JP2013513418A - 微分位相コントラストイメージングシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、X線イメージングシステム及び対象物の微分位相コントラストイメージング方法に関する。微分位相コントラストイメージングシステムの校正及び回折格子の位置合わせを改善するため、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線を供するX線放出装置、並びに、位相シフト回折格子、位相解析回折格子、及びX線像検出器を有するX線検出装置を有するX線イメージングシステムが供される。当該X線イメージングシステムを構成する全ての部材は光軸に沿って配置される。ステッピングを行うため、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子及び/又は前記X線放出装置には、前記光軸に対して互いに対向するように配置された少なくとも2つのアクチュエータが供される。校正を行うため、対象物が存在しない状態で校正用の投影物が得られる。ここで前記の放出されたX線放射線又は前記位相解析回折格子と前記X線放出装置のうちの1つは、校正変位値だけステップ状に変位する。検査を行うため、対象物が存在する状態で測定用の投影物が得られる。ここで前記の放出されたX線放射線又は前記位相解析回折格子と前記X線放出装置のうちの1つは、測定値だけステップ状に変位する。校正用の投影物は、前記測定用の投影物を前記校正用の投影物に記録することにより、前記測定用の投影物の各々に関連づけられる。

Description

本発明は、対象物の微分位相コントラストイメージング用X線イメージングシステム、及び、微分位相コントラストイメージングに基づいて対象物についての情報を取得する方法に関する。

X線微分位相コントラストイメージング(DPCI)は、走査される対象物を通過するコヒーレントX線の位相情報を視覚化する。古典的なX線透過イメージングに加えて、DPCIは、投影線に沿って走査される対象物の吸収特性を決定するだけでなく、透過したX線の位相シフトも決定するので、ほんの数例を挙げると、コントラスト改善、材料組成、又は照射量の減少に利用可能な価値ある追加の情報を供する。コヒーレントX線源が用いられるか、又は、小さな開口部を介したコヒーレンスを保証する別な線源用回折格子を備える標準的なX線源−たとえば特許文献1に記載されているような−が用いられるか否かによらず、位相シフト回折格子は、対象物の後ろに設けられることで、ビームスプリッタとして機能する。その結果生じる干渉パターンは、その最大と最小の相対位置でのビームの位相シフト−典型的には数μmのオーダーである−に関する必要な情報を含む。一般的なX線検出器−典型的には150μmオーダーの分解能−は、そのような微細構造を解像することができないので、干渉は、位相解析用回折格子−吸収体回折格子とも呼ばれる−によってサンプリングされる。位相解析用回折格子は、干渉パターンの周期と同様の周期を有する透過及び吸収用細片の周期パターンを有することを特徴とする。同様の周期性は、はるかに大きな周期性を有する回折格子の背後にモアレパターンを生成する。そのモアレパターンは、一般的なX線検出により検出可能である。位相シフトを得るため、回折格子ピッチのうちの1つについて、その回折格子ピッチの一個分だけ横方向にシフトされる。それが、位相ステッピングという語も用いられる理由である。位相シフトは、解析用回折格子の各位置について測定された特別なモアレパターンから抽出されてよい。様々な回折格子を備える機器構成が信頼性のあるデータを取得するのには、良好な校正を必要とすることが示されてきた。これは、たとえば大きな有効検出面積を有するようにモザイク状に設けられた複数のタイルの回折格子及び検出器で構成される、より大きなシステムではさらにより深刻である。線形回折格子を備える機器構成では、回折格子を平行に位置合わせすることが重要である。その理由は、平行な位置合わせのズレはたとえ小さくても、検出されたモアレパターン内にさらなる干渉縞を生成してしまい、その結果、正確な画像解析が阻害され、システムは機械的不安定性の影響を受けやすくしてしまうためである。

欧州特許第1731099号明細書

従って、微分位相コントラストイメージングシステムの校正、及び、微分位相コントラストイメージングシステムにおいて供される回折格子の位置合わせを改善する必要があると考えられる。

典型的な実施例によると、対象物に関する情報を取得する方法が供される。当該方法は、a)少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線をX線放出装置からX線検出装置へ放出する手順であって、前記X線検出装置は、位相シフト回折格子、位相解析回折格子、及び、X線像検出器を有し、前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、前記位相解析回折格子、及び、前記X線像検出器は、光軸に沿って配置され、かつ、前記の放出された少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線、前記位相シフト回折格子、及び、前記位相解析回折格子は、共通のグリッド配置を有する、手順、b)対象物の存在しない状態で第1複数の校正用の投影を実行する手順であって、前記第1複数の校正用の投影中、前記の放出されたX線放射線、又は、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子からなる群の内の一は、校正用変位値だけステップ状に変位する、手順、c)前記X線放出装置と前記位相解析回折格子との間に対象物が配置された状態で第2複数の測定用の投影を実行する手順であって、前記第2複数の測定用の投影中、前記の放出されたX線放射線、又は、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子からなる群の内の一は、測定の増分だけステップ状に変位する、手順、並びに、d)前記測定用の投影を前記校正用の投影に記録することによって、前記校正用の投影のうちの少なくとも一を前記測定用の投影の各々に関連づける手順、を有する。

