JP2018029777A - X-ray phase difference imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｘ線位相差撮像装置に関し、特に、１枚の干渉縞画像から位相コントラスト画像を得るＸ線位相差撮像装置に関する。 The present invention relates to an X-ray phase difference imaging apparatus, and more particularly to an X-ray phase difference imaging apparatus that obtains a phase contrast image from one interference fringe image.
従来、１枚の干渉縞画像から位相コントラスト画像を得るＸ線位相差撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, an X-ray phase difference imaging apparatus that obtains a phase contrast image from a single interference fringe image is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献１には、１枚の干渉縞画像から位相コントラスト画像を得るＸ線位相差撮像装置が開示されている。
このＸ線位相差撮像装置は、Ｘ線源と、第１格子と、第２格子と、Ｘ線画像検出器と、位相微分画像生成部とを備えている。Ｘ線源と、第１格子と、第２格子と、Ｘ線画像検出器とは、Ｘ線源の放射軸方向にこの順で並んで配置されている。 The X-ray phase difference imaging apparatus includes an X-ray source, a first grating, a second grating, an X-ray image detector, and a phase differential image generation unit. The X-ray source, the first grating, the second grating, and the X-ray image detector are arranged in this order in the radial direction of the X-ray source.
このＸ線位相差撮像装置は、第２格子が第１格子と格子面内でわずかに傾斜（回転）した角度で固定され、Ｘ線源より照射されたＸ線による第１格子の自己像と、第２格子とによりモアレ縞画像を形成する。Ｘ線画像検出器は、形成されるモアレ縞画像を検出し、検出されたモアレ縞画像に、空間的縞走査法を適用することにより、位相コントラスト画像を生成している。ここで、空間的縞走査法とは、干渉縞の位相が１周期となるように画素グループを作り、画素グループを１画素ずつずらすことにより得られる画素の強度変調信号の位相分布をもとに画像を生成するものである。 In this X-ray phase difference imaging apparatus, the second grating is fixed at an angle slightly rotated (rotated) in the grating plane with respect to the first grating, and the self-image of the first grating by the X-rays irradiated from the X-ray source A moire fringe image is formed with the second grating. The X-ray image detector detects a formed moire fringe image, and generates a phase contrast image by applying a spatial fringe scanning method to the detected moire fringe image. Here, the spatial fringe scanning method is based on the phase distribution of the intensity modulation signal of a pixel obtained by creating a pixel group so that the phase of the interference fringe becomes one period and shifting the pixel group one pixel at a time. An image is generated.
上記特許文献１に記載のＸ線位相差撮像装置は、位相コントラスト画像を生成する際に、空間的縞走査法を適用している。空間的縞走査法では、位相分布をもとに画像を生成するので、位相コントラスト画像を生成する際に、特に被写体の境界部などで、正しく位相回復が行えず、アーチファクトが発生する場合があるという問題点がある。なお、本明細書において、「アーチファクト」とは、正しく位相回復が行えないことによって、位相コントラスト画像に発生する縞のことである。
The X-ray phase difference imaging apparatus described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、被写体を撮像する際に、位相コントラスト画像にアーチファクトが発生することを抑制することが可能なＸ線位相差撮像装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress the occurrence of artifacts in a phase contrast image when a subject is imaged. An X-ray phase difference imaging apparatus is provided.
本願発明者が鋭意検討を行った結果、被写体の境界部におけるＸ線吸収量の変化量が、干渉縞の振幅と同程度以上である場合、吸収成分に起因して、正しく位相回復が行えず、アーチファクトが発生するという知見を得ることができ、この知見に基づいて、以下の発明を想致するに至った。すなわち、この発明の一の局面によるＸ線位相差撮像装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されるＸ線により、自己像を形成するための第１格子と、第１格子を通過したＸ線を検出する検出部と、検出部により検出された1枚の干渉縞画像から、被写体によるＸ線の吸収成分を抽出して除去し、吸収成分が除去された干渉縞画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備えるように構成されている。 As a result of intensive studies by the inventor of the present application, when the amount of change in the amount of X-ray absorption at the boundary portion of the subject is equal to or greater than the amplitude of the interference fringes, correct phase recovery cannot be performed due to the absorption component. The present inventors have been able to obtain knowledge that artifacts occur, and based on this knowledge, have come up with the following invention. That is, an X-ray phase difference imaging apparatus according to one aspect of the present invention passes through an X-ray source, a first grating for forming a self-image by X-rays emitted from the X-ray source, and the first grating. Based on the interference fringe image from which the absorption component is removed by extracting and removing the X-ray absorption component from the subject from the detection fringe image detected by the detection unit and the detection fringe image detected by the detection unit And an image processing unit for generating a phase contrast image.
