JP6106809B2 - 可動式格子を含む微分位相コントラスト撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、微分位相コントラスト・イメージング（dPCI）の分野に関する。具体的には、本発明は、Ｘ線微分位相コントラスト・イメージング及びＸ線減衰イメージングのための装置及び方法に関する。

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。例えば、コヒーレントＸ線は、インコヒーレントＸ線源と走査対象物との間の線源格子によって生成することができる。典型的なＸ線減衰イメージングに加えて、ｄＰＣＩは、投射ラインに沿った対象物の吸収特性だけでなく、透過Ｘ線の位相シフトも決定することができる。対象物の後ろに、位相シフト格子（位相格子としても知られている）が配置され、この位相シフト格子は、典型的には数マイクロメートル（μｍ）のオーダーで、その最小値及び最大値の相対的な位置でのビームの位相シフトに関して必要な情報を含む干渉縞を生成する。一般的なＸ線検出器は、このような微細構造を解像することができないので、干渉縞は、干渉縞の周期性と同様の周期性を有する吸収ストリップを透過する周期性パターンを特徴とする分析(analyzer)格子（吸収格子としても知られている）を用いてサンプリングされる。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し、このモアレパターンは、一般的なＸライン検出器によって検出可能である。

ｄＰＣＩを実行するために、基本的に、２つの異なるシステムの幾何学的形状：平面２Ｄ検出及びスリット走査システムが存在する。
平面２Ｄ検出では、２Ｄ検出器のアレイは、単一のＸ線照射で全体の投射画像を撮影し、位相取得は、例えば４，８又は１６回のＸ線照射を用いる「位相ステッピング」と呼ばれるプロセスにより実現しなければならず、そのＸ線照射では、線源格子、位相格子、及び吸収格子のうちの１つは、他の２つの格子に対して移動される。
スリット走査アプローチでは、女性の***は、***より下のスキャンアーム又はガントリの移動により走査される。複数の並列検出ラインの典型的な構成によるデータ収集の冗長性を利用して、位相ステッピングの必要性を排除することができ、格子は互いに対して移動させる必要はない。こうして、位相捕捉は、例えば特許文献１に記載されるように通常の走査動作で実現することができる。

しかしながら、両方の場合では、３つの格子の使用によって特徴付けられる微分位相コントラスト技術は、***組織を通過したＸ線の約５０％が吸収格子によって実際に吸収されて、こうして撮像するために失われ、又は画像化のために使用されないという欠点を有している。
場合によっては、格子を用いない減衰イメージングに代えて又はこれに追加して、ｄＰＣＩイメージングも実行することが望ましい場合がある。例えば、特許文献２には、可動式回折格子を含む微分位相コントラスト撮影装置が示されている。

回折格子を取り外すことができない場合には、検出器及びｄＰＣＩシステムの較正は、困難なことがあり、例えばドリフト又は他の検出器の性能変化に関する較正は、単に工場／初期設置時だけではなく、定期的に、少なくとも毎回のメンテナンス後に少なくとも較正する必要がある。
特許文献３には、スリットのセットを含む格子構造等の格子構造が設けられたＸ線システムが開示されており、そのセットは、互いに異なる方向を有する。
特許文献４には、可動式回折格子を含む位相コントラスト・イメージング用の検出装置が開示されている。
特許文献５には、回折格子を含む関節撮像装置が開示されている。
特許文献６には、Ｘ線ビームから外れた位置に移動可能な回折格子を含む位相コントラスト・イメージング用の装置が開示されている。

国際公開第２０１３／００４５７４号 国際公開第２０１２／００９９７０２号 国際公開第２０１３／１１１０５０号 米国特許出願公開第２０１３／０２０２０８１号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２３０１３５号明細書 国際公開第２０１１／０７０４８８号

２Ｄ検出システムでは、吸収格子は、検出領域全体をカバーするとともに、視野全体（約３０ｃｍ×４０ｃｍまで）から、すなわちかなり長い距離に亘って取り外さなければならない。これは、移動後に、吸収格子及び位相格子の間違った位置合せをもたらし、画像品質を劣化させることがある。さらに、２Ｄマンモグラフィシステムにおける好ましい移動方向は、***から離れる方向に吸収格子をＸ線イメージング経路から外れた位置にシフトさせる、前後方向となる。
（減衰、微分位相及び散乱イメージングを提供しながら）純粋な減衰イメージングとｄＰＣＩイメージングとの間で容易に切り替えることができるＸ線撮像装置を提供する必要がある。また、これら２つの動作モード間で速く、簡単に、正確に且つ確実に切り替わる装置を提供する必要もある。

