專(zhuān)利名稱：放射線圖像攝像裝置和放射線圖像獲得方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用格柵的放射線圖像獲得方法和放射線圖像攝像裝置。
背景技術(shù)：
因?yàn)樵赬射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)X射線根據(jù)構(gòu)成該物質(zhì)的元素的原子序數(shù)以及該物質(zhì)的密度和厚度而衰減，所以X射線用作透視被攝體內(nèi)部的探測(cè)器。X射線成像廣泛使用在醫(yī)療診斷、無(wú)損檢查等的領(lǐng)域中。在一般的X射線成像系統(tǒng)中，通過(guò)將被攝體放置在發(fā)射X射線的X射線源和檢測(cè) X射線圖像的X射線圖像檢測(cè)器之間，來(lái)攝像被攝體的透射圖像。在該情況下，從X射線源朝向X射線圖像檢測(cè)器發(fā)射的各X射線在被衰減(吸收)與構(gòu)成位于從X射線源到X射線圖像檢測(cè)器的透射路徑中的被攝體的物質(zhì)的性質(zhì)(原子數(shù)量、密度、厚度)中的差別相對(duì)應(yīng)的量后，入射在X射線圖像檢測(cè)器上。結(jié)果，由X射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)被攝體的X射線透射圖像并產(chǎn)生放射線圖像。關(guān)于X射線圖像檢測(cè)器，除了 X射線強(qiáng)化屏幕與膠片以及光激勵(lì)熒光體的組合以外，還廣泛使用利用半導(dǎo)體電路的平板檢測(cè)器。但是，與由具有高原子序數(shù)的元素構(gòu)成的物質(zhì)相比，對(duì)于由具有小原子序數(shù)的元素構(gòu)成的物質(zhì)，X射線吸收能力低。同樣，在軟的生物組織和軟的材料中，X射線吸收能力的差別小，作為X射線透射圖像由此產(chǎn)生對(duì)比度不足的問(wèn)題。例如，構(gòu)成人體關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軟骨和滑液主要由水構(gòu)成，并且它們之間的X射線吸收量的差別小，由此導(dǎo)致圖像對(duì)比度低。近來(lái)，已經(jīng)研究了基于由被攝體的折射率不同所產(chǎn)生的X射線相移而非由被攝體的吸收系數(shù)不同所產(chǎn)生的X射線強(qiáng)度變化，來(lái)獲得相位對(duì)比度圖像的X射線相位對(duì)比度 (phase contrast)成像。甚至對(duì)于具有低X射線吸收能力的弱吸收被攝體，使用X_射線波陣面的相位差的X射線相位對(duì)比度成像可以獲得高對(duì)比度圖像。X射線相位對(duì)比度成像是一種新的成像方法，其利用X射線相位/折射信息，并能夠?qū)τ捎谖詹钚缀醪划a(chǎn)生圖像對(duì)比度而通過(guò)基于X射線吸收的常規(guī)成像方法難以成像的軟組織進(jìn)行成像。迄今，這樣的軟組織部分可以由MRI成像，但是MRI成像具有的問(wèn)題成像時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘，大約Imm的低圖像分辨率和使得難以在諸如健康檢查的定期身體檢查時(shí)執(zhí)行 MRI成像的低成本效益。通過(guò)由大規(guī)模放射線設(shè)備(如Spring-8，日本Hyogo)等生成的具有已經(jīng)很好地校直(well-aligned)的相位的單頻X射線，也可以進(jìn)行X射線相位對(duì)比度成像，但是這種放射線設(shè)備太大而不能在普通醫(yī)院中使用。此外，X射線相位對(duì)比度成像可以對(duì)在上述X射線吸收對(duì)比度圖像中難以觀察的軟骨和軟組織部分進(jìn)行成像。因而，利用X射線相位對(duì)比度成像可以快速且容易地診斷范圍廣的各種疾病，其包括關(guān)節(jié)疾病以及諸如乳癌等的腫瘤的其他異常，關(guān)節(jié)病諸如是膝骨關(guān)節(jié)病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、運(yùn)動(dòng)障礙、半月板損傷、肌腱損傷和韌帶損傷。同樣，X射線相位對(duì)比度成像是在老齡化社會(huì)中可以有助于早診斷、早治療并降低醫(yī)療支出的方法。