この発明の一の局面によるＸ線位相差撮像装置では、上記のように、1枚の干渉縞画像から、被写体によるＸ線の吸収成分を抽出して除去し、吸収成分が除去された干渉縞画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成することによって、吸収成分に起因して不明瞭となる干渉縞の位相変化を明確化することができる。その結果、被写体の境界部におけるＸ線吸収量の変化量が、干渉縞の振幅と同程度以上である場合においても、位相コントラスト画像にアーチファクトが発生することを抑制することができる。 In the X-ray phase difference imaging apparatus according to one aspect of the present invention, as described above, an interference fringe from which an absorption component is removed by extracting and removing the X-ray absorption component from the subject from one interference fringe image. By generating the phase contrast image based on the image, it is possible to clarify the phase change of the interference fringes that are unclear due to the absorption component. As a result, it is possible to suppress the occurrence of artifacts in the phase contrast image even when the amount of change in the amount of X-ray absorption at the boundary of the subject is equal to or greater than the amplitude of the interference fringes.
上記一の局面によるＸ線位相差撮像装置は、好ましくは、画像処理部は、干渉縞画像の画素値を加算平均すること、または、干渉縞画像の空間周波数を解析することよって、吸収成分を抽出し、干渉縞画像の画素値の強度分布または、干渉縞画像の空間周波数の分布に基づいて、被写体の吸収成分を除去するように構成されている。このように構成すれば、１枚の干渉縞画像から被写体の吸収成分を得ることができる。第１格子を外して被写体を撮像し、被写体の吸収成分を得る場合は、干渉縞画像と被写体のみ撮像との、合計２回の撮像が必要となるのに対して、上記一の局面によるＸ線位相差撮像装置では、1回の撮像で被写体の吸収成分を得ることができる。その結果、検出時間を短縮することが可能になり、Ｘ線の被ばく線量を低減することができる。 In the X-ray phase difference imaging apparatus according to the above aspect, the image processing unit preferably calculates the absorption component by averaging the pixel values of the interference fringe image or analyzing the spatial frequency of the interference fringe image. Based on the intensity distribution of the pixel values of the interference fringe image or the spatial frequency distribution of the interference fringe image, the absorption component of the subject is removed. If comprised in this way, the absorption component of a to-be-photographed object can be obtained from one interference fringe image. When the subject is imaged by removing the first grid and the absorption component of the subject is obtained, the interference fringe image and the image of only the subject need to be imaged twice in total. In the line phase difference imaging apparatus, the absorption component of the subject can be obtained by one imaging. As a result, the detection time can be shortened, and the X-ray exposure dose can be reduced.
この場合、好ましくは、画像処理部は、干渉縞画像から、干渉縞画像の画素値を加算平均すること、または、干渉縞画像の空間周波数を解析することよって、吸収成分を抽出し、被写体の吸収成分を反映する吸収画像を作成し、干渉縞画像と吸収画像との差分画像を作成することにより、吸収成分が除去された干渉縞画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、1枚の干渉縞画像から吸収画像を作成できる。第１格子を外して被写体を撮像し、被写体の吸収画像を得る場合は、干渉縞画像の撮像と、被写体のみの撮像との、合計２回の撮像が必要となるのに対して、1回の撮像で被写体の干渉縞画像と吸収画像との両方を得ることができる。その結果、撮像時間を短縮することが可能になり、Ｘ線の被ばく線量を低減することができる。また、吸収画像が得られるので、位相コントラスト画像とともに、後の解析の際に、吸収画像を改めて撮像することなく、解析を行うことができる。 In this case, preferably, the image processing unit extracts an absorption component from the interference fringe image by averaging the pixel values of the interference fringe image or analyzing the spatial frequency of the interference fringe image, and extracts the object By creating an absorption image reflecting the absorption component and creating a difference image between the interference fringe image and the absorption image, an interference fringe image from which the absorption component has been removed is generated. If comprised in this way, an absorption image can be created from one interference fringe image. When the subject is imaged by removing the first lattice and an absorption image of the subject is obtained, a total of two times of imaging of the interference fringe image and only the subject are required, whereas once Thus, both the interference fringe image and the absorption image of the subject can be obtained. As a result, the imaging time can be shortened, and the X-ray exposure dose can be reduced. Further, since an absorption image is obtained, the analysis can be performed together with the phase contrast image without taking the absorption image again in the later analysis.