典型的な実施例によると、前記校正用の投影を前記測定用の投影に記録するため、直接照射される部分について、前記測定用の投影が解析される。前記回折格子の実際の位置に依存して、たとえば並進、回転、傾斜等に起因して、特有な干渉縞パターンが、これらの領域において見えるようになる。記録過程の第2段階では、複数の前記校正用の投影から、同一の領域内で最もよく似た干渉縞パターンを示すものが特定される。

典型的な実施例によると、前記第2複数の測定用の投影中、前記対象物は、前記X線放出装置と前記位相シフト回折格子との間に配置されることで、前記対象物の関心領域は、前記X線検出装置から前記X線検出装置へ向けて放出される前記X線放射線に曝露可能となる。

他の典型的な実施例によると、第2複数の測定用の投影中、前記対象物は、該対象物の関心領域が前記X線放出装置から前記検出器へ向けて放出されるX線放射線に曝露可能となるように、前記X線放出装置と前記位相解析回折格子との間、換言すると、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子との間、つまり前記位相シフト回折格子の後方であって前記X線ビームの方向に配置される。

典型的な実施例によると、手順d)の後に、e)前記測定用の投影の各々から各対応する校正用の走査を減ずることによって調節された測定用の投影を生成する手順、f)前記調節された測定用の投影から微分位相データを決定する手順、及びg)前記の決定された微分位相データに基づいて対象物の情報を生成する手順、が実行される。

典型的な実施例によると、手順g)の後、前記対象物の情報は、たとえば以降の手順のために供される。

典型的な実施例によると、前記対象物の情報は、たとえば前記対象物の情報を表示することによって前記ユーザーへ供される。

典型的な実施例によると、前記変位は、前記回折格子の並進、回転、及び傾斜を有する。

「ステップ状の変位」という語は、1次元運動のみならず、2次元又は3次元の運動−たとえば空間内での3次元運動追跡−をも有する。

よって、多次元パラメータ空間又は多次元運動空間を生成することが可能である。それにより校正用の投影は、様々な考えられ得る位置合わせのズレに適合することができる。

典型的な実施例によると、前記変位値は、各手順について同一の値を有する所定の因子である。

「ステップ状の変位」という語はまた、各投影に関して、前記X線源と前記検出器との間で相対運動が測定不可能な場合の連続運動をも含んでよい。このことはたとえば、前記投影の各々について、相対的に遅い運動でかつ短い曝露時間場合に当てはまる。

たとえば、光軸に垂直な直線方向でのステップ状の変位すなわち走査が微細な手順において与えられ、かつ、同時に、前記光軸の周りでの回転が実現する。前記回転は、前記X線放出装置と前記位相シフト回折格子又は前記位相解析回折格子との間での回転を表す。

前記「位相解析回折格子」は、「解析回折格子」とも呼ばれることに留意して欲しい。さらに前記X線画像検出装置はX線撮像検出装置とも呼ばれる。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子は、互いに面同士が平行となるように配置される。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は、前記測定の増分とは異なる。

典型的な実施例によると、前記第1複数の校正用の投影の数は、前記第2複数の測定用の投影の数の少なくとも2倍である。

これにより、前記校正用の投影が、より早期に、前記対象物とは独立に取得できるという利点が供される。たとえば、前記対象物が患者である場合、前記校正用の投影は前に取得されてよい。それにより、前記患者が前記検査装置内に存在しなければならない時間が減少する。さらに本発明は、たとえ前記患者の走査が位置合わせのずれを生じさせても、厳密な検出つまりは厳密なデータ生成が保証されるという利点を供する。たとえば検査処理が乳ガンの検査である場合、2つの保持装置の間に胸部を配置する結果、システム内部での位置合わせのずれを引き起こす傾斜力又はねじり力が生じる。しかし前記校正用の投影が、事前に多数取得されるので、特別な測定用の走査を、一致する校正用の走査に記録することで、前記測定用の投影の各々について校正することが可能となる。従って、厳密なデータを生成することができる。その理由は、本発明は、複数の校正用の投影を走査することで、通常の条件下で生じるすべての位置合わせのずれについて、各対応する校正用の走査が行われることが保証されるからである。

本発明の典型的な実施例によると、X線放出装置とX線検出装置を有する、対象物の微分位相コントラストイメージングを行うためのX線イメージングシステムが供される。当該X線イメージングシステムは、位相シフト回折格子、位相解析回折格子、及びX線画像検出装置を有する。前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、前記位相解析回折格子、及び前記X線画像検出装置は、光軸に沿ってこの順序で配置されている。被検査対象物は、該被検査対象物の関心領域が、前記X線放出装置から前記X線画像検出装置へ放出されるX線放射線に曝露可能となるように、前記X線放出装置と前記位相解析回折格子との間で受けられてよい。前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一には、前記光軸に関して互いに対向するように配置された少なくとも2つのアクチュエータが備えられる。

複数の利点のうちの1つは、前記アクチュエータが、当該システムの構成部材の相対運動を可能にすることである。

典型的な実施例によると、前記X線放出装置は、少なくとも20%がコヒーレントな放射線であるX線放射線を供する。

他の典型的な実施例によると、前記X線放出装置は、少なくとも50%がコヒーレントな放射線であるX線放射線を供する。

典型的な実施例によると、前記X線放出装置は、コヒーレントなX線放射線を供する。

たとえば前記X線放射線は空間的にコヒーレントである。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子は、互いに面同士が平行となるように配置される。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子は、互いに正反対に配置される。

