JP4730054B2 - Phase contrast X-ray imaging system for asbestos and phase contrast X-ray imaging method for asbestos - Google Patents
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Description
本発明は、被写体にＸ線を照射し、そのＸ線画像を撮影するアスベスト用位相コントラストＸ線撮影システム及びアスベスト用位相コントラストＸ線撮影方法に関する。 The present invention relates to an asbestos phase contrast X-ray imaging system and an asbestos phase contrast X-ray imaging method for irradiating a subject with X-rays and capturing an X-ray image thereof.
従来から、撮影画像の視認性を向上させるため、位相コントラスト法による撮影が行われている（例えば、特許文献１参照）。位相コントラスト撮影は、Ｘ線管の焦点径、Ｘ線管から被写体までの距離、被写体から画像検出器までの距離を所定の関係とする拡大撮影である。この位相コントラスト撮影では、Ｘ線屈折の現象から被写体のエッジ部分が強調された画像を得ることができるため、精査を要する読影に最適な画像を医師に提供することが可能となる。このエッジ強調はエッジ効果と呼ばれている。 Conventionally, photographing by a phase contrast method has been performed in order to improve the visibility of a photographed image (see, for example, Patent Document 1). Phase contrast imaging is enlarged imaging with a predetermined relationship between the focal diameter of the X-ray tube, the distance from the X-ray tube to the subject, and the distance from the subject to the image detector. In this phase contrast imaging, an image in which the edge portion of the subject is emphasized from the phenomenon of X-ray refraction can be obtained, so that it is possible to provide a doctor with an image optimal for interpretation that requires close examination. This edge enhancement is called an edge effect.
また、近年の医療システムのデジタル化に伴い、前記位相コントラスト撮影をデジタル検出器を用いて実施するシステムが開発されている（特許文献２参照）。 Further, with the recent digitization of medical systems, a system for performing the phase contrast imaging using a digital detector has been developed (see Patent Document 2).
位相コントラスト撮影は、***を被写体とする***撮影システムにおいて、東芝社製***撮影装置「ＭＧＵ−１００Ｂ」（Ｘ線管の焦点径１００μｍ）で撮影し、コニカミノルタ社製レジウスシステム（model190）でデータ処理を行い、同社製イメージャ（ドライプロmodel793）でフィルム出力を行うシステムが実用化されている。***撮影は主に乳癌の所見となる腫瘤、微小石灰化クラスタといった病変部の陰影（以下、異常陰影という）を検出するために行われるものである。これらの検出は精査を要するため、位相コントラスト撮影によるエッジ効果は読影に際して非常に有用なものとなる。 Phase contrast imaging is performed with a mammography system “MGU-100B” manufactured by Toshiba (with a focal point of an X-ray tube of 100 μm) in a mammography system in which the subject is a breast, and with a Regius system (model 190) manufactured by Konica Minolta. A system that performs data processing and outputs film using the company's imager (Dry Pro model 793) has been put into practical use. Mammography is mainly performed to detect a shadow of a lesion such as a tumor or a microcalcification cluster (hereinafter referred to as an abnormal shadow) that is a finding of breast cancer. Since these detections require close examination, the edge effect by phase contrast imaging is very useful for interpretation.
エッジ効果は、Ｘ線管の焦点径との関係に大きく左右されることが分かっている（例えば、特許文献３参照）。被写体の細部まで精細に観察可能な撮影画像を得るためには、位相コントラスト撮影時の拡大率を上げる、或いはＸ線管の焦点径を大きくし照射するＸ線量を増加させることが考えられるが、拡大率及び／又は焦点径の増大とともにエッジ強調の度合いが低下するボケと呼ばれる現象が生じる。ボケが生じるとエッジ効果が失われ、位相コントラスト撮影の意義が薄れてしまう。 It has been found that the edge effect is greatly influenced by the relationship with the focal diameter of the X-ray tube (see, for example, Patent Document 3). In order to obtain a photographed image that allows fine observation of the details of the subject, it is conceivable to increase the magnification at the time of phase contrast photographing, or increase the X-ray tube to increase the X-ray dose. A phenomenon called blur occurs in which the degree of edge enhancement decreases as the enlargement ratio and / or the focal diameter increase. When blur occurs, the edge effect is lost, and the significance of phase contrast photography is diminished.
また、デジタル検出器の制御単位（画素サイズ）と前記ボケとの関係を所定の関係とすることで、エッジ強調部分のデジタル検出結果を良好とする方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
上記***撮影では、腫瘤は約３〜１５（ｍｍ）、微小石灰化クラスタは数百（μｍ）と、検出対象は有る程度の大きさを有している。これらよりもさらに小さい５０μｍ以下の対象物、例えばアスベスト等についても位相コントラスト撮影により視認性の高い撮影画像を得るためには、拡大率を上げる必要がある。 In the above mammography, the mass of the tumor is about 3 to 15 (mm), the microcalcification cluster is several hundreds (μm), and the detection target has a certain size. In order to obtain a captured image with high visibility by phase contrast imaging for an object of 50 μm or less, such as asbestos, which is smaller than these, it is necessary to increase the enlargement ratio.