上記一の局面によるＸ線位相差撮像装置は、好ましくは、干渉縞画像は、第1格子の自己像による干渉縞画像である。これにより、第２格子を設けることなく位相コントラスト画像を得ることができるので、Ｘ線位相差撮像装置の構成が簡易となる。 In the X-ray phase difference imaging apparatus according to the above aspect, the interference fringe image is preferably an interference fringe image based on a self-image of the first grating. Thereby, since a phase contrast image can be obtained without providing the second grating, the configuration of the X-ray phase difference imaging apparatus is simplified.
上記一の局面によるＸ線位相差撮像装置は、好ましくは、第１格子と検出部との間に配置された第２格子をさらに備え、干渉縞画像は、第１格子と第２格子とにより形成されるモアレ縞画像である。これにより、第１格子と第２格子とによりモアレ縞画像を得ることができる。その結果、Ｘ線検出部の検出素子の周期が第１格子により形成される自己像の周期よりも大きい場合でも、干渉縞画像を得ることができる。 The X-ray phase difference imaging apparatus according to the above aspect preferably further includes a second grating disposed between the first grating and the detection unit, and the interference fringe image is formed by the first grating and the second grating. It is a moire fringe image formed. Thereby, a moire fringe image can be obtained by the first grating and the second grating. As a result, an interference fringe image can be obtained even when the period of the detection element of the X-ray detection unit is larger than the period of the self-image formed by the first grating.
上記一の局面によるＸ線位相差撮像装置は、好ましくは、位相コントラスト画像は、位相微分像と、暗視野像との少なくとも一方を含む。これにより、位相微分像と、暗視野像との少なくとも一方の画像のアーチファクトの発生を抑制することができる。その結果、被写体によるＸ線の吸収によって発生するアーチファクトが抑制された、高品位な位相微分像と暗視野像との少なくとも一方を得ることができる。なお、本明細書における「位相コントラスト画像」としては、位相微分像と暗視野像とを含む。「位相微分像」とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくビジビリティの変化によって得られる、ビジビリティ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。 In the X-ray phase difference imaging apparatus according to the above aspect, the phase contrast image preferably includes at least one of a phase differential image and a dark field image. Thereby, generation | occurrence | production of the artifact of at least one image of a phase differential image and a dark field image can be suppressed. As a result, it is possible to obtain at least one of a high-quality phase differential image and a dark field image in which artifacts generated by X-ray absorption by the subject are suppressed. The “phase contrast image” in this specification includes a phase differential image and a dark field image. The “phase differential image” is an image formed based on the phase shift of the X-ray generated when the X-ray passes through the subject. A “dark field image” is a visibility image obtained by a change in visibility based on small-angle scattering of an object. A dark field image is also called a small angle scattered image.
本発明によれば、上記のように、被写体によるＸ線の吸収によって、位相コントラスト画像に発生するアーチファクトを抑制することが可能なＸ線位相差撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an X-ray phase difference imaging apparatus capable of suppressing artifacts generated in a phase contrast image due to X-ray absorption by a subject as described above.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像装置１００の構成について説明する。
[First Embodiment]
With reference to FIGS. 1-6, the structure of the X-ray phase
（Ｘ線位相差撮像装置の構成）
Ｘ線位相差撮像装置１００は、図１に示すように、被写体３を通過したＸ線の位相差を利用して、被写体３の内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相差撮像装置１００は、Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子４と、検出部５と、画像処理部６とを備えている。Ｘ線位相差撮像装置１００では、第１格子４は、タルボ効果によって、検出部５に自己像が表示される距離（タルボ距離）に設置されている。Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子４と、検出部５とは、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。
(Configuration of X-ray phase difference imaging apparatus)
As shown in FIG. 1, the X-ray phase
なお、本明細書では、Ｘ線の照射軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する面内において、互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とする。 In this specification, the X-ray irradiation axis direction is the Z direction, and the directions orthogonal to each other in the plane orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, respectively.