これらのニーズは、独立請求項の主題によって満たすことができる。更なる例示的な実施形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかである。
本発明の態様は、Ｘ線微分位相コントラスト撮像装置、例えばマンモグラフィ装置に関する。
本発明の実施形態によれば、撮像装置は、Ｘ線ビームを生成するＸ線源と；非コヒーレントＸ線源（２０）からコヒーレントＸ線ビームを生成する線源格子（Ｇ０）と；コヒーレントＸ線ビームを、対象物を通過させるための複数の扇形状Ｘ線ビームに分割するためのスリットを含むコリメータと；位相格子及び対象物の後ろに配置された吸収格子と；位相格子及び吸収格子によって、対象物を通過する扇形状Ｘ線ビームから生成されたモアレパターンを検出する検出ラインを含むライン検出器と；を有する。Ｘ線源、線源格子、コリメータ、位相格子、吸収格子、及び検出器は、共通のガントリに固定されるとともに対象物に対して移動可能にされ、それによって、ガントリの異なる位置からの複数の干渉縞が、対象物の微分位相画像を再構成するために検出可能となる。線源格子、位相格子、及び吸収格子の少なくとも１つの格子は、格子線のグループと、この格子線のグループ同士の間の透過性領域とを含む。ここで、格子線のグループ及び透過性領域は、検出ラインの方向に対して垂直な方向に互いに交互に配置される。線源格子、位相格子、及び吸収格子の少なくとも１つの回折格子が、ガントリに対して移動可能にされ、それによって、線源格子の第１の（dPCI）位置で、Ｘ線ビームは、格子線を通過し、続いてコリメータのスリットを通過し、及び線源格子の第２の（減衰イメージング）位置で、Ｘ線ビームは、透過性領域を通過し、続いてコリメータのスリットを通過する、或いは線源格子及び吸収格子の少なくとも一方の第１の位置で、扇形状Ｘ線ビームは、格子線を通過し、及び、位相格子及び吸収格子の少なくとも一方の第２の位置で、扇形状Ｘ線ビームは、透過性領域を通過する。

こうして、格子線のグループ及び透過性領域が、検出ラインに対して垂直な方向に互いに交互に配置されるので、第１の位置では、格子線のグループは、隣接する検出ライン同士の間の空間（すなわち、検出ラインの方向に対して垂直な方向の、隣接する検出ライン同士の間の空間）上に投影される一方、第２の位置では、透過性領域は、そのような空間上に投影される。その結果、本発明に係るＸ線微分位相コントラスト撮像装置は、１つ以上の回折格子（複数可）をＸ線照射野から完全に外した位置に移動させる必要性（及び１つ以上の回折格子（複数可）をそれぞれＸ線照射野に移動させる必要性）を回避しながら、隣接する検出ライン同士の間の空間を有効に利用して、ｄＰＣＩイメージングから減衰イメージングへの（及び減衰イメージングからｄＰＣＩイメージングへの）切り替えを可能にする。

スリット走査装置では、Ｘ線に曝露される位相格子及び／又は吸収格子の領域のみが、格子線を有する必要がある。他の領域は、Ｘ線に対して透過性を有する又は透過性を有した状態のままにすることができる。
スリットが回折格子の格子線と位置合わせされるような位置に全ての格子がある構成では、撮像装置は、通常、対象物での減衰、微分位相及びＸ線散乱に関する情報を含むようなｄＰＣＩデータを生成するように構成される。
（純粋な）減衰画像を形成したい場合に、位相格子及び／又は吸収格子は、それら位相格子及び／又は吸収格子が、格子線を含まない、Ｘ線に対して透過性を有する領域でＸ線に曝露されるような位置へと移動させることができる。こうして、（純粋な）減衰イメージング中の回折格子の減衰及び対象物（患者であってもよい）に送達されるＸ線量を、低減することができる。

位相格子及び吸収格子は、撮像装置の干渉計として確認することができ、その撮像装置は、位相コントラストと従来のイメージング（マンモグラフィ）との間の切替えを可能にする格納式干渉計を含むスリット走査装置として確認することができる。これは、セットアップ状態から格子線を含む領域を取り外す（及び導入する）ことによって達成される。例えば、吸収格子は、（５０％の）吸収部分（格子線を形成するために金で充填されたウエハ内のトレンチ）及び透過性領域（素地のシリコン）を含む基板としてのシリコンウエハを有することができる。オン・オフ機構が、比較的短い距離に亘った吸収格子の横方向のシフトによって実現することができる。

これに反して、フルフィールド・デジタル・マンモグラフィ（FFDM）等の平面２Ｄ検出では、位相格子及び／又は吸収格子は、より長い距離に亘ってＸ線照射野全体から完全に取り外し／これに再挿入しなければならない。
本発明の更なる態様は、上記及び下記に記載されるような画像装置とすることができる同一の装置を用いる微分位相画像データ及び減衰画像データを取得するための方法に関する。