しかしながら、上述したように単純な拡大率の増加はボケを生じさせ、エッジ効果の低下を招くこととなる。このため、***撮影と同じ条件で撮影を行っても微小な対象物を視認できる画質を得ることはできない。 However, as described above, a simple increase in the enlargement ratio causes blurring, leading to a reduction in the edge effect. For this reason, it is not possible to obtain an image quality capable of visually recognizing a minute object even when imaging is performed under the same conditions as mammography.
本発明の課題は、微小な対象物であっても視認性の高い撮影画像を得ることができるアスベスト用位相コントラストＸ線撮影システム及びアスベスト用位相コントラストＸ線撮影方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an asbestos phase contrast X-ray imaging system and an asbestos phase contrast X-ray imaging method capable of obtaining a captured image with high visibility even for a minute object.
請求項１に記載の発明は、
被写体にＸ線を照射するＸ線管と、
前記被写体を透過したＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を生成する画像記録材又は画像検出器と、
を有し、
前記Ｘ線管の焦点径をＤ（μｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記被写体までの距離をＲ１（ｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記画像記録材又は前記画像検出器までの距離をＲ３（ｍ）、
とするとき、
１≦Ｄ≦３０、
３≦Ｒ３≦５、
１５≦Ｒ３／Ｒ１≦４０、
を満たすことを特徴とするアスベスト用位相コントラストＸ線撮影システムである。
The invention described in claim 1
An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
An image recording material or an image detector for generating an X-ray image corresponding to the X-ray dose of X-rays transmitted through the subject;
Have
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image recording material or the image detector is R3 (m),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
15 ≦ R3 / R1 ≦ 40,
1 is a phase contrast X-ray imaging system for asbestos.
請求項２に記載の発明は、
Ｘ線管から被写体にＸ線を照射する工程と、
画像記録材又は画像検出器により前記被写体を透過したＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を生成する工程と、
を含み、
前記Ｘ線管の焦点径をＤ（μｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記被写体までの距離をＲ１（ｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記画像記録材又は前記画像検出器までの距離をＲ３（ｍ）、
とするとき、
１≦Ｄ≦３０、
３≦Ｒ３≦５、
１５≦Ｒ３／Ｒ１≦４０、
を満たすことを特徴とするアスベスト用位相コントラストＸ線撮影方法である。
The invention described in
Irradiating a subject with X-rays from an X-ray tube;
Generating an X-ray image corresponding to an X-ray dose of X-rays transmitted through the subject by an image recording material or an image detector;
Including
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image recording material or the image detector is R3 (m),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
15 ≦ R3 / R1 ≦ 40,
This is a phase contrast X-ray imaging method for asbestos characterized by satisfying the above.
請求項１、２に記載の発明によれば、非常に微小な対象物であっても、鮮明に視認することができる高画質の拡大画像を医師に提供することができる。また、限られた撮影環境の中であっても、１５〜４０の比較的大きい拡大率に調整することが可能となる。 According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to provide a doctor with a high-quality enlarged image that can be clearly seen even with a very small object. Further, even in a limited shooting environment, it is possible to adjust to a relatively large enlargement ratio of 15 to 40.
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態におけるＸ線撮影システム１を示す。
Ｘ線撮影システム１は、図１に示すように、Ｘ線管２、撮影装置３を備えて構成されており、Ｘ線管２から被写体Ｗに向けて照射したＸ線を撮影装置３で受け、そのＸ線量に応じたＸ線画像を撮影装置３内に装着されたフィルム３１に記録するものである。撮影時には、被写体ＷとＸ線管２、被写体Ｗとフィルム３１間の距離Ｒ１、Ｒ２を調整することにより拡大率Ｍの位相コントラスト撮影を行う。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 shows an X-ray imaging system 1 in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the X-ray imaging system 1 includes an