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線を照射するように構成されている。
The
線源格子２は、吸収格子（いわゆる、マルチスリット）である。線源格子２は、Ｚ方向に直交するＹ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のスリット２ａおよびＸ線吸収部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線吸収部２ｂはそれぞれ、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように構成されている。
The source grating 2 is an absorption grating (so-called multi-slit). The
線源格子２は、Ｘ線源１と第１格子４との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。線源格子２は、各スリット２ａを通過したＸ線を、各スリット２ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、線源格子２は、線源格子２を通過したＸ線の可干渉性を高めることが可能である。
The
第１格子４は、位相格子である。第１格子４は、Ｚ方向に直交するＹ方向に周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット３ａおよび、Ｘ線位相変化部３ｂを有している。各スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂはそれぞれ、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。
The first grating 4 is a phase grating. The first grating 4 has a plurality of
第１格子４は、線源格子２と、検出部５との間に設置されており、線源格子２を通過したＸ線が照射される。第１格子４は、タルボ効果により、自己像を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。自己像は、Ｘ線の干渉によって生じる干渉縞である。
The first grating 4 is installed between the radiation source grating 2 and the
検出部５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号（検出信号）に変換するように構成されている。検出部５は、検出信号を画像処理部６に出力するように構成されている。検出部５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）である。検出部５は、複数の検出素子（図示せず）により構成されている。複数の検出素子は、所定の周期（ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。第１実施形態では、検出素子のピッチは、第１格子４の自己像のピッチよりも小さいものとする。
The
画像処理部６は、検出部５から受け取った検出信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する。なお、位相コントラスト画像の生成方法は、特許文献１に記載されている方法と同様であるので、説明を省略する。
The
Ｘ線位相差撮像装置１００では、位相コントラスト画像は、位相微分像２５（図６（Ｂ）参照）と暗視野像２６（図６（Ｃ）参照）とを含む。
In the X-ray phase
位相微分像２５は、被写体３を通過した際に起きるＸ線の位相の変化をもとに生成される画像である。
The phase
暗視野像２６は、被写体３内部の微小構造によって、Ｘ線が小角散乱し、検出部５で検出される強度の差をもとに生成される画像である。
The
また、Ｘ線位相差撮像装置１００は、吸収画像２３（図４（Ａ）参照）を生成する。
Further, the X-ray phase
Ｘ線位相差撮像装置１００は、線源格子２と、第１格子４との間に被写体３を配置し、第１格子４の自己像による干渉縞４０と、被写体３の像によって歪んだ干渉縞４０とを含む干渉縞画像２０を撮像するように構成されている。
The X-ray phase
ここで、図２および図３を用いて、空間的縞走査法を適用して、干渉縞画像２０を解析する比較例の問題点について説明する。図２に示すように、Ｘ線位相差撮像装置１００は、画像処理部６によって干渉縞画像２０を解析し、位相微分像２１と、暗視野像２２とを生成する。干渉縞画像２０においても、被写体３が写る領域では、被写体３によるＸ線吸収によって画素値が低下した暗い領域となる。また、ここでは、概ね球体の被写体３の１／４程度の領域を写した干渉縞画像２０の例を示しており、被写体３の中央（図３（Ａ）右下）に向かうほど吸収が大きく（暗く）なっている。
Here, the problem of the comparative example in which the
ここで、図３（Ｂ）の画素値グラフ３０は、干渉縞画像２０内の線２０ａの上端から下端の向きに沿って、１画素ごとの画素値をプロットしたものであり、横軸は画素Ｎｏ．（プロットした画素の番号）を示しており、縦軸は画素値を示している。図３（Ｂ）の領域３０ａは、背景部分の画素値の分布を表している。図３（Ｂ）の領域３０ｂは、背景部分と被写体３との境界部付近の画素値の分布を表している。図３（Ｂ）の領域３０ｃは、被写体３内部の画素値の分布を表している。領域３０ａにおいて明らかなように、干渉縞画像２０には、４画素（図３（Ｂ）の３０ｄで囲まれた４画素）を１周期とする干渉縞（自己像）が写っている。一方、この例では、干渉縞画像２０のうち、被写体３の境界部付近（３０ｂ）では、Ｘ線の吸収量の変化（ｗ２）が、干渉縞４０の振幅（ｗ１）よりも大きくなっている。被写体３の境界部付近での吸収強度の変化量（ｗ２）が、干渉縞４０の振幅（ｗ１）と比較して、同程度以上の場合、正しく位相回復を行うことができない。そのため、干渉縞画像２０からそのまま位相コントラスト画像を生成する場合、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、位相微分像２１および、暗視野像２２に縞状のアーチファクト４１が発生してしまう。