それにより、前記アクチュエータが互いに正反対の位置をとることにより制御可能な、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のうちの少なくとも一の運動が供される。

本発明の典型的な実施例によると、前記アクチュエータは、たとえば良好な梃子すなわち良好な変換比を供するように、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子の付近に配置される。

互いに距離を設けた状態で前記アクチュエータを配置することで、運動を微細に調節することが可能になる一方で、アクチュエータを互いに近接して配置することは、前記アクチュエータのほんのわずかだけ動かすことで、回折格子が大きく変換される、すなわち動くことを意味する。

本発明の典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記光軸と垂直な面内での運動を供する。

これにより、前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子と前記X線放出装置との間での位置合わせが可能となる。この間、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子の平行な配置は保証されている。

本発明の典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、位相ステッピング画像を取得するため、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一のステッピング運動を与え、かつ、前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、及び前記位相解析回折格子の位置合わせのずれを検出して補償するため、システムを校正する校正運動を供する。

これにより、位相ステッピングと校正及び位置合わせの両方について、同一の運動機構を使用することができるという利点が供される。よって当該システムはより少ない構成部材で実装することができる。このことは、製造プロセスを支援して、かつ経済的な利点をも供する。さらに省スペースなシステムの実装をも可能にする。

本発明の典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータの各々は、前記グリッドの向きに垂直で、前記光軸にも垂直な方向での直線運動を供する。

典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータの各々は、前記回折格子の直線運動が同一方向において同一速度を有する前記アクチュエータの運動により供され、かつ、回転が様々な方向での運動によって供されるような運動を供する。

よって、たとえ前記アクチュエータに同一種類の運動−具体的には直線運動−が供されるとしても、たとえば前記回折格子の様々な運動の種類が、前記アクチュエータの様々な制御によって実現されてよい。

典型的な実施例によると、前記回転運動は固定点の位置及び種類に依存する。

典型的な実施例によると、前記直線運動は位相走査のために供され、かつ、前記回転運動は校正目的で供される。

典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記光軸に対して垂直な前記回折格子の横方向変位、及び、前記光軸の周りでの前記回折格子の回転運動を供する。

本発明の典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記回折格子のピッチの一個分だけ前記回折格子を横方向にシフトさせるように、前記位相解析回折格子に供される。

典型的実施例によると、前記横方向シフトは、前記グリッドの向きに対して垂直な運動、及び、前記光軸に対して垂直な運動を有する。

典型的な実施例によると、光軸はZ軸と呼ばれ、Z軸に対して垂直なグリッドの向きはY軸と呼ばれ、かつ、グリッドの向きにも光軸にも垂直な軸はX軸と呼ばれる。

典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、二重アクチュエータを構成する。

従って前記二重アクチュエータは、様々な方向での運動を供する。前記様々な方向での運動は、協働する2つの分離したアクチュエータの独立した運動によって結合可能である。

典型的な実施例によると、微小焦点管又はシンクトロン型の管が、X線放射線源として供される。

たとえばカーボンナノチューブが、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線を生成するように供される。

異なる典型的な実施例によると、前記X線放出装置は、インコヒーレントなX線放射線を有し、線源回折格子は、空間的なビームコヒーレンスを供するように、前記X線源に近接して設けられている。

よってたとえば通常のX線管が用いられてよい。

典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記回折格子のピッチの一個分だけ前記回折格子を横方向にシフトさせるように、前記位相解析回折格子に供される。

それによりたとえば、位相ステッピングのために前記線源回折格子を移動させ、かつ、正しい位置合わせを行うためにも前記線源回折格子を移動させることが可能である。

典型的な実施例によると、前記線源回折格子は、第1ピッチ内に複数の透過スリットを有する吸収回折格子である。前記線源回折格子のスリットは、個別的にはコヒーレントだが、相互にはインコヒーレントな線源のアレイを構成する。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子は、第2ピッチの透過及び吸収ストリップの周期パターンを有することを特徴とする。

本発明の典型的な実施例によると、前記位相解析回折格子は、第3ピッチの透過及び吸収ストリップの周期パターンを有することを特徴とする。

典型的な実施例によると、前記線源回折格子は、該線源回折格子と前記位相シフト回折格子との間に干渉パターンを供する。

典型的な実施例によると、前記線源回折格子は横方向にシフト可能である。よって前記線源回折格子は、前記位相ステッピング操作のために必要な運動を供するだけではなく、正しい位置合わせのための運動をも供するように移動可能である。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子は、たとえば前記回折格子のピッチの一個分だけ横方向にシフト可能である。

典型的な実施例によると、前記位相解析回折格子は、たとえば前記回折格子のピッチの一個分だけ横方向にシフト可能である。

前記回折格子の1つ、又は2つ、又は3つ全てを横方向に移動可能なものとして供することによって、前記光軸に沿った最適の位置合わせが、各対応するアクチュエータの制御により実現可能となる。

典型的な実施例によると、前記回折格子のうちの少なくとも2つの各々には、前記光軸に対して互いに対向して前記回折格子のうちの各対応するものの上に配置された少なくとも2つのアクチュエータが供される。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のうちの一は固定された状態で載置され、かつ、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のうちの他は可動な状態で載置される。前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子が互いに位置合わせ可能となるように、前記の可動な状態で載置された回折格子に供される。