Ｘ線管２は、焦点径Ｄ（μｍ）のＸ線を発生させて被写体Ｗに向けて照射するものである。Ｘ線管２では、この焦点径Ｄが大きくなるほど一定時間内に照射されるＸ線量が大きくなる。
The
撮影装置３は、スクリーン・フィルム方式の撮影を行うものであり、フィルム３１を含む撮影部３２、撮影制御を行うための本体部３３等を備えて構成されている。
The photographing apparatus 3 performs screen-film type photographing, and includes a photographing
撮影部３２は、フィルム３１を内蔵し、撮影部位に合わせてその高さ位置を調整可能に構成されている。
フィルム３１は支持体上に感光材が塗布された、Ｘ線画像の画像記録材であり、カセッテと呼ばれる筐体に収容された状態で撮影部３２に装着される。カセッテ内にはスクリーンが取り付けられており、フィルム３１はこのスクリーンに当接した状態でカセッテ内に収容される。スクリーンは、Ｘ線の照射量に応じた光量の蛍光を発光する蛍光体が支持体上に塗布されたものである。フィルム３１はこのスクリーンにより発光された蛍光に感光し、これによりＸ線量に応じたＸ線画像の潜像がフィルム３１上に記録されることとなる。
The
The
Ｘ線画像の潜像が記録されたフィルム３１は、図示しないフィルム出力システムにおいて現像処理を行うことにより、フィルム３１上のＸ線画像を可視化することができる。
The
本体部３３はＸ線管２と接続されており、Ｘ線管２及び撮影部３２の撮影動作の制御操作を行うための操作部や、撮影装置３の各部を集中制御する制御部、他の外部装置と通信を行う通信部等を備えている。
The
本体部３３では、操作部を介してＸ線管２における管電圧、管電流等のＸ線の照射条件や照射タイミング等を指示操作することが可能であり、制御部ではこの指示操作に応じてＸ線管２等の各部の動作を集中制御する。
In the
次に、上記Ｘ線撮影システム１による位相コントラスト撮影について説明する。
図２は、位相コントラスト撮影の概略を説明する図である。
図２に示すように、通常の撮影方法の場合、被写体Ｗとにフィルム３１が接する位置に被写体Ｗが配置されている（図２の密着撮影位置）。この場合、そのフィルム３１に記録されるＸ線画像（潜像）はライフサイズ（被写体Ｗと同一サイズであることをいう）とほぼ等サイズとなる。
Next, phase contrast imaging by the X-ray imaging system 1 will be described.
FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of phase contrast imaging.
As shown in FIG. 2, in the case of a normal photographing method, the subject W is disposed at a position where the
これに対し、位相コントラスト撮影は、被写体Ｗとフィルム３１間に距離を設けるものであり、Ｘ線管２からコーンビーム状に照射されたＸ線により、ライフサイズに対して拡大されたＸ線画像（以下、拡大画像という）の潜像がフィルム３１に記録されることとなる。
On the other hand, phase contrast imaging provides a distance between the subject W and the
ここで、拡大画像のライフサイズに対する拡大率Ｍは、Ｘ線管２の焦点ａから被写体Ｗまでの距離をＲ１、被写体Ｗからフィルム３１までの距離をＲ２、Ｘ線管２の焦点ａからフィルム３１までの距離をＲ３（Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２）とすると、下記式（１）により求めることができる。
Ｍ＝Ｒ３／Ｒ１・・・（１）
Here, the enlargement ratio M with respect to the life size of the enlarged image is such that the distance from the focal point a of the
M = R3 / R1 (1)
位相コントラスト拡大画像では、図３に示すように、被写体Ｗの辺縁を通過することにより屈折したＸ線が被写体Ｗを介さずに通過したＸ線とフィルム３１上で重なり合い、重なった部分のＸ線強度が強くなる。一方で、屈折したＸ線の分だけ、被写体Ｗの辺縁内側の部分においてＸ線強度が弱くなる現象が生じる。そのため、被写体Ｗの辺縁を境にしてＸ線強度差が広がるエッジ強調作用（エッジ効果ともいう）が働き、辺縁部分が鮮鋭に描写された視認性の高いＸ線画像を得ることができる。
In the phase contrast enlarged image, as shown in FIG. 3, the X-rays refracted by passing through the edge of the subject W overlap with the X-rays passing through the subject W on the
Ｘ線源が点線源（つまり、焦点ａが点）であるとみなした場合、辺縁部分におけるＸ線強度は図４の実線で示すようなものとなる。図４に示すＥは、エッジ強調の半値幅を示し、下記式（２）により求めることができる。半値幅Ｅはエッジの山−谷間の距離を示す。
しかし、医療現場や非破壊検査施設では、クーリッジＸ線管（熱電子Ｘ線管ともいう）が広く使用されており、このクーリッジＸ線管では、図５に示すように焦点径Ｄが有る程度大きくなるため、理想的な点線源とみなすことができない。この場合、図５に示すように、エッジ強調の半値幅Ｅが広がり、かつ強度が低下することとなるため、幾何学的不鋭が生じることとなる。この幾何学的不鋭をボケという。 However, a cooling ridge X-ray tube (also called a thermoelectron X-ray tube) is widely used in medical sites and non-destructive inspection facilities, and this cooling ridge X-ray tube has a focal diameter D as shown in FIG. Since it becomes large, it cannot be regarded as an ideal point source. In this case, as shown in FIG. 5, the half-value width E for edge enhancement is widened and the strength is lowered, resulting in a geometrical sharpness. This geometrical sharpness is called blur.
