの周囲にねじ止め等により着脱可能に固定される。なお、ガード部材４１の形状、第２のカバーユニット等への固定方法等は、ここに例示したものに限定されない。さらに、ガード部材４１の内側に衝撃吸収用の弾性部材等を設けてもよい。
このようなガード部材４１を設けることにより、撮影時に患者の足等が装置側に当たっても、その衝撃が第１格子１４や第２格子１５等の精密部材に影響を与えることを防止することができ、精度の高い画像撮影を行うことができる。
【００２６】
被写体台１３は、撮影時に被写体となる患者の手指等を載置するものである。被写体台１３の大きさは特に限定されないが、図１に示すように、撮影時に被写体となる患者の手指等をＸ線照射範囲内（撮影可能領域内）に置いた際に、患者の肘部分まで載置できる程度の長さ寸法を有し、腕レスト部を構成することが好ましい。手指から肘部分までを被写体台１３に載置することにより、撮影対象である手指の位置及び姿勢を安定させることができ、撮影時の手ぶれ等を防ぐことができる。
【００２７】
図３及び図４に示すように、本実施形態では、被写体台１３は、キャスタ１３１を備える脚部１３２を有する被写体台基台部１３０を備え、支柱１７や基台部１９から独立している。脚部１３２は、支柱１７と基台部１９との間に配置されるようになっており、基台部１９側の脚部１３２には、キャスタ１３１をロックするロック機構１３３が設けられている。
なお、被写体台１３の構成はここに例示したものに限定されない。例えば被写体台基台部１３０の全ての脚部１３２にロック機構１３３を設けてもよいし、ロック機構１３３を設けず、支柱１７又は基台部１９の一端に被写体台１３が固定されるようにしてもよい。なお、被写体台１３は、支柱１７又は基台部１９に接触した際に衝撃を吸収することのできる衝撃吸収部材（図示せず）を備えていることが好ましい。
【００２８】
また、本実施形態において、被写体台基台部１３０の手前側の脚部１３２の間には、Ｘ線検出器保持部２５が着脱可能に取り付けられる部材係止用支柱１３２ａがほぼ水平に固定されている。
Ｘ線検出器保持部２５は、Ｘ線検出器１６のゲイン等のキャリブレーション時にＸ線検出器１６を保持するものであり、図７及び図８に示すように、Ｘ線検出器保持部２５の一端側には鉤状に形成された係止用フック２５１が設けられている。Ｘ線検出器保持部２５は、Ｘ線検出器１６のキャリブレーション時において、Ｘ線検出器１６を上面に保持したまま、この係止用フック２５１を被写体台１３の部材係止用支柱１３２ａに係止することにより被写体台１３に固定される。
【００２９】
本実施形態では、後述するように、Ｘ線源１１のＸ線照射方向を変えることができるようになっており、Ｘ線検出器１６のキャリブレーション時には、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態（キャリブレーション状態 図８参照）まで、Ｘ線源１１の向きが調整される。Ｘ線検出器保持部２５は、被写体台１３に取り付けられた状態において、Ｘ線源１１のＸ線照射方向がキャリブレーション状態に調整された際のＸ線源１１の光軸の延長線上に配置されるようになっており、Ｘ線検出器保持部２５の上にＸ線検出器１６を保持してＸ線源１１からＸ線を照射し、撮影を行うことにより、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の画像が映りこんでいないキャリブレーション用の画像を取得することができる。
【００３０】
被写体台１３の上面であって、第２のカバーユニット２２の上部カバー部材２２２の上には、樹脂あるいは金属等により形成され、被写体を保持する被写体台上面板３が図示しない固定用ピンによりピン止め固定されている。上部カバー部材２２２には被写体台上面板３の固定用ピンに対応する位置に貫通孔が形成されており、被写体台上面板３は、第２のカバーユニット２２を基台部１９に取り付けた後に上部カバー部材２２２の上から被写体台基台部１３０に固定される。
被写体台上面板３は、例えば固定用ピンの高さ方向の固定位置を複数段階に調整することにより、被写体を保持する高さを調製することができるようになっていることが好ましい。これにより、被写体台上面板３の固定用ピンの固定位置を調整することで被写体台１３の上に保持される被写体とＸ線源１１との距離を撮影に適した所定の距離に保つことができる。
【００３１】
被写体台上面板３のほぼ中央部には円形の切り欠き部３０１が設けられており、この切り欠き部３０１には円形の回転板３０２が回転可能に装着されている。回転板３０２を回転させることにより、この回転板３０２の上に載置される被写体保持部材３０（図１１等参照）の向きや位置等を簡易に変更・修正することができる。これにより容易にポジショニングの修正等を行うことができる。
また、本実施形態における関節撮影装置１のように縞走査方式により関節部分の撮影を行う場合には、干渉縞が現れたモアレ画像を得るために、マルチ格子１２、第１格子（第１の位相格子）１４及び第２格子（第２の位相格子）１５のスリットの向き・角度と被写体の向き・角度とを適切に調整する必要がある。この点、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は非常に精密に構成されたものであり、これを移動、調整すると精度を保つことが難しい。この点、被写体台上面板３の被写体を載置する部分を回転可能に構成することにより、被写体側を動かすことで適宜調整を行うことができる。なお、回転板３０２を回転させすぎるとかえってモアレ画像を得ることができなくなる。このため、回転板３０２は、例えば所定の初期位置から４５度等、一定の範囲内で回転可能に構成してもよい。
被写体台上面板３の上であって回転板３０２の周縁部近傍には、回転板３０２を固定する回転板固定用ピン３０３が設けられており、回転板３０２を固定可能となっている。
【００３２】
この回転板３０２のほぼ中央部であって第１格子１４及び第２格子１５に対応する位置には、ほぼ円形の切り欠き部３０４が設けられており、Ｘ線源１１からのＸ線照射を妨げないようになっている。
図９及び図１０に示すように、この切り欠き部３０４には、透明なアクリルやガラス等の透明材料で形成されたほぼ円形の透明板部材３０５が装着されている。
図１０に示すように、この透明板部材３０５は、その上面が回転板３０２の上面よりも僅かに低い位置となるように配置されている（本実施形態では図１０に示す高低差Ｇだけ透明板部材３０５の上面が回転板３０２の上面よりも低くなっている。）。これにより、被写体台上面板３の回転板３０２の上面に後述する被写体保持部材３０等が載置、固定された場合に、透明板部材３０５の表面に被写体保持部材３０等が接触するのを避けることができ、透明板部材３０５の表面が傷等の損傷を受けることを防いで耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図９に示すように、被写体台上面板３の回転板３０２の上であって透明板部材３０５を挟むほぼ対称位置には、互いにほぼ平行に形成された長孔３０６が設けられており、この長孔３０６には、それぞれ図１１等に示す被写体保持部材３０を固定するための保持部材固定用ピン３０７が設けられている。
【００３４】
被写体台上面板３の上には、被写体保持部材３０が着脱自在に載置されるようになっている。本実施形態では、同一箇所について複数回撮影が行われるが、被写体保持部材３０は、その一連の撮影の間、被写体である手指が動いたりずれたりしないように手指の位置を保持・固定するためのものである。
図１１及び図１３から図２０に示すように、本実施形態において、被写体保持部材３０は、ベースユニット３１と、このベースユニット３１に対して着脱自在に構成され被写体である人の手指を支持するための撮影対象固定ユニット３３（第１の撮影対象固定ユニット３３ａ〜第５の撮影対象固定ユニット３３ｅ）とで構成されている。なお、以下の実施形態においては、左手用の被写体保持部材３０のみを図示しているが、右手の手指を撮影する際には、同様の構成の右手用の被写体保持部材３０を用いる。
ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３は、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ：polyacetal, polyoxymethylene）等で形成されている。なお、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３を形成する材料はポリアセタール樹脂に限定されず、各種樹脂等を用いることができる。また、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３のうち、被写体を被写体保持部材３０に保持した際に撮影対象である手指の関節部分と重なり合わない部分は金属等で形成されていてもよい。また、手指が直接接触する部分等にはシリコン樹脂等の弾性を有する材料で形成された緩衝部材が配置されることが好ましい。また、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３は、撮影する患者が代わるごとに消毒を行うことが衛生上好ましく、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３を形成する材料は、消毒に用いられるアルコール等に対して耐性を有するものであることが好ましい。
【００３５】
ベースユニット３１は、ほぼ中央に撮影対象固定ユニット３３（第１の撮影対象固定ユニット３３ａ〜第５の撮影対象固定ユニット３３ｅ）を装着する撮影対象固定ユニット装着部３１１を備え、撮影対象固定ユニット３３を着脱することが可能に構成された枠状の部材である。
ベースユニット３１において被写体台上面板３の回転板３０２に設けられている２つの保持部材固定用ピン３０７に対応する位置には、それぞれ長孔３０６の延在方向にほぼ直交する向きに延在して形成された長孔３１２が設けられている。
図１２に示すように、保持部材固定用ピン３０７は、ベースユニット３１の長孔３１２と回転板３０２の長孔３０６とを貫通して、被写体保持部材３０を被写体台上面板３の回転板３０２に係止するようになっており、被写体保持部材３０は、長孔３０６及び長孔３１２の位置を調整することによって被写体台上面板３上の向きや位置を微調整された上で保持部材固定用ピン３０７によって固定されるようになっている。
撮影対象固定ユニット装着部３１１の一端側近傍であって、撮影対象固定ユニット３３に支持される手の手首側となる位置には、被写体の手首部分を固定するための手首固定用ベルト３１３が設けられている。
【００３６】
また、撮影対象固定ユニット装着部３１１の他端側近傍であって、撮影対象固定ユニット３３に支持される手の指先側となる位置には、撮影対象固定ユニット３３を撮影対象固定ユニット装着部３１１に固定するためのベース側固定部３１４となっている。ベース側固定部３１４には、撮影対象固定ユニット３３を撮影対象固定ユニット装着部３１１に装着した後、固定用ピン３３３を挿通させる孔部３１６が形成されている。
また、ベースユニット３１におけるベース側固定部３１４近傍であって後述する撮影対象固定ユニット３３側の固定部（固定ユニット側固定部３３１）の側面に設けられている孔部３３４に対応する位置には、ベースユニット３１の側端面から撮影対象固定ユニット装着部３１１内側までベースユニット３１における水平方向（被写体保持部材３０を被写体台上面板３に上に載置した際の水平方向）に貫通する貫通孔３１７が形成されている。この貫通孔３１７には微調整用ねじ３１８がベースユニット３１の側端面から撮影対象固定ユニット装着部３１１内側に向かって挿通されている。
さらに、ベースユニット３１には、ベースユニット３１の表面から貫通孔３１７に向かって垂直方向に孔部３１９が形成されている。孔部３１９には微調整用ねじ３１８を固定するための調整固定用ねじ３２０がベースユニット３１の表面から貫通孔３１７に向かって挿通されている。
なお、ベースユニット３１の形状、構成、ベースユニット３１を被写体台上面板３に固定するための構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。
【００３７】
撮影対象固定ユニット３３は、撮影対象部分である手指の関節部分を放射線発生手段であるＸ線源１１からのＸ線（放射線）照射方向に対して所定の位置に固定するものである。
本実施形態においては、ベースユニット３１に装着可能な撮影対象固定ユニット３３として、図１１及び図１３から図２０に示すように、５種類の撮影対象固定ユニット３３ａ〜３３ｅが用意されている。なお、以下において単に撮影対象固定ユニット３３としたときはこれら全て（撮影対象固定ユニット３３ａ〜３３ｅ）を含むものとする。
撮影においては、撮影したい部位や患者の手指の関節の変形の状況等に応じて撮影に適した撮影対象固定ユニット３３を選択し、ベースユニット３１に装着する。なお、ベースユニット３１に装着可能な撮影対象固定ユニット３３は、ここに例示したものに限定されない。さらに多くの種類が用意されていてもよいし、ここに挙げたもののうち一部のみを備えるものであってもよい。
【００３８】
第１の撮影対象固定ユニット３３ａは、図１１に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、４つの指間保持部材３３２とを備えている。
固定ユニット側固定部３３１は、ベースユニット３１の孔部３１６に対応する位置に固定用ピン３３３が設けられており、この固定用ピン３３３を固定ユニット側固定部３３１からベースユニット３１のベース側固定部３１４の孔部３１６まで挿通させて締めることにより第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に仮固定することができる。
固定ユニット側固定部３３１の側面であってベースユニット３１の貫通孔３１７に対応する位置には、貫通孔３１７に挿通された微調整用ねじ３１８の先端部が挿入される孔部３３４が設けられている。
ベースユニット３１の貫通孔３１７に微調整用ねじ３１８を挿通し、その先端部を孔部３３４に挿入して適宜奥側に押し込むことにより、第１の撮影対象固定ユニット３３ａの幅方向（撮影対象固定ユニット３３に固定される手指の幅方向）の位置を微調整することができる。幅方向の位置を調整後、調整固定用ねじ３２０によってベースユニット３１の表面から微調整用ねじ３１８を固定することにより、第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に固定することができる。
【００３９】
指間保持部材３３２は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、被写体保持部材３０に被写体の手指を固定した際に、各指間保持部材３３２が被写体の手指の５指の間にそれぞれ位置するように並んで配置されている。指間保持部材３３２は、自由端側から固定ユニット側固定部３３１に固定されている固定端側に向かって徐々に幅が広くなるテーパ状に形成されており、被写体の手指の先端が十分に開いた状態で固定できるようになっている。
図１２は、ベースユニット３１に固定された第１の撮影対象固定ユニット３３ａを被写体台上面板３の上に固定し、この第１の撮影対象固定ユニット３３ａにユーザが手指を固定した状態を示した図である。例えば、指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影したい場合に、図１２に示すように４つの指間保持部材３３２がそれぞれ手指の５指の間に位置するように手指を第１の撮影対象固定ユニット３３ａに載置することにより、５指をそれぞれ間隔を開けた状態で支持することができる。
なお、第１の撮影対象固定ユニット３３ａの形状、構成、第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に固定するための構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。例えば、指間保持部材３３２が固定ユニット側固定部３３１に対して容易に着脱可能に構成されるとともに、形状や大きさの異なる指間保持部材３３２が複数用意され、患者の手の大きさ等に応じて、適宜適切なものを選択して装着するようにしてもよい。
【００４０】
第２の撮影対象固定ユニット３３ｂは、図１３及び図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指以外の指を支持させるための握持部３３５と、撮影対象となる手指を１本ずつ保持する４つの指保持部材３３８と、この指保持部材３３８を支持する支持部材３３６と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
握持部３３５は、被写体保持部材３０を被写体台上面板３に固定した際の水平面（被写体台上面板３と水平となる面）に対してほぼ垂直に立設された円筒状の部材である。握持部３３５は、手で軽く握りやすい程度の大きさ・形状に形成されている。握持部３３５には、患者が握りやすいように表面に滑り止め用の樹脂を塗布したり布等を貼付したりしてもよい。また、手置き部３４９の表面に指に沿う溝を形成してもよい。
支持部材３３６は、握持部３３５の近傍にほぼ垂直に立設されている板状の部材である。支持部材３３６には、４つの指保持部材３３８にそれぞれ対応する４つのレール部３３７が、被写体保持部材３０に手指を固定した際の手指の延在方向に沿って形成されている。
４つの指保持部材３３８は、撮影対象となる指の指先を載置できるように構成された鞘状の部材であり、支持部材３３６の４つのレール部３３７にそれぞれスライド移動可能に係止されている。指保持部材３３８は、指先を載置する際にレール部３３７に沿ってスライド移動し、各指の長さに応じた位置で指を固定するようになっている。
【００４１】
本実施形態では、人差し指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ａ）に示すように人差し指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、人差し指を支持部材３３６に沿って伸ばして一番上に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、中指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｂ）に示すように中指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、中指を支持部材３３６に沿って伸ばして上から二番目に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、薬指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｃ）に示すように薬指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、薬指を支持部材３３６に沿って伸ばして上から三番目に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、小指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｄ）に示すように小指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、小指を支持部材３３６に沿って伸ばして一番下に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。
例えば、指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影したい場合には、第２の撮影対象固定ユニット３３ｂをベースユニット３１に固定した被写体保持部材３０を被写体台上面板３の上に固定し、撮影対象となる手指を１本ずつ第２の撮影対象固定ユニット３３ｂの指保持部材３３８に載置することにより指を１本ずつ伸ばした状態で支持することができる。
なお、第２の撮影対象固定ユニット３３ｂの形状、構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影する場合、多少指が手の甲の側に反っている状態の方が好ましいため、例えば支持部材３３６を外側（すなわち握持部３３５から離れる方向）にカーブした形状とし、指保持部材３３８をその端部近傍に設けるようにしてもよい。また、握持部３３５を有することは必須ではなく、指を１本ずつ位置決めすることが可能な仕切り板等を設けて、指を１本ずつ手の甲の側に反った状態で保持できる構成としてもよい。
【００４２】
第３の撮影対象固定ユニット３３ｃは、図１５及び図１６に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指の指先に上方向の傾斜をつけるための段差部３４０と、親指と親指以外の手指との間の間隙が大きくなるように手指の位置や角度を規制する指位置規制部材３４１と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
段差部３４０は、固定ユニット側固定部３３１と一体となっており、固定ユニット側固定部３３１の一端から張り出した張出し部で構成されている。段差部３４０は、掌部分が載置される被写体台上面板３よりも例えば１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度高くなっているため、撮影対象となる人差し指から小指までの手指の指先を段差部３４０の上に乗せることによって、指先を上方向に反らせることができる。なお、段差部３４０の形状や高さ等はここに例示したものに限定されない。例えば、段差部３４０を固定ユニット側固定部３３１よりもさらに高くして指先をより高く反らせることができるようにしてもよい。また、段差部３４０は、指先側に行くほど高さが高くなるように傾斜をつけてもよい。
指位置規制部材３４１は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、被写体保持部材３０に被写体の手指を固定した際に、親指と人差し指との間に位置するようになっている。指位置規制部材３４１は、自由端側から固定ユニット側固定部３３１に固定されている固定端側に向かって徐々に幅が広くなるテーパ状に形成されており、被写体の親指と親指以外の手指（人差し指から小指）との間が大きく開くように親指以外の手指（人差し指から小指）を親指から離れる方向に規制するようになっている。なお、指位置規制部材３４１の形状・大きさ等は、特に限定されないが、例えば、親指と親指以外の手指との間がほぼ９０度近くまで開く程度に大きく固定端側が開いた形状であることが好ましい。また、ユーザの手の大きさや指の形状、撮影したい部位等に応じて形状や大きさの異なる複数種類の指位置規制部材３４１を用意しておき、状況に応じて最も適するものを付け替えて使用する構成としてもよい。
このように、本実施形態では、第３の撮影対象固定ユニット３３ｃをベースユニット３１に固定した被写体保持部材３０を被写体台上面板３の上に固定し、被写体である手指を被写体保持部材３０に固定すると、撮影対象となる人差し指から小指までの手指の指先が段差部３４０によって上側に押し上げられ、さらに指位置規制部材３４１によって親指から離れる方向に規制される。このため、例えば親指の付け根の関節部分等を撮影する際に、親指とそれ以外の指との間が大きく開いて、親指を横になった状態で固定することができる。
なお、第３の撮影対象固定ユニット３３ｃの形状、構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。
【００４３】
第４の撮影対象固定ユニット３３ｄは、図１７及び図１８に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指を１本ずつ保持する４つの指保持部材３４５と、この指保持部材３４５を手指の延在方向に沿ってガイドするガイド部材３４３と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
ガイド部材３４３は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、各ガイド部材３４３にはそれぞれ指保持部材３４５が手指の延在方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられている。
指保持部材３４５において、指先を載置する部分は指の先端側に行くほど高さが高くなるように上側に傾斜している傾斜面となっている。これにより、手指を指保持部材３４５に載置すると、指先が傾斜面により押し上げられて上側に反った状態で固定される。
指保持部材３４５は、指先を載置する際にガイド部材３４３に沿ってスライド移動し、図１８に示すように、各指の長さに応じた位置で指を固定するようになっている。
なお、第４の撮影対象固定ユニット３３ｄの形状、構成等はここに例示したものに限定されない。
【００４４】
第５の撮影対象固定ユニット３３ｅは、図１９及び図２０に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３４８と、撮影対象となる手指を載せることができる手置き部３４９と、を備えている。
固定ユニット側固定部３４８は、一端が手置き部３４９に固定され、棒状に形成されている。固定ユニット側固定部３４８の自由端側の端部には、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅをベースユニット３１に固定するための固定用ねじ３４８が設けられている。ベースユニット３１において、手首固定用ベルト３１３の近傍には、図示しない孔部が形成されており、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅは、固定用ねじ３４８によりベースユニット３１側のこの孔部にねじ止めされることによりベースユニット３１に固定される。