これにより、位相走査運動と校正用の運動の両方を供するために必要な部材の数が最小限に減少する。

典型的な実施例によると、前記可動な状態で載置された回折格子は、前記少なくとも2つのアクチュエータによって、前記の固定された状態で載置された回折格子に対して可動な状態で載置される。

従って、同一の構成部材−具体的にはアクチュエータ−は、2つの異なる目的に用いられる。それにより当該システムの設定のさらなる補助になる。

典型的な実施例によると、前記線源回折格子には、位置合わせ可能で、かつ独立したステップ状の走査が可能となるような少なくとも2つのアクチュエータが供される。前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子は、一装置として可動な状態で配置される。

典型的な実施例によると、前記少なくとも2つのアクチュエータは堅固なヒンジを備える圧電駆動素子として供される。

圧電駆動素子は、μmスケールでの厳密で正確な運動を供する。圧電駆動素子はまた、非常に微小な運動を供する小さくて信頼性のあるアクチュエータを供する。

典型的な実施例によると、前記アクチュエータは、微小電気機械システム法によって、シリコン中で前記回折格子と集積した状態で実装される。

典型的な実施例によると、少なくとも1つの追加のアクチュエータが供される。前記少なくとも1つの追加のアクチュエータは、前記回折格子のうちの少なくとも一が前記光軸に対して傾斜可能となるように、前記光軸の方向での運動に適合する。

これにより、前記光軸に対する前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子の位置合わせが可能となる。

典型的な実施例によると、前記少なくとも1つの追加のアクチュエータは、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子が平行に位置合わせされるように適合される。

典型的な実施例によると、前記グリッドの向きは、前記光軸に対して垂直である。

典型的な実施例によると、前記記録は、前記校正用の投影内及び前記測定用の投影内に与えられる空間情報に基づく。

典型的な実施例によると、前記校正用の投影の空間情報は前記測定用の投影の空間情報と比較され、かつ、空間情報が一致する投影は相互に関連付けられる。

典型的な実施例によると、前記空間情報は、前記対象物の外部であって、前記校正用の投影内部及び前記測定用の投影の内部の走査された所定の領域によって与えられる。

典型的な実施例によると、前記空間情報は、前記校正用の投影の自由領域及び前記測定用の投影の自由領域内部に供される。

典型的な実施例によると、前記X線放出装置はインコヒーレントなX線放射線を放出するX線源を有し、線源回折格子は、空間的なビームコヒーレンスを供するように、前記X線源に近接して設けられている。前記線源回折格子は、前記校正用の投影及び前記測定用の投影の間に変位する。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子又は前記位相解析回折格子は、前記校正用の投影及び前記測定用の投影の間に変位する。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一には、前記回折格子にて前記光軸に関して互いに対向するように配置された少なくとも2つのアクチュエータが供される。前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記校正用の投影及び前記測定用の投影の間に変位を与える。

典型的な実施例によると、前記校正のステップ状の変位は、前記グリッドの向きに対して垂直な方向でのステッピングを有する。

典型的な実施例によると、前記校正のステップ状の変位は、前記光軸に関するねじり変位を有する。

これにより、様々な運動シーケンスを生成する可能性が与えられる。

典型的な実施例によると、前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子は、互いに固定されている。

典型的な実施例によると、前記第1複数の校正用の投影の数は、前記第2複数の測定用の投影の数の少なくとも10倍である。

よって、考えられうる位置合わせのずれをカバーする残りの又は少なくとも十分な校正用の投影が供される。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は一定値である。

たとえば前記値を十分小さくすることによって、前記校正用の投影の間での微細ステッピングが供されることが保証される。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は、所定の数学関数を適用することによって生成される。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は、各校正用の投影について予め決定される。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は、過去の校正用の測定に基づく。

よって、既に測定された位置合わせのずれを、さらなる校正用の投影の際に考慮することができる、所謂自己学習システムが与えられる。従って、前記校正用の投影を、当該システムの予測される空間的挙動に適合させることが可能である。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値は、前記測定用の投影中での、前記X線放出装置と前記検出装置との間での仮想的な位置合わせのずれを表す。

それにより、前記校正用の投影を、当該システムの予測された又は既に測定された位置合わせのずれに適合させることで、が可能である。構成に係るある種の材料から生じる典型的な位置合わせのずれを考慮することが可能となる。これにより、さらに精度が改善されることで、実現する対象物の情報の信頼性も改善する。

典型的な実施例によると、前記測定の増分すなわち測定の増分因子は一定値である。

たとえば前記校正用の変位値は、前記測定の増分値の少なくとも半分である。

典型的な実施例によると、前記対象物の情報は、さらなる手順−たとえば解析又はさらなる測定手順−のために供される。

典型的な実施例によると、前記対象物の情報は、ディスプレイ上で前記ユーザーに表示される。

典型的な実施例によると、吸収率は前記検出器によって検出され、かつ、前記対象物の情報は吸収データも有する。

典型的な実施例によると、前記校正用の変位値が前記校正用の投影の各々について記録され、かつ、前記第2複数の測定用の投影を実行する手順c)の間、1つ以上の測定用の投影後に、少なくとも1つの校正用の投影が関連付けられ、かつ、各対応する校正用の変位値が位置合わせのずれの因子として決定され、かつ、前記第2複数の測定用の投影を行う前に、前記少なくとも2つのアクチュエータが、前記X線放出装置を、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のみならず画像検出装置と再度位置合わせするように起動する。