Here, the
そこで、第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像装置１００は、被写体３によるＸ線の吸収成分に起因する、位相コントラスト画像のアーチファクト４１を除去するように構成されている。
Therefore, in the first embodiment, the X-ray phase
ここで、第１実施形態では、画像処理部６は、干渉縞画像２０の画素値を加算平均することによって、被写体３の吸収成分を抽出し、干渉縞画像２０の画素値の強度分布に基づいて被写体３の吸収成分を反映した吸収画像２３を作成する。具体的には、画像処理部６は、図３（Ｂ）の画素値グラフ３０に示したように、干渉縞４０の１周期分の画素（図３（Ｂ）の３０ｄで囲まれた４画素）を１グループとし、画素グループを、１画素ずつずらして加算平均を繰り返すことにより、吸収成分に対応する画素値を算出する。画像処理部６は、算出した画素値により、図４（Ａ）に示す吸収画像２３を生成する。たとえば、図３（Ｂ）に示した例では、干渉縞４０の１周期が４画素（図３（Ｂ）の３０ｄで囲まれた４画素）となっているため、４画素を１グループとして加算平均が行われる。また、画像処理部６は、図２（Ａ）に示す干渉縞画像２０と、吸収画像２３との差分をとることにより、図５（Ａ）に示す被写体３の吸収成分を除去した干渉縞画像２４を生成する。ここで、図５（Ｂ）に示す画素値グラフ３２は、干渉縞画像２４内の線２４ａの上端から下端の向きに沿って、１画素ごとの画素値をプロットしたものである。図５（Ｂ）において、領域３２ａは、背景部分の画素値の分布を表して、領域３２ｂは、背景部分と被写体３との境界部付近の画素値の分布を表し、領域３２ｃは、被写体３内部の画素値の分布を表している。図５（Ａ）および図５（Ｂ）から明らかなように、干渉縞画像２４では、被写体３によるＸ線の吸収成分が除去されている。したがって、被写体３によるＸ線の吸収による影響がないことがわかる。
Here, in the first embodiment, the
第１実施形態では、画像処理部６は、図６（Ａ）に示す被写体３によるＸ線の吸収成分を除去した干渉縞画像２４から、図６（Ｂ）に示す位相微分像２５および、図６（Ｃ）に示す暗視野像２６を生成するように構成されている。この結果、位相微分像２５および暗視野像２６では、図２に示した位相微分像２１および暗視野像２２と異なり、縞状のアーチファクト４１が除去されている。
In the first embodiment, the
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 1st Embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像装置１００に、１枚の干渉縞画像２０から、被写体３に吸収成分を抽出して除去し、吸収成分が除去された干渉縞画像２４に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部６を設ける。これにより、被写体３の吸収成分に起因して不明瞭となる干渉縞４０の位相変化を明確化することができる。その結果、被写体３の境界部におけるＸ線の吸収量の変化量が、干渉縞４０の振幅と同程度以上の場合であっても、位相コントラスト画像にアーチファクト４１が発生することを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the interference fringe image from which the absorption component is removed by extracting and removing the absorption component from the subject 3 from the single
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６を、干渉縞画像２０の画素値を加算平均することにより、被写体３の吸収成分を抽出し、被写体３の吸収画像２３を作成するように構成する。また、画像処理部６は、干渉縞画像２０と、吸収画像２３との差分から、被写体３の吸収成分が除去された干渉縞画像２４を生成するように構成されている。これにより、１枚の干渉縞画像２０から、吸収画像２３を作成できるので、第１格子４を外して被写体３を撮像し、被写体３の吸収画像２３を得る場合と比較して、１回の撮像で被写体３の干渉縞画像２０と、吸収画像２３との両方を得ることができる。その結果、撮像時間を短縮することが可能になり、Ｘ線の被ばく線量を低減することができる。また、吸収画像２３が得られるので、位相コントラスト画像とともに、後の解析に供する際に、吸収画像を改めて撮像することなく、解析を行うことができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６を、干渉縞画像２０の画素値を加算平均することにより、被写体３の吸収成分を抽出し、干渉縞画像２０の画素の強度分布に基づいて被写体３の吸収成分を除去するように構成する。これにより、干渉縞画像２０から、被写体３の吸収成分を得ることができるので、たとえば、第１格子４を外して被写体３を撮像し、被写体３の吸収成分を得る場合と比較して、１回の撮像で被写体３の吸収成分を得ることができる。その結果、検出時間を短縮することが可能になり、Ｘ線の被ばく線量を低減することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像装置１００を、第１格子４の自己像を、干渉縞画像２０として検出するように構成する。これにより、第２格子を設けることなく、位相コントラスト画像を得ることができる。その結果、Ｘ線位相差撮像装置１００の構成が簡易となる。
In the first embodiment, as described above, the X-ray phase
また、第１実施形態では、上記のように、位相コントラスト画像として、位相微分像２５と、暗視野像２６とを生成する。これにより、位相微分像２５と暗視野像２６との少なくとも一方の画像のアーチファクト４１の発生を抑制することができる。その結果、被写体３によるＸ線の吸収によって発生するアーチファクト４１が抑制された、高品位な位相微分像２５と暗視野像２６との少なくとも一方を得ることができる。