手置き部３４９は、半球形状の部材であり、図２０に示すように、撮影対象である手指を軽く曲げた状態で手置き部３４９上に載置することで指を固定するようになっている。これにより、リウマチ等の発症により関節部分を伸ばすことができない状態にある場合や、湯部を多少曲げた状態で撮影を行った方が好ましい場合等において、比較的楽な姿勢で患者に負担をかけることなく、指の位置や角度を安定させることができ、撮影中の手指のずれや揺れ等を抑えることができる。
なお、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅの形状、構成等はここに例示したものに限定されない。例えば、手置き部３４９の表面に患者が握りやすいように滑り止め用の樹脂を塗布する等してもよい。また、手置き部３４９の表面に指に沿う溝を形成してもよい。また、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅとして、固定ユニット側固定部３４８の長さや、手置き部３４９の大きさ、形状、高さ等が異なるものを複数用意しておき、患者の手の形や大きさ等に合ったものを撮影に用いるようにしてもよい。
【００４５】
図２１は、本実施形態における関節撮影装置１の要部構成を模式的に示したものである。
本実施形態において関節撮影装置１は、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、光照射野確認部本体６５、被写体台１３の被写体保持部材３０、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向（図１参照）に沿って配置されている。
【００４６】
Ｘ線源１１には、ほぼコ字状に形成された固定用部材１１１が取付用アーム１１２を介して取り付けられている。本実施形態において、支柱１７は、四角柱形状となっており、固定用部材１１１は、支柱１７を側面から挟み込むようにして支柱１７に取り付けられ、固定されている。
取付用アーム１１２の一部には緩衝部材１７ａ（図１参照）が設けられており、Ｘ線源１１は、この緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは衝撃や振動を吸収できる材料であることに加えて断熱材料であることが好ましい。
【００４７】
Ｘ線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（ｍｍ）である。
【００４８】
また、本実施形態では、Ｘ線源１１は、図５及び図６等に示すように、取付用アーム１１２の一部がほぼ９０度屈曲することにより、平行度及び相対距離を調整されたマルチ格子１２、第１格子１４、第２格子１５のスリットの方向に対してＸ線源１１の取付方向がほぼ９０度回転可能に構成されている。
本実施形態において、Ｘ線源１１のＸ線管の焦点形状は完全な円形ではなく、僅かに楕円形状となっており、後述するモアレ画像を取得する際の撮影では、Ｘ線管の向きを変えることによって適切なモアレ画像を得ることができる場合がある。このため、Ｘ線源１１をほぼ９０度回転させることにより、Ｘ線管の焦点形状に由来する不具合を解消することができる。
なお、Ｘ線源１１を、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向に対する取付方向を変更可能とする構成はここに例示したものに限定されない。例えば、固定用部材１１１の取付位置を変えることによりＸ線源１１の取付方向を変更可能としてもよい。また、Ｘ線源１１の取付方向の変更は９０度だけでなく、さらに細かく角度設定が可能となるように構成してもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、Ｘ線源１１は、図８に示すように、取付用アーム１１２におけるＸ線源１１固定側の端部が回動可能となっており、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸が支柱１７とほぼ平行でＸ線がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上に照射される状態（撮影状態 図７参照）から、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態（キャリブレーション状態 図８参照）まで、Ｘ線源１１のＸ線照射方向を変えることができるようになっている。
なお、キャリブレーション時のＸ線源１１のＸ線照射方向は、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態となる方向であればよく、ここに例示したものに限定されない。キャリブレーション時のＸ線源１１のＸ線照射方向が他の方向である場合には、Ｘ線検出器保持部２５がＸ線源１１の光軸の延長線上に配置されるように、その取り付け位置が調整される。
【００５０】
また、Ｘ線源１１の直下であって、後述するマルチ格子１２の下方には、照射野絞り１１３とフィルタ１１４が設けられている。
照射野絞り１１３は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を所定の範囲に絞るものである。
フィルタ１１４は、Ｘ線源１１から照射される光線の中から不要な波長の光線を分離するものであり、例えばＡＬ付加フィルタ等が適用される。
【００５１】
光照射野確認ユニット６は、図３、図５等に示すように、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部６１とこの基台取付部６１の上に載置される光照射野確認部本体６５とを備えている。基台取付部６１は、図示しないねじ等により基台部１９に固定されている。
基台取付部６１における床面に対してほぼ水平に配置されている面には、光照射野確認部本体６５をｘ方向に移動させるためのガイド６３が設けられており、光照射野確認部本体６５は、このガイド６３に沿って手動又は自動で移動可能となっている。
光照射野確認ユニット６は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を予め確認するためにＸ線の照射野と同じ領域を可視光で照らすものであり、光照射野確認部本体６５には、可視光線を照射可能な図示しない光源等が設けられている。
また、光照射野確認部本体６５には、関節撮影装置１の奥側（すなわち、支柱１７側）から手前側に床面に対してほぼ水平に突出する移動用レバー６７が設けられている。移動用レバー６７は、光照射野確認部本体６５を手動にてガイド６３に沿ってｘ方向に移動させるためのレバーであり、前述のように、関節撮影装置１に第１のカバーユニット２１が取り付けられた状態において、その先端部がレバー用開口部２１１ｃから前面カバー部材２１１の外に突出するようになっている。
【００５２】
本実施形態において、光照射野確認部本体６５は、その光源から照射される光の光軸がＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸と一致して光照射野の確認を行うことができる光照射野確認位置と、Ｘ線源１１から照射されるＸ線を妨げない退避位置とを取り得るようになっている。撮影を行う際等、通常の使用時には、光照射野確認部本体６５は退避位置（図２１において実線で示す位置）に位置し、撮影の妨げにならないようになっている。そして、光照射野の確認を行う際には、ユーザは適宜移動用レバー６７を操作することにより、光照射野確認部本体６５の光源から照射される光の光軸がＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸と一致する光照射野確認位置（図２１において破線で示す位置）まで光照射野確認部本体６５の位置を移動させる。なお、光照射野確認部本体６５は、モータ等により自動でｘ方向に移動するように構成してもよい。
なお、本実施形態では、光照射野確認部本体６５と第１格子１４及び第２格子１５との光を遮るものが存在しないため、光照射野の確認を正確に行うことができる。
【００５３】
マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０及びＸ線検出器１６は、同一の基台部１９の上に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０は、重力方向（ｚ方向）と直交する方向に延展せしめられており、ねじ等により、それぞれ基台部１９に対して着脱自在に取り付けられている。
また、光照射野確認ユニット６は、基台部１９の上であってマルチ格子ユニット１２０の直下近傍に取り付けられている。
また、Ｘ線検出器１６は、基台部１９に設けられている検出器支持台１９１の上に、緩衝部材１９２を介して載置されている。
なお、基台部１９は支柱１７に対してｚ方向に移動可能に構成されていてもよい。
【００５４】
図２２は、マルチ格子ユニット１２０の斜視図である。
図２２に示すように、マルチ格子ユニット１２０は、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部１２１とこの基台取付部１２１の上に載置されるマルチ格子ユニット本体１２２を備えている。
この基台取付部１２１における床面に対してほぼ水平に配置されている面には、マルチ格子ユニット本体１２２をｘ方向に移動させるためのリニアガイド１２３が設けられている。
基台取付部１２１は、基台部１９への取り付け位置を調整することにより、マルチ格子１２と、第１格子１４や第２格子１５との間における相対距離を調整可能とするものである。また、マルチ格子ユニット本体１２２には、相対距離微調整機構部１２７が設けられている。相対距離微調整機構部１２７は、その重力方向（上下方向）の長さを変えることでマルチ格子１２の重力方向（上下方向）の位置を調整するものである。本実施形態では、基台取付部１２１と相対距離微調整機構部１２７とにより、マルチ格子１２と、第１格子１４や第２格子１５との間における相対距離を調整する相対距離調整機構が構成される。
なお、比較的重量物であるマルチ格子ユニットを扱う際の作業性や安全性、及び、位置調整のやり易さの両観点からは、前者と後者の機能を分離する方が好ましく、取付位置は位置決めピン等により仮固定し（調整不可）、ネジ等で基台部１９に螺合（固定）する構造とし、固定終了後、作業者が両手を自由に使って、マルチ格子ユニット本体１２２内に設けた相対距離微調整機構部１２７により相対距離を微調整する構造とすることが好ましい。
【００５５】
マルチ格子ユニット本体１２２には、マルチ格子１２が支持されている他、マルチ格子１２を移動させるためのマルチ格子駆動部１２５として、ｘ方向移動用モータ１２５ａ、マルチ格子１２をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ１２５ｂ、マルチ格子１２をｙ方向に回転させるためのθｙ回転用モータ１２５ｃ、マルチ格子１２をｚ方向に回転させるためのθｚ回転用モータ１２５ｄが設けられている。
本実施形態では、マルチ格子１２は、図２３に示すように、Ｘ線源１１の下方からＸ線源１１の内部に挿入されており、Ｘ線管の焦点位置のすぐ近くに配置されるようになっている。
【００５６】
ｘ方向移動用モータ１２５ａは、通電駆動される駆動源であり、例えばパルス信号に正確に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）等、高精度の動作制御を行うことのできるモータにより構成されている。ｘ方向移動用モータ１２５ａに適用されるステッピングモータとしては、例えば、オリエンタルモーター株式会社製の５相ステッピングモータ（型式：PX533MH-B）等の５相ステッピングモータが望ましく、５相でも高分解能タイプが好ましい。すなわち、一般的には基本ステップ角：0.72°であるが、高分解能タイプでは基本ステップ角：0.36°であり、このようなモータが好適に用いられる。更に、ステップ数を細分化できるマイクロステップによる制御を行うことが好ましい。
本実施形態では、駆動源であるｘ方向移動用モータ１２５ａが駆動すると、当該駆動源の出力を被駆動部であるマルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０の本体まで伝達する伝達系を構成する図示しないボールねじが回転し、マルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０の本体がリニアガイド１２３にガイドされてｘ方向に移動するようになっている。
駆動源であるｘ方向移動用モータ１２５ａと伝達系であるボールねじ及びリニアガイドによってマルチ格子ユニット１２０の移動部が構成されており、この移動部は重力方向（ｚ方向）と直交する方向に移動する移動要素のみにより構成されている。
【００５７】
また、本実施形態では、マルチ格子１２を移動させる際には、ｘ方向移動用モータ１２５ａの出力を最大とするが、Ｘ線照射時には、マルチ格子駆動部１２５は、ｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときにマルチ格子１２に生じる変位量の５０％以下となるような電流値となるようにｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流値を調整するようになっている。
【００５８】
マルチ格子１２を移動させながら複数回の撮影を行う場合、マルチ格子１２の位置を高精度に維持するために、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけて励磁することによりその自己保持力で位置を固定しておく必要がある。また、マルチ格子１２を移動させながら複数回の撮影を行う場合には、現時点でのマルチ格子１２の位置を次の移動の際の基点としてマルチ格子１２を順次移動させていくが、電源を停止させてしまうと、現時点でのマルチ格子１２の位置を次の移動の際にフィードバックさせることができなくなってしまう。このため、マルチ格子１２を移動させていないとき（すなわち、Ｘ線照射時）でも、所定の複数回の撮影が終了するまでは、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけ続けておく必要がある。
他方で、励磁する際にｘ方向移動用モータ１２５ａにかける電流の電流値が高いと、ｘ方向移動用モータ１２５ａが発熱するとともに、微振動を生じ、これがボールねじに伝わる等により、マルチ格子１２の位置に微細な変位を生じさせてしまう。
【００５９】
図２４は、横軸に時間（ｍｉｎ）をとり、縦軸にマルチ格子１２の変位量（μｍ）と温度変化（℃）をとって、励磁電流値と、温度変化及びマルチ格子１２の変位量との関係を示したグラフである。
図２４において、マルチ格子１２の変位量は、初期状態のマルチ格子１２の位置をゼロとしたときに励磁電流値及び温度変化によってどれだけマルチ格子１２が移動方向（ｘ方向）に変位するかを測定したものである。また、温度上昇値は、各電流値の励磁電流をかけた際のｘ方向移動用モータ１２５ａの温度変化を測定したものである。
図２４に示すように、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの９０％程度とすると、時間の経過に伴ってｘ方向移動用モータ１２５ａの温度が上昇するとともに、マルチ格子１２の変位量も大きくなっていき、１．４μｍを超える変位量となる。これに対して、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの２７％程度とすると、時間が経過してもｘ方向移動用モータ１２５ａの温度はそれほど上昇せず、マルチ格子１２の変位量も０．３μｍ程度に止まる。また、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの５０％程度とした場合でも、時間経過に伴うｘ方向移動用モータ１２５ａの温度上昇はそれほど大きくなく、マルチ格子１２の変位量も０．４５μｍ程度に止まる。
【００６０】
ここで、適切なモアレ画像を得るためには、ｘ方向移動用モータ１２５ａによるマルチ格子１２の格子送り精度は、格子送り量の１／１０以下である必要がある。例えば、マルチ格子１２を５回移動させて５回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／５ずつマルチ格子１２を移動させる。また、マルチ格子１２を３回移動させて３回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／３ずつマルチ格子１２を移動させることとなる。したがって、例えば、格子ピッチが２２．８μｍであり、その格子送り量が５．７μｍである場合、要求される精度（格子相対位置）は、±０．２３μｍ（P-P：０．４６μｍ）となる。
本実施形態においては、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの５０％程度以下であれば、要求される精度（格子相対位置）を満たしており、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけてもモアレ画像の生成に影響を与えないといえる。
【００６１】
なお、ｘ方向移動用モータ１２５ａにかける励磁電流値がどの程度のときにモアレ画像の生成に影響を与えるか、すなわち、「ｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときにマルチ格子１２に生じる変位量の５０％以下となるような電流値」がどの程度であるかは、モータの種類によって異なる。このため、Ｘ線照射時の励磁電流値は、適用するモータに応じて適宜設定することが好ましい。
【００６２】
θｘ回転用モータ１２５ｂ、θｙ回転用モータ１２５ｃ、θｚ回転用モータ１２５ｄは、例えば駆動源となるアクチュエータ等を内蔵したゴニオステージであり、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５相互間における平行度を調整可能とする煽り調整機構として機能するものである。
【００６３】
マルチ格子ユニット１２０に設けられているマルチ格子１２は回折格子であり、図３３に示すようにｘ方向に複数のスリットが所定間隔で設けられている。マルチ格子１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチ格子１２が形成される。
【００６４】
マルチ格子１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２５に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（ｘ方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチ格子１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすようにスリット周期ｗ０を決定することにより、マルチ格子１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
【００６５】
第１格子１４は、マルチ格子１２と同様にｘ方向に複数のスリットが設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチ格子１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００６６】
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さ（ｚ方向の長さ）はスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差（Ｘ線の位相差）がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
【００６７】
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋（１／２））・ｗ１２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
【００６８】
第２格子１５は、マルチ格子１２及び第１格子１４と同様にｘ方向に複数のスリットが設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００６９】
本実施例では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子のスリット配列方向と第２格子のスリット配列方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ傾けて配置されているが、両者を平行な配置としてもよい。
【００７０】
第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれ、ほぼ同様の構成を有する第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０に設けられている。
図２６は、基台部１９における第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０の取り付け部分を拡大した斜視図である。図２６に示すように、第２格子ユニット１５０は、第２格子１５がＸ線検出器１６のすぐ上に位置するように配置される。また、第１格子ユニット１４０は、第１格子１４が第２格子１５の上方に位置するように配置される。
【００７１】
また、図２７及び図２８は、第１格子ユニット１４０を上側から見た斜視図であり、図２９は斜め上方向から見た斜視図である。なお、第２格子ユニット１５０は、第１格子ユニット１４０と同一の構成となっているため、図示及び説明を省略する。
【００７２】
第１格子ユニット１４０は、図２７から図２９に示すように、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部１４１と第１格子ユニット本体１４２とを備えている。この第１格子ユニット本体１４２は、基台取付部１４１における床面に対してほぼ水平に配置されている面に載置されている。
基台取付部１４１は、基台部１９への取り付け位置を調整することにより、第１格子１４と、第２格子１５やマルチ格子１２との間における相対距離を調整可能とする相対距離調整機構として機能する。
また、第１格子ユニット本体１４２の上側面には、第１格子１４をｘ方向に移動させるためのリニアガイド１４３が設けられている。
【００７３】
第１格子ユニット本体１４２には、支持部１４ａに支持された第１格子１４が設けられている他、第１格子１４を移動させるための第１格子駆動部１４５として、ｘ方向移動用モータ１４５ａ、第１格子１４をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ１４５ｂが設けられている。
【００７４】
ｘ方向移動用モータ１４５ａは、通電駆動される駆動源であり、マルチ格子ユニット１２０のｘ方向移動用モータ１２５ａと同様に、例えばパルス信号に正確に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）等、高精度の動作制御を行うことのできるモータにより構成されている。
本実施形態では、駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａが駆動すると、当該駆動源の出力を被駆動部である第１格子１４を支持する支持部１４ａまで伝達する伝達系を構成するボールねじ１４４が回転し、支持部１４ａに支持された第１格子１４がリニアガイド１４３にガイドされてｘ方向に移動するようになっている。
駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａと伝達系であるボールねじ及びリニアガイドによって第１格子ユニット１４０の移動部が構成されており、この移動部は重力方向（ｚ方向）と直交する方向に移動する移動要素のみにより構成されている。
【００７５】
ここで、適切なモアレ画像を得るためには、ｘ方向移動用モータ１４５ａによる第１格子１４の格子送り精度は、マルチ格子１２の場合と同様に、格子送り量の１／１０以下である必要がある。例えば、第１格子１４を５回移動させて５回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／５ずつ第１格子１４を移動させ、第１格子１４を３回移動させて３回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／３ずつ第１格子１４を移動させることとなる。したがって、例えば、格子ピッチが５．３μｍであり、その格子送り量が１．３３μｍである場合、要求される精度（格子相対位置）は、±０．０５μｍ（P-P：０．１０μｍ）となる。
そして、ｘ方向移動用モータ１４５ａに電流をかけるとｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、モータの温度が上昇し、周辺部品の熱膨張を誘発し、結果として最終的な第１格子１４の精密送りが達成できず、静的な格子間のアライメント不良を生じたり、モータが微振動し、この振動が周辺部品に伝搬し、結果として第１格子１４が精密送りされた位置に保持できず、動的な格子間のアライメント不良（不定）を生じてしまう。
【００７６】
このため、ｘ方向移動用モータ１４５ａについても、ｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、第１格子１４を移動させる際には、ｘ方向移動用モータ１４５ａの出力を最大とするが、Ｘ線照射時には、第１格子駆動部１４５は、ｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときに第１格子１４に生じる変位量の５０％以下となるような電流値となるようにｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流値を調整するようになっている。