本発明の実施形態によれば、当該方法は：装置の位相格子及び吸収格子から選択された格子を第１の位置に移動させ、それにより、コリメータによって生成された扇形状Ｘ線ビームが、格子上の格子線のグループを通過する、移動させるステップと；対象物に対して位相格子及び吸収格子を含むガントリとライン検出器とを移動させることにより、及びガントリの複数の位置で対象物、位相格子、及び吸収格子を通過するＸ線を検出することにより、微分位相画像データを取得するステップと；回折格子を第２の位置に移動させ、それにより、扇形状Ｘ線ビームは、格子の透過性領域を通過する、移動させるステップと；対象物に対してガントリを移動させることにより、及びガントリの複数の位置で対象物を通過するＸ線を検出することにより、（純粋な）減衰画像データを取得するステップと；を含む。

例えば、単に、吸収格子及び／又は位相格子を比較的小さな距離だけ移動させることにより、微分位相イメージングを、（純粋な）減衰イメージングに切り替えることができる。
マンモグラフィでは、臨床用途に応じて、マンモグラフィのワークロードの特定の部分は、微分位相イメージングの恩恵を受ける。しかしながら、ワークロードの一部は、依然として、従来のモード（減衰イメージングのみ）で実施することができる。臨床医は、患者毎（あるいはビュー毎）の基準でモード同士の間で選択するのを所望することができる。
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照して説明され、これから実施形態から明らかになるだろう。

本発明の実施形態に係る撮像装置を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置用のコリメータを概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置用のライン検出器を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の格子の一部を概略的に示す図である。 本発明の更なる実施形態に係る撮像装置を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係るｄＰＣＩ及び減衰画像データを取得する方法のフロー図である。

図面で使用される参照記号及びそれら参照符号の意味は、符号の説明に要約形式で一覧表示される。原理的には、図面において、同一の部品には同一の参照符号が付される。
図１は、可動式ガントリ１２を含むＸ線撮像装置１０を示しており、そのガントリは、対象物１４に対して所定の角度範囲で移動可能である。Ｘ線撮像装置１０は、マンモグラフィ装置とすることができ、対象物１４は、女性の***とすることができ、この***は、装置１０、例えばガントリ１２も担持するフレーム１６に固定された支持台１８に支持される。
ガントリ１０は、Ｘ線源２０（例えばＸ線管）、線源格子Ｇ０、コリメータ２２、位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２、及びライン検出器２４を担持する。格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２、コリメータ１８、及びライン検出器２４は、Ｘ線源１６に対して固定した距離でガントリ１２に取り付けられる。

画像データを取得するため、装置１０のコントローラ２６が、ガントリ１２を所定の角度範囲で対象物１４の周りに移動させ、且つその角度範囲に沿った異なる位置でライン検出器２４を用いて複数の投射画像を取得する。
線源格子Ｇ０によりＸ線源２０の（非コヒーレント）Ｘ線ビームから生成されたコヒーレントＸ線ビームは、コリメータ２２によって扇形状ビーム２８に分割される（そのうちの１つが図１に示されている。）。

図２に、コリメータ２２が示されている。このコリメータは、平行な等間隔の複数のスリット３０を含む略矩形の基板を含む。通常、コリメータ２２の長辺は、ガントリ１２の移動軸線に対して略平行である。
図１に戻ると、扇形状ビーム２８は、対象物１４及び回折格子Ｇ１，Ｇ２を通過し、図３に示されるライン検出器２４上に投射される。また、検出器２４は、（Ｘ線源２０から見て）略矩形の形状を有しており、その長辺は、通常、ガントリの移動軸線に対して略直交する。検出器２４は、コリメータが含むスリット３０と同じ数の検出ライン３２を含む。各々が画素検出素子のラインを含む検出ライン３２は、スリット３０と位置合わせされ、それによって、スリット３０を通過する各扇形状Ｘ線ビーム２８は、それぞれのライン検出器３２上に投射される。スリットの配置及び／又は検出ライン３２の配置は、図面に示されるよりも複雑にすることができる。スリット３０及び／又は検出ライン３２は、ワンピースとして重ねる(go through)ことができない場合があり（そうしないと、いくつかのスリットの必要性がないであろう）、それらスリット３０及び／又は検出ライン３２は、わずかにオフセットし得る。
コントローラ２６は、取得した画像データと、その中に符号化された干渉縞を評価することができ、及び対象物１６の位相シフトを示す画像を決定／再構成することができる。

