JP6177306B2 - 医療用放射線撮像のためのハイブリッドpciシステム - Google Patents
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Description
図1は、本出願に従うスロット走査位相コントラスト撮像システムの例示的な実施形態を示す図である。図1で示されるように、スロット走査位相コントラストデジタル撮像システム100の透視図は、マンモグラフィに使用することができる。システム100は、マンモグラフィ撮像のための従来のX線管110と、フィルタまたは同調型モノクロメーターB、コリメーターC、および線源回折格子G0を備るビーム成形アセンブリ120と、位相回折格子G1および分析器回折格子G2を備えるX線回折格子干渉計130と、X線検出器140とを含むことができる。フィルタまたは可同調型モノクロメーターBは、コリメーターCの後ろに位置付けることができる。3つの回折格子(例えば、G0、G1、およびG2)は、これらの回折格子の面および回折格子バーが互いに対して平行になるような方法で整列させることができる。物体150(例えば、胸部)は、補助プレート152によって支持することができ、圧迫パドル154によって圧迫され、該圧迫パドルは、(例えば、上下に)移動させ、調整することができる。
図3は、本出願に従うスロット走査位相コントラストデジタルマンモグラフィ撮像システムの構成要素の例示的な実施形態の部分的な例を示す図である。図4は、本出願に従うスロット走査位相コントラストデジタルマンモグラフィ撮像システムの構成要素の別の例示的な実施形態の部分的な例を示す図である。図3の撮像システムと図4で示される撮像システムとの間の1つの違いは、図4では、回折格子(例えば、3つの回折格子G0、G1、およびG2)の回折格子バーの配向が、スイングアーム160(例えば、X線ファンビーム)の走査方向に対して平行であるが、図3では、スイングアーム160の走査方向に対して垂直であることである。
図1で示されるように、X線源110は、従来のX線源とすることができる。例えば、X線源110は、マンモグラフィ撮像のための多色X線管とすることができる。この実施例において、X線源110は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、または重元素材料の合金で作製される回転陽極を有することができる。焦点の面積は、0.01mm2〜1.0mm2とすることができる。
X線管110と関連する固有フィルタの他に、X線ビームを狭帯域幅ビームにスペクトル的に成形して、患者によって大部分が吸収され、検査中に受け取る放射吸収線量に関与する不必要な軟X線、および/または画像の品質を低下させる可能性がある硬X線を低減または除去するために、随意に、(例えば、フィルタBによる)追加的なフィルタを使用することができる。例示的な代表的なフィルタ材料は、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、銀(Ag)、および他の金属である。
図1で示されるように、撮像システム100は、3つの回折格子を含むことができる。一実施形態において、線源回折格子G0は、金製吸収バーを有することができ、位相回折格子G1は、シリコンで作製することができ、分析器回折格子G2は、金製吸収バーで作製することができる。しかしながら、当業者に知られている他の材料を使用することができる。線源回折格子G0は、X線源110の近くに配置することができる。第2の回折格子G1および第3の回折格子G2は、例えば、ともに機械的に連結するか、電気機械的に接続するか、またはともに強固に固定することによって、それらの間に固定距離を有することができる。同様に、線源回折格子G0および干渉計130は、それらの間に可変であるが既知の距離を有するように連結することができる。
検出器140には、間接または直接フラットパネルX線検出器を使用することができる。間接フラットパネル検出器は、CsI、Gd2O2S、またはフォトダイオード(例えば、a−Siフォトダイオード)およびスイッチ(例えば、薄膜トランジスタ(TFT)スイッチ)のアレイと連結される他のシンチレーティング蛍光体で作成される、シンチレータの層を含むことができる。シンチレータ層の厚さは、80μm〜600μmとすることができる。検出器の画素ピッチは、20〜200μmの範囲である。一方で、直接検出器は、X線の検出に対する電荷を作成するために、アモルファスセレニウム(a−Se)またはPbI2等の光導電体を含むことができる。電磁放射線検出過程は、いかなる中間ステージも伴わずに、画像情報がX線から直接電荷に伝達されるので、直接的であると考えられる。
例示的な実施形態における回折格子パラメータおよび幾何学的システムパラメータの選択肢は、X線源の選択、回折格子製作過程の制限、システムサイズの実用性、システム性能要件、および物理法則の適合によって限定することができる。要約すると、球状X線波動について、システムパラメータおよび回折格子パラメータは、以下の式を満たさなければならない。
シリコン位相回折格子G1の構造高さは、回折格子バーを通過するX線が所定の位相シフトまたはπの位相シフト(一例として)を受け、±1の回折次数へのビームの分割をもたらす程度でなければならない。
図8は、スロット走査位相コントラストデジタル撮像システムを動作させるための方法の実施形態を示すフローチャートである。図8の例示的な方法の実施形態は、図1および図3で示されるシステムの実施形態を使用し、該システムによって実現することができるが、該方法は、そのように限定されることを意図しない。
物体を適所に置かずに、X線ビームに位相回折格子G1を通過させ、干渉縞を形成する。物体をビーム経路に置くと、物体によって入射X線波面が局所的に歪められ、ビームの角度偏差が生じる。
によって近似させることができる、検出器の変調伝達関数であり、式中、αは、MTF曲線の傾斜であり、f0は、MTFが50%低下する空間的周波数である。分析器回折格子のピッチp2=2μmでの空間的周波数は、500cyc/mmである。干渉パターンの相当する周波数と合計したときには、2倍に、例えば、fint+f2=1000cyc/mmになる。間接電荷積分検出器におけるf0の例示的な値は、一般的に、1〜2cyc/mmとすることができ、一方で、直接光子計数検出器の場合、f0の値は、5cyc/mmに達し得る。そうであれば、検出器は、1000cyc/mmでいかなる信号も測定しないことになる。したがって、唯一の検出可能な信号は、以下の通りである。
Claims (2)
- 位相コントラストデジタル放射線撮像システムであって、
放射線撮像のための多色X線源と、
線源回折格子G0を備えるビーム成形アセンブリと、
位相回折格子G1および分析器回折格子G2を備えるX線回折格子干渉計と、
を備え、
前記位相回折格子G1によって作成される干渉パターンのピッチに対する前記分析器回折格子G2のピッチおよび位置は、前記分析器回折格子G2の幅の上に少なくとも1つの縞パターンを作成するように設定され、
前記分析器回折格子G2のピッチは、前記位相回折格子G1の後ろのタルボ距離において前記位相回折格子G1によって作成される前記干渉パターンの周期と等しくなるように設定され、前記分析器回折格子G2の位置は、前記タルボ距離からオフセットされる
位相コントラストデジタル放射線撮像システム。 - 前記位相コントラストデジタル放射線撮像システムは、スロット走査位相コントラストデジタル放射線撮像システムであって前記多色X線源と前記線源回折格子G0と前記位相回折格子G1と前記分析器回折格子G2が取り付けられたスイングアームを備え、前記多色X線源と前記線源回折格子G0と前記位相回折格子G1と前記分析器回折格子G2は、前記多色X線源の軸の周りの走査方向に枢動し、前記3つの回折格子G0、G1、およびG2の回折格子バーの配向は、スイングアームの走査方向に平行であり、吸収コントラスト画像、微分位相コントラスト画像、位相シフトコントラスト画像、および暗視野画像のうちの少なくとも1つを含む、物体の複数の画像を構築するために、物体の上の前記システムの単一パスからの画像データセットが使用される、請求項1に記載のシステム。
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