In the first embodiment, as described above, the phase
［第２実施形態］
図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１格子４と検出部５との間に、第２格子７をさらに備える構成について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
[Second Embodiment]
The configuration of the X-ray phase
（Ｘ線位相差撮像装置の構成）
第２実施形態では、図７に示すように、Ｘ線位相差撮像装置２００は、第１格子４と検出部５との間に、第２格子７をさらに備えるように構成されている。
(Configuration of X-ray phase difference imaging apparatus)
In the second embodiment, as illustrated in FIG. 7, the X-ray phase
Ｘ線位相差撮像装置２００では、第２格子７は、吸収格子（いわゆる、マルチスリット）である。第２格子７は、Ｚ方向に直交するＹ方向に周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のスリット７ａおよび、Ｘ線吸収部７ｂを有している。各スリット７ａおよびＸ線吸収部７ｂはそれぞれ、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。
In the X-ray phase
Ｘ線位相差撮像装置２００では、第２格子７のスリット７ａの周期ｄ２は、第１格子４の自己像の周期と略同じになるように設計される。
In the X-ray phase
Ｘ線位相差撮像装置２００では、第２格子７は、第１格子４と検出部５との間に配置されており、第１格子４を通過したＸ線が照射される。また、第２格子７は、第１格子４からタルボ距離離れた位置に配置される。また、検出部５の検出素子のピッチは、第１格子の自己像のピッチと同程度か、第１格子の自己像のピッチよりも大きいものとする。
In the X-ray phase
また、第２実施形態では、図８（Ａ）に示すように、Ｘ線位相差撮像装置２００は、第２格子７をＺ方向回りにわずかに回転させて固定し配置するように構成されている。第２格子７は、第１格子４の自己像と干渉して図８（Ｂ）に示すモアレ縞５０を形成する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8A, the X-ray phase
第２実施形態では、第２格子７を通過したＸ線を検出部５により検出して、モアレ縞５０を含むモアレ縞画像を撮像する。そして、画像処理部６は、検出部５により検出されたモアレ縞画像から、被写体３によるＸ線の吸収成分を除去し、吸収成分が除去されたモアレ縞画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成するように構成されている。吸収成分の除去は、上記第１実施形態と同様にすることができる。
In the second embodiment, X-rays that have passed through the
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。 In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 2nd Embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第２実施形態では、上記のように、第１格子４と検出部５との間に、第２格子７を設け、第２格子をＺ方向回りにわずかに回転させて固定し配置するように、Ｘ線位相差撮像装置２００を構成する。これにより、第１格子４と第２格子７とにより、モアレ縞５０を形成させることができる。その結果、検出部５の検出素子の周期が第１格子４の周期ｄ１よりも大きい場合でも、干渉縞画像２０を得ることができる。
In the second embodiment, as described above, the
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限定期なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
[Modification]
In addition, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive periodicity at all points. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１格子４よりもＸ線源１側に被写体３を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示すように、第１格子４よりも検出部５側に被写体３を配置してもよい。このような構成であっても、上記第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
For example, in the first and second embodiments, the example in which the
また、上記第１および第２実施形態では、Ｘ線位相差撮像装置に、Ｘ線の可干渉性を高めるための線源格子２を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示すように、Ｘ線源１ａが十分に可干渉性を有するＸ線を照射可能な場合には、線源格子２を設けなくてもよい。
In the first and second embodiments, the example in which the X-ray phase difference imaging apparatus is provided with the source grating 2 for increasing the coherence of X-rays is shown. However, the present invention is not limited to this. Absent. For example, as shown in FIG. 10, when the