これにより、前記測定走査プロセス中−たとえば患者の検査中−での位置合わせが行われる。よって所謂生の再位置合わせが行われることで、前記結果は高精度となる。

本発明の他の典型的な実施例では、適切なシステム上で、上記実施例のうちの一による方法に係る手順を実行するように構成されることを特徴するコンピュータプログラムが供される。

従って当該コンピュータプログラムは、コンピュータ装置上で記憶されてよい。前記コンピュータ装置は、本発明の実施例の一部であってもよい。前記コンピュータ装置は、上述の方法の手順の実行を誘起するように構成されてよい。しかも上述の装置の構成部材を操作するように構成されてもよい。前記コンピュータ装置は、自動的に動作及び/又はユーザーの命令を実行するように構成されてもよい。コンピュータプログラムはデータ処理装置の動作メモリにロードされてよい。よって前記データ処理装置は、本発明の方法を実行するように備えられてよい。

本発明のこの典型的な実施例は、最初から本発明を利用するコンピュータプログラムと、更新によって既存のプログラムを、本発明を利用するプログラムへ変換するコンピュータプログラムの両方を網羅する。

さらに前記コンピュータプログラムは、上述の方法の典型的な実施例の処理を満足するのに必要な手順を供することができる。

本発明のさらに典型的な実施例によると、コンピュータにより読み取り可能な媒体−たとえばCD-ROM−が与えられる。当該コンピュータにより読み取り可能な媒体は、上述したコンピュータプログラムを記憶する。

しかし前記コンピュータプログラムはまた、World Wide Webのようなネットワークで与えられ、かつ、そのようなネットワークからデータ処理装置の動作メモリへダウンロードされてもよい。本発明のさらに典型的な実施例によると、コンピュータプログラムをダウンロードで利用可能にする媒体が与えられる。前記コンピュータプログラムは、本発明の上述した実施例のうちの一による方法を実行するように構成されている。

本発明による対象物の微分位相コントラストイメージング用のX線イメージングシステムを概略的に表している。 本発明によるX線検出装置とX線検出装置を概略的に表している。 図2の装置を概略的に表している。 図3の検出装置の回折格子を概略的に表している。 本発明の典型的実施例による方法の基本手順を概略的に表している。 当該方法の別な実施例を表している。 当該方法のさらに別な実施例を表している。 他の典型的実施例の別な手順を概略的に表している。

図1は、たとえば病院内の検査室で用いるための、対象物の微分コントラストイメージング用のX線イメージングシステム10を概略的に表している。X線イメージングシステム10は、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線を供するように構成されたX線放出装置12を有する。台14が、被検査対象物を受けるように供される。さらにX線検出装置16が、X線放出装置12に対向するように設けられている。つまり照射処理中、対象物は、X線放出装置12とX線検出装置16との間に設けられている。X線検出装置16は、データ処理部18へデータを送っている。データ処理部18は、X線放出装置12とX線検出装置16の両方と接続している。データ処理部18は、室内の省スペース化のため、台14の下に設けられている。当然のこととして、データ処理部18は、異なる場所−たとえば異なる部屋−に設けられてもよい。さらに表示装置20は、X線イメージングシステム10を操作する人−たとえば外科医のような医療者−に対して情報を表示するため、台14の近くに配置されている。好適には、表示装置20は、検査状況に依存した個別的な調節を可能にするように、移動可能なように載置される。またインターフェース部22が、ユーザーによって情報を入力するように備えられている。基本的には、X線検出装置16は、対象物をX線放射線に曝露することによって画像を生成する。前記画像は、データ処理部18内でさらに処理される。図示された例は、所謂C型X線画像取得装置であることに留意して欲しい。当然のこととして、本発明は、たとえばCTガントリー等の他の種類のX線画像取得装置にも関する。本発明はまた、患者が台14に横たわるのではなく立った状態で配置されるX線画像取得装置−たとえばマンモグラフィ及びトモシンセシス−にも関する。X線放出装置12とX線検出装置16については以降で詳述する。

よりよく理解するため、図2は、X線放出装置12とX線検出装置16を表している。図中、対象物24はX線放出装置12とX線検出装置16との間に配置されている。図1の台14と表示装置20等は図2には図示されていない。

X線放出装置12は、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線26を供する。たとえばそのX線放射線は、少なくとも20%がコヒーレントな放射線を有する。好適にはそのX線放射線は50%がコヒーレントな放射線を有する。

図示されていない実施例によると、X線放出装置12は空間的にコヒーレントなX線放射線を供する。

X線検出装置16は、位相シフト回折格子28、位相解析回折格子30、及びX線画像検出装置32を有する。

X線放出装置12、位相シフト回折格子28、及び位相解析回折格子30は、この順序で、光軸34に沿って配置されている。

さらにたとえば、位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30は、互いに面同士が平行となるように配置される。

対象物24は、該対象物24の関心領域が、X線放出装置12から検出器32へ向けて放出されるX線放射線に曝露可能となるように、X線放出装置12と位相解析回折格子30との間で受けられてよい。