なお、Ｘ線照射時におけるｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流値（励磁電流値）は、ｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、適用するモータに応じて適宜設定することが好ましい。
【００７７】
θｘ回転用モータ１４５ｂは、例えば駆動源となるアクチュエータ等を内蔵したゴニオステージであり、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５相互間における平行度を調整可能とする煽り調整機構として機能するものである。なお、マルチ格子ユニット１２０の場合と同様に、煽り調整機構としてθｙ回転用モータ、θｚ回転用モータを設けてもよい。
【００７８】
第２格子ユニット本体１５２には、支持部に支持された第２格子１５が設けられている他、第２格子１５を移動させるための第２格子駆動部１５５として、ｘ方向移動用モータ、第２格子１５をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ（いずれも図示せず）が設けられている。
なお、前記のように、Ｘ線照射時における通電電流値（励磁電流値）を調整する点等については、第２格子１５の第２格子駆動部１５５のｘ方向移動用モータについても、マルチ格子ユニット１２０のｘ方向移動用モータ１２５ａ、第１格子ユニット１４０のｘ方向移動用モータ１４５ａ同様である。
【００７９】
上記マルチ格子１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルタ：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチ格子１２までの距離ｄ１：４０（ｍｍ）
マルチ格子１２から第１格子１４までの距離ｄ３：１１１０（ｍｍ）
マルチ格子１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチ格子１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
【００８０】
Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。
Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
【００８１】
Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように基台部１９に位置を固定することが好ましい。第２格子１５とＸ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いることができる。ＦＰＤには、Ｘ線をシンチレータを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
【００８２】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ３あるいはＧｄ２Ｏ２Ｓ等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
【００８３】
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μｍ）の膜厚のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内にキャリアが遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
なお、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６として用いてもよい。
【００８４】
Ｘ線撮影時のＦＰＤによる一連の処理を説明する。
まずＦＰＤはリセットを行い、前回の撮影（読取）以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、Ｘ線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、Ｘ線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後に、蓄積されている電荷の電圧値を検出するダーク読み取りを行い、当該電圧値を補正値としてＸ線照射後に蓄積された電荷の電圧値から補正値を差し引いた電圧値を画像信号として出力してもよい。これにより、画像信号に対しいわゆるオフセット補正を行うことができる。
【００８５】
本体部１８は、図３０に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５、マルチ格子駆動部１２５、第１格子駆動部１４５、第２格子駆動部１５５を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。例えば、制御部１８１はコントローラ５から入力される撮影条件の設定情報に従って、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線検出器１６による画像信号の読取タイミング等を制御する。
【００８６】
操作部１８２は曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部１８３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面や関節撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００８７】
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラ５と通信する。例えば、通信部１８４はＸ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラ５に送信する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
【００８８】
マルチ格子駆動部１２５、第１格子駆動部１４５、第２格子駆動部１５５は、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の各駆動源（モータ）を動作させるものである。
【００８９】
コントローラ５は、オペレータによる操作に従って関節撮影装置１の撮影動作を制御し、関節撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。本実施形態では被写体の再構成画像を作成する画像処理装置としてコントローラ５を用いた例を説明するが、Ｘ線画像に様々な画像処理を施す専用の画像処理装置を関節撮影装置１と接続し、当該画像処理装置により再構成画像の作成を行うこととしてもよい。
【００９０】
上記関節撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図３１に示すように、Ｘ線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が平行に配置され、当該第２格子１５はその格子方向が第１格子１４の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像Ｍが得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図３１に示すようにモアレ画像Ｍ上の干渉縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる（歪む）。この干渉縞の乱れ（歪み）を、モアレ画像Ｍを処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
【００９１】
関節撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチ格子１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチ格子１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
【００９２】
従来のタルボ・ロー干渉計では、マルチ格子１２は上述のように多光源化と照射線量の増大を目的に用いられ、縞走査法によりモアレ画像を得るため、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させていた。しかし、本実施形態では、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させるのではなく、第１格子１４及び第２格子１５の位置は固定したまま、第１格子１４及び第２格子１５に対してマルチ格子を移動させることで一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。
【００９３】
図３２は、関節撮影装置１によるＸ線撮影の流れを示すフローチャートである。
Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。関節撮影装置１ではマルチ格子１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
【００９４】
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献（１）Ｋ．Ｈｉｂｉｎｏ， Ｂ．Ｆ．Ｏｒｅｂ ａｎｄ Ｄ．Ｉ．Ｆａｒｒａｎｔ， Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｆｏｒ ｎｏｎｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｗａｖｅ ｆｏｒｍｓ ｗｉｔｈ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｅｒｒｏｒｓ， Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ， Ｖｏｌ．１２， ７６１−７６８（１９９５）、参照文献（２）Ａ．Ｍｏｍｏｓｅ， Ｗ．Ｙａｓｈｉｒｏ， Ｙ． Ｔａｋｅｄａ， Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ｈａｔｔｏｒｉ， Ｐｈａｓｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｂｙ Ｘ−ｒａｙ Ｔａｌｂｏｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｔｒｙ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．４５， ５２５４−５２６２（２００６））。
【００９５】
図３２に示すように、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ１；Ｙ）、ｘ方向移動用モータ１２５ａによりマルチ格子１２が移動され、複数ステップの撮影が実行され、モアレ画像が生成される（ステップＳ２）。
まず、マルチ格子１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチ格子１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチ格子１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチ格子１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力される。
【００９６】
例えば、マルチ格子１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチ格子１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば爆射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。
【００９７】
従来のように第２格子１５（又は第１格子１４）を第１格子１４（又は第２格子１５）に対して移動させる場合、第２格子１５のスリット周期は比較的小さく、各ステップの移動量も小さくなるが、マルチ格子１２のスリット周期は第２格子１５よりも比較的大きく、各ステップの移動量も大きい。例えば、スリット周期５．３（μｍ）の第２格子１５のステップ毎の移動量は１．０６（μｍ）であるのに対し、スリット周期２２．８（μｍ）のマルチ格子１２の移動量は４．５６（μｍ）と約４倍の大きさである。同一の駆動伝達系（駆動源、減速伝達系を含む）を使用し、各ステップの撮影に際し、ｘ方向移動用モータ１２５ａの起動と停止を繰り返して撮影を行った場合、移動用のパルスモータ（駆動源）の制御量（駆動パルス数）に対応した実際の移動量に占める、起動時及び停止時のｘ方向移動用モータ１２５ａのバックラッシュ等の影響による移動量誤差の割合は、本実施形態のようにマルチ格子１２を移動させる方式の方が小さくなる。これは、後述するサインカーブに沿ったモアレ画像を得やすく、起動及び停止を繰り返しても高精細な再構成画像が得られることを示している。或いは、従来方式による画像でも充分診断に適合する場合には、モータ（駆動源）を含む駆動伝達系全体の精度（特に、起動特性及び停止特性）を緩和し、駆動伝達系を構成する部品のコストダウンが可能であることを示している。
【００９８】
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ３）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
【００９９】
図３３は、モアレ画像を受信した後のコントローラ５の処理の流れを示すフローチャートである。
図３３に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ１１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ１２）。理想的な送り精度によりマルチ格子１２を一定の送り量で移動できた場合、図３４に示すように、５ステップの撮影でマルチ格子１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。各ステップのモアレ画像は０．２周期という一定周期間隔毎に縞走査をした結果であるので、各モアレ画像の任意の１画素に注目すると、その信号値を正規化して得られるＸ線相対強度は、図３５に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラ５は得られた各ステップのモアレ画像のある画素に注目してＸ線相対強度を求める。各モアレ画像から求められたＸ線相対強度が、図３５に示すようなサインカーブを形成すれば、一定周期間隔のモアレ画像が得られているので、再構成画像の作成に使用できると判断することができる。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチ格子開口幅、位相格子の周期、及び位相格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチ格子効果によりＸ線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。
【０１００】
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ１２；Ｎ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラ５から関節撮影装置１に送信される（ステップＳ１３）。例えば、図２７に示すように、３ステップ目は本来０．４周期のところ、周期がずれて０．３５周期のモアレ画像が得られた場合であれば、ｘ方向移動用モータ１２５ａの送り精度の低下が原因（例えば、パルスモータの駆動パルスへのノイズ重畳等）と考えられる。よって、０．０５周期分だけ撮影のタイミングを早めて３ステップ目のみ再撮影を行うよう指示すればよい。或いは、５ステップ全てについて再撮影し、３ステップ目のみ０．０５周期分の撮影時間を早めるように指示してもよい。５ステップ全てのモアレ画像が所定量ずつサインカーブからずれている場合、ｘ方向移動用モータ１２５ａの起動から停止までの駆動パルス数を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。
関節撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、図３２に示すＸ線撮影の処理が再度実行される。
【０１０１】
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ１２；Ｙ）、コントローラ５によってモアレ画像が処理され、被写体の再構成画像が作成される（ステップＳ１４）。具体的には、５枚のモアレ画像の各画素についてステップ毎の強度変化（信号値の変化）が算出され、当該強度変化より微分位相が算出される。必要であれば、位相接続（位相アンラップ）が行われ、ステップ全体の位相が求められる。当該位相からｚ方向における光路差（屈折率差に起因する光路差）が算出され、被写体の形状を表す再構成画像が作成される（上記参照文献（１）、（２））。作成された再構成画像はコントローラ５に表示されるので、オペレータは当該再構成画像を確認することができる。
【０１０２】
以上のように、本実施形態によれば、関節撮影装置１は、人の手指等の被写体の関節部分を撮影する関節撮影装置１において、被写体台１３は、撮影対象部分である関節部分をＸ線源１１からのＸ線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニット３３と、この撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニット３１とを備えている。これにより、患者が既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じて痛みがある場合等、関節部分等を真っ直ぐに伸ばして被写体台１３の上に載置ことが難しい場合でも、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定して撮影中の撮影対象のぶれや揺れ等を抑えることができる。
また、ベースユニット３１に設けられている手首固定用ベルト３１３により手首を固定した上で、撮影対象固定ユニット３３により撮影対象部分である関節部分を撮影に適した所定の位置に固定することができるため、患者が関節部分等を真っ直ぐに伸ばすことができない場合でも、被写体保持部材３０から被写体が浮き上がらないようにすることができ、安定して固定することができる。このため、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことを防止でき、画像のぶれや再撮影が生じるおそれ等を防ぐことができる。
また、撮影対象固定ユニット３３として第１の撮影対象固定ユニット３３ａから第５の撮影対象固定ユニット３３ｅを備えているため、撮影の目的や撮影対象部位、患者の手指の関節の状態等に応じて、ユーザである技師が最も適したものを選択することができる。このため、患者の負担をより少なくしながら、診断に適した画像を得ることができる。
また、複数のスリットを有するマルチ格子、及び／又は、第１の位相格子及び第２の位相格子を備え、モアレ画像を形成可能となっているため、縞走査方式により関節部分の撮影を行うことができ、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい関節軟骨、関節周辺の軟部組織について診断に適した画像を得ることができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、本発明の範囲はこれに限定されない。
例えば、本実施形態では、被写体保持部材３０を構成する撮影対象固定ユニット３３として第１の撮影対象固定ユニット３３ａから第５の撮影対象固定ユニット３３ｅの５種類が用意され、これらのうちから任意に選択してベースユニット３１に装着できるように構成する例を示したが、撮影対象固定ユニット３３の種類や数はこれに限定されない。
例えば、これらのうちのいずれか１つのみを備えてもよいし、他の形状の撮影対象固定ユニット３３をさらに備えていてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、関節撮影装置１によって手指の関節部分を撮影する場合について説明し、被写体保持部材３０についても手指の撮影対象部位を保持・固定するものについて説明したが、関節撮影装置１によって撮影可能な部位は手指の関節部分に限定されず、例えば、肩や、足首、膝等の関節部分を撮影することも可能である。
この場合には、Ｘ線源１１の光照射野内に肩、足首、膝等の関節部分を位置させるために、被写体台１３の上に患者の脚部等を載置する必要がある。このため、患者の体重がかかっても被写体台１３の本体や被写体台１３の下方に位置する第１格子、第２格子等に負荷がかかったり影響が及ぶことがないように、例えば図３６に示すような被写体台１３の被写体台上面板３の上に被写体支持板７を配置する。被写体支持板７は、例えば支持板本体７１とその裏面側に設けられた脚部７２から構成されており、支持板本体７１において
被写体台上面板３の透明板部材３０５に対応する部分にはＸ線源１１から照射されるＸ線を妨げないように開口部７３が設けられている。被写体支持板７の脚部７２は、被写体台１３の周囲を囲んで設けられているガード部材４１の上端面に載置されるようになっている。このように、被写体支持板７をガード部材４１の上端面で支持することによって被写体支持板７にかかった荷重や衝撃をガード部材４１が吸収し、被写体台１３や第１格子、第２格子等に衝撃等が及ぶことを防ぐことができる。
【０１０５】
また、肩、足首、膝等の関節部分を撮影する場合等、患者が全身を横たえて撮影を行う必要があるような場合には、図３７に示すように適宜補助台８を被写体台１３又は被写体支持板７に連結してもよい。
補助台８は、例えばキャスタ８３を備える補助台基台部８１と補助台上面板８２とで構成されている。患者が補助台８に乗った際に補助台８が安定するように、補助台基台部８１のキャスタ８３にはキャスタ８３をロックする図示しないロック機構が設けられていることが好ましい。各補助台８は他の補助台８や被写体台１３（又は被写体支持板７）と互いに連結可能に構成されており、連結された際にはがたつき等が生じないように互いにロックする機構が設けられていることが好ましい。補助台８は、患者の身長や撮影部位等に応じて適宜必要な数だけ連結して用いられる。このように自由に連結して用いられるようにすることにより、１台の関節撮影装置１により各種の撮影に柔軟に対応することが可能となる。
【０１０６】
図３８は、患者の左肩の関節部分を撮影する場合に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に２つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。身体に角度を付けて撮影する必要があるような場合には、さらに患者の身体の下に適宜図示しないクッション等の補助部材を配置して調整する。
また、図３９は、患者の右足首の関節部分を撮影する場合に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。図３９では、足首の角度を一定に保つために、クッション等の補助部材７５をつま先部分の下に入れて調整する場合を示している。
また、図４０は、患者の右膝の関節部分を撮影する場合に、図３９に示した足首の撮影の場合と同様に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。図４０では、膝の角度を一定に保つために、クッション等の補助部材７５を膝の下に入れて調整する場合を示している。
また、図４１は、患者の左膝の関節部分を背面側から撮影する場合に、図３９に示した足首の撮影の場合と同様に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結するとともに、患者の頭部の側に配置した補助台８の上に患者の頭部側が高くなるように傾斜した補助板８５を配置した例を示している。このような補助板８５を用いた場合には、例えば図４１に示すように、患者が上半身を反らせた姿勢を保った状態で撮影を行うことができる。なお、補助板８５は補助台８と別体である場合に限定されず、例えば補助台上面板８２にリクライニング機構を設けてリクライニング可能に構成する等、補助台８と一体的に設けられていてもよい。この場合には、複数段階の角度でリクライニング可能とすることが好ましい。また、この場合、すべての補助台８にリクライニング機構を設けてもよいし、一部の補助台８のみにリクライニング機構を設けて、リクライニング機構を備える補助台８と備えない補助台８とを適宜組み合わせて使用するようにしてもよい。
また、図４２に示すように、補助台８を用いず、患者が市販のストレッチャー（stretcher：寝台車）９に乗ったまま、脚部を被写体支持板７の支持板本体７１の上に載置して撮影を行ってもよい。
また、図３７から図４１では、連結可能な複数の補助台８を用いて撮影を行う場合を例示したが、被写体支持板７と補助台８とが一体となった寝台型の被写体保持台（図示せず）を用いて撮影を行ってもよい。この場合には、例えば被写体保持台の脚部を関節撮影装置１の被写体台１３と干渉しない位置に設け、患者を乗せた被写体保持台を関節撮影装置１の前面側から横付けし、患者の撮影対象部位が関節撮影装置１の光照射野内に位置するように配置して撮影を行う。