また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６は、干渉縞画像２０の画素値の強度分布に基づいて吸収画像２３を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部６は、干渉縞画像２０の空間周波数の分布に基づいてフーリエ変換法を用いて吸収画像２３を生成するように構成されていてもよい。具体的には、画像処理部６は、図１１に示す空間周波数分布６０から干渉縞４０のピーク６１および６３を省き、被写体３のピーク６２のみを用いて吸収画像２３を生成するように構成されていてもよい。
In the first and second embodiments, the
また、上記第１および第２実施形態では、吸収画像２３を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部６は、吸収画像２３を生成せずに、干渉縞画像２０から被写体３の吸収成分を抽出し、被写体３の吸収成分を除去した干渉縞画像２４を生成するように構成されていてもよい。具体的には、画像処理部６は、干渉縞画像２０の画素値グラフ３０（図３（Ｂ）参照）と、被写体３の吸収成分を抽出した画素値グラフ３１（図４（Ｂ）参照）との差分から、被写体３の吸収成分を除去した干渉縞画像２４を生成するように構成されていてもよい。画素値グラフ３１は、吸収画像２３内の線２３ａの上端から下端に沿った画素に対応する画素値である。なお、画素値グラフ３１は、特許請求の範囲の「被写体によるＸ線の吸収成分」の一例である。
Moreover, although the example which produces | generates the
また、上記第１および第２実施形態では、位相微分像２５と暗視野像２６とを生成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部６は、位相微分像２５と暗視野像２６とのうち、一方のみを生成するように構成されていてもよい。
In the first and second embodiments, the phase
また、上記第２実施形態では、Ｘ線位相差撮像装置２００は、第２格子７をＺ方向回りにわずかに回転させて固定し配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子４もしくは第２格子７を、Ｚ方向に動かすことにより、モアレ縞５０を形成するような構成であってもよい。
In the second embodiment, the X-ray phase
１、１ａ Ｘ線源
３ 被写体
４ 第１格子
５ 検出部
６ 画像処理部
７ 第２格子
２３ 吸収画像
２４ 吸収成分が除去された干渉縞画像
２５ 位相微分像
２６ 暗視野像
３１ 画素値グラフ（被写体によるＸ線の吸収成分）
１００、２００、３００ Ｘ線位相差撮像装置
DESCRIPTION OF
100, 200, 300 X-ray phase difference imaging apparatus
Claims (6)
前記Ｘ線源から照射されるＸ線により、自己像を形成するための第１格子と、
前記第１格子を通過したＸ線を検出する検出部と、
前記検出部により検出された1枚の干渉縞画像から、被写体によるＸ線の吸収成分を抽出して除去し、前記吸収成分が除去された干渉縞画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備える、Ｘ線位相差撮像装置。 An X-ray source;
A first grating for forming a self-image by X-rays irradiated from the X-ray source;
A detector that detects X-rays that have passed through the first grating;
An image that extracts and removes an X-ray absorption component from a subject from one interference fringe image detected by the detection unit, and generates a phase contrast image based on the interference fringe image from which the absorption component has been removed An X-ray phase difference imaging apparatus comprising a processing unit.
前記干渉縞画像は、前記第１格子と前記第２格子とにより形成されるモアレ縞画像である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像装置。 A second grating disposed between the first grating and the detector;
The X-ray phase difference imaging apparatus according to claim 1, wherein the interference fringe image is a moire fringe image formed by the first grating and the second grating.
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|---|---|---|---|---|
| WO2019172269A1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | 国立大学法人東北大学 | X-ray generating device for phase imaging |
| WO2019207860A1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-10-31 | 株式会社島津製作所 | Optical imaging device and image processing method |
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2016
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