一の例によると、対象物24は、X線放出装置12と位相シフト回折格子28との間で受けられてよい。

図示されていない他の例によると、対象物24は、該対象物24の関心領域は、X線放出装置12から検出器32へ向けて放出されるX線放射線に曝露可能となるように、X線放出装置12と位相解析回折格子30との間で、つまり位相シフト回折格子28後方のX線ビームの方向で受けられてよい。換言すると対象物24は、位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30との間で受けられてよい。

本発明によると、回折格子28,30のうちの一とX線放出装置12からなる群のうちの少なくとも一には、光軸34に関して互いに対向して配置される少なくとも2つのアクチュエータが供される。そのアクチュエータについては、図2には図示されていないが、図3を参照しながら詳細に説明する。

典型的実施例として、図3は、図2の典型的実施例と同様の装置を表している。よりよく理解するため、X線検出装置16とX線放出装置12は、その構成部材が互いに離れた状態で表されている。

図3の実施例では、X線放出装置12はインコヒーレントなX線放射線を放出するX線源36有し、線源回折格子38は、上述の少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線26を供するため、空間的なビームコヒーレンスを供するように、X線源36に近接して設けられている。位相シフト回折格子28には、光軸34に関して互いに対向して配置された2つのアクチュエータ40が供される。例として、回折格子38,28,30は長方形で、アクチュエータ40は互いに正反対に配置される。

図示されていない他の実施例では、X線放出装置12は、たとえばX線源として微小焦点管又はシンクロトロン型管を供することによって、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線26を放出するX線源を有する。他の例では、カーボンナノチューブが、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線26を生成するように供される。

座標系42によって表されているように、光軸はZ軸と呼ばれ、Z軸に対して垂直なグリッドの向きはY軸と呼ばれ、かつ、グリッドの向きにも光軸にも垂直な軸はX軸と呼ばれる。

図3から分かるように、アクチュエータ40は二重アクチュエータを構成する。二重アクチュエータについては以降で説明する。2つのアクチュエータ40の各々は、グリッドの向きに対して垂直で、光軸34に対しても垂直な方向での直線運動を与える。換言すると、アクチュエータ40は、図4の矢印44で示されたように、X軸での運動を与える。

図4では、図3に図示されているように位相シフト回折格子28にアクチュエータ40が供されているではなく、位相解析回折格子30にアクチュエータ40が供されている。

図4は、左下に、位相解析回折格子30の光軸34の方向から見た図を表し、右上に、位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30の所謂上面図を表している。矢印46によって示されているように、X軸での運動44を与える少なくとも2つのアクチュエータ40は、該アクチュエータ40を同一方向に同一速度で動かすことによって、矢印46で示されている直線運動を与える。

アクチュエータ40を各異なる方向に動かすことによって、矢印48で示される回転運動が与えられる。当然のこととして、この回転運動は、回折格子の固定点に依存する。

本発明によると、少なくとも2つのアクチュエータ40は、位相ステッピング画像を取得するため、回折格子28,30のうちの一とX線放出装置12からなる群のうちの少なくとも一のステッピング運動を与え、かつ、X線放出装置12、位相シフト回折格子28、及び位相解析回折格子30の位置合わせのずれを検出して補償するため、システムを校正する校正運動を供する。

他の典型的実施例によると、線源回折格子38には2つのアクチュエータ（図示されていない）が供される。

2つのアクチュエータ40は、たとえば堅固なヒンジを備える圧電駆動素子として供される。たとえばアクチュエータ40は、シリコン内で回折格子−つまり線源回折格子38、位相シフト回折格子28、又は位相解析回折格子30−と一体化するように実装される。図示されていない他の典型的実施例によると、少なくとも1つのさらなるアクチュエータが供される。前記アクチュエータは、光軸34の方向に運動するように備えられていることで、少なくとも1つの回折格子は、光軸34に対して傾斜することができる。

典型的実施例によると、対処物についての情報を取得する方法が供される。当該方法について図5を参照しながら説明する。112では、X線放出装置12からX線検出装置16へ向けて少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線が放出される。X線検出装置16は、位相シフト回折格子28、位相解析回折格子30、及びX線画像検出装置32を有する。X線放出装置12、位相シフト回折格子28、位相解析回折格子30、及びX線画像検出装置32は、光軸34に沿って配置される。

さらに例として、位相シフト回折格子28及び位相解析回折格子30は、互いに面同士が平行となるように配置される。

放出されたコヒーレントなX線放射線26、位相シフト回折格子28、及び位相解析回折格子30は、共通のグリッドの向き−たとえば座標系42のY軸−を有する。第1実行手順114では、対象物が存在しない状態で第1複数の校正用の投影116が実行される。第1複数の校正用の投影116の間、放出されたX線放射線26又は位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30からなる群のうちの一は、この校正用の投影の実行中に、図3の矢印50で示された方向に、校正の変位値だけステップ状に変位する。

たとえば変位は、回折格子の並進、回転、及び傾斜を有する。「ステップ状の変位」という語は、1次元運動のみならず、2次元又は3次元の運動−たとえば空間内での3次元運動追跡−をも有する。よって、多次元パラメータ空間又は多次元運動空間を生成することが可能である。それにより校正用の投影は、様々な考えられ得る位置合わせのズレに適合することができる。例として、変位値は、各手順について同一の値を有する所定の因子である。あるいはその代わりに、変位値は、たとえば一定の数学的関数又は所定の固定された値によって、一定の変化をする。