ボケが生じた場合の辺縁部分におけるＸ線強度は、図４の点線で示すようなものとなる。ボケが生じた際のエッジ強調の半値幅は、幾何学的不鋭のため理想的な点線源を想定した場合のエッジ強調幅Ｅより広がることとなる。このボケが生じた場合のエッジ強調の半値幅をＥＢとすると、ＥＢは下記式（３）から求めることができる。
また、ＥＢはボケが無い場合のエッジ強調半値幅Ｅにボケの大きさを示すＢを加え、ＥＢ＝Ｅ＋Ｂで示される。
When the blur occurs, the X-ray intensity at the edge portion is as shown by the dotted line in FIG. The half width of edge emphasis when blurring occurs is wider than the edge emphasis width E when an ideal point source is assumed due to geometrical sharpness. If the half width of edge emphasis when this blur occurs is EB, EB can be obtained from the following equation (3).
EB is represented by EB = E + B by adding B indicating the size of the blur to the edge emphasis half width E when there is no blur.
ここで、アスベスト等のような、径が５０μｍ以下という微小な撮影対象物の視認性を向上させるためには、拡大率Ｍを大きくすることが必要である。拡大率Ｍを大きくするためには、式１より距離Ｒ２を大きくすればよいが、距離Ｒ２の増加はボケの半値幅ＥＢの増大を招くこととなる。ここで、上記撮影対象物の径をｓ（μｍ）とすると、径ｓとは対象物が略球形や略立方体等の異形体ではない場合はその外接円の直径を、糸状の細長いもの等、異形体である場合には異形体の延展方向（細長い方向）と直交方向の断面の直径を意味するものとする。 Here, in order to improve the visibility of a minute photographing object having a diameter of 50 μm or less such as asbestos, it is necessary to increase the enlargement ratio M. In order to increase the enlargement ratio M, the distance R2 may be increased from Equation 1, but an increase in the distance R2 causes an increase in the half-value width EB of the blur. Here, when the diameter of the object to be photographed is s (μm), the diameter s means the diameter of the circumscribed circle when the object is not a deformed body such as a substantially spherical shape or a substantially cubic shape, In the case of an irregular shape, it means the diameter of the cross section in the direction orthogonal to the extending direction (long and narrow direction) of the irregular shape.
なお、拡大率Ｍを調整する場合、距離Ｒ１を固定し、距離Ｒ２を増減することにより拡大率Ｍを可変することができるが、距離Ｒ１の設定が余りにも大きいと実際の撮影において不適切な距離設定となる場合がある。例えば拡大率Ｍ＝２０（倍）のとき、距離Ｒ１＝１（ｍ）とすると距離Ｒ２は１９（ｍ）に設定しなければならないが、通常の撮影室ではこのような設定は現実的ではない。 When adjusting the enlargement factor M, the enlargement factor M can be varied by fixing the distance R1 and increasing / decreasing the distance R2. However, if the distance R1 is set too large, it is inappropriate for actual photographing. It may be a distance setting. For example, when the magnification ratio M = 20 (times), if the distance R1 = 1 (m), the distance R2 must be set to 19 (m), but such a setting is not practical in a normal shooting room. .
これに対し、距離Ｒ１の設定を小さくすると、照射野が小さくなり、被写体Ｗの一部しか撮影できないこととなってしまう。一般的には、被写体ＷとＸ線管２の間には余分な被爆を防ぐための照射野絞りや筐体を設置していることが多いため、距離Ｒ１を小さくするには限界がある。
On the other hand, if the setting of the distance R1 is made small, the irradiation field becomes small and only a part of the subject W can be photographed. In general, an irradiation field stop or casing for preventing excessive exposure is often installed between the subject W and the
よって、撮影室内等、距離Ｒ３の設定に制限がある場合には、距離Ｒ３を固定し、その固定した距離Ｒ３の中で距離Ｒ１、Ｒ２の比率を変えることが好ましい。例えば、Ｒ３＝３．５（ｍ）に決定した場合、この距離Ｒ３に対し、Ｒ１＝０．７（ｍ）、Ｒ２＝２．８（ｍ）とする。一般的な撮影室の広さを考慮すると、距離Ｒを３≦Ｒ３≦５の範囲とし、この範囲内で拡大率Ｍと拡大画像の視認性との関係を見ながら、経験的、実験的に最適な距離Ｒ３、Ｒ１、Ｒ２を決定すればよい。 Therefore, when there is a limit on the setting of the distance R3 such as in the photographing room, it is preferable to fix the distance R3 and change the ratio of the distances R1 and R2 within the fixed distance R3. For example, when R3 = 3.5 (m) is determined, R1 = 0.7 (m) and R2 = 2.8 (m) are set for this distance R3. Considering the size of a general shooting room, the distance R is set to a range of 3 ≦ R3 ≦ 5, and the relationship between the magnification rate M and the visibility of the enlarged image is observed within this range, empirically and experimentally. What is necessary is just to determine the optimal distances R3, R1, and R2.