なお、被写体支持板７や補助台８等は、撮影中、撮影対象である各部の関節部分等をＸ線源１１の光照射野内に適切に保持・固定できるものであればよく、ここに例示したものに限定されない。その形状、構成等は、撮影対象部位等に応じて適宜変更可能である。
【０１０７】
また、上記実施形態では、被写体台上面板３に高さ調整のための機能を設ける構成としたが、被写体台１３の脚部１３２に高さ調整のための機構を設けて、被写体台１３自体の高さを調整するようにしてもよい。
【０１０８】
また、タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計を用いて取得された再構成画像においては、周囲とのＸ線屈折率の差が大きい部分ほど大きな信号値として現れる。そのため、被写体内部の構造物（例えば、軟部組織周辺部等）を関心領域として撮影を行った場合、被写体表面に形状変化（例えば、皮部分の皺等）があると、被写体表面と周囲の空気とのＸ線屈折率差が比較的大きいため被写体表面の形状変化を示す信号値が大きく現れてしまい、関心領域の構造を示す微小な信号値の変化と重畳し、当該関心領域の信号値の視認性が悪くなってしまう。
【０１０９】
被写体表面の皮部分（皺を含む）と被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）とがｚ方向に重畳していなければ、関心領域（軟部組織周辺部）は空気中の撮影でも視認可能であるが、被写体内部の関心領域が被写体表面構造に対し、どのような相対位置関係にあるかを撮影前に把握するのは困難である。
そこで、図４３に示すように、被写体表面と周囲とのＸ線屈折率差を低減させる液状物５１１を内部に保持する屈折率調整タンク５１を被写体台１３に設けて、撮影時には、この液状物５１１の中に被写体（ここでは手）を入れて撮影を行ってもよい。
被写体表面と周囲とのＸ線屈折率差を低減させる液状物５１１は、例えば水である。水は、空気よりもＸ線屈折率が被写体表面に近い。また、水中に手を入れれば、被写体表面は水で覆われ、水は水圧により被写体表面に密着する。よって、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差は低減される。
なお、被写体を覆う液状物５１１としては、水がもっとも簡便、安価、安全であり、好ましいが、水に香料、消毒薬、色素など添加して患者の安心感を増す工夫を施したものを用いてもよい。また、水ではなく、より人体の肉や体液に近い液状物５１１を使用することは好ましい態様である。例えばヒアロルン酸溶液、ゼラチン溶液、グリセリン溶液、マンノース溶液、米汁、片栗粉液等を単独で又は水との溶液としたものを使用することができる。
【０１１０】
なお、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いて撮影を行う場合、複数のモアレ画像を撮影するため、撮影時間が従来の単純Ｘ線撮影系と比べて長くなることが想定される（数分レベル）。この間、被写体が動いてしまう可能性がある。この点、液状物５１１を内部に保持した屈折率調整タンク５１の中に被写体（ここでは手）を入れて撮影を行えば、水圧によって被写体を押さえて固定させることができる。屈折率調整タンク５１は、例えば図４３に示すように、浮蓋５１２を有するとともに、パイプ５１３を介してサブタンク５１４に接続された構成とすることが好ましい。このような構成の屈折率調整タンク５１を用いて撮影を行うことにより、被写体を圧迫して押さえることで撮影時の被写体のｚ方向、特に、Ｘ線管球方向への動きを抑えることができ、再構成画像の診断精度を向上させることができる。なお、被写体をより安定させるため、被写体台１３は肘から指先までを保持できるだけの長さを有することが好ましい。これは患者が撮影対象周辺部の荷重（体重）を被写体台に預けることができ、従って、関心領域である指を不意に動かす確率を極めて低くすることが可能となる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６をこの順に配置（以下、第１の配置と呼ぶ）したが、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、第１格子１４、被写体台１３、第２格子１５、Ｘ線検出器１６の配置（以下、第２の配置と呼ぶ）としても、第１格子１４及び第２格子１５は固定のまま、マルチ格子１２の移動により、再構成画像を得ることが可能である。
第２の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第１格子１４は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第１格子１４でのＸ線吸収分だけＸ線を有効に活用していることになる。
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、Ｘ線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が１２０μm（ガウスの半値幅）以下の場合には、第１の配置よりも第２の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
感度、空間分解能、及び、第１格子１４でのＸ線吸収量等を考慮して、第１格子１４、被写体台１３の配置順をきめることが好ましい。
【０１１２】
また、本実施形態では、縞走査方式として、マルチ格子、第１格子及び第２格子を備えるタルボ・ロー干渉計を用いた関節撮影装置を例として説明したが、関節撮影装置に用いられるのはタルボ・ロー干渉計に限定されず、縞走査方式として、第１格子及び第２格子を備えるタルボ干渉計を用いた関節撮影装置についても本発明を適用することができる。
さらに、関節撮影装置は、縞走査方式を用いたものに限定されない。例えば、一次元格子や２次元格子を用いた縞走査不要のフーリエ変換方式や、通常の位相コントラスト方式による撮影を行う関節撮影装置に本発明を適用してもよく、被写体の体動リスクをより低減することができ好ましい。
【０１１３】
また、本実施形態では、被写体台１３を完全に別体構成としたものを例として説明したが、被写体台１３を基台部１９等に固定してもよい。この場合には、被写体台１３と基台部１９との間に緩衝部材等を設けて、被写体台１３に加えられた衝撃や振動ができる限り基台部１９に伝達されないように構成する。
また、被写体台１３は、その高さを患者の体型等に応じて調整できるようにしてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態では、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０にそれぞれ煽り調整機構及び相対距離調整機構が設けられている場合を例として説明したが、煽り調整機構及び相対距離調整機構は、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０全てに設けられている必要はなく、このうちの少なくともいずれか１つに設けられていてもよい。
【０１１５】
また、本実施形態では、マルチ格子１２を移動させてモアレ画像を生成する場合を例として説明したが、モアレ画像を生成するために移動させる格子はマルチ格子１２に限定されず、第１格子１４、第２格子１５であってもよい。
【０１１６】
また、Ｘ線検出器１６として、バッテリを内蔵し、無線により画像信号を本体部１８に出力するケーブルレスのカセッテタイプＦＰＤを用いてもよい。カセッテタイプＦＰＤによれば、本体部１８に接続するケーブル類を排除することができ、Ｘ線検出器１６周辺の更なる小スペース化を図ることができる。小スペース化によって被写体の足下を広く構成し、より患者が接触し難い構成とすることができる。
【０１１７】
また、コントローラ５の制御部が縞走査法による再構成画像作成処理の他、フーリエ変換法による再構成画像作成処理等を行うようにしてもよい（この場合、関節撮影装置の第１格子と第２格子との相対角のみ、縞走査法の場合に対し増大させるような装置設定変更が必要である。）。
例えば、フーリエ変換法による再構成画像作成処理は、以下のように行われる。
まず、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像とを取得し、それぞれについてオフセット補正処理、ゲイン補正処理等の補正を行う。その後、補正後の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像のそれぞれをフーリエ変換（二次元フーリエ変換）する。１枚のモアレ画像をフーリエ変換すると、低周波成分（０次成分と呼ぶ）と干渉縞周波数付近の成分（１次成分と呼ぶ）、又は、０次成分と１次成分に加えさらに高周波成分（関節撮影装置１の干渉性に依存）が並んで得られる。
次いで、フーリエ変換により得られた画像（被写体有り、被写体無しのそれぞれ）において、０次成分をＨａｎｎｉｎｇ窓により切り出される。Ｈａｎｎｉｎｇ窓で切り出すことによりＨａｎｎｉｎｇ窓の周辺部が０に落とされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓の中心部はそのまま通される。
次いで、フーリエ変換により得られた画像において、１次成分がキャリア周波数（＝モアレ周波数）分シフトされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓で切り出される。切り出しの窓関数はＨａｎｎｉｎｇ窓に限定されず、用途に応じてＨａｍｍｉｎｇ窓、ガウス窓等を使用してもよい。
次いで、切り出された０次成分、１次成分のそれぞれが逆フーリエ変換される。
逆フーリエ変換が終了すると、逆フーリエ変換された０次成分、１次成分を用いて被写体有りと被写体無しのそれぞれの再構成画像の作成が行われる。具体的には、０次成分の振幅から吸収画像が作成される。また、１次成分の位相から位相画像が作成される。また、０次成分と１次成分の振幅の比（＝Visibility）から小角散乱画像が作成される。
次いで、被写体無しの再構成画像を用いて被写体有りの再構成画像から干渉縞の位相の除去と、画像ムラ（アーチファクト）を除去するための補正処理が行われ、この画像ムラの補正が終了すると、フーリエ変換法による再構成画像作成処理は終了する。
【０１１８】
その他、本発明が本実施形態に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 関節撮影装置
５ コントローラ
１１ Ｘ線源
１２ マルチ格子
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１７ 支柱
１７ａ 緩衝部材
１８ 本体部
１９ 基台部
２１ 第１のカバーユニット
２２ 第２のカバーユニット
３０ 被写体保持部材
３１ ベースユニット
３３ 撮影対象固定ユニット
４１ ガード部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
手・脚等の関節部分の軟骨や関節周辺の軟部組織は、従来の吸収コントラスト法によるＸ線撮影では診断に適した画像を得ることができないため、関節等のリウマチ診断には、主としてＭＲＩで撮影された画像が用いられてきた。
しかしＭＲＩによる撮影は、患者体位を所定時間機械的に拘束する等の患者負担大きく、また、医療費コストがかかるため、一般的な放射線管球を用いて撮影されたＸ線画像をリウマチ診断に利用する技術が望まれている。
【０００３】
この点、ＭＲＩに代わる撮影手法として、例えば、位相コントラスト拡大撮影時のＸ線の屈折を利用したエッジ強調によって視認性の高いＸ線画像を得る位相コントラスト法によりＸ線撮影が提案されている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。
また、位相コントラスト撮影の１つとして、タルボ効果を利用するタルボ干渉計、タルボロー干渉計も検討されている（例えば、特許文献４から特許文献６参照）。タルボ効果とは、一定の周期でスリットが設けられた第１格子を干渉性の光が透過すると、光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計は自己像を結ぶ位置に第２格子を配置し、この第２格子をわずかにずらすことで生じる干渉縞（モアレ）を測定する。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、タルボ干渉計によりＸ線撮影を行うのであれば、第１格子の前に被写体を配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレの画像を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。
さらに、１次元または２次元格子を用い、タルボ方式のような走査を不要とするフーリエ変換方式等も開発されている。
【０００４】
このような位相コントラスト法を用いたＸ線撮影は、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい乳房の組織や関節軟骨、関節周辺の軟部組織をも画像化することが可能であることから、広く普及している一般的なＸ線撮影手法を用い、位相コントラスト法を用いて撮影されたＸ線画像を、例えばリウマチ等、軟骨や軟部組織における病変の診断等に用いることで、患者に強いる負担の低減や医療費削減が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０２３３１２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８０３３号公報
【特許文献３】特開２００８−１８０６０号公報
【特許文献４】特開昭５８−１６２１６号公報
【特許文献５】国際公開第２００４／０５８０７０号パンフレット
【特許文献６】特開２００７−２０３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばリウマチ診断のために画像撮影を行う場合には、リウマチ未発症のいわば予備軍に対して画像診断を行いリウマチの発症予防、早期発見等を目的とする場合と、既にリウマチを発症している患者について発症後の進行状況（投薬の効き具合等）の確認を目的とする場合とがある。
【０００７】
しかしながら、既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じている場合には、撮影すべき関心領域である関節部分等の病変箇所には痛みがあるため、健常者のように被写体台に関節部分等を沿わせて真っ直ぐに伸ばすことは難しい場合がある。
また、仮に真っ直ぐに伸ばすことができたとしても、かなりの苦痛を伴い、このような状態で被写体台に固定されることは患者にとって大きな負担であった。
また、病変が発症している関節部分等と被写体台との間に空間があると、元々、病変発症により痛みを伴っているために、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことが想定される。
走査が不要であり１回の撮影でよいフーリエ変換方式においても、所定の線量を照射するまでの照射時間（撮影時間）が長くなるため、この間に被写体が動くと、生成される画像はぶれてしまう。また、個々の撮影時間自体は短いものの、複数回の走査撮影を行うタルボ（タルボロー）方式においても、各走査の間に被写体が動くと、やはり、生成される画像はぶれてしまう。
【０００８】
また、関節部分を撮影する際は、撮影したい関心領域（ＲＯＩ）であるＭＣＰ関節やＰＩＰ関節等の頂部を放射線照射軸と略一致させるように技師が患者をポジショニングする必要がある。しかし、痛みを伴う体勢で固定されていると、技師が曝射スイッチ操作のために患者から離れた際に、関心領域が動いてしまうおそれがある。関心領域が移動してしまうと、再撮影が必要となるが、再撮影となった場合には、患者に無駄な被曝をさせることとなってしまう。
【０００９】
さらに、撮影の目的や対象部位等によっては、平坦に伸ばした状態よりも軽く関節等を曲げた状態で撮影した方が病変箇所の観察に優れた画像を得ることができる場合もある。しかし、撮影中関節等を曲げた状態を保つことは難しく、位置ずれやぶれを生じやすいという問題もある。
【００１０】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定でき、位置ずれやぶれ等を生じにくい被写体台を備えた関節撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明によれば、
被写体である人の手指を撮影位置に保持する被写体台と、
前記被写体台の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段、及び前記被写体台の下方に配置され、前記関節部分を透過した放射線を検出する検出手段を有する撮影部と、
を備えている関節撮影装置であって、
前記被写体台は、
前記撮影対象部分である関節部分を前記放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットと、
前記撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、前記被写体の手首部分を固定するベースユニットと、
を備えている関節撮影装置が提供される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、
互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の前記撮影対象固定ユニットを備え、
当該複数の撮影対象固定ユニットのそれぞれが、前記ベースユニットに着脱可能に構成されている請求項１に記載の関節撮影装置が提供される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、
前記放射線発生手段からの放射線照射方向と直交する方向に延在して複数のスリットが所定間隔で設けられている第１格子及び第２格子を備えている縞走査型撮影装置である請求項１又は請求項２に記載の関節撮影装置が提供される。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、
前記放射線発生手段近傍に配置されたマルチ格子を備え、
当該マルチ格子を前記第１格子及び前記第２格子に対して相対移動させるタルボ・ロー干渉計である請求項３に記載の関節撮影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の撮影装置によれば、人の手指等の被写体の関節部分を撮影する関節撮影装置において、被写体を撮影位置に保持する被写体台に、撮影対象部分である関節部分を放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットとこの撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニットとを備えている。これにより、患者が既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じて痛みがある場合等、関節部分等を真っ直ぐに伸ばして被写体台の上に載置ことが難しい場合でも、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定して撮影中の撮影対象のぶれや揺れ等を抑えることができる。
また、ベースユニットにより手首を固定した上で、撮影対象固定ユニットにより撮影対象部分である関節部分を撮影に適した所定の位置に固定することができるため、患者が関節部分等を真っ直ぐに伸ばすことができない場合でも、被写体が浮き上がらないようにすることができ、安定して固定することができる。このため、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことを防止でき、画像のぶれや再撮影が生じるおそれ等を防ぐことができる。
また、互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の撮影対象固定ユニットを備えているため、撮影の目的や撮影対象部位、患者の手指の関節の状態等に応じて、ユーザである技師が最も適したものを選択することができる。このため、１台の装置で様々な状況での撮影に対応することができるとともに、患者の負担をより少なくしながら、診断に適した画像を得ることができる。
また、複数のスリットを有するマルチ格子、及び／又は、第１の位相格子及び第２の位相格子を備えた場合には、縞走査方式により関節部分の複数の撮影を行うが、この複数の撮影の間に撮影対象部分が動かないように被写体を安定して撮影位置に保持できるため、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい関節軟骨、関節周辺の軟部組織であっても体動に伴うアーチファクト等の無い診断に適した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る関節撮影装置を含むＸ線画像システムの模式的な側面図である。
【図２】図１に示す関節撮影装置の上面図である。
【図３】図１に示す関節撮影装置の具体的構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す関節撮影装置の各構成部を分離した状態を示す斜視図である。
【図５】図３に示す関節撮影装置の第１のカバーユニットを分解した状態を示す斜視図である。
【図６】図３に示す関節撮影装置の第２のカバーユニットを分解した状態を示す斜視図である。
【図７】図４に示す関節撮影装置にＸ線検出器保持部取り付ける様子を示す斜視図である。
【図８】図４に示す関節撮影装置にＸ線検出器保持部取り付けた状態を示す斜視図である。
【図９】被写体台の被写体台上面板を拡大した要部斜視図である。
【図１０】図９に示す被写体台の被写体台上面板の中央部近傍の要部を示す拡大断面図である。
【図１１】ベースユニット及び第１の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第１の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１２】被写体台の被写体台上面板の上に第１の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材を載置した状態を示す斜視図である。
【図１３】ベースユニット及び第２の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第２の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１４】第２の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図であり、（ａ）は人差し指、（ｂ）は中指、（ｃ）は薬指、（ｄ）は小指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１５】ベースユニット及び第３の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第３の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１６】第３の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１７】ベースユニット及び第４の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第４の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図１８】第４の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図１９】ベースユニット及び第５の撮影対象固定ユニットと、ベースユニットに第５の撮影対象固定ユニットを装着した被写体保持部材とを示す斜視図である。
【図２０】第５の撮影対象固定ユニットが装着された被写体保持部材に指を固定した状態を示す斜視図である。
【図２１】図１に示す関節撮影装置の主要な構成を模式的に示す図である。
【図２２】マルチ格子ユニットの斜視図である。
【図２３】マルチ格子ユニットがＸ線源の下方に配置された状態を示す斜視図である。
【図２４】励磁電流とマルチ格子の変位量との関係を示すグラフ図である。
【図２５】マルチ格子の平面図である。
【図２６】第１格子ユニット及び第２格子ユニットを基台部に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２７】第１格子ユニットの斜視図である。
【図２８】第１格子ユニットの斜視図である。
【図２９】第１格子ユニットの斜視図である。
【図３０】本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図３１】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図３２】関節撮影装置によるＸ線撮影時の処理を示すフローチャートである。
【図３３】コントローラによる処理を示すフローチャートである。
【図３４】５ステップの撮影により得られるモアレ画像を示す図である。
【図３５】各ステップのモアレ画像の注目画素のＸ線相対強度を示すグラフである。
【図３６】図３に示す関節撮影装置の被写体台の被写体台上面板の上に被写体支持板を載置した状態を示す斜視図である。
【図３７】図３６に示す関節撮影装置の被写体支持板に補助台を連結した状態を示す斜視図である。