さらに第2実行手順118では、第2複数の測定用の投影120が、X線放出装置12と位相解析回折格子30との間に対象物が存在した状態で実行される。第2複数の測定用の投影120の間、放出されたX線放射線26又は位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30からなる群のうちの一は、この測定用の投影の実行中に、測定の増分だけステップ状に変位する。校正の変位値は測定の増分とは異なる。このことについては以降で説明する。

たとえば対象物は、X線放出装置12と位相シフト回折格子28との間に配置される。

図示されていない他の例によると、対象物は、位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30との間に配置される。

たとえば測定用の投影の間でのステップ状の変位は、グリッドの向きに対して垂直なステップ状の運動として与えられる。

関連付け手順122では、校正用の投影116のうちの少なくとも一が、測定用の投影120を校正用の走査116に記録することによって、測定用の投影120の各々に関連付けられる。

たとえば校正用の投影を測定用の投影に記録するため、直接照射される部分について、測定用の投影が解析される。回折格子の実際の位置に依存して、たとえば並進、回転、傾斜等に起因して、特有な干渉縞パターンが、これらの領域において見えるようになる。記録過程の第2段階では、複数の前記校正用の投影から、同一の領域内で最もよく似た干渉縞パターンを示すものが特定される。

図6に図示された一の典型的実施例によると、生成手順124では、調節された測定用の投影126が、測定用の投影120の各々から、各対応する校正用の走査116を減ずることによって生成される。

決定手順128では、微分位相データ130が、調節された測定用の投影126から決定される。次に生成手順132では、対象物の情報134が、決定された微分位相データ130によって生成される。

本発明の実施例によると、対象物の情報134が供される。

たとえば対象物の情報は、表示装置上でユーザーに表示される。

校正用の投影116中での変位及び測定用の投影120中での変位が、上述のアクチュエータ40によって供される。

図7に図示された他の典型的実施例によると、第1実行手順114後、校正用の投影116の各々について位相勾配データ114が決定され、第2実行手順118後、測定用の投影120の各々について位相勾配データ148が決定される。

他の実施例によると、システムの位置合わせのずれが検出される。従って、校正用の投影の各々について校正用の変位値が記録される。この因子は、システムの一種の仮想的な位置合わせのずれを表している。その結果−つまり現実の位置合わせのずれの因子−は、別な投影についての校正の変位値を適合させるのに用いられてよい。換言すると、校正用の変位値は、過去の校正用の測定に基づく。これにより、別な校正用の投影について、既に測定された位置合わせのずれを考慮することのできる自己学習システムが供される。従って、校正用の投影を、予想されるシステムの空間的挙動に適合させることが可能となる。たとえば、ある種の測定用の投影は、たとえば構成の態様に起因する、ある種の位置合わせのずれのプロファイルを有する。たとえばC字腕部による検査中、ある程度の曲がり又はねじれが同一の位置で起こる。他の例として、乳ガンの検査において、パドルが胸を保持することで同種の曲げの力を引き起こされ、同様の位置合わせのずれが生じる。

図示されていない他の典型的実施例では、X線放出装置12はインコヒーレントなX線放射線を有し、線源回折格子38は、上述の少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線26を供するため、空間的なビームコヒーレンスを供するように、X線源36に近接して設けられている。線源回折格子は、校正用の投影116及び測定用の投影120の間に変位する。

図8に図示されているように他の典型的実施例によると、校正用の投影116の各々について校正用の変位値が記録される。第2複数の測定用の投影120を実行する実行手順118の間、1回以上の測定用の投影120後に、122aにて、少なくとも1つの校正用の投影126が関連付けられ、138aにて、各対応する校正用の変位値が、位置合わせのずれの因子として決定される。第2複数の測定用の投影120bを進める前に、142aにて、少なくとも2つのアクチュエータ40が、X線放出装置12を、位相シフト回折格子28と位相解析回折格子30のみならず画像検出器32とも再位置合わせするように起動する。次に、第2複数の測定用の投影が他の実行手順118bにおいて実行されることで、測定用の投影120bとなる。続いてさらなる関連付け手順122bにおいて、さらなる測定用の投影120cが、実行手順の他の部分−つまりたとえば第3実行手順118c−において取得される前に、取得された測定用の投影120bは、測定用の投影116のうちの少なくとも一に関連付けられ、かつ、各対応する校正用の変位値は、さらなる再位置合わせ手順142bについての位置合わせのずれの因子として決定される。

これに続き、必要に応じて繰り返すことのできるさらなる関連付け手順122cが行われる。

これに続いて、上述した生成手順124が行われる。

換言すると、たとえ測定処理中でも、生成された対象物又は患者の情報の品質及び厳密さを改善するためにシステムの再位置合わせを行うことが可能である。よって本発明は、生の位置合わせ、すなわちリルタイムでの位置合わせを行う。

図5、図6、図7、及び図8に示された方法の手順に係る実施例が、互いに様々な組み合わせによって組み合わせられてよいことに留意して欲しい。

Claims (14)