図４には、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の可能な実施形態が示されている。図４は、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２のうちの１つの断面を示している。端部で検出器上に投射されるＸ線ビームの成分のみを、回折格子によって回折させる必要があるので、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の領域のみが、扇形状ビーム２８を妨げる格子線３４を有する必要がある。こうして、格子線３４は、それらグループの間に格子線を含まない領域によって分離された格子線３４のグループ３６にグループ化することができる。
しかしながら、格子の１つだけ又は２つだけを図４に示すように設計すること、及び他の格子が、その全領域に亘って格子線を有すること（特に線源格子Ｇ０の場合である）も可能である。

格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２は、多少なりとも（格子線３４の領域によって少なくとも）Ｘ線ビームを減衰させるので、ライン検出器２４を用いて減衰撮像データを取得する際に、Ｘ線ビームからそれら格子を取り外すことが有益となり得る。
図１に示される実施形態では、これは、格子Ｇ１，Ｇ２に設けられた、Ｘ線に対して透過性を有する領域３８（図４参照）により実現される。格子Ｇ１及び／又はＧ２を横方向に移動させることにより、格子をオン位置から移動させることができ、Ｘ線ビーム２８は、グループ３６を介してオフ位置に通り抜け、Ｘ線ビーム２８は、透過性領域３８を通り抜ける。

本発明の実施形態によれば、位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２の少なくとも１つの格子は、格子線３４のグループ３６と、この格子線のグループの間の透過性領域３８とを含み、且つガントリ１２に対して移動可能であり、それによって、格子の第１の「オン」位置で、扇形状Ｘ線ビーム２８は、格子線３４を通過し、格子の第２の「オフ」の位置で、扇形状Ｘ線ビーム２８は、透過性領域３８を通過する。
格子線３４の方向は、図１の平面に対して略垂直であってもよい、すなわち格子線が、格子Ｇ０，Ｇ１の移動方向に対して略直交するように動くことができることに注意されたい。

透過性領域３８は、通常、略矩形である。矩形の短辺は、隣接する２つの格子線３４同士の間の距離よりもはるかに長くすることができる。コリメータ２２の等間隔のスリット３０によって、グループ３６及び領域３８は、交互に配置することができ、及び全てが互いに同じ距離を有することができる。
本発明の実施形態によれば、格子線３４のグループ３６及び透過性領域３８は、互いに交互に配置される。
本発明の実施形態によれば、格子線３４のグループ３６は等間隔であり、透過性領域３８は等間隔である。

通常、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２は、ウエハ（基板）をエッチングすることにより及び／又は構造化された金属被覆をウエハの少なくとも一方の側面に配置することによって製造される。例えば、ウエハは、Ｘ線に対して実質的に透過性を有する薄いシリコンウエハ（３００μｍ〜５００μｍの厚さ）であってもよい。格子Ｇ０，Ｇ２の格子線３４は、格子Ｇ０，Ｇ２に直交して衝突する放射線の約５０％を吸収するような金で充填されたシリコントレンチであってもよい。位相格子Ｇ１の格子線３４は、基板内の（空の）トレンチであってもよい。
本発明の実施形態によれば、格子線は、基板上の金属線であってもよく、及び／又は基板内のトレンチであるか、又は基板内にトレンチを含んでもよい。
透過性領域３８は、基板／シリコンウエハの未処理部分、例えば金及びトレンチを全く含まない部分に設けてもよい。

本発明の実施形態によれば、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の少なくとも１つは、Ｘ線に対して透過性を有する基板を含み、透過性領域３８は、金属配線を含まない基板上の領域である。
しかしながら、透過性領域３８は、基板内の孔によって提供することも可能である。
本発明の実施形態によれば、透過性領域３８は、格子の基板内の孔であってもよく、又は格子の基板に孔を含んでもよい。
図１にさらに示されるように、格子Ｇ０は、別の方法を用いてＸ線ビーム２８から取り除くことができる。格子Ｇ０は、ヒンジ４８に取り付けてもよく、及び例えばコントローラ２６によって制御されるモータ４０を用いて、Ｘ線の光路２８から外れた位置にフラップ(flap;上下動させる)することができる。しかしながら、空である格子Ｇ０のトレンチを液体金属で充填することも可能である。

本発明の実施形態によれば、撮像装置１０は、Ｘ線ビームから線源格子Ｇ０を取り外すためのヒンジ４８をさらに有する。
他の２つの格子Ｇ１，Ｇ２は、コントローラ２６によって制御される（更なる）モータ４０によって直線的に移動させてもよい。
本発明の実施形態によれば、装置１０は、格子Ｇ１，Ｇ２の少なくとも一方を第１の位置と第２の位置との間に移動させるためのモータ４０を有しており、コントローラ２６は、その移動を制御する。
この移動は、ステッピングモータ、ベルト駆動、又は同様のものによって実現することができ、機械的にロバストであり且つ明確に規定された「オン」エンドポイントが、提供される。