【図３８】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の肩の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図３９】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の足首の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４０】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いて被写体の膝の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４１】図３７に示す被写体支持板及び補助台を用いてリクライニングした状態で被写体の膝の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４２】図３６に示す被写体支持板及びストレッチャーを用いて被写体の足首の関節部分の撮影を行う様子を示す斜視図である。
【図４３】被写体台に屈折率調整タンクを備える構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る関節撮影装置の一実施形態について説明する。
本実施形態において、関節撮影装置は、被写体である人の手指等を撮影位置に保持する被写体台１３と、この被写体台１３の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指等の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段としてのＸ線源１１、及び被写体台１３の下方に配置され、関節部分を透過した放射線を検出する検出手段としてのＸ線検出器１６を有する撮影部と、を備えている。
【００１８】
図１は本実施形態に係る関節撮影装置を備えるＸ線画像システムを模式的に示したものであり、図２は、図１に示す関節撮影装置１を上方から見た平面図である。
Ｘ線画像システムは、関節撮影装置１とコントローラ５を備えている。関節撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラ５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。
【００１９】
関節撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、光照射野確認ユニット６、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、支柱１７、本体部１８、基台部１９を備えている。
本実施形態における関節撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に沿って配置されている（図２１参照）。
なお、図１中、Ｘ線源１１の焦点とマルチ格子１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチ格子１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
【００２０】
距離ｄ１は好ましくは３〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に放射線科の撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜２５００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
【００２１】
図３は、図１及び図２に示す関節撮影装置１の構成を具体的に示した斜視図であり、図４は、関節撮影装置１の各構成部を分離した状態を示す斜視図である。
図３及び図４に示すように、本実施形態における関節撮影装置１は、Ｘ線源１１を支持する支柱１７と、マルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０、第１格子１４を含む第１格子ユニット１４０、第２格子１５を含む第２格子ユニット１５０及びＸ線検出器１６が取り付けられている基台部１９と、被写体台１３（図４においては、被写体台１３を構成する被写体台基台部１３０のみを示している。）とに大きく分離することができる。なお、本実施形態では、Ｘ線源１１を支持する支柱１７と、Ｘ線検出器１６が取り付けられている基台部１９とにより撮影部が構成されている。この撮影部と被写体台１３とを分離できることにより、撮影前或いは撮影中に、患者から被写体台１３に加えられた衝撃等が撮影部に影響を及ぼすことを防止することができる。
【００２２】
本実施形態において、基台部１９には、マルチ格子ユニット１２０を覆うように設けられた第１のカバーユニット２１、及び第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０を覆うように設けられた第２のカバーユニット２２が取り付けられている。
マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は、後述するように非常に高い精度での位置調整が必要な部材であり、被写体の撮影及びそのキャリブレーションを行うための被写体なしでの撮影等、複数回に亘って一連の撮影を行う場合、その間、同じ条件が保たれていることが望ましい。
しかし、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の周囲に何らカバー等を設けないで雰囲気に曝した状態では、設置された撮影室内における雰囲気温度の変化（例えばエアコンによる気流変化で天井付近と床面付近とで生じる温度差）や衝撃、振動等の影響を受けやすく、これにより、複数回に亘る一連の撮影を行う間に、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の位置や向きが、適正状態から僅かずつずれることがありうる。第１のカバーユニット２１及び第２のカバーユニット２２は、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５が外部からの影響を受けるのを避けて、例えば、エアコンの冷気流、或いは、暖気流等に直接的に曝され、部分的に熱膨張変動する等を抑制し、一連の撮影の間、撮影条件を維持するとともに、精密部材であるマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５が外部からの衝撃等を受けることを防止するためのものである。
【００２３】
図５は、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６の周囲に設けられている第１のカバーユニット２１を分解した状態を示す斜視図である。
図５に示すように、第１のカバーユニット２１は、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６を前面側から覆うように配置される前面カバー部材２１１と、この前面カバー部材２１１よりも関節撮影装置１の奥側（すなわち、支柱１７側）に配置され、マルチ格子ユニット１２０の上方を覆う上部カバー部材２１２と、マルチ格子ユニット１２０及び光照射野確認ユニット６の下方であって上部カバー部材２１２に対応する位置に配置される下部カバー部材２１３とを備えている。第１のカバーユニット２１を構成する前面カバー部材２１１、上部カバー部材２１２、下部カバー部材２１３は、例えば金属板をプレス加工等することにより形成される。
前面カバー部材２１１及び上部カバー部材２１２の上面であって、Ｘ線源１１に対向する部分には切り欠き部２１１ａ、２１２ａが形成されている。また、前面カバー部材２１１の下面であって、Ｘ線源１１のＸ線照射口に対向する部分には開口部２１１ｂが設けられている。これにより、第１のカバーユニット２１を取り付けた状態でも、Ｘ線源１１からのＸ線照射が第１のカバーユニット２１によって妨げられないようになっている。
また、前面カバー部材２１１において支柱１７に対向する面には、後述する光照射野確認ユニット６の移動用レバー６７に対応する位置に、レバー用開口部２１１ｃが形成されている。レバー用開口部２１１ｃは、移動用レバー６７の移動範囲とほぼ同じ長さとなるようにｘ方向に延在する長孔であり、移動用レバー６７の先端部はこのレバー用開口部２１１ｃから前面カバー部材２１１の外に突出するようになっている。これにより、ユーザは第１のカバーユニット２１を取り付けた状態でも光照射野確認ユニット６の移動用レバー６７を操作することができる。なお、レバー用開口部２１１ｃの周囲や近傍等に移動用レバー６７の位置によって光照射野確認部本体６５が光照射野確認位置又は退避位置（後述）のいずれにあるかを示す目盛や指標等を設けてもよい。
第１のカバーユニット２１を取り付ける際は、上部カバー部材２１２をマルチ格子ユニット１２０の上方を覆うように基台部１９にねじ止め固定し、下部カバー部材２１３をマルチ格子ユニット１２０の下方から上部カバー部材２１２の下端部に当接するように位置を合わせて基台部１９にねじ止め固定する。さらに前面カバー部材２１１をマルチ格子ユニット１２０の前面側から上部カバー部材２１２及び下部カバー部材２１３と嵌め合わせて、それぞれねじ止め固定する。
なお、第１のカバーユニット２１は、マルチ格子ユニット１２０に対する外部からの影響を遮断できるものであればよく、その材料や形状、構成、固定手法等はここに例示したものに限定されない。また、当該第１のカバーユニット２１の少なくとも内面側には断熱部材が設けられていることが好ましい。
【００２４】
図６は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の周囲に設けられている第２のカバーユニット２２を分解した状態を示す斜視図である。
図６に示すように、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０を前面側から覆うように配置される前面カバー部材２２１と、第１格子ユニット１４０の上方を覆う上部カバー部材２２２と、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の両側部に配置される側面カバー部材２２３とを備えている。第２のカバーユニットを構成する前面カバー部材２２１、上部カバー部材２２２、側面カバー部材２２３は、例えば金属板をプレス加工等することにより形成される。
上部カバー部材２２２は、中央部が切り欠かれた上面視コ字状の部材であり、被写体台１３に載置される被写体、第１格子１４及び第２格子１５の上を上部カバー部材２２２の上面が覆わないようになっている。
第２のカバーユニット２２を取り付ける際は、側面カバー部材２２３を第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０の両側部を覆うように基台部１９をにそれぞれ固定し、前面カバー部材２２１を第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０を前面側から覆うように位置を合わせて側面カバー部材２２３の前面側端部にねじ止め固定する。さらに、上方から上部カバー部材２２２を被せて、基台部１９、側面カバー部材２２３及び前面カバー部材２２１とそれぞれねじ止め固定する。
なお、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０に対する外部からの影響を遮断できるものであればよく、その材料や形状、構成、固定手法等はここに例示したものに限定されない。また、当該第２のカバーユニット２２の少なくとも内面側には断熱部材が設けられていることが好ましい。
【００２５】
また、第２のカバーユニット２２の周囲は、被写体である手等を被写体台１３に載置している患者の足等がぶつかる等により外部からの衝撃を受けやすい。このため、第２のカバーユニット２２の外側には、例えば、図３及び図５に示すようなガード部材４１が設けられている。ガード部材４１は、例えば金属板等で形成され、図５に示すように、第２のカバーユニットの周囲にねじ止め等により着脱可能に固定される。なお、ガード部材４１の形状、第２のカバーユニット等への固定方法等は、ここに例示したものに限定されない。さらに、ガード部材４１の内側に衝撃吸収用の弾性部材等を設けてもよい。
このようなガード部材４１を設けることにより、撮影時に患者の足等が装置側に当たっても、その衝撃が第１格子１４や第２格子１５等の精密部材に影響を与えることを防止することができ、精度の高い画像撮影を行うことができる。
【００２６】
被写体台１３は、撮影時に被写体となる患者の手指等を載置するものである。被写体台１３の大きさは特に限定されないが、図１に示すように、撮影時に被写体となる患者の手指等をＸ線照射範囲内（撮影可能領域内）に置いた際に、患者の肘部分まで載置できる程度の長さ寸法を有し、腕レスト部を構成することが好ましい。手指から肘部分までを被写体台１３に載置することにより、撮影対象である手指の位置及び姿勢を安定させることができ、撮影時の手ぶれ等を防ぐことができる。
【００２７】
図３及び図４に示すように、本実施形態では、被写体台１３は、キャスタ１３１を備える脚部１３２を有する被写体台基台部１３０を備え、支柱１７や基台部１９から独立している。脚部１３２は、支柱１７と基台部１９との間に配置されるようになっており、基台部１９側の脚部１３２には、キャスタ１３１をロックするロック機構１３３が設けられている。
なお、被写体台１３の構成はここに例示したものに限定されない。例えば被写体台基台部１３０の全ての脚部１３２にロック機構１３３を設けてもよいし、ロック機構１３３を設けず、支柱１７又は基台部１９の一端に被写体台１３が固定されるようにしてもよい。なお、被写体台１３は、支柱１７又は基台部１９に接触した際に衝撃を吸収することのできる衝撃吸収部材（図示せず）を備えていることが好ましい。
【００２８】
また、本実施形態において、被写体台基台部１３０の手前側の脚部１３２の間には、Ｘ線検出器保持部２５が着脱可能に取り付けられる部材係止用支柱１３２ａがほぼ水平に固定されている。
Ｘ線検出器保持部２５は、Ｘ線検出器１６のゲイン等のキャリブレーション時にＸ線検出器１６を保持するものであり、図７及び図８に示すように、Ｘ線検出器保持部２５の一端側には鉤状に形成された係止用フック２５１が設けられている。Ｘ線検出器保持部２５は、Ｘ線検出器１６のキャリブレーション時において、Ｘ線検出器１６を上面に保持したまま、この係止用フック２５１を被写体台１３の部材係止用支柱１３２ａに係止することにより被写体台１３に固定される。
【００２９】
本実施形態では、後述するように、Ｘ線源１１のＸ線照射方向を変えることができるようになっており、Ｘ線検出器１６のキャリブレーション時には、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態（キャリブレーション状態 図８参照）まで、Ｘ線源１１の向きが調整される。Ｘ線検出器保持部２５は、被写体台１３に取り付けられた状態において、Ｘ線源１１のＸ線照射方向がキャリブレーション状態に調整された際のＸ線源１１の光軸の延長線上に配置されるようになっており、Ｘ線検出器保持部２５の上にＸ線検出器１６を保持してＸ線源１１からＸ線を照射し、撮影を行うことにより、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の画像が映りこんでいないキャリブレーション用の画像を取得することができる。
【００３０】
被写体台１３の上面であって、第２のカバーユニット２２の上部カバー部材２２２の上には、樹脂あるいは金属等により形成され、被写体を保持する被写体台上面板３が図示しない固定用ピンによりピン止め固定されている。上部カバー部材２２２には被写体台上面板３の固定用ピンに対応する位置に貫通孔が形成されており、被写体台上面板３は、第２のカバーユニット２２を基台部１９に取り付けた後に上部カバー部材２２２の上から被写体台基台部１３０に固定される。
被写体台上面板３は、例えば固定用ピンの高さ方向の固定位置を複数段階に調整することにより、被写体を保持する高さを調製することができるようになっていることが好ましい。これにより、被写体台上面板３の固定用ピンの固定位置を調整することで被写体台１３の上に保持される被写体とＸ線源１１との距離を撮影に適した所定の距離に保つことができる。
【００３１】
被写体台上面板３のほぼ中央部には円形の切り欠き部３０１が設けられており、この切り欠き部３０１には円形の回転板３０２が回転可能に装着されている。回転板３０２を回転させることにより、この回転板３０２の上に載置される被写体保持部材３０（図１１等参照）の向きや位置等を簡易に変更・修正することができる。これにより容易にポジショニングの修正等を行うことができる。
また、本実施形態における関節撮影装置１のように縞走査方式により関節部分の撮影を行う場合には、干渉縞が現れたモアレ画像を得るために、マルチ格子１２、第１格子（第１の位相格子）１４及び第２格子（第２の位相格子）１５のスリットの向き・角度と被写体の向き・角度とを適切に調整する必要がある。この点、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は非常に精密に構成されたものであり、これを移動、調整すると精度を保つことが難しい。この点、被写体台上面板３の被写体を載置する部分を回転可能に構成することにより、被写体側を動かすことで適宜調整を行うことができる。なお、回転板３０２を回転させすぎるとかえってモアレ画像を得ることができなくなる。このため、回転板３０２は、例えば所定の初期位置から４５度等、一定の範囲内で回転可能に構成してもよい。
被写体台上面板３の上であって回転板３０２の周縁部近傍には、回転板３０２を固定する回転板固定用ピン３０３が設けられており、回転板３０２を固定可能となっている。
【００３２】
この回転板３０２のほぼ中央部であって第１格子１４及び第２格子１５に対応する位置には、ほぼ円形の切り欠き部３０４が設けられており、Ｘ線源１１からのＸ線照射を妨げないようになっている。
図９及び図１０に示すように、この切り欠き部３０４には、透明なアクリルやガラス等の透明材料で形成されたほぼ円形の透明板部材３０５が装着されている。
図１０に示すように、この透明板部材３０５は、その上面が回転板３０２の上面よりも僅かに低い位置となるように配置されている（本実施形態では図１０に示す高低差Ｇだけ透明板部材３０５の上面が回転板３０２の上面よりも低くなっている。）。これにより、被写体台上面板３の回転板３０２の上面に後述する被写体保持部材３０等が載置、固定された場合に、透明板部材３０５の表面に被写体保持部材３０等が接触するのを避けることができ、透明板部材３０５の表面が傷等の損傷を受けることを防いで耐久性を向上させることができる。
【００３３】
図９に示すように、被写体台上面板３の回転板３０２の上であって透明板部材３０５を挟むほぼ対称位置には、互いにほぼ平行に形成された長孔３０６が設けられており、この長孔３０６には、それぞれ図１１等に示す被写体保持部材３０を固定するための保持部材固定用ピン３０７が設けられている。
【００３４】
被写体台上面板３の上には、被写体保持部材３０が着脱自在に載置されるようになっている。本実施形態では、同一箇所について複数回撮影が行われるが、被写体保持部材３０は、その一連の撮影の間、被写体である手指が動いたりずれたりしないように手指の位置を保持・固定するためのものである。
図１１及び図１３から図２０に示すように、本実施形態において、被写体保持部材３０は、ベースユニット３１と、このベースユニット３１に対して着脱自在に構成され被写体である人の手指を支持するための撮影対象固定ユニット３３（第１の撮影対象固定ユニット３３ａ〜第５の撮影対象固定ユニット３３ｅ）とで構成されている。なお、以下の実施形態においては、左手用の被写体保持部材３０のみを図示しているが、右手の手指を撮影する際には、同様の構成の右手用の被写体保持部材３０を用いる。
ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３は、例えばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ：polyacetal, polyoxymethylene）等で形成されている。なお、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３を形成する材料はポリアセタール樹脂に限定されず、各種樹脂等を用いることができる。また、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３のうち、被写体を被写体保持部材３０に保持した際に撮影対象である手指の関節部分と重なり合わない部分は金属等で形成されていてもよい。また、手指が直接接触する部分等にはシリコン樹脂等の弾性を有する材料で形成された緩衝部材が配置されることが好ましい。また、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３は、撮影する患者が代わるごとに消毒を行うことが衛生上好ましく、ベースユニット３１及び撮影対象固定ユニット３３を形成する材料は、消毒に用いられるアルコール等に対して耐性を有するものであることが好ましい。
【００３５】
ベースユニット３１は、ほぼ中央に撮影対象固定ユニット３３（第１の撮影対象固定ユニット３３ａ〜第５の撮影対象固定ユニット３３ｅ）を装着する撮影対象固定ユニット装着部３１１を備え、撮影対象固定ユニット３３を着脱することが可能に構成された枠状の部材である。
ベースユニット３１において被写体台上面板３の回転板３０２に設けられている２つの保持部材固定用ピン３０７に対応する位置には、それぞれ長孔３０６の延在方向にほぼ直交する向きに延在して形成された長孔３１２が設けられている。
図１２に示すように、保持部材固定用ピン３０７は、ベースユニット３１の長孔３１２と回転板３０２の長孔３０６とを貫通して、被写体保持部材３０を被写体台上面板３の回転板３０２に係止するようになっており、被写体保持部材３０は、長孔３０６及び長孔３１２の位置を調整することによって被写体台上面板３上の向きや位置を微調整された上で保持部材固定用ピン３０７によって固定されるようになっている。
撮影対象固定ユニット装着部３１１の一端側近傍であって、撮影対象固定ユニット３３に支持される手の手首側となる位置には、被写体の手首部分を固定するための手首固定用ベルト３１３が設けられている。
【００３６】
また、撮影対象固定ユニット装着部３１１の他端側近傍であって、撮影対象固定ユニット３３に支持される手の指先側となる位置には、撮影対象固定ユニット３３を撮影対象固定ユニット装着部３１１に固定するためのベース側固定部３１４となっている。ベース側固定部３１４には、撮影対象固定ユニット３３を撮影対象固定ユニット装着部３１１に装着した後、固定用ピン３３３を挿通させる孔部３１６が形成されている。
また、ベースユニット３１におけるベース側固定部３１４近傍であって後述する撮影対象固定ユニット３３側の固定部（固定ユニット側固定部３３１）の側面に設けられている孔部３３４に対応する位置には、ベースユニット３１の側端面から撮影対象固定ユニット装着部３１１内側までベースユニット３１における水平方向（被写体保持部材３０を被写体台上面板３に上に載置した際の水平方向）に貫通する貫通孔３１７が形成されている。この貫通孔３１７には微調整用ねじ３１８がベースユニット３１の側端面から撮影対象固定ユニット装着部３１１内側に向かって挿通されている。
さらに、ベースユニット３１には、ベースユニット３１の表面から貫通孔３１７に向かって垂直方向に孔部３１９が形成されている。孔部３１９には微調整用ねじ３１８を固定するための調整固定用ねじ３２０がベースユニット３１の表面から貫通孔３１７に向かって挿通されている。
なお、ベースユニット３１の形状、構成、ベースユニット３１を被写体台上面板３に固定するための構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。
【００３７】
撮影対象固定ユニット３３は、撮影対象部分である手指の関節部分を放射線発生手段であるＸ線源１１からのＸ線（放射線）照射方向に対して所定の位置に固定するものである。
本実施形態においては、ベースユニット３１に装着可能な撮影対象固定ユニット３３として、図１１及び図１３から図２０に示すように、５種類の撮影対象固定ユニット３３ａ〜３３ｅが用意されている。なお、以下において単に撮影対象固定ユニット３３としたときはこれら全て（撮影対象固定ユニット３３ａ〜３３ｅ）を含むものとする。
撮影においては、撮影したい部位や患者の手指の関節の変形の状況等に応じて撮影に適した撮影対象固定ユニット３３を選択し、ベースユニット３１に装着する。なお、ベースユニット３１に装着可能な撮影対象固定ユニット３３は、ここに例示したものに限定されない。さらに多くの種類が用意されていてもよいし、ここに挙げたもののうち一部のみを備えるものであってもよい。
【００３８】
第１の撮影対象固定ユニット３３ａは、図１１に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、４つの指間保持部材３３２とを備えている。
固定ユニット側固定部３３１は、ベースユニット３１の孔部３１６に対応する位置に固定用ピン３３３が設けられており、この固定用ピン３３３を固定ユニット側固定部３３１からベースユニット３１のベース側固定部３１４の孔部３１６まで挿通させて締めることにより第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に仮固定することができる。
固定ユニット側固定部３３１の側面であってベースユニット３１の貫通孔３１７に対応する位置には、貫通孔３１７に挿通された微調整用ねじ３１８の先端部が挿入される孔部３３４が設けられている。