1. X線放出装置とX線検出装置を有する、対象物の微分位相コントラストイメージングを行うためのX線イメージングシステムであって、
   前記X線放出装置は、少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線を供し、
   前記X線検出装置は、位相シフト回折格子、位相解析回折格子、及びX線画像検出装置を有し、
   前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、前記位相解析回折格子、及び前記X線画像検出装置は、光軸に沿ってこの順序で配置され、
   被検査対象物は、該被検査対象物の関心領域が、前記X線放出装置から前記X線画像検出装置へ放出されるX線放射線に曝露可能となるように、前記X線放出装置と前記位相解析回折格子との間で受けられ、
   前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一には、前記光軸に関して互いに対向するように配置された少なくとも2つのアクチュエータが備えられる、
   X線イメージングシステム。
2. 前記少なくとも2つのアクチュエータが、位相ステッピング画像を取得するため、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一のステッピング運動を与え、かつ、前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、及び前記位相解析回折格子の位置合わせのずれを検出して補償するため、システムを校正する校正運動を供する、
   請求項1に記載のX線イメージングシステム。
3. 前記X線放出装置は、インコヒーレントなX線放射線を放出するX線源を有し、
   線源回折格子は、空間的なビームコヒーレンスを供するように、前記X線源に近接して設けられている、
   請求項1又は2に記載のX線イメージングシステム。
4. 前記少なくとも2つのアクチュエータの各々は、前記グリッドの向きに垂直で、前記光軸にも垂直な方向での直線運動を供する、
   請求項1乃至3のいずれかに記載のX線イメージングシステム。
5. 前記少なくとも2つのアクチュエータは堅固なヒンジを備える圧電駆動素子として供される、請求項1乃至4のいずれかに記載のX線イメージングシステム。
6. 対象物に関する情報を取得する方法であって、
   当該方法は：
   a)少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線をX線放出装置からX線検出装置へ放出する手順であって、前記X線検出装置は、位相シフト回折格子、位相解析回折格子、及び、X線像検出器を有し、前記X線放出装置、前記位相シフト回折格子、前記位相解析回折格子、及び、前記X線像検出器は、光軸に沿って配置され、かつ、前記の放出された少なくとも部分的にコヒーレントなX線放射線、前記位相シフト回折格子、及び、前記位相解析回折格子は、共通のグリッド配置を有する、手順；
   b)対象物の存在しない状態で第1複数の校正用の投影を実行する手順であって、前記第1複数の校正用の投影中、前記の放出されたX線放射線、又は、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子からなる群の内の一は、校正用変位値だけステップ状に変位する、手順；
   c)前記X線放出装置と前記位相解析回折格子との間に対象物が配置された状態で第2複数の測定用の投影を実行する手順であって、前記第2複数の測定用の投影中、前記の放出されたX線放射線、又は、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子からなる群の内の一は、測定の増分だけステップ状に変位する、手順；並びに、
   d)前記測定用の投影を前記校正用の投影に記録することによって、前記校正用の投影のうちの少なくとも一を前記測定用の投影の各々に関連づける手順；
   を有する方法。
7. 手順d)の後に：
   e)前記測定用の投影の各々から各対応する校正用の走査を減ずることによって調節された測定用の投影を生成する手順；
   f)前記調節された測定用の投影から微分位相データを決定する手順、及び
   g)前記の決定された微分位相データに基づいて対象物の情報を生成する手順；
   が実行される、請求項6に記載の方法。
8. 前記手順b)に続いて、前記校正用の投影の各々について位相勾配データが決定され、かつ、
   前記手順c)に続いて、前記測定用の投影の各々について位相勾配データが決定される、
   請求項6又は7に記載の方法。
9. 前記X線放出装置は、インコヒーレントなX線放射線を放出するX線源を有し、
   線源回折格子は、空間的なビームコヒーレンスを供するように、前記X線源に近接して設けられ、かつ、
   前記線源回折格子は、前記校正用の投影と前記測定用の投影の間に変位する、
   請求項6乃至8のいずれかに記載の方法。
10. 前記位相シフト回折格子及び前記位相解析回折格子のうちの一と前記X線放出装置からなる群のうちの少なくとも一には、前記光軸に関して互いに対向するように配置された少なくとも2つのアクチュエータが備えられ、かつ
    前記少なくとも2つのアクチュエータは、前記校正用の投影と前記測定用の投影の間に変位を供する、
    請求項6乃至9のいずれかに記載の方法。
11. 前記校正のステップ状の変位は、前記グリッドの向きに対して垂直な方向でのステッピングを有する、請求項6乃至10のいずれかに記載の方法。
12. 前記校正用の変位値が前記校正用の投影の各々について記録され、かつ、
    前記第2複数の測定用の投影を実行する手順c)の間、1つ以上の測定用の投影後に、少なくとも1つの校正用の投影が関連付けられ、かつ、各対応する校正用の変位値が位置合わせのずれの因子として決定され、かつ、
    前記第2複数の測定用の投影を行う前に、前記少なくとも2つのアクチュエータが、前記X線放出装置を、前記位相シフト回折格子と前記位相解析回折格子のみならず画像検出装置と再度位置合わせするように起動する、
    請求項6乃至11のいずれかに記載の方法。
13. 処理装置によって実行されるときに請求項6乃至12のいずれかに記載の方法を実行する、請求項1乃至4のいずれかに記載のX線イメージングシステムを制御するコンピュータプログラム。
14. 請求項13に記載のコンピュータプログラムを記憶するコンピュータにより読み取り可能な媒体。

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