「インライン」設定が、格子Ｇ１，Ｇ２の非常に正確な位置合せを必要とするので、機械的な移動距離は、正確さを維持するために制限しなければならないことがあり得る。同様に、格子Ｇ２は、ワークフローを混乱させないために、数秒以内に内外に移動しなければならないことがある。
ｄＰＣＩを用いることが重要であるときに、特に第１の「オン」位置（ｄＰＣＩモード）での格子Ｇ１，Ｇ２の位置付けは、通常、格子Ｇ１，Ｇ２の位置合せとして明確に規定しなければならない。従って、「オン」位置に高い機械的精度を確保するための手段が、必要とされ得る。

装置１０は、幾何学的に非常に明確に規定されたロック可能な「オン」位置と、幾何学的により緩く規定された「オフ位置」とを含む２つの状態を切り替える機構４０，４４を含むことができる。前者（「オン」位置）は、位相差が必要とされると、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して配置しなければならないことを考慮してはるかに高い精度が必要になる。必要な精度は、例えば剛体の機械的ストッパにより、又はセンサ４６を用いて「オン」位置での格子Ｇ２の位置を光学的に検出することにより、確保することができる。この精度は、新たな較正の必要性を排除するのに十分な精度にする必要がある。
本発明の実施形態によれば、格子Ｇ１，Ｇ２の第１の位置は、機械的ストッパ４４によって決定される。
本発明の実施形態によれば、格子Ｇ１，Ｇ２の第１の位置は、位置センサ４６によって決定される。

格子Ｇ１が固定されたままであり、格子Ｇ２のみが可動である場合に、ｄＰＣＩモードの正確なロック位置及び／又は動きエンドポイントは、その格子Ｇ２が再び較正位置となり続いてモータを停止させるまで、格子Ｇ２を後方にシフトさせながら、モアレパターン、すなわちエアイメージを測定することによって確保することができる。
テフロン（登録商標）レール４２又は同様のレールが、検出器又は格子Ｇ１，Ｇ２上に蓄積する塵／残留物のリスクを形成することなく、格子Ｇ１，Ｇ２を、垂直軸線及び他の面内軸線の他の空間方向に案内するガイドとして提供され得る。
本発明の実施形態によれば、撮像装置１０は、格子を案内するテフロン（登録商標）レール４２をさらに含む。

通常、吸収格子Ｇ２のみが、装置１０の効果的な検出量子効率、すなわちＸ線の吸収に実質的に影響を与える。Ｘ線源２０の出射窓に配置され、従って対象物１４の前方に配置された線源格子Ｇ０は、利用可能なＸ線束のみに影響を与え、照射量に影響を与えない。Ｇ１は、設計により、通常約５〜１０％だけの小さい減衰を含む位相格子であるので、位相格子Ｇ１は、***の背後にあるにもかかわらず、照射量にわずかな影響を与えるにすぎない。こうして、位相コントラストから従来の撮像への切替えは、セットアップ状態から、すなわち対象物の後ろのＸ線イメージング経路から吸収格子Ｇ２のみ体を取り外すことによって実現することができる。

本発明の実施形態によれば、吸収格子Ｇ２のみが、透過性領域３８を有しており、及び／又は第１の位置と第２の位置との間で移動させることができる。
しかしながら、透過性領域を位相格子Ｇ１に設けること、及び扇形状Ｘ線ビーム３８の光路に透過性領域３８を移動させるためにその位相格子をシフトさせることも可能である。
本発明の実施形態によれば、位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２は、透過性領域３８を有しており、及び／又は第１の位置と第２の位置との間で移動させることができる。
図１に示されるように、両方の格子は、それぞれのモータ４０により各レール４２上で移動され、すなわち、それら両方の格子は、互いに独立して移動可能である。
本発明の実施形態によれば、位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２は、第１の位置と第２の位置との間で、互いに独立して移動可能である。位相格子Ｇ１を移動させる第１のモータ４０及び吸収格子Ｇ２を移動させる第２のモータがあってもよい。

図５は、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２をどの様に移動させることができるかを示す更に可能な実施形態を示している。図５では、格子Ｇ１，Ｇ２は、互いに接続され、例えば共通のフレームに接続され、且つ互いに相対的に移動することがでず、２つの格子Ｇ１，Ｇ２の正確な位置合せを向上させることができる。
本発明の実施形態によれば、位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２は、互いに固定して接続され、且つ第１の位置と第２の位置との間で互いに移動可能である。２つの格子Ｇ１，Ｇ２を含むｄＰＣＩの干渉計全体は、格納式であってもよい。
その移動は、コントローラ２６によって制御される共通のモータ４０を用いて行うことができる。