また、式３からも分かるように、ボケＢの程度は焦点径Ｄに依るところが大きい。０．０５≦ｓ≦５０の微小な対象物を拡大画像上で観察する場合には、焦点径Ｄを大きくすればＸ線の照射量が増えて拡大画像の視認性が向上するが、その分ボケの程度も大きくなり、結果としてエッジ強調作用が得られない画像となってしまう。 As can be seen from Equation 3, the degree of blur B greatly depends on the focal diameter D. When observing a minute object of 0.05 ≦ s ≦ 50 on an enlarged image, increasing the focal diameter D increases the amount of X-ray irradiation and improves the visibility of the enlarged image. As a result, the degree of blur increases, resulting in an image in which an edge enhancement effect cannot be obtained.
よって、本発明に係るＸ線撮影システム１では、０．０５≦ｓ≦５０（μｍ）の微小な対象物を撮影する際には、Ｘ線管２の焦点径Ｄを１≦Ｄ≦３０（μｍ）とし、かつ拡大率Ｍを１０≦Ｍ≦４０（μｍ）とすることでその撮影画像を出力した際に良好な視認性を得ることができる。
Therefore, in the X-ray imaging system 1 according to the present invention, when imaging a minute object of 0.05 ≦ s ≦ 50 (μm), the focal diameter D of the
上記撮影システム１において下記の実験条件により位相コントラスト撮影を行い、得られた拡大画像についての視覚評価を行った。
〈実験条件〉
直径５（mm）のガラスウールを被写体として位相コントラスト撮影を行い、得られた拡大画像をフィルムに出力して視覚評価を行った。
Ｘ線管球は、コニカミノルタ社で試作したものを用い、焦点径Ｄ＝１０（μｍ）のものを使用した。撮影装置はコニカミノルタ社製の試作機を用いた。画像記録材を含むカセッテはコダック社製Min-R2000フィルムシステムを使用し、撮影済みフィルムの現像にはコニカミノルタ社製自動現像機SRX-101を用いた。
被写体は、直径５（mm）のガラスウールである。
In the photographing system 1, phase contrast photographing was performed under the following experimental conditions, and visual evaluation was performed on the obtained enlarged image.
<Experimental conditions>
Phase contrast photography was performed using a glass wool having a diameter of 5 (mm) as a subject, and the obtained enlarged image was output to a film for visual evaluation.
The X-ray tube used was a prototype manufactured by Konica Minolta, and the one having a focal diameter of D = 10 (μm). The photographing apparatus used was a prototype manufactured by Konica Minolta. The cassette containing the image recording material used a Min-R2000 film system manufactured by Kodak Co., and an automatic processor SRX-101 manufactured by Konica Minolta Co. was used for developing the film after photographing.
The subject is glass wool having a diameter of 5 (mm).
また、比較用として画像検出器（蛍光体プレート又はＦＰＤ（Flat Panel Detector）を適用可）を用いてデジタル画像データを生成する撮影装置を用いて撮影を行った。画像検出器は同社製のレジウスプレートＲＰ−５ＰＭ及びレジウスカセッテＲＣ−１１０Ｍを用いた。
上記画像検出器により検出された拡大画像の読取は、コニカミノルタ社製regius model 190により、読取画素ピッチ４３．７５（μｍ）で読み取った。
この読取画像のフィルムへの出力は、同社製drypro model 793により、書込画素ピッチ２５（μｍ）で出力した。このとき、読取画像の各画素と出力画像の各画素を１：１に対応させて補間処理を行わずに出力した。
Further, for comparison, imaging was performed using an imaging apparatus that generates digital image data using an image detector (a phosphor plate or FPD (Flat Panel Detector) is applicable). As the image detector, REGIS plate RP-5PM and REGIS cassette RC-110M manufactured by the same company were used.
The enlarged image detected by the image detector was read at a read pixel pitch of 43.75 (μm) by a regius model 190 manufactured by Konica Minolta.
The read image was output to the film at a writing pixel pitch of 25 (μm) using a drypro model 793 manufactured by the same company. At this time, each pixel of the read image and each pixel of the output image are made to correspond to 1: 1 and output without performing interpolation processing.
〈撮影条件〉
撮影時のＸ線管の管電圧は６５（ｋＶｐ）、管電流は１（ｍＡ）である。
また、Ｘ線管の焦点から画像検出器までの距離Ｒ３は、Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２）＝３．５（ｍ）で固定し、距離Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ２≧Ｒ１≧０．０７、３．４３≧Ｒ２≧１．５の範囲で可変して拡大率Ｍが１≦Ｍ≦５０となる範囲で撮影を行った。
<Shooting conditions>
The tube voltage of the X-ray tube at the time of imaging is 65 (kVp), and the tube current is 1 (mA).
The distance R3 from the focal point of the X-ray tube to the image detector is fixed at R3 (R1 + R2) = 3.5 (m), and the distances R1 and R2 are 2 ≧ R1 ≧ 0.07, 3.43 ≧, respectively. Photographing was performed in a range where the magnification ratio M was 1 ≦ M ≦ 50 by varying the range of R2 ≧ 1.5.