例如，作為上述X射線相位對(duì)比度成像方法，提出一種X射線相位對(duì)比度圖像攝像系統(tǒng)，其中第一格柵和第二格柵按照給定距離平行地布置以通過(guò)TalbOt (塔爾博特)干涉效應(yīng)在第二格柵的位置處形成第一格柵的自身圖像，并且從通過(guò)由第二格柵對(duì)該自身圖像進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制而生成的多個(gè)圖像獲得X射線相位對(duì)比度圖像。這里，對(duì)于軟組織，由于通過(guò)與被攝體相互作用而可以發(fā)生的X射線的相移導(dǎo)致的X射線的折射角度最高為幾個(gè)微弧度。必須測(cè)量由折射引起的X射線的位置偏移量(這通常僅是幾個(gè)微米)，以獲得足以識(shí)別這樣組織的圖像對(duì)比度。但是，放射線圖像檢測(cè)器的像素間距通常是數(shù)十到數(shù)百個(gè)微米，這使得難以直接測(cè)量位置偏移。結(jié)果，上述X射線相位對(duì)比度圖像攝像系統(tǒng)配置為每當(dāng)兩個(gè)格柵中的一個(gè)格柵相對(duì)于另一格柵在它們的排列方向上移動(dòng)以測(cè)量由兩個(gè)格柵生成的疊柵條紋中的變化時(shí)，執(zhí)行圖像攝像操作。即，使用所謂條紋掃描方法來(lái)分析在疊柵條紋中的相移量以測(cè)量上述很小的折射角度。在疊柵條紋中的相移量也是很小的，使得在疊柵圖像中的小變化將極大地影響相位取回的精度。同時(shí)，提出了由容納在殼體中的放射線圖像檢測(cè)器等構(gòu)成的各種類(lèi)型的放射線圖像攝像盒。放射線圖像攝像盒容易操作，因?yàn)樗鼈儽〔⑶页叽绫阌跀y帶。此外，它們可以為適合于每個(gè)被攝體的尺寸或類(lèi)型的各種尺寸和形狀，并且配置為根據(jù)被攝體的條件而可拆卸地附接到圖像攝像系統(tǒng)。因而，有利地是在上述X射線相位對(duì)比度圖像攝像系統(tǒng)中采用這樣的攝像盒。對(duì)于X射線相位對(duì)比度圖像攝像系統(tǒng)的第一格柵和第二格柵，可以使用根據(jù)被攝體的尺寸等的各種尺寸和形狀。同樣，也可以認(rèn)為，如同在放射線圖像檢測(cè)器中，將第一格柵和第二格柵配置為可拆卸地附接到系統(tǒng)，以根據(jù)計(jì)劃的用途而更換它們。一旦第一格柵和第二格柵制造為可附接且可拆卸，則可以配置能夠攝像χ射線相位對(duì)比度圖像和普通χ 射線吸收對(duì)比度圖像的圖像攝像系統(tǒng)。這里，除非第一格柵和第二格柵布置為使得從放射線源發(fā)射的放射線大致垂直地入射在第一格柵和第二格柵上，否則放射線將傾斜地入射在格柵上，并且傾斜入射導(dǎo)致放射線被格柵壁遮擋。與放射線垂直入射在格柵上的情況中的強(qiáng)度相比，這樣的放射線暈影導(dǎo)致透過(guò)格柵的放射線的強(qiáng)度降低。在上述X射線相位對(duì)比度圖像攝像系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量在透過(guò)被攝體時(shí)的X射線波陣面的相移(即，通過(guò)測(cè)量由兩個(gè)格柵生成的疊柵條紋的強(qiáng)度變化)來(lái)重構(gòu)相位對(duì)比度圖像。但是當(dāng)透過(guò)格柵后放射線的強(qiáng)度降低時(shí)，疊柵條紋圖像的信噪比(S/N比)劣化，由此產(chǎn)生可以導(dǎo)致相位對(duì)比度圖像的對(duì)比度和分辨率顯著劣化的計(jì)算錯(cuò)誤。當(dāng)與普通X射線靜止或運(yùn)動(dòng)圖像(其不是通過(guò)基于多個(gè)圖像中的極小強(qiáng)度變化的計(jì)算所重構(gòu)的圖像)相比時(shí)，由于放射線暈影導(dǎo)致的放射線強(qiáng)度降低對(duì)相位對(duì)比度圖像的影響大得多。此外，當(dāng)與通過(guò)改變X射線在被攝體上的入射角度而攝像多個(gè)圖像后重構(gòu)圖像的CT (計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù))、層析X射線照相組合等或通過(guò)改變X射線到被攝體的能量而攝像多個(gè)圖像后重構(gòu)圖像的能量減少相比時(shí)，影響也是很大的。