また、図５は、格子Ｇ０（移動可能な場合に）を、図５に示される格子Ｇ１，Ｇ２のように移動させることができることを示している。特に、格子Ｇ０は、格子線３４のグループ３６を含んでもよく、且つモータ４０によりレール４２上で横方向にシフトしてもよい。
本発明の実施形態によれば、線源格子Ｇ０は、格子線３４のグループ３６と、この格子線のグループの間の透過性領域３８とを含み、且つガントリ１２に対して移動可能であり、それによって、線源格子Ｇ０の第１の位置で、格子線のグループからのＸ線ビームは、コリメータ２２のスリット３０を通過し、線源格子Ｇ０の第２の位置で、線源格子の透過性領域からのＸ線ビームは、コリメータ２２のスリット３０を通過する。

本発明の実施形態によれば、装置１０は、線源格子Ｇ０を移動させるためのモータ及び／又は線源格子Ｇ０を案内するためのテフロン（登録商標）レール４２を含む。線源格子Ｇ０の格子線を光路から外れた位置に移動させることによって、取得速度も高めることができる。線源格子がＸ線ビームを減衰していない場合に、そこに３〜４倍以上のＸ線束とすることができ、同じ画像品質で走査時間を非常に短くすることができる。

図６は、図１又は５に示された装置１０を用いた微分位相画像データ及び減衰画像データを取得する方法を示している。
開始時に、装置１０及び格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２が、「オフ」位置、すなわち第２の位置にあると仮定され、そのオフ位置で、Ｘ線ビーム２８は、１つ以上の格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の領域３８を通過することができる。さらに、格子Ｇ０は、ヒンジ４８によって、Ｘ線ビーム２８の光路から外れた位置にフラップすることができる（図１参照）。
ステップ６０では、ｄＰＣＩデータを取得すべきであると決定される。例えば、装置１０を使用する臨床医は、対応するコマンドをコントローラ２６に入力する。

Ｇ０コントローラ２６は、それら格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２が、例えば２つの検出ライン３２の間の半分の距離未満の距離に相当する距離だけ格子を横方向にシフトさせることによって、移動可能である場合に、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２を「オン」位置（第１の位置）に移動させる。
コリメータ２２の隣接する２つのスリット３０同士の間の距離が、典型的には、ライン幅当たり１ピクセルを含むような装置１０の単一のピクセルの数倍の検出器幅であるので、隣接する領域にメタルフリー領域を残しながら、必要な箇所のみ金で充填されたシリコントレンチを含む格子Ｇ０及び／又はＧ２を作製することは容易である。

例えば、格子（又は格子の１つ又は２つ）は、格子線３４のグループ３６と隣接する透過性領域３８との間の距離に等しい距離だけ移動させることができる。
本発明の実施形態によれば、装置１０の格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の少なくとも１つの格子、２つの格子、全ての格子を、第１の位置に移動させ、それによって、コリメータ２２によって生成された扇形状Ｘ線ビーム２８は、格子上の格子線３４のグループ３６を通過することができる。
移動後の格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の正確な位置付けは、機械的ストッパ４４によって及び／又はセンサ４６によって制御することができ、そのデータは、コントローラ２６により評価される。さらに、格子Ｇ１，Ｇ２は、互いに独立して移動させることができ（図１参照）、又は共通フレームと一緒に移動させることができる（図２参照）。

ステップ６２では、微分位相画像データは、対象物１４に対して位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２を含むガントリ１２と、ライン検出器２４とを移動させることにより、及びガントリ１２の複数の位置で対象物１４、位相格子Ｇ１、及び吸収格子Ｇ２を通過したＸ線を検出することによって取得される。
コントローラ２６は、ガントリ１２の移動を制御することができ、さらにライン検出器２４から取得したデータを評価して、微分位相コントラスト画像データを生成することができる。
ステップ６２では、装置１０を用いて純粋な減衰画像データを取得すべきことが決定される。また、このコマンドは、臨床医によってコントローラ２６に入力することができる。格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２（可動する場合に）は、「オフ」位置、すなわち第２の位置に戻される。

本発明の実施形態によれば、回折格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の少なくとも１つは、第２の位置に移動され、それによって、扇形状Ｘ線ビーム２８は、格子Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２上の透過性領域３８を通過することができる。
ステップ６４では、減衰画像データは、対象物１４に対してガントリ１２を移動させることにより、及びガントリ１２の複数の位置で対象物１４を通過するＸ線を検出することによって取得される。
コントローラ２６は、ガントリ１２の移動を制御することができ、且つさらにライン検出器２４から取得したデータを評価して、減衰画像データを生成することができる。