〈評価基準〉
フィルム上に出力形成された拡大画像の評価基準は以下の通りである。
・：繊維一本のそれぞれを鮮明に認識することが可能。
△：繊維の存在が確認できる。
×：繊維の存在が確認できない。
上記の評価基準に従って、７人の画像評価者がフィルム上の画像を観察し、被写体となったガラスウール繊維の画像について評価を行った。
<Evaluation criteria>
The evaluation criteria for the enlarged image output and formed on the film are as follows.
・: Each fiber can be clearly recognized.
Δ: The presence of fibers can be confirmed.
X: The presence of fibers cannot be confirmed.
In accordance with the above evaluation criteria, seven image evaluators observed the image on the film and evaluated the image of the glass wool fiber that was the subject.
〈評価結果〉
評価結果は、下記の表１の通りである。
上述した実験条件において被写体であるガラスウール繊維の直径ｓを０．０５〜５０（μｍ）まで一定値毎に段階的に変化させて同じ撮影条件で撮影を行った場合も同様の評価結果が得られた。
<Evaluation results>
The evaluation results are as shown in Table 1 below.
Similar evaluation results can be obtained when shooting is performed under the same shooting conditions by changing the diameter s of the glass wool fiber, which is the subject, from 0.05 to 50 (μm) step by step for each constant value under the experimental conditions described above. It was.
また、表１中のボケＢ、エッジ強調幅ＥＢは、式２、３から算出している。
Further, the blur B and the edge enhancement width EB in Table 1 are calculated from the
表１の評価結果において、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８から拡大率Ｍが１０〜４０のとき、直径ｓ＝０．０５〜５０（μｍ）と非常に微小なガラスウール繊維が鮮明となる非常に良好な画質が得られている。拡大率Ｍが１〜５と比較的小さいＮｏ．１〜３では、微小な撮影対象を確認することができない結果となっている。これは、拡大率Ｍが小さいためボケＢが小さくなってエッジ効果が得られるものの、微小な撮影対象物を視認するのに充分な拡大がなされていないことによるものと考えられる。一方、Ｎｏ．９の結果から、拡大率Ｍ＝５０とすると拡大による視認性が高くなるのに対してボケＢの比率が大きくなり、逆にガラスウール繊維が確認できない画質となることが分かる。 In the evaluation results of Table 1, No. 4-No. When the enlargement ratio M is 10 to 40, the diameter s = 0.05 to 50 (μm) and a very fine glass wool fiber with a very fine image quality is obtained. An enlargement ratio M of 1 to 5 is relatively small. In 1 to 3, it is a result that a minute photographing object cannot be confirmed. This is considered to be because the enlargement ratio M is small, and the blur B is reduced to obtain an edge effect, but the enlargement is not sufficiently performed to visually recognize a minute photographing object. On the other hand, no. From the result of 9, it can be seen that when the enlargement ratio is M = 50, the visibility due to the enlargement is high, but the ratio of the blur B is large, and conversely, the image quality is such that the glass wool fiber cannot be confirmed.
デジタルデータで得られたＸ線画像についても、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８の撮影条件により微小な撮影対象物も確認可能な画質が得られている。これに対し、フィルムにより得られたＸ線画像では、同じ撮影条件でもより良好な評価結果となっている。これは、デジタル化の過程で生成された画像信号のサンプリング時に、各画素（サンプリングピッチ）内でエッジ強調部分に対応する強弱の画像（信号）部分が平均化（相殺）され、位相コントラスト撮影本来のエッジ効果が十分に発揮されないことによるものと考えられる。 For X-ray images obtained with digital data, no. 4-No. The image quality that can confirm even a minute object to be photographed is obtained under the eight photographing conditions. On the other hand, the X-ray image obtained with the film has a better evaluation result even under the same imaging conditions. This is because when the image signal generated in the digitization process is sampled, the strong and weak image (signal) portions corresponding to the edge emphasis portions within each pixel (sampling pitch) are averaged (cancelled), and phase contrast imaging is inherent. This is considered to be because the edge effect is not fully exhibited.
一方、フィルムの場合には、このようなデジタル化の過程が無く、Ｘ線量の変化量をそのままフィルムへの感光量に変換させることができる。よって、微弱な信号変化も画像に反映させることができ、エッジ効果も十分に得られることとなる。 On the other hand, in the case of a film, there is no such digitization process, and the amount of change in the X-ray dose can be directly converted into the exposure amount to the film. Therefore, a weak signal change can be reflected in the image, and the edge effect can be sufficiently obtained.
実施例２では、実施例１の実験条件において、Ｘ線管の焦点径Ｄ＝３０（μｍ）として撮影を行い、得られた拡大画像の画像評価を行った。 In Example 2, imaging was performed under the experimental conditions of Example 1 with a focal diameter D of the X-ray tube D = 30 (μm), and image evaluation of the obtained enlarged image was performed.
〈実験条件〉
焦点径Ｄ＝３０（μｍ）のＸ線管を使用していることを除き、実験条件は実施例１と同一である。
<Experimental conditions>
The experimental conditions are the same as in Example 1 except that an X-ray tube having a focal diameter D = 30 (μm) is used.