ベースユニット３１の貫通孔３１７に微調整用ねじ３１８を挿通し、その先端部を孔部３３４に挿入して適宜奥側に押し込むことにより、第１の撮影対象固定ユニット３３ａの幅方向（撮影対象固定ユニット３３に固定される手指の幅方向）の位置を微調整することができる。幅方向の位置を調整後、調整固定用ねじ３２０によってベースユニット３１の表面から微調整用ねじ３１８を固定することにより、第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に固定することができる。
【００３９】
指間保持部材３３２は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、被写体保持部材３０に被写体の手指を固定した際に、各指間保持部材３３２が被写体の手指の５指の間にそれぞれ位置するように並んで配置されている。指間保持部材３３２は、自由端側から固定ユニット側固定部３３１に固定されている固定端側に向かって徐々に幅が広くなるテーパ状に形成されており、被写体の手指の先端が十分に開いた状態で固定できるようになっている。
図１２は、ベースユニット３１に固定された第１の撮影対象固定ユニット３３ａを被写体台上面板３の上に固定し、この第１の撮影対象固定ユニット３３ａにユーザが手指を固定した状態を示した図である。例えば、指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影したい場合に、図１２に示すように４つの指間保持部材３３２がそれぞれ手指の５指の間に位置するように手指を第１の撮影対象固定ユニット３３ａに載置することにより、５指をそれぞれ間隔を開けた状態で支持することができる。
なお、第１の撮影対象固定ユニット３３ａの形状、構成、第１の撮影対象固定ユニット３３ａをベースユニット３１に固定するための構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。例えば、指間保持部材３３２が固定ユニット側固定部３３１に対して容易に着脱可能に構成されるとともに、形状や大きさの異なる指間保持部材３３２が複数用意され、患者の手の大きさ等に応じて、適宜適切なものを選択して装着するようにしてもよい。
【００４０】
第２の撮影対象固定ユニット３３ｂは、図１３及び図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指以外の指を支持させるための握持部３３５と、撮影対象となる手指を１本ずつ保持する４つの指保持部材３３８と、この指保持部材３３８を支持する支持部材３３６と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
握持部３３５は、被写体保持部材３０を被写体台上面板３に固定した際の水平面（被写体台上面板３と水平となる面）に対してほぼ垂直に立設された円筒状の部材である。握持部３３５は、手で軽く握りやすい程度の大きさ・形状に形成されている。握持部３３５には、患者が握りやすいように表面に滑り止め用の樹脂を塗布したり布等を貼付したりしてもよい。また、手置き部３４９の表面に指に沿う溝を形成してもよい。
支持部材３３６は、握持部３３５の近傍にほぼ垂直に立設されている板状の部材である。支持部材３３６には、４つの指保持部材３３８にそれぞれ対応する４つのレール部３３７が、被写体保持部材３０に手指を固定した際の手指の延在方向に沿って形成されている。
４つの指保持部材３３８は、撮影対象となる指の指先を載置できるように構成された鞘状の部材であり、支持部材３３６の４つのレール部３３７にそれぞれスライド移動可能に係止されている。指保持部材３３８は、指先を載置する際にレール部３３７に沿ってスライド移動し、各指の長さに応じた位置で指を固定するようになっている。
【００４１】
本実施形態では、人差し指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ａ）に示すように人差し指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、人差し指を支持部材３３６に沿って伸ばして一番上に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、中指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｂ）に示すように中指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、中指を支持部材３３６に沿って伸ばして上から二番目に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、薬指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｃ）に示すように薬指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、薬指を支持部材３３６に沿って伸ばして上から三番目に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。また、小指の関節部分を撮影する場合には、図１４（ｄ）に示すように小指以外の手で握持部３３５を握って手を安定させ、小指を支持部材３３６に沿って伸ばして一番下に位置する指保持部材３３８に指先を載置する。
例えば、指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影したい場合には、第２の撮影対象固定ユニット３３ｂをベースユニット３１に固定した被写体保持部材３０を被写体台上面板３の上に固定し、撮影対象となる手指を１本ずつ第２の撮影対象固定ユニット３３ｂの指保持部材３３８に載置することにより指を１本ずつ伸ばした状態で支持することができる。
なお、第２の撮影対象固定ユニット３３ｂの形状、構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。指の第２関節（ＰＩＰ関節）部分等を撮影する場合、多少指が手の甲の側に反っている状態の方が好ましいため、例えば支持部材３３６を外側（すなわち握持部３３５から離れる方向）にカーブした形状とし、指保持部材３３８をその端部近傍に設けるようにしてもよい。また、握持部３３５を有することは必須ではなく、指を１本ずつ位置決めすることが可能な仕切り板等を設けて、指を１本ずつ手の甲の側に反った状態で保持できる構成としてもよい。
【００４２】
第３の撮影対象固定ユニット３３ｃは、図１５及び図１６に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指の指先に上方向の傾斜をつけるための段差部３４０と、親指と親指以外の手指との間の間隙が大きくなるように手指の位置や角度を規制する指位置規制部材３４１と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
段差部３４０は、固定ユニット側固定部３３１と一体となっており、固定ユニット側固定部３３１の一端から張り出した張出し部で構成されている。段差部３４０は、掌部分が載置される被写体台上面板３よりも例えば１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度高くなっているため、撮影対象となる人差し指から小指までの手指の指先を段差部３４０の上に乗せることによって、指先を上方向に反らせることができる。なお、段差部３４０の形状や高さ等はここに例示したものに限定されない。例えば、段差部３４０を固定ユニット側固定部３３１よりもさらに高くして指先をより高く反らせることができるようにしてもよい。また、段差部３４０は、指先側に行くほど高さが高くなるように傾斜をつけてもよい。
指位置規制部材３４１は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、被写体保持部材３０に被写体の手指を固定した際に、親指と人差し指との間に位置するようになっている。指位置規制部材３４１は、自由端側から固定ユニット側固定部３３１に固定されている固定端側に向かって徐々に幅が広くなるテーパ状に形成されており、被写体の親指と親指以外の手指（人差し指から小指）との間が大きく開くように親指以外の手指（人差し指から小指）を親指から離れる方向に規制するようになっている。なお、指位置規制部材３４１の形状・大きさ等は、特に限定されないが、例えば、親指と親指以外の手指との間がほぼ９０度近くまで開く程度に大きく固定端側が開いた形状であることが好ましい。また、ユーザの手の大きさや指の形状、撮影したい部位等に応じて形状や大きさの異なる複数種類の指位置規制部材３４１を用意しておき、状況に応じて最も適するものを付け替えて使用する構成としてもよい。
このように、本実施形態では、第３の撮影対象固定ユニット３３ｃをベースユニット３１に固定した被写体保持部材３０を被写体台上面板３の上に固定し、被写体である手指を被写体保持部材３０に固定すると、撮影対象となる人差し指から小指までの手指の指先が段差部３４０によって上側に押し上げられ、さらに指位置規制部材３４１によって親指から離れる方向に規制される。このため、例えば親指の付け根の関節部分等を撮影する際に、親指とそれ以外の指との間が大きく開いて、親指を横になった状態で固定することができる。
なお、第３の撮影対象固定ユニット３３ｃの形状、構成等はここに例示したものに限定されず、適宜変更可能である。
【００４３】
第４の撮影対象固定ユニット３３ｄは、図１７及び図１８に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３３１と、撮影対象となる手指を１本ずつ保持する４つの指保持部材３４５と、この指保持部材３４５を手指の延在方向に沿ってガイドするガイド部材３４３と、を備えている。
固定ユニット側固定部３３１の構成は、第１の撮影対象固定ユニット３３ａと同様であることからその説明を省略する。
ガイド部材３４３は、一端が固定ユニット側固定部３３１に固定されており、各ガイド部材３４３にはそれぞれ指保持部材３４５が手指の延在方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられている。
指保持部材３４５において、指先を載置する部分は指の先端側に行くほど高さが高くなるように上側に傾斜している傾斜面となっている。これにより、手指を指保持部材３４５に載置すると、指先が傾斜面により押し上げられて上側に反った状態で固定される。
指保持部材３４５は、指先を載置する際にガイド部材３４３に沿ってスライド移動し、図１８に示すように、各指の長さに応じた位置で指を固定するようになっている。
なお、第４の撮影対象固定ユニット３３ｄの形状、構成等はここに例示したものに限定されない。
【００４４】
第５の撮影対象固定ユニット３３ｅは、図１９及び図２０に示すように、ベースユニット３１に固定するための固定ユニット側固定部３４８と、撮影対象となる手指を載せることができる手置き部３４９と、を備えている。
固定ユニット側固定部３４８は、一端が手置き部３４９に固定され、棒状に形成されている。固定ユニット側固定部３４８の自由端側の端部には、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅをベースユニット３１に固定するための固定用ねじ３４８が設けられている。ベースユニット３１において、手首固定用ベルト３１３の近傍には、図示しない孔部が形成されており、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅは、固定用ねじ３４８によりベースユニット３１側のこの孔部にねじ止めされることによりベースユニット３１に固定される。
手置き部３４９は、半球形状の部材であり、図２０に示すように、撮影対象である手指を軽く曲げた状態で手置き部３４９上に載置することで指を固定するようになっている。これにより、リウマチ等の発症により関節部分を伸ばすことができない状態にある場合や、湯部を多少曲げた状態で撮影を行った方が好ましい場合等において、比較的楽な姿勢で患者に負担をかけることなく、指の位置や角度を安定させることができ、撮影中の手指のずれや揺れ等を抑えることができる。
なお、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅの形状、構成等はここに例示したものに限定されない。例えば、手置き部３４９の表面に患者が握りやすいように滑り止め用の樹脂を塗布する等してもよい。また、手置き部３４９の表面に指に沿う溝を形成してもよい。また、第５の撮影対象固定ユニット３３ｅとして、固定ユニット側固定部３４８の長さや、手置き部３４９の大きさ、形状、高さ等が異なるものを複数用意しておき、患者の手の形や大きさ等に合ったものを撮影に用いるようにしてもよい。
【００４５】
図２１は、本実施形態における関節撮影装置１の要部構成を模式的に示したものである。
本実施形態において関節撮影装置１は、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、光照射野確認部本体６５、被写体台１３の被写体保持部材３０、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向（図１参照）に沿って配置されている。
【００４６】
Ｘ線源１１には、ほぼコ字状に形成された固定用部材１１１が取付用アーム１１２を介して取り付けられている。本実施形態において、支柱１７は、四角柱形状となっており、固定用部材１１１は、支柱１７を側面から挟み込むようにして支柱１７に取り付けられ、固定されている。
取付用アーム１１２の一部には緩衝部材１７ａ（図１参照）が設けられており、Ｘ線源１１は、この緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは衝撃や振動を吸収できる材料であることに加えて断熱材料であることが好ましい。
【００４７】
Ｘ線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（ｍｍ）である。
【００４８】
また、本実施形態では、Ｘ線源１１は、図５及び図６等に示すように、取付用アーム１１２の一部がほぼ９０度屈曲することにより、平行度及び相対距離を調整されたマルチ格子１２、第１格子１４、第２格子１５のスリットの方向に対してＸ線源１１の取付方向がほぼ９０度回転可能に構成されている。
本実施形態において、Ｘ線源１１のＸ線管の焦点形状は完全な円形ではなく、僅かに楕円形状となっており、後述するモアレ画像を取得する際の撮影では、Ｘ線管の向きを変えることによって適切なモアレ画像を得ることができる場合がある。このため、Ｘ線源１１をほぼ９０度回転させることにより、Ｘ線管の焦点形状に由来する不具合を解消することができる。
なお、Ｘ線源１１を、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向に対する取付方向を変更可能とする構成はここに例示したものに限定されない。例えば、固定用部材１１１の取付位置を変えることによりＸ線源１１の取付方向を変更可能としてもよい。また、Ｘ線源１１の取付方向の変更は９０度だけでなく、さらに細かく角度設定が可能となるように構成してもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、Ｘ線源１１は、図８に示すように、取付用アーム１１２におけるＸ線源１１固定側の端部が回動可能となっており、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸が支柱１７とほぼ平行でＸ線がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上に照射される状態（撮影状態 図７参照）から、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態（キャリブレーション状態 図８参照）まで、Ｘ線源１１のＸ線照射方向を変えることができるようになっている。
なお、キャリブレーション時のＸ線源１１のＸ線照射方向は、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態となる方向であればよく、ここに例示したものに限定されない。キャリブレーション時のＸ線源１１のＸ線照射方向が他の方向である場合には、Ｘ線検出器保持部２５がＸ線源１１の光軸の延長線上に配置されるように、その取り付け位置が調整される。
【００５０】
また、Ｘ線源１１の直下であって、後述するマルチ格子１２の下方には、照射野絞り１１３とフィルタ１１４が設けられている。
照射野絞り１１３は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を所定の範囲に絞るものである。
フィルタ１１４は、Ｘ線源１１から照射される光線の中から不要な波長の光線を分離するものであり、例えばＡＬ付加フィルタ等が適用される。
【００５１】
光照射野確認ユニット６は、図３、図５等に示すように、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部６１とこの基台取付部６１の上に載置される光照射野確認部本体６５とを備えている。基台取付部６１は、図示しないねじ等により基台部１９に固定されている。
基台取付部６１における床面に対してほぼ水平に配置されている面には、光照射野確認部本体６５をｘ方向に移動させるためのガイド６３が設けられており、光照射野確認部本体６５は、このガイド６３に沿って手動又は自動で移動可能となっている。
光照射野確認ユニット６は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を予め確認するためにＸ線の照射野と同じ領域を可視光で照らすものであり、光照射野確認部本体６５には、可視光線を照射可能な図示しない光源等が設けられている。
また、光照射野確認部本体６５には、関節撮影装置１の奥側（すなわち、支柱１７側）から手前側に床面に対してほぼ水平に突出する移動用レバー６７が設けられている。移動用レバー６７は、光照射野確認部本体６５を手動にてガイド６３に沿ってｘ方向に移動させるためのレバーであり、前述のように、関節撮影装置１に第１のカバーユニット２１が取り付けられた状態において、その先端部がレバー用開口部２１１ｃから前面カバー部材２１１の外に突出するようになっている。
【００５２】
本実施形態において、光照射野確認部本体６５は、その光源から照射される光の光軸がＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸と一致して光照射野の確認を行うことができる光照射野確認位置と、Ｘ線源１１から照射されるＸ線を妨げない退避位置とを取り得るようになっている。撮影を行う際等、通常の使用時には、光照射野確認部本体６５は退避位置（図２１において実線で示す位置）に位置し、撮影の妨げにならないようになっている。そして、光照射野の確認を行う際には、ユーザは適宜移動用レバー６７を操作することにより、光照射野確認部本体６５の光源から照射される光の光軸がＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸と一致する光照射野確認位置（図２１において破線で示す位置）まで光照射野確認部本体６５の位置を移動させる。なお、光照射野確認部本体６５は、モータ等により自動でｘ方向に移動するように構成してもよい。
なお、本実施形態では、光照射野確認部本体６５と第１格子１４及び第２格子１５との光を遮るものが存在しないため、光照射野の確認を正確に行うことができる。
【００５３】
マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０及びＸ線検出器１６は、同一の基台部１９の上に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０は、重力方向（ｚ方向）と直交する方向に延展せしめられており、ねじ等により、それぞれ基台部１９に対して着脱自在に取り付けられている。
また、光照射野確認ユニット６は、基台部１９の上であってマルチ格子ユニット１２０の直下近傍に取り付けられている。
また、Ｘ線検出器１６は、基台部１９に設けられている検出器支持台１９１の上に、緩衝部材１９２を介して載置されている。
なお、基台部１９は支柱１７に対してｚ方向に移動可能に構成されていてもよい。
【００５４】
図２２は、マルチ格子ユニット１２０の斜視図である。
図２２に示すように、マルチ格子ユニット１２０は、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部１２１とこの基台取付部１２１の上に載置されるマルチ格子ユニット本体１２２を備えている。
この基台取付部１２１における床面に対してほぼ水平に配置されている面には、マルチ格子ユニット本体１２２をｘ方向に移動させるためのリニアガイド１２３が設けられている。
基台取付部１２１は、基台部１９への取り付け位置を調整することにより、マルチ格子１２と、第１格子１４や第２格子１５との間における相対距離を調整可能とするものである。また、マルチ格子ユニット本体１２２には、相対距離微調整機構部１２７が設けられている。相対距離微調整機構部１２７は、その重力方向（上下方向）の長さを変えることでマルチ格子１２の重力方向（上下方向）の位置を調整するものである。本実施形態では、基台取付部１２１と相対距離微調整機構部１２７とにより、マルチ格子１２と、第１格子１４や第２格子１５との間における相対距離を調整する相対距離調整機構が構成される。
なお、比較的重量物であるマルチ格子ユニットを扱う際の作業性や安全性、及び、位置調整のやり易さの両観点からは、前者と後者の機能を分離する方が好ましく、取付位置は位置決めピン等により仮固定し（調整不可）、ネジ等で基台部１９に螺合（固定）する構造とし、固定終了後、作業者が両手を自由に使って、マルチ格子ユニット本体１２２内に設けた相対距離微調整機構部１２７により相対距離を微調整する構造とすることが好ましい。
【００５５】
マルチ格子ユニット本体１２２には、マルチ格子１２が支持されている他、マルチ格子１２を移動させるためのマルチ格子駆動部１２５として、ｘ方向移動用モータ１２５ａ、マルチ格子１２をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ１２５ｂ、マルチ格子１２をｙ方向に回転させるためのθｙ回転用モータ１２５ｃ、マルチ格子１２をｚ方向に回転させるためのθｚ回転用モータ１２５ｄが設けられている。
本実施形態では、マルチ格子１２は、図２３に示すように、Ｘ線源１１の下方からＸ線源１１の内部に挿入されており、Ｘ線管の焦点位置のすぐ近くに配置されるようになっている。
【００５６】
ｘ方向移動用モータ１２５ａは、通電駆動される駆動源であり、例えばパルス信号に正確に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）等、高精度の動作制御を行うことのできるモータにより構成されている。ｘ方向移動用モータ１２５ａに適用されるステッピングモータとしては、例えば、オリエンタルモーター株式会社製の５相ステッピングモータ（型式：PX533MH-B）等の５相ステッピングモータが望ましく、５相でも高分解能タイプが好ましい。すなわち、一般的には基本ステップ角：0.72°であるが、高分解能タイプでは基本ステップ角：0.36°であり、このようなモータが好適に用いられる。更に、ステップ数を細分化できるマイクロステップによる制御を行うことが好ましい。
本実施形態では、駆動源であるｘ方向移動用モータ１２５ａが駆動すると、当該駆動源の出力を被駆動部であるマルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０の本体まで伝達する伝達系を構成する図示しないボールねじが回転し、マルチ格子１２を含むマルチ格子ユニット１２０の本体がリニアガイド１２３にガイドされてｘ方向に移動するようになっている。
駆動源であるｘ方向移動用モータ１２５ａと伝達系であるボールねじ及びリニアガイドによってマルチ格子ユニット１２０の移動部が構成されており、この移動部は重力方向（ｚ方向）と直交する方向に移動する移動要素のみにより構成されている。
【００５７】
また、本実施形態では、マルチ格子１２を移動させる際には、ｘ方向移動用モータ１２５ａの出力を最大とするが、Ｘ線照射時には、マルチ格子駆動部１２５は、ｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときにマルチ格子１２に生じる変位量の５０％以下となるような電流値となるようにｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流値を調整するようになっている。
【００５８】
マルチ格子１２を移動させながら複数回の撮影を行う場合、マルチ格子１２の位置を高精度に維持するために、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけて励磁することによりその自己保持力で位置を固定しておく必要がある。また、マルチ格子１２を移動させながら複数回の撮影を行う場合には、現時点でのマルチ格子１２の位置を次の移動の際の基点としてマルチ格子１２を順次移動させていくが、電源を停止させてしまうと、現時点でのマルチ格子１２の位置を次の移動の際にフィードバックさせることができなくなってしまう。このため、マルチ格子１２を移動させていないとき（すなわち、Ｘ線照射時）でも、所定の複数回の撮影が終了するまでは、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけ続けておく必要がある。
他方で、励磁する際にｘ方向移動用モータ１２５ａにかける電流の電流値が高いと、ｘ方向移動用モータ１２５ａが発熱するとともに、微振動を生じ、これがボールねじに伝わる等により、マルチ格子１２の位置に微細な変位を生じさせてしまう。
【００５９】