また、装置１０によって、ｄＰＣＩ干渉計Ｇ１，Ｇ２の較正を２つの別々のステップで実行するのを可能にする：吸収「分析(analyzer)」格子（複数可）Ｇ１，Ｇ２を含まない画像検出器の（例えば、暗電流、感度のための）共通の較正（線源格子が好ましくは第２の「オフ」位置にある）、第１の「オン」位置に両方の格子Ｇ１，Ｇ２を含むｄＰＣＩ干渉計Ｇ１，Ｇ２後続の追加の較正（線源格子Ｇ０は、第２の「オフ」位置にある）。干渉計をイメージング経路にロックするシステムは、はるかに複雑で、時間を要し、潜在的にそれほど正確でない複合較正を必要とする。
ステップ６６では、格子Ｇ１及びＧ２、必要に応じて線源格子Ｇ０は、第２の「オフ」位置に移動され、ライン検出器２４を較正する。

ステップ６８では、格子Ｇ１及びＧ２が、第１の「オン」位置に移動され、線源格子Ｇ０が、第２の「オフ」位置に移動される。その後、位相格子Ｇ１及び吸収格子Ｇ２を含む干渉計を較正する。
微分位相コントラスト・イメージング及び減衰イメージングの両方について可能な撮像装置１０は、多くの利点を有することができる。一方では、微分位相コントラスト・マンモグラフィ（DPCM）は、マイクロ石灰化の視認性及び鮮明性を高める、健康な組織に対する腫瘍の優れた描写性、及び一般的な画像の鮮明性及び品質を高める等の、その潜在的な利益の観点から現在非常に集中的に研究されている。現在の研究の状態では、それは未だ明確ではないが、改善された画像品質によって、患者の背後にある干渉計の吸収部分で失われたＸ線量子を補償する線量低減を可能にするだろう。一方では、臨床用途（手動での読込み又はコンピュータ支援診断、精密診断、画像誘導生検等を用いたスクリーニング）に応じて、臨床プロトコル及びローカル・ガイドラインは、患者の後ろの干渉計（すなわち格子Ｇ１及びＧ２）を用いない「従来型」のセットアップ状態で実施されるマンモグラフィワークロードの一部を必要とする一方、他の部分は、干渉計を用いた「ｄＰＣＩ」セットアップの恩恵を受けるだろう。臨床承認研究自体が、ｄＰＣＩシステムの市場への導入後の初期に直ぐに明らかになるが、スキャン毎の(scan-by-scan)基準で位相コントラスト干渉計を挿入／取り外す必要性が、永遠に続くと予想される。

さらに、幅広い混合設定、例えば密度の高い***対脂肪の多い(fatty)***、又は白色人種対アフリカ系アメリカ人対アジア系女性の混合臨床設定では、臨床医は、患者毎、或いはビュー毎の基準で選択する能力が必要になる。最後に、市場への浸透(uptake)は、臨床医が、ｄＰＣＩを含まない従来システムと、ｄＰＣＩのみを実行することができるシステムとの間の事前の構成を選択することを強いられないが、臨床医が自分の臨床判断毎にスイッチをオン又はオフにすることができるオプションとしてｄＰＣＩを含む従来のシステムを購入することができる場合は、速くなる。
上記で指摘したように、取得されるマンモグラフィスキャンの特性（スクリーニング又は診断又は介入）に応じて、臨床プロトコル及びガイドラインやスキャン毎の基準での臨床医の好みは、通常、上述したように撮像装置１０を用いて可能となるように、従来のイメージングと位相コントラスト・イメージングとの間を切り替える機能が必要になる。

本発明について、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明してきたが、このような図示及び説明は、例又は例示とみなすべきであり、限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、図面、明細書の開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、本発明を実施する当業者によって理解され且つ行うことができる。請求項において、単語「備える、有する、含む(comprising)」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの(a, an)」は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又はコントローラ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されるいくつかのアイテムの機能を充足することができる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。

Ｇ０ 線源格子
Ｇ１ 位相格子
Ｇ２ 吸収格子
１０ Ｘ線撮像装置
１２ ガントリ
１４ 対象物
１６ フレーム
１８ 支持台
２０ Ｘ線源
２２ コリメータ
２４ ライン検出器
２６ コントローラ
２８ 扇形状ビーム
３０ スリット
３２ 検出ライン
３４ 格子線
３６ 格子線のグループ
３８ 透過性領域
４０ モータ
４２ レール
４４ ストッパ
４６ 位置センサ
４８ ヒンジ

Claims (15)