〈撮影条件〉及び〈評価条件〉
撮影条件及び評価条件は、実施例１と同一である。
<Shooting conditions> and <Evaluation conditions>
The shooting conditions and the evaluation conditions are the same as in the first embodiment.
〈評価結果〉
評価結果は、下記の表２の通りである。
実施例２においても被写体であるガラスウール繊維の直径ｓを０．０５〜５０（μｍ）まで一定値毎に段階的に変化させて同じ撮影条件で撮影を行ったところ、同様の評価結果が得られた。
<Evaluation results>
The evaluation results are as shown in Table 2 below.
Also in Example 2, the same evaluation result was obtained when the subject was photographed under the same photographing conditions by changing the diameter s of the glass wool fiber as the subject stepwise from 0.05 to 50 (μm) for each constant value. It was.
また、表２中のボケＢ、エッジ強調幅ＥＢは、式２、３から算出している。
Further, the blur B and the edge enhancement width EB in Table 2 are calculated from the
表２の評価結果において、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．４０から拡大率Ｍが１０〜４０のとき、直径ｓ＝０．０５〜５０（μｍ）と非常に微小な撮影対象物も鮮明に視認可能な画質が得られることが分かる。拡大率Ｍが１〜５と比較的小さいＮｏ．１〜３では、微小な撮影対象を確認することができない結果となっている。これは、拡大率Ｍが小さいためボケＢが小さくなってエッジ効果が得られるものの、微小な撮影対象物を視認するのに充分な拡大がなされていないことによるものと考えられる。一方、Ｎｏ．９の結果から、拡大率Ｍ＝５０とすると拡大による視認性が高くなるのに対してボケの比率が大きくなり、逆にガラスウール繊維が確認できない画質となることが分かる。 In the evaluation results of Table 2, no. 4-No. When the magnification ratio M is 10 to 40 from 40, it can be seen that an image quality with a diameter of s = 0.05 to 50 (μm) and a very small photographic subject can be clearly seen. An enlargement ratio M of 1 to 5 is relatively small. In 1 to 3, it is a result that a minute photographing object cannot be confirmed. This is considered to be because the enlargement ratio M is small, and the blur B is reduced to obtain an edge effect, but the enlargement is not sufficiently performed to visually recognize a minute photographing object. On the other hand, no. From the result of 9, it can be seen that when the enlargement ratio is M = 50, the visibility due to the enlargement is high, but the blur ratio is large, and conversely, the image quality is such that the glass wool fiber cannot be confirmed.
表１の評価結果と併せて考慮すると、焦点径Ｄを１０から３０へと大きくしても画質には影響がなく、微小な撮影対象が鮮明となるまで拡大することができるとともに、鮮鋭性が高い出力画像が得られることが分かる。 Considering together with the evaluation results in Table 1, even if the focal diameter D is increased from 10 to 30, there is no effect on the image quality, and it can be enlarged until a minute photographing object becomes clear, and sharpness is improved. It can be seen that a high output image can be obtained.
また、デジタルデータで得られたＸ線画像についても、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．８の撮影条件により微小な撮影対象物も確認可能な画質が得られており、これに対してフィルムにより得られたＸ線画像では、同じ撮影条件でもより良好な評価結果となっているのは実施例１と同様であり、その理由も同じであると考えられる。 In addition, for X-ray images obtained with digital data, no. 4-No. The image quality that can confirm even a minute object to be photographed is obtained under the photographing conditions of 8, and on the other hand, the X-ray image obtained by the film has a better evaluation result even under the same photographing conditions. It is the same as that of Example 1, and the reason is also considered to be the same.
一般に、Ｒ１が大きくなると、画像検出器に到達する単位時間あたりのＸ線量が減少するため、出力画像において充分な濃度が得られなくなり、視認性が低下する。
逆に、Ｒ１が小さすぎると、画像検出器の全面にＸ線を照射できないため、出力画像において濃度ムラが生じ、均一性が低くなる。また、撮影できる被写体の範囲が小さくなるため、撮影目的によっては不適切な場合がある。
In general, when R1 is increased, the X-ray dose per unit time reaching the image detector is decreased, so that a sufficient density cannot be obtained in the output image, and visibility is lowered.
Conversely, if R1 is too small, the entire surface of the image detector cannot be irradiated with X-rays, resulting in uneven density in the output image, resulting in poor uniformity. In addition, since the range of subjects that can be photographed is small, it may be inappropriate depending on the purpose of photographing.
また、Ｒ２が大きいほど散乱線が除去され、ノイズの少ない良好な画質となり、拡大率Ｍが大きいほど鮮鋭性、粒状性が良好となる。
拡大率Ｍ及びＲ２は、位相コントラスト効果（エッジ効果）に寄与する因子となり、拡大率Ｍ及びＲ２がともに大きくなるほど位相コントラスト効果が大きくなり、被写体の細部が鮮明となる、良好な画像が得られる。
Further, as R2 is larger, scattered rays are removed, and a good image quality with less noise is obtained. As the enlargement ratio M is larger, sharpness and graininess are improved.