在攝像上述相位對(duì)比度圖像中，從疊柵圖像來(lái)測(cè)量由于在被攝體中出現(xiàn)的X射線波陣面的相移而導(dǎo)致在放射線圖像檢測(cè)器上的幾個(gè)微米的極小的X射線位置偏移，但是被攝體自身的圖像幾乎不改變。另一方面，在通過(guò)改變X射線的入射角度來(lái)攝像圖像的CT或?qū)游鯴射線照相組合成像中，被攝體的圖像極大地改變。與根據(jù)多個(gè)這種圖像計(jì)算重構(gòu)圖像的其他放射線成像相比，極小的圖像變化對(duì)相位對(duì)比度圖像的影響是巨大的。另外在通過(guò)具有相同入射角度的多個(gè)不同能量的X射線對(duì)被攝體圖像進(jìn)行攝像并且重構(gòu)能量吸收分布以將軟組織與骨組織分開(kāi)的能量減法成像中，由于成像能量的不同，在多個(gè)圖像中被攝體的對(duì)比度變化極大。因而，與能量減法成像相比，極小圖像變化對(duì)相位對(duì)比度圖像的影響是巨大的。由于上述原因，第一格柵和第二格柵優(yōu)選地是布置為使得從放射線源發(fā)射的放射線大致垂直地入射在第一格柵和第二格柵上。在與按照上述方式布置的第一格柵和第二格柵結(jié)合使用不同尺寸的上述放射線成像攝像盒的情況中，透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線可以根據(jù)其尺寸而延伸超過(guò)檢測(cè)器或聚中在角部，因?yàn)楦駯诺某叽缦鄬?duì)于放射線圖像檢測(cè)器的尺寸較小，由此導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)南辔粚?duì)比度圖像的問(wèn)題。當(dāng)兩個(gè)衍射格柵和放射線源根據(jù)被攝體的位置而移動(dòng)時(shí)，而非僅當(dāng)放射線圖像檢測(cè)器更換為具有不同尺寸的另一個(gè)圖像檢測(cè)器時(shí)，也可以出現(xiàn)相同的問(wèn)題。日本待審專(zhuān)利公開(kāi)No. 2004-147917號(hào)公報(bào)描述了放射線圖像檢測(cè)器根據(jù)放射線源的移動(dòng)而移動(dòng)，但根本沒(méi)有考慮第一格柵和第二格柵使放射線暈影的問(wèn)題，不同尺寸的攝像盒的使用，以及可能存在透過(guò)格柵的放射線延伸超過(guò)檢測(cè)器的情況的問(wèn)題。在通過(guò)切換塔爾博特干涉測(cè)量、塔爾博特-勞(Talbot-Lau)干涉測(cè)量和折射對(duì)比度三種方法而執(zhí)行成像的系統(tǒng)中，WO 2008-102598提出通過(guò)將格柵配置為可附接且可拆卸，在不使用兩個(gè)格柵的折射對(duì)比度方法和使用格柵的塔爾博特干涉測(cè)量方法之間切換。 但WO 2008-102598根本沒(méi)有考慮，當(dāng)使用兩個(gè)衍射格柵時(shí)，透過(guò)格柵的放射線可能延伸超過(guò)放射線圖像檢測(cè)器。根據(jù)上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種放射線圖像獲得方法和放射線圖像攝像裝置，其能夠使入射在第一格柵和第二格柵上的放射線的暈影最小化并通過(guò)放射線圖像檢測(cè)器無(wú)損地檢測(cè)透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線來(lái)獲得更滿意的相位對(duì)比度圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置是這樣一種裝置，該裝置包括第一格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并使從放射線源發(fā)射的放射線通過(guò)而形成第一周期性圖案圖像；第二格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接收第一周期性圖案圖像形成第二周期性圖案圖像；放射線圖像檢測(cè)器，其檢測(cè)由第二格柵形成的第二周期性圖案圖像；以及檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)，其調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器在檢測(cè)器的檢測(cè)平面的面內(nèi)方向的位置，使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線落入放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。