図２４は、横軸に時間（ｍｉｎ）をとり、縦軸にマルチ格子１２の変位量（μｍ）と温度変化（℃）をとって、励磁電流値と、温度変化及びマルチ格子１２の変位量との関係を示したグラフである。
図２４において、マルチ格子１２の変位量は、初期状態のマルチ格子１２の位置をゼロとしたときに励磁電流値及び温度変化によってどれだけマルチ格子１２が移動方向（ｘ方向）に変位するかを測定したものである。また、温度上昇値は、各電流値の励磁電流をかけた際のｘ方向移動用モータ１２５ａの温度変化を測定したものである。
図２４に示すように、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの９０％程度とすると、時間の経過に伴ってｘ方向移動用モータ１２５ａの温度が上昇するとともに、マルチ格子１２の変位量も大きくなっていき、１．４μｍを超える変位量となる。これに対して、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの２７％程度とすると、時間が経過してもｘ方向移動用モータ１２５ａの温度はそれほど上昇せず、マルチ格子１２の変位量も０．３μｍ程度に止まる。また、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの５０％程度とした場合でも、時間経過に伴うｘ方向移動用モータ１２５ａの温度上昇はそれほど大きくなく、マルチ格子１２の変位量も０．４５μｍ程度に止まる。
【００６０】
ここで、適切なモアレ画像を得るためには、ｘ方向移動用モータ１２５ａによるマルチ格子１２の格子送り精度は、格子送り量の１／１０以下である必要がある。例えば、マルチ格子１２を５回移動させて５回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／５ずつマルチ格子１２を移動させる。また、マルチ格子１２を３回移動させて３回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／３ずつマルチ格子１２を移動させることとなる。したがって、例えば、格子ピッチが２２．８μｍであり、その格子送り量が５．７μｍである場合、要求される精度（格子相対位置）は、±０．２３μｍ（P-P：０．４６μｍ）となる。
本実施形態においては、励磁電流値を当該モータの出力を最大としたときの５０％程度以下であれば、要求される精度（格子相対位置）を満たしており、ｘ方向移動用モータ１２５ａに電流をかけてもモアレ画像の生成に影響を与えないといえる。
【００６１】
なお、ｘ方向移動用モータ１２５ａにかける励磁電流値がどの程度のときにモアレ画像の生成に影響を与えるか、すなわち、「ｘ方向移動用モータ１２５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときにマルチ格子１２に生じる変位量の５０％以下となるような電流値」がどの程度であるかは、モータの種類によって異なる。このため、Ｘ線照射時の励磁電流値は、適用するモータに応じて適宜設定することが好ましい。
【００６２】
θｘ回転用モータ１２５ｂ、θｙ回転用モータ１２５ｃ、θｚ回転用モータ１２５ｄは、例えば駆動源となるアクチュエータ等を内蔵したゴニオステージであり、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５相互間における平行度を調整可能とする煽り調整機構として機能するものである。
【００６３】
マルチ格子ユニット１２０に設けられているマルチ格子１２は回折格子であり、図３３に示すようにｘ方向に複数のスリットが所定間隔で設けられている。マルチ格子１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチ格子１２が形成される。
【００６４】
マルチ格子１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２５に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（ｘ方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチ格子１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすようにスリット周期ｗ０を決定することにより、マルチ格子１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
【００６５】
第１格子１４は、マルチ格子１２と同様にｘ方向に複数のスリットが設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチ格子１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００６６】
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さ（ｚ方向の長さ）はスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差（Ｘ線の位相差）がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
【００６７】
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋（１／２））・ｗ１２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
【００６８】
第２格子１５は、マルチ格子１２及び第１格子１４と同様にｘ方向に複数のスリットが設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００６９】
本実施例では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子のスリット配列方向と第２格子のスリット配列方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ傾けて配置されているが、両者を平行な配置としてもよい。
【００７０】
第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれ、ほぼ同様の構成を有する第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０に設けられている。
図２６は、基台部１９における第１格子ユニット１４０及び第２格子ユニット１５０の取り付け部分を拡大した斜視図である。図２６に示すように、第２格子ユニット１５０は、第２格子１５がＸ線検出器１６のすぐ上に位置するように配置される。また、第１格子ユニット１４０は、第１格子１４が第２格子１５の上方に位置するように配置される。
【００７１】
また、図２７及び図２８は、第１格子ユニット１４０を上側から見た斜視図であり、図２９は斜め上方向から見た斜視図である。なお、第２格子ユニット１５０は、第１格子ユニット１４０と同一の構成となっているため、図示及び説明を省略する。
【００７２】
第１格子ユニット１４０は、図２７から図２９に示すように、基台部１９に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部１４１と第１格子ユニット本体１４２とを備えている。この第１格子ユニット本体１４２は、基台取付部１４１における床面に対してほぼ水平に配置されている面に載置されている。
基台取付部１４１は、基台部１９への取り付け位置を調整することにより、第１格子１４と、第２格子１５やマルチ格子１２との間における相対距離を調整可能とする相対距離調整機構として機能する。
また、第１格子ユニット本体１４２の上側面には、第１格子１４をｘ方向に移動させるためのリニアガイド１４３が設けられている。
【００７３】
第１格子ユニット本体１４２には、支持部１４ａに支持された第１格子１４が設けられている他、第１格子１４を移動させるための第１格子駆動部１４５として、ｘ方向移動用モータ１４５ａ、第１格子１４をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ１４５ｂが設けられている。
【００７４】
ｘ方向移動用モータ１４５ａは、通電駆動される駆動源であり、マルチ格子ユニット１２０のｘ方向移動用モータ１２５ａと同様に、例えばパルス信号に正確に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）等、高精度の動作制御を行うことのできるモータにより構成されている。
本実施形態では、駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａが駆動すると、当該駆動源の出力を被駆動部である第１格子１４を支持する支持部１４ａまで伝達する伝達系を構成するボールねじ１４４が回転し、支持部１４ａに支持された第１格子１４がリニアガイド１４３にガイドされてｘ方向に移動するようになっている。
駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａと伝達系であるボールねじ及びリニアガイドによって第１格子ユニット１４０の移動部が構成されており、この移動部は重力方向（ｚ方向）と直交する方向に移動する移動要素のみにより構成されている。
【００７５】
ここで、適切なモアレ画像を得るためには、ｘ方向移動用モータ１４５ａによる第１格子１４の格子送り精度は、マルチ格子１２の場合と同様に、格子送り量の１／１０以下である必要がある。例えば、第１格子１４を５回移動させて５回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／５ずつ第１格子１４を移動させ、第１格子１４を３回移動させて３回撮影することによりモアレ画像を得る場合には、格子ピッチの１／３ずつ第１格子１４を移動させることとなる。したがって、例えば、格子ピッチが５．３μｍであり、その格子送り量が１．３３μｍである場合、要求される精度（格子相対位置）は、±０．０５μｍ（P-P：０．１０μｍ）となる。
そして、ｘ方向移動用モータ１４５ａに電流をかけるとｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、モータの温度が上昇し、周辺部品の熱膨張を誘発し、結果として最終的な第１格子１４の精密送りが達成できず、静的な格子間のアライメント不良を生じたり、モータが微振動し、この振動が周辺部品に伝搬し、結果として第１格子１４が精密送りされた位置に保持できず、動的な格子間のアライメント不良（不定）を生じてしまう。
【００７６】
このため、ｘ方向移動用モータ１４５ａについても、ｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、第１格子１４を移動させる際には、ｘ方向移動用モータ１４５ａの出力を最大とするが、Ｘ線照射時には、第１格子駆動部１４５は、ｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流が、当該モータの出力を最大としたときに第１格子１４に生じる変位量の５０％以下となるような電流値となるようにｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流値を調整するようになっている。
なお、Ｘ線照射時におけるｘ方向移動用モータ１４５ａへの通電電流値（励磁電流値）は、ｘ方向移動用モータ１２５ａの場合と同様、適用するモータに応じて適宜設定することが好ましい。
【００７７】
θｘ回転用モータ１４５ｂは、例えば駆動源となるアクチュエータ等を内蔵したゴニオステージであり、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５相互間における平行度を調整可能とする煽り調整機構として機能するものである。なお、マルチ格子ユニット１２０の場合と同様に、煽り調整機構としてθｙ回転用モータ、θｚ回転用モータを設けてもよい。
【００７８】
第２格子ユニット本体１５２には、支持部に支持された第２格子１５が設けられている他、第２格子１５を移動させるための第２格子駆動部１５５として、ｘ方向移動用モータ、第２格子１５をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ（いずれも図示せず）が設けられている。
なお、前記のように、Ｘ線照射時における通電電流値（励磁電流値）を調整する点等については、第２格子１５の第２格子駆動部１５５のｘ方向移動用モータについても、マルチ格子ユニット１２０のｘ方向移動用モータ１２５ａ、第１格子ユニット１４０のｘ方向移動用モータ１４５ａ同様である。
【００７９】
上記マルチ格子１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルタ：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチ格子１２までの距離ｄ１：４０（ｍｍ）
マルチ格子１２から第１格子１４までの距離ｄ３：１１１０（ｍｍ）
マルチ格子１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチ格子１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
【００８０】
Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。
Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
【００８１】
Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように基台部１９に位置を固定することが好ましい。第２格子１５とＸ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いることができる。ＦＰＤには、Ｘ線をシンチレータを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
【００８２】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ３あるいはＧｄ２Ｏ２Ｓ等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
【００８３】
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μｍ）の膜厚のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内にキャリアが遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
なお、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６として用いてもよい。
【００８４】
Ｘ線撮影時のＦＰＤによる一連の処理を説明する。
まずＦＰＤはリセットを行い、前回の撮影（読取）以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、Ｘ線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、Ｘ線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後に、蓄積されている電荷の電圧値を検出するダーク読み取りを行い、当該電圧値を補正値としてＸ線照射後に蓄積された電荷の電圧値から補正値を差し引いた電圧値を画像信号として出力してもよい。これにより、画像信号に対しいわゆるオフセット補正を行うことができる。
【００８５】
本体部１８は、図３０に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５、マルチ格子駆動部１２５、第１格子駆動部１４５、第２格子駆動部１５５を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。例えば、制御部１８１はコントローラ５から入力される撮影条件の設定情報に従って、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線検出器１６による画像信号の読取タイミング等を制御する。
【００８６】
操作部１８２は曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部１８３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面や関節撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００８７】
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラ５と通信する。例えば、通信部１８４はＸ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラ５に送信する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
【００８８】
マルチ格子駆動部１２５、第１格子駆動部１４５、第２格子駆動部１５５は、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０の各駆動源（モータ）を動作させるものである。
【００８９】
コントローラ５は、オペレータによる操作に従って関節撮影装置１の撮影動作を制御し、関節撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。本実施形態では被写体の再構成画像を作成する画像処理装置としてコントローラ５を用いた例を説明するが、Ｘ線画像に様々な画像処理を施す専用の画像処理装置を関節撮影装置１と接続し、当該画像処理装置により再構成画像の作成を行うこととしてもよい。
【００９０】
上記関節撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図３１に示すように、Ｘ線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が平行に配置され、当該第２格子１５はその格子方向が第１格子１４の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像Ｍが得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図３１に示すようにモアレ画像Ｍ上の干渉縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる（歪む）。この干渉縞の乱れ（歪み）を、モアレ画像Ｍを処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
【００９１】
関節撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチ格子１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチ格子１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
【００９２】
従来のタルボ・ロー干渉計では、マルチ格子１２は上述のように多光源化と照射線量の増大を目的に用いられ、縞走査法によりモアレ画像を得るため、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させていた。しかし、本実施形態では、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させるのではなく、第１格子１４及び第２格子１５の位置は固定したまま、第１格子１４及び第２格子１５に対してマルチ格子を移動させることで一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。
【００９３】
図３２は、関節撮影装置１によるＸ線撮影の流れを示すフローチャートである。
Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。関節撮影装置１ではマルチ格子１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
【００９４】
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献（１）Ｋ．Ｈｉｂｉｎｏ， Ｂ．Ｆ．Ｏｒｅｂ ａｎｄ Ｄ．Ｉ．Ｆａｒｒａｎｔ， Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｆｏｒ ｎｏｎｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｗａｖｅ ｆｏｒｍｓ ｗｉｔｈ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｅｒｒｏｒｓ， Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ， Ｖｏｌ．１２， ７６１−７６８（１９９５）、参照文献（２）Ａ．Ｍｏｍｏｓｅ， Ｗ．Ｙａｓｈｉｒｏ， Ｙ． Ｔａｋｅｄａ， Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ ａｎｄ Ｔ．Ｈａｔｔｏｒｉ， Ｐｈａｓｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｂｙ Ｘ−ｒａｙ Ｔａｌｂｏｔ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｔｒｙ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ， Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．４５， ５２５４−５２６２（２００６））。
【００９５】
図３２に示すように、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ１；Ｙ）、ｘ方向移動用モータ１２５ａによりマルチ格子１２が移動され、複数ステップの撮影が実行され、モアレ画像が生成される（ステップＳ２）。
まず、マルチ格子１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチ格子１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチ格子１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチ格子１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力される。
【００９６】
例えば、マルチ格子１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチ格子１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば爆射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。
【００９７】
従来のように第２格子１５（又は第１格子１４）を第１格子１４（又は第２格子１５）に対して移動させる場合、第２格子１５のスリット周期は比較的小さく、各ステップの移動量も小さくなるが、マルチ格子１２のスリット周期は第２格子１５よりも比較的大きく、各ステップの移動量も大きい。例えば、スリット周期５．３（μｍ）の第２格子１５のステップ毎の移動量は１．０６（μｍ）であるのに対し、スリット周期２２．８（μｍ）のマルチ格子１２の移動量は４．５６（μｍ）と約４倍の大きさである。同一の駆動伝達系（駆動源、減速伝達系を含む）を使用し、各ステップの撮影に際し、ｘ方向移動用モータ１２５ａの起動と停止を繰り返して撮影を行った場合、移動用のパルスモータ（駆動源）の制御量（駆動パルス数）に対応した実際の移動量に占める、起動時及び停止時のｘ方向移動用モータ１２５ａのバックラッシュ等の影響による移動量誤差の割合は、本実施形態のようにマルチ格子１２を移動させる方式の方が小さくなる。これは、後述するサインカーブに沿ったモアレ画像を得やすく、起動及び停止を繰り返しても高精細な再構成画像が得られることを示している。或いは、従来方式による画像でも充分診断に適合する場合には、モータ（駆動源）を含む駆動伝達系全体の精度（特に、起動特性及び停止特性）を緩和し、駆動伝達系を構成する部品のコストダウンが可能であることを示している。
【００９８】
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ３）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
【００９９】
図３３は、モアレ画像を受信した後のコントローラ５の処理の流れを示すフローチャートである。