The enlargement ratios M and R2 are factors that contribute to the phase contrast effect (edge effect), and the larger the enlargement ratios M and R2, the greater the phase contrast effect, and the better the detail of the subject is obtained. .
実際に、適用する焦点径Ｄ、拡大率Ｍ、拡大率Ｍに応じた距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３等を決定する際には、ボケＢの程度や、上述したような出力画像の画質とその画質を左右する因子との関係から、実験的又は経験的に最良の画質が得られるものを選択すればよい。
なお、Ｘ線源は点線源に近いほどボケＢが小さくなるので、焦点径Ｄは限りなく小さいものが良い。
Actually, when determining the focus diameter D, the enlargement ratio M, and the distances R1, R2, R3, etc. according to the enlargement ratio M, the degree of blur B, the image quality of the output image and the image quality thereof as described above From the relationship with the factors that influence the image quality, it is sufficient to select one that gives the best image quality experimentally or empirically.
Since the blur B becomes smaller as the X-ray source is closer to the point source, the focal diameter D is preferably as small as possible.
以上のように、本実施形態によれば、Ｘ線管の焦点径Ｄ（μｍ）を１≦Ｄ≦３０とし、位相コントラスト撮影における拡大率Ｍを、１０≦Ｍ≦４０とすることにより、直径ｓが０．０５≦ｓ≦５０と非常に微小な撮影対象を視認可能な高画質の拡大画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the diameter D (μm) of the X-ray tube is set to 1 ≦ D ≦ 30, and the magnification ratio M in phase contrast imaging is set to 10 ≦ M ≦ 40. It is possible to obtain a high-quality enlarged image in which s is 0.05 ≦ s ≦ 50 and a very small imaging target can be visually recognized.
また、撮影室内の広さを考慮して、Ｘ線管の焦点から前記画像検出器までの距離Ｒ３（ｍ）を、３≦Ｒ３≦５の範囲内で固定し、その固定された距離Ｒ３の中で距離Ｒ１、Ｒ２を可変して拡大率Ｍを調整している。よって、限られた室内の中で拡大率Ｍを１０≦Ｍ≦４０と比較的大きい拡大率Ｍに調整することが可能となる。 In consideration of the size of the imaging room, a distance R3 (m) from the focal point of the X-ray tube to the image detector is fixed within a range of 3 ≦ R3 ≦ 5, and the fixed distance R3 Among them, the enlargement ratio M is adjusted by changing the distances R1 and R2. Therefore, the enlargement ratio M can be adjusted to a relatively large enlargement ratio M such that 10 ≦ M ≦ 40 in a limited room.
また、フィルム・スクリーン方式による撮影を行うことにより、微弱な信号変化をとらえることが可能となり、微小な対象物を撮影する際には、Ｘ線画像をデジタルデータとして生成する場合に比較して、より視認性の高い高画質な出力画像を得ることができる。 In addition, by performing film-screen imaging, it becomes possible to capture a weak signal change. When imaging a minute object, compared to the case of generating an X-ray image as digital data, A high-quality output image with higher visibility can be obtained.
１ 撮影システム
２ Ｘ線管
ａ 焦点
３ 撮影装置
３１ フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記被写体を透過したＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を生成する画像記録材又は画像検出器と、
を有し、
前記Ｘ線管の焦点径をＤ（μｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記被写体までの距離をＲ１（ｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記画像記録材又は前記画像検出器までの距離をＲ３（ｍ）、
とするとき、
１≦Ｄ≦３０、
３≦Ｒ３≦５、
１５≦Ｒ３／Ｒ１≦４０、
を満たすことを特徴とするアスベスト用位相コントラストＸ線撮影システム。 An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
An image recording material or an image detector for generating an X-ray image corresponding to the X-ray dose of X-rays transmitted through the subject;
Have
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image recording material or the image detector is R3 (m),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
15 ≦ R3 / R1 ≦ 40,
A phase contrast X-ray imaging system for asbestos characterized by satisfying the above requirements.
画像記録材又は画像検出器により前記被写体を透過したＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を生成する工程と、
を含み、
前記Ｘ線管の焦点径をＤ（μｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記被写体までの距離をＲ１（ｍ）、
前記Ｘ線管の焦点から前記画像記録材又は前記画像検出器までの距離をＲ３（ｍ）、
とするとき、
１≦Ｄ≦３０、
３≦Ｒ３≦５、
１５≦Ｒ３／Ｒ１≦４０、
を満たすことを特徴とするアスベスト用位相コントラストＸ線撮影方法。 Irradiating a subject with X-rays from an X-ray tube;
Generating an X-ray image corresponding to an X-ray dose of X-rays transmitted through the subject by an image recording material or an image detector;
Including
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image recording material or the image detector is R3 (m),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
15 ≦ R3 / R1 ≦ 40,
A phase contrast X-ray imaging method for asbestos, characterized in that:
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