1. Ｘ線微分位相コントラスト撮像装置であって、当該装置は：
   Ｘ線ビームを生成するＸ線源と；
   非コヒーレントＸ線源からコヒーレントＸ線ビームを生成する線源格子と；
   前記コヒーレントＸ線ビームを、対象物を通過させるための複数の扇形状Ｘ線ビームに分割するためのスリットを含むコリメータと；
   干渉縞を生成する位相格子及び前記対象物の後ろに構成された前記干渉縞からモアレパターンを生成する吸収格子と；
   前記位相格子及び前記吸収格子によって、前記対象物を通過する前記扇形状Ｘ線ビームから生成された前記モアレパターンを検出する検出ラインを含むライン検出器と；を備えており、
   前記Ｘ線源、前記線源格子、前記コリメータ、前記位相格子、前記吸収格子、及び前記ライン検出器は、共通のガントリに固定されるとともに前記対象物に対して移動可能にされ、それによって、前記ガントリの異なる位置からの複数の干渉縞が、前記対象物の微分位相画像を再構成するために検出可能となり、
   格子線のグループ及び透過性領域が、前記検出ラインの方向に対して垂直な方向に互いに交互に配置され、
   前記線源格子、前記位相格子、及び前記吸収格子の少なくとも１つの格子が、前記格子線のグループと、該格子線のグループ同士の間の透過性領域とを含むとともに、前記ガントリに対して移動可能にされ、
   それによって、前記線源格子の第１の位置で、前記Ｘ線ビームは、前記格子線を通過し、続いて前記コリメータのスリットを通過し、前記線源格子の第２の位置で、前記Ｘ線ビームは、前記透過性領域を通過し、続いて前記コリメータのスリットを通過し、又は
   前記位相格子及び前記吸収格子の少なくとも一方の第１の位置で、前記扇形状Ｘ線ビームは、前記格子線を通過し、前記位相格子及び前記吸収格子の少なくとも一方の第２の位置で、前記扇形状Ｘ線ビームは、前記透過性領域を通過する、
   Ｘ線微分位相コントラスト撮像装置。
2. 前記格子線のグループは、等間隔にされ、前記透過性領域は、等間隔にされる、
   請求項１に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
3. 前記格子は、Ｘ線に透過性を有する基板を含み、前記透過性領域は、金属配線を含まない前記基板上の領域を含む、
   請求項１又は２に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
4. 前記格子線は、前記基板上の金属線であり、及び／又は、
   前記格子線は、前記基板内に金属が充填されたトレンチであり、及び／又は、
   前記格子線は、前記基板内のトレンチである、
   請求項３に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
5. 前記透過性領域は、前記格子の基板に孔を含む、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
6. 前記格子を第１の位置と第２の位置との間の移動させるモータと；
   該移動を制御するコントローラと；をさらに備える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
7. 前記格子の第１の位置は、機械的なストッパにより決定される、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
8. 前記格子の第１の位置は、位置センサにより決定される、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
9. 前記格子を案内するためのレールをさらに含む、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
10. 前記吸収格子のみが、前記透過性領域を有する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
11. 前記位相格子及び前記吸収格子は、前記透過性領域を有する、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
12. 前記位相格子及び前記吸収格子は、第１の位置と第２の位置との間で互いに独立して移動可能であり、及び／又は、
    前記位相格子及び前記吸収格子は、互いに固定して接続されるとともに、第１の位置と第２の位置との間で一緒に移動可能である、
    請求項１１に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
13. 前記線源格子を前記Ｘ線ビームから取り外すためのヒンジをさらに備える、
    請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＸ線微分位相コントラスト撮像装置。
14. 同一の装置を用いて微分位相像データ及び減衰画像データを取得するための方法であって、当該方法は：
    前記装置の線源格子、位相格子、及び吸収格子から選択された格子を第１の位置に移動させ、それにより、コリメータによって生成された扇形状Ｘ線ビームが、前記格子上の格子線のグループを通過する、移動させるステップと；
    対象物に対して前記線源格子、前記位相格子、及び前記吸収格子を含むガントリとライン検出器とを移動させることにより、及び前記ガントリの複数の位置で前記対象物、前記線源格子、前記位相格子、及び前記吸収格子を通過するＸ線を検出することにより、微分位相画像データを取得するステップと；
    前記格子を第２の位置に移動させ、それにより、前記扇形状Ｘ線ビームは、前記格子の透過性領域を通過する、移動させるステップと；
    前記対象物に対して前記ガントリを移動させることにより、及び前記ガントリの複数の位置で前記対象物を通過するＸ線を検出することにより、減衰画像データを取得するステップと；を含む、
    方法。
15. 前記吸収格子及び位相格子が第２の位置にあるときに、前記ライン検出器を較正するステップと；
    前記位相格子及び前記吸収格子が第１の位置にあり、且つ前記線源格子が第２の位置にあるときに、前記位相格子及び前記吸収格子を較正するステップと；をさらに含む、
    請求項１４に記載の方法。

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