図３３に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ１１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ１２）。理想的な送り精度によりマルチ格子１２を一定の送り量で移動できた場合、図３４に示すように、５ステップの撮影でマルチ格子１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。各ステップのモアレ画像は０．２周期という一定周期間隔毎に縞走査をした結果であるので、各モアレ画像の任意の１画素に注目すると、その信号値を正規化して得られるＸ線相対強度は、図３５に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラ５は得られた各ステップのモアレ画像のある画素に注目してＸ線相対強度を求める。各モアレ画像から求められたＸ線相対強度が、図３５に示すようなサインカーブを形成すれば、一定周期間隔のモアレ画像が得られているので、再構成画像の作成に使用できると判断することができる。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチ格子開口幅、位相格子の周期、及び位相格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチ格子効果によりＸ線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。
【０１００】
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ１２；Ｎ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラ５から関節撮影装置１に送信される（ステップＳ１３）。例えば、図２７に示すように、３ステップ目は本来０．４周期のところ、周期がずれて０．３５周期のモアレ画像が得られた場合であれば、ｘ方向移動用モータ１２５ａの送り精度の低下が原因（例えば、パルスモータの駆動パルスへのノイズ重畳等）と考えられる。よって、０．０５周期分だけ撮影のタイミングを早めて３ステップ目のみ再撮影を行うよう指示すればよい。或いは、５ステップ全てについて再撮影し、３ステップ目のみ０．０５周期分の撮影時間を早めるように指示してもよい。５ステップ全てのモアレ画像が所定量ずつサインカーブからずれている場合、ｘ方向移動用モータ１２５ａの起動から停止までの駆動パルス数を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。
関節撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、図３２に示すＸ線撮影の処理が再度実行される。
【０１０１】
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ１２；Ｙ）、コントローラ５によってモアレ画像が処理され、被写体の再構成画像が作成される（ステップＳ１４）。具体的には、５枚のモアレ画像の各画素についてステップ毎の強度変化（信号値の変化）が算出され、当該強度変化より微分位相が算出される。必要であれば、位相接続（位相アンラップ）が行われ、ステップ全体の位相が求められる。当該位相からｚ方向における光路差（屈折率差に起因する光路差）が算出され、被写体の形状を表す再構成画像が作成される（上記参照文献（１）、（２））。作成された再構成画像はコントローラ５に表示されるので、オペレータは当該再構成画像を確認することができる。
【０１０２】
以上のように、本実施形態によれば、関節撮影装置１は、人の手指等の被写体の関節部分を撮影する関節撮影装置１において、被写体台１３は、撮影対象部分である関節部分をＸ線源１１からのＸ線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニット３３と、この撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、被写体の手首部分を固定するベースユニット３１とを備えている。これにより、患者が既にリウマチを発症している場合のように、関節部分等に病変を生じて痛みがある場合等、関節部分等を真っ直ぐに伸ばして被写体台１３の上に載置ことが難しい場合でも、患者に負担をかけることなく撮影対象をしっかりと固定して撮影中の撮影対象のぶれや揺れ等を抑えることができる。
また、ベースユニット３１に設けられている手首固定用ベルト３１３により手首を固定した上で、撮影対象固定ユニット３３により撮影対象部分である関節部分を撮影に適した所定の位置に固定することができるため、患者が関節部分等を真っ直ぐに伸ばすことができない場合でも、被写体保持部材３０から被写体が浮き上がらないようにすることができ、安定して固定することができる。このため、手指の震えや体動等により被写体が動いてしまうことを防止でき、画像のぶれや再撮影が生じるおそれ等を防ぐことができる。
また、撮影対象固定ユニット３３として第１の撮影対象固定ユニット３３ａから第５の撮影対象固定ユニット３３ｅを備えているため、撮影の目的や撮影対象部位、患者の手指の関節の状態等に応じて、ユーザである技師が最も適したものを選択することができる。このため、患者の負担をより少なくしながら、診断に適した画像を得ることができる。
また、複数のスリットを有するマルチ格子、及び／又は、第１の位相格子及び第２の位相格子を備え、モアレ画像を形成可能となっているため、縞走査方式により関節部分の撮影を行うことができ、Ｘ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい関節軟骨、関節周辺の軟部組織について診断に適した画像を得ることができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、本発明の範囲はこれに限定されない。
例えば、本実施形態では、被写体保持部材３０を構成する撮影対象固定ユニット３３として第１の撮影対象固定ユニット３３ａから第５の撮影対象固定ユニット３３ｅの５種類が用意され、これらのうちから任意に選択してベースユニット３１に装着できるように構成する例を示したが、撮影対象固定ユニット３３の種類や数はこれに限定されない。
例えば、これらのうちのいずれか１つのみを備えてもよいし、他の形状の撮影対象固定ユニット３３をさらに備えていてもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、関節撮影装置１によって手指の関節部分を撮影する場合について説明し、被写体保持部材３０についても手指の撮影対象部位を保持・固定するものについて説明したが、関節撮影装置１によって撮影可能な部位は手指の関節部分に限定されず、例えば、肩や、足首、膝等の関節部分を撮影することも可能である。
この場合には、Ｘ線源１１の光照射野内に肩、足首、膝等の関節部分を位置させるために、被写体台１３の上に患者の脚部等を載置する必要がある。このため、患者の体重がかかっても被写体台１３の本体や被写体台１３の下方に位置する第１格子、第２格子等に負荷がかかったり影響が及ぶことがないように、例えば図３６に示すような被写体台１３の被写体台上面板３の上に被写体支持板７を配置する。被写体支持板７は、例えば支持板本体７１とその裏面側に設けられた脚部７２から構成されており、支持板本体７１において
被写体台上面板３の透明板部材３０５に対応する部分にはＸ線源１１から照射されるＸ線を妨げないように開口部７３が設けられている。被写体支持板７の脚部７２は、被写体台１３の周囲を囲んで設けられているガード部材４１の上端面に載置されるようになっている。このように、被写体支持板７をガード部材４１の上端面で支持することによって被写体支持板７にかかった荷重や衝撃をガード部材４１が吸収し、被写体台１３や第１格子、第２格子等に衝撃等が及ぶことを防ぐことができる。
【０１０５】
また、肩、足首、膝等の関節部分を撮影する場合等、患者が全身を横たえて撮影を行う必要があるような場合には、図３７に示すように適宜補助台８を被写体台１３又は被写体支持板７に連結してもよい。
補助台８は、例えばキャスタ８３を備える補助台基台部８１と補助台上面板８２とで構成されている。患者が補助台８に乗った際に補助台８が安定するように、補助台基台部８１のキャスタ８３にはキャスタ８３をロックする図示しないロック機構が設けられていることが好ましい。各補助台８は他の補助台８や被写体台１３（又は被写体支持板７）と互いに連結可能に構成されており、連結された際にはがたつき等が生じないように互いにロックする機構が設けられていることが好ましい。補助台８は、患者の身長や撮影部位等に応じて適宜必要な数だけ連結して用いられる。このように自由に連結して用いられるようにすることにより、１台の関節撮影装置１により各種の撮影に柔軟に対応することが可能となる。
【０１０６】
図３８は、患者の左肩の関節部分を撮影する場合に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に２つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。身体に角度を付けて撮影する必要があるような場合には、さらに患者の身体の下に適宜図示しないクッション等の補助部材を配置して調整する。
また、図３９は、患者の右足首の関節部分を撮影する場合に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。図３９では、足首の角度を一定に保つために、クッション等の補助部材７５をつま先部分の下に入れて調整する場合を示している。
また、図４０は、患者の右膝の関節部分を撮影する場合に、図３９に示した足首の撮影の場合と同様に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結して撮影を行う例を示したものである。図４０では、膝の角度を一定に保つために、クッション等の補助部材７５を膝の下に入れて調整する場合を示している。
また、図４１は、患者の左膝の関節部分を背面側から撮影する場合に、図３９に示した足首の撮影の場合と同様に、患者の頭部の側に１つ、下半身側に１つの補助台８を連結するとともに、患者の頭部の側に配置した補助台８の上に患者の頭部側が高くなるように傾斜した補助板８５を配置した例を示している。このような補助板８５を用いた場合には、例えば図４１に示すように、患者が上半身を反らせた姿勢を保った状態で撮影を行うことができる。なお、補助板８５は補助台８と別体である場合に限定されず、例えば補助台上面板８２にリクライニング機構を設けてリクライニング可能に構成する等、補助台８と一体的に設けられていてもよい。この場合には、複数段階の角度でリクライニング可能とすることが好ましい。また、この場合、すべての補助台８にリクライニング機構を設けてもよいし、一部の補助台８のみにリクライニング機構を設けて、リクライニング機構を備える補助台８と備えない補助台８とを適宜組み合わせて使用するようにしてもよい。
また、図４２に示すように、補助台８を用いず、患者が市販のストレッチャー（stretcher：寝台車）９に乗ったまま、脚部を被写体支持板７の支持板本体７１の上に載置して撮影を行ってもよい。
また、図３７から図４１では、連結可能な複数の補助台８を用いて撮影を行う場合を例示したが、被写体支持板７と補助台８とが一体となった寝台型の被写体保持台（図示せず）を用いて撮影を行ってもよい。この場合には、例えば被写体保持台の脚部を関節撮影装置１の被写体台１３と干渉しない位置に設け、患者を乗せた被写体保持台を関節撮影装置１の前面側から横付けし、患者の撮影対象部位が関節撮影装置１の光照射野内に位置するように配置して撮影を行う。
なお、被写体支持板７や補助台８等は、撮影中、撮影対象である各部の関節部分等をＸ線源１１の光照射野内に適切に保持・固定できるものであればよく、ここに例示したものに限定されない。その形状、構成等は、撮影対象部位等に応じて適宜変更可能である。
【０１０７】
また、上記実施形態では、被写体台上面板３に高さ調整のための機能を設ける構成としたが、被写体台１３の脚部１３２に高さ調整のための機構を設けて、被写体台１３自体の高さを調整するようにしてもよい。
【０１０８】
また、タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計を用いて取得された再構成画像においては、周囲とのＸ線屈折率の差が大きい部分ほど大きな信号値として現れる。そのため、被写体内部の構造物（例えば、軟部組織周辺部等）を関心領域として撮影を行った場合、被写体表面に形状変化（例えば、皮部分の皺等）があると、被写体表面と周囲の空気とのＸ線屈折率差が比較的大きいため被写体表面の形状変化を示す信号値が大きく現れてしまい、関心領域の構造を示す微小な信号値の変化と重畳し、当該関心領域の信号値の視認性が悪くなってしまう。
【０１０９】
被写体表面の皮部分（皺を含む）と被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）とがｚ方向に重畳していなければ、関心領域（軟部組織周辺部）は空気中の撮影でも視認可能であるが、被写体内部の関心領域が被写体表面構造に対し、どのような相対位置関係にあるかを撮影前に把握するのは困難である。
そこで、図４３に示すように、被写体表面と周囲とのＸ線屈折率差を低減させる液状物５１１を内部に保持する屈折率調整タンク５１を被写体台１３に設けて、撮影時には、この液状物５１１の中に被写体（ここでは手）を入れて撮影を行ってもよい。
被写体表面と周囲とのＸ線屈折率差を低減させる液状物５１１は、例えば水である。水は、空気よりもＸ線屈折率が被写体表面に近い。また、水中に手を入れれば、被写体表面は水で覆われ、水は水圧により被写体表面に密着する。よって、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差は低減される。
なお、被写体を覆う液状物５１１としては、水がもっとも簡便、安価、安全であり、好ましいが、水に香料、消毒薬、色素など添加して患者の安心感を増す工夫を施したものを用いてもよい。また、水ではなく、より人体の肉や体液に近い液状物５１１を使用することは好ましい態様である。例えばヒアロルン酸溶液、ゼラチン溶液、グリセリン溶液、マンノース溶液、米汁、片栗粉液等を単独で又は水との溶液としたものを使用することができる。
【０１１０】
なお、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いて撮影を行う場合、複数のモアレ画像を撮影するため、撮影時間が従来の単純Ｘ線撮影系と比べて長くなることが想定される（数分レベル）。この間、被写体が動いてしまう可能性がある。この点、液状物５１１を内部に保持した屈折率調整タンク５１の中に被写体（ここでは手）を入れて撮影を行えば、水圧によって被写体を押さえて固定させることができる。屈折率調整タンク５１は、例えば図４３に示すように、浮蓋５１２を有するとともに、パイプ５１３を介してサブタンク５１４に接続された構成とすることが好ましい。このような構成の屈折率調整タンク５１を用いて撮影を行うことにより、被写体を圧迫して押さえることで撮影時の被写体のｚ方向、特に、Ｘ線管球方向への動きを抑えることができ、再構成画像の診断精度を向上させることができる。なお、被写体をより安定させるため、被写体台１３は肘から指先までを保持できるだけの長さを有することが好ましい。これは患者が撮影対象周辺部の荷重（体重）を被写体台に預けることができ、従って、関心領域である指を不意に動かす確率を極めて低くすることが可能となる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６をこの順に配置（以下、第１の配置と呼ぶ）したが、Ｘ線源１１、マルチ格子１２、第１格子１４、被写体台１３、第２格子１５、Ｘ線検出器１６の配置（以下、第２の配置と呼ぶ）としても、第１格子１４及び第２格子１５は固定のまま、マルチ格子１２の移動により、再構成画像を得ることが可能である。
第２の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第１格子１４は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第１格子１４でのＸ線吸収分だけＸ線を有効に活用していることになる。
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、Ｘ線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が１２０μm（ガウスの半値幅）以下の場合には、第１の配置よりも第２の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
感度、空間分解能、及び、第１格子１４でのＸ線吸収量等を考慮して、第１格子１４、被写体台１３の配置順をきめることが好ましい。
【０１１２】
また、本実施形態では、縞走査方式として、マルチ格子、第１格子及び第２格子を備えるタルボ・ロー干渉計を用いた関節撮影装置を例として説明したが、関節撮影装置に用いられるのはタルボ・ロー干渉計に限定されず、縞走査方式として、第１格子及び第２格子を備えるタルボ干渉計を用いた関節撮影装置についても本発明を適用することができる。
さらに、関節撮影装置は、縞走査方式を用いたものに限定されない。例えば、一次元格子や２次元格子を用いた縞走査不要のフーリエ変換方式や、通常の位相コントラスト方式による撮影を行う関節撮影装置に本発明を適用してもよく、被写体の体動リスクをより低減することができ好ましい。
【０１１３】
また、本実施形態では、被写体台１３を完全に別体構成としたものを例として説明したが、被写体台１３を基台部１９等に固定してもよい。この場合には、被写体台１３と基台部１９との間に緩衝部材等を設けて、被写体台１３に加えられた衝撃や振動ができる限り基台部１９に伝達されないように構成する。
また、被写体台１３は、その高さを患者の体型等に応じて調整できるようにしてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態では、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０にそれぞれ煽り調整機構及び相対距離調整機構が設けられている場合を例として説明したが、煽り調整機構及び相対距離調整機構は、マルチ格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０全てに設けられている必要はなく、このうちの少なくともいずれか１つに設けられていてもよい。
【０１１５】
また、本実施形態では、マルチ格子１２を移動させてモアレ画像を生成する場合を例として説明したが、モアレ画像を生成するために移動させる格子はマルチ格子１２に限定されず、第１格子１４、第２格子１５であってもよい。
【０１１６】
また、Ｘ線検出器１６として、バッテリを内蔵し、無線により画像信号を本体部１８に出力するケーブルレスのカセッテタイプＦＰＤを用いてもよい。カセッテタイプＦＰＤによれば、本体部１８に接続するケーブル類を排除することができ、Ｘ線検出器１６周辺の更なる小スペース化を図ることができる。小スペース化によって被写体の足下を広く構成し、より患者が接触し難い構成とすることができる。
【０１１７】
また、コントローラ５の制御部が縞走査法による再構成画像作成処理の他、フーリエ変換法による再構成画像作成処理等を行うようにしてもよい（この場合、関節撮影装置の第１格子と第２格子との相対角のみ、縞走査法の場合に対し増大させるような装置設定変更が必要である。）。
例えば、フーリエ変換法による再構成画像作成処理は、以下のように行われる。
まず、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像とを取得し、それぞれについてオフセット補正処理、ゲイン補正処理等の補正を行う。その後、補正後の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像のそれぞれをフーリエ変換（二次元フーリエ変換）する。１枚のモアレ画像をフーリエ変換すると、低周波成分（０次成分と呼ぶ）と干渉縞周波数付近の成分（１次成分と呼ぶ）、又は、０次成分と１次成分に加えさらに高周波成分（関節撮影装置１の干渉性に依存）が並んで得られる。
次いで、フーリエ変換により得られた画像（被写体有り、被写体無しのそれぞれ）において、０次成分をＨａｎｎｉｎｇ窓により切り出される。Ｈａｎｎｉｎｇ窓で切り出すことによりＨａｎｎｉｎｇ窓の周辺部が０に落とされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓の中心部はそのまま通される。
次いで、フーリエ変換により得られた画像において、１次成分がキャリア周波数（＝モアレ周波数）分シフトされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓で切り出される。切り出しの窓関数はＨａｎｎｉｎｇ窓に限定されず、用途に応じてＨａｍｍｉｎｇ窓、ガウス窓等を使用してもよい。
次いで、切り出された０次成分、１次成分のそれぞれが逆フーリエ変換される。
逆フーリエ変換が終了すると、逆フーリエ変換された０次成分、１次成分を用いて被写体有りと被写体無しのそれぞれの再構成画像の作成が行われる。具体的には、０次成分の振幅から吸収画像が作成される。また、１次成分の位相から位相画像が作成される。また、０次成分と１次成分の振幅の比（＝Visibility）から小角散乱画像が作成される。
次いで、被写体無しの再構成画像を用いて被写体有りの再構成画像から干渉縞の位相の除去と、画像ムラ（アーチファクト）を除去するための補正処理が行われ、この画像ムラの補正が終了すると、フーリエ変換法による再構成画像作成処理は終了する。
【０１１８】
その他、本発明が本実施形態に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 関節撮影装置
５ コントローラ
１１ Ｘ線源
１２ マルチ格子
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１７ 支柱
１７ａ 緩衝部材
１８ 本体部
１９ 基台部
２１ 第１のカバーユニット
２２ 第２のカバーユニット
３０ 被写体保持部材
３１ ベースユニット
３３ 撮影対象固定ユニット
４１ ガード部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体である人の手指を撮影位置に保持する被写体台と、
前記被写体台の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段、及び前記被写体台の下方に配置され、前記関節部分を透過した放射線を検出する検出手段を有する撮影部と、
を備えている関節撮影装置であって、
前記被写体台は、
前記撮影対象部分である関節部分を前記放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットと、
前記撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、前記被写体の手首部分を固定するベースユニットと、
を備えていることを特徴とする関節撮影装置。
【請求項２】
互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の前記撮影対象固定ユニットを備え、
当該複数の撮影対象固定ユニットのそれぞれが、前記ベースユニットに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の関節撮影装置。
【請求項３】
前記放射線発生手段からの放射線照射方向と直交する方向に延在して複数のスリットが所定間隔で設けられている第１格子及び第２格子を備えている縞走査型撮影装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の関節撮影装置。
【請求項４】
前記放射線発生手段近傍に配置されたマルチ格子を備え、
当該マルチ格子を前記第１格子及び前記第２格子に対して相対移動させるタルボ・ロー干渉計であることを特徴とする請求項３に記載の関節撮影装置。
【請求項１】
被写体である人の手指を撮影位置に保持する被写体台と、
前記被写体台の上方に配置され、被写体の撮影対象部分である手指の関節部分に放射線を照射する放射線発生手段、及び前記被写体台の下方に配置され、前記関節部分を透過した放射線を検出する検出手段を有する撮影部と、
を備えている関節撮影装置であって、
前記被写体台は、
前記撮影対象部分である関節部分を前記放射線発生手段からの放射線照射方向に対して所定の位置に固定する撮影対象固定ユニットと、
前記撮影対象固定ユニットを着脱可能に構成され、前記被写体の手首部分を固定するベースユニットと、
を備えていることを特徴とする関節撮影装置。
【請求項２】
互いに異なる所定の位置に手指の関節部分を固定する複数の前記撮影対象固定ユニットを備え、
当該複数の撮影対象固定ユニットのそれぞれが、前記ベースユニットに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の関節撮影装置。
【請求項３】
前記放射線発生手段からの放射線照射方向と直交する方向に延在して複数のスリットが所定間隔で設けられている第１格子及び第２格子を備えている縞走査型撮影装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の関節撮影装置。
【請求項４】
前記放射線発生手段近傍に配置されたマルチ格子を備え、
当該マルチ格子を前記第１格子及び前記第２格子に対して相対移動させるタルボ・ロー干渉計であることを特徴とする請求項３に記載の関節撮影装置。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【公開番号】特開２０１３−８５６３１（Ｐ２０１３−８５６３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７５５７（Ｐ２０１１−２２７５５７）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【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）】
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