在本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置中，放射線圖像檢測(cè)器可以配置為可附接且可拆卸。此外，裝置可以包括檢測(cè)器信息獲得單元，其獲得放射線圖像檢測(cè)器的尺寸信息， 并且檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是基于由檢測(cè)器信息獲得單元獲得的信息調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器的位置的機(jī)構(gòu)。另外，第一格柵和第二格柵可以配置為可附接且可拆卸。
此外，該裝置還可以包括格柵信息獲得單元，其獲得第一格柵和第二格柵中的至少一個(gè)的尺寸信息；和格柵定位機(jī)構(gòu)，其基于由格柵信息獲得單元獲得的信息調(diào)整第一格柵和第二格柵的位置。另外，格柵定位機(jī)構(gòu)可以是調(diào)整第一格柵和第二格柵的位置使得放射線的照射中心大致垂直地透過(guò)第一格柵和第二格柵的中央的機(jī)構(gòu)。此外，檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器的位置使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線在放射線圖像檢測(cè)器上的照射范圍落入該檢測(cè)器的中央的機(jī)構(gòu)。另外，該裝置可以包括放大系數(shù)獲得單元，其接收并獲得用于放大成像的放大系數(shù)的輸入；以及放大成像移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其在朝向被攝體和遠(yuǎn)離被攝體的方向上移動(dòng)放射線圖像檢測(cè)器，并且檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是基于由放大系數(shù)獲得單元獲得的放大系數(shù)調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器的位置的機(jī)構(gòu)。此外，檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是根據(jù)在成像臺(tái)上被攝體的位置移動(dòng)放射線圖像檢測(cè)器的機(jī)構(gòu)。另外，檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是包括用于移動(dòng)放射線圖像檢測(cè)器的檢測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。此外，檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)可以是包括檢測(cè)器定位件的機(jī)構(gòu)，該檢測(cè)器定位件形成為將放射線圖像檢測(cè)器定位到合適位置的形狀。另外，格柵定位機(jī)構(gòu)可以是包括用于移動(dòng)第一格柵和第二格柵的格柵移動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。此外，格柵定位機(jī)構(gòu)可以是包括格柵定位件的機(jī)構(gòu)，該格柵定位件形成為將第一格柵和第二格柵定位到合適位置的形狀。另外，裝置可以包括掃描機(jī)構(gòu)，其在與第一格柵和第二格柵中的任意一個(gè)格柵的延伸方向正交的方向上至少移動(dòng)格柵中的所述任意一個(gè)格柵；和圖像生成單元，其利用放射線圖像信號(hào)來(lái)生成圖像，所述放射線圖像信號(hào)表示隨著掃描機(jī)構(gòu)對(duì)所述任意一個(gè)格柵的移動(dòng)，在格柵中的所述任意一個(gè)格柵的各位置處由放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的多個(gè)第二周期性圖案圖像。此外，第一格柵和第二格柵可以布置為使得由第一格柵形成的第一周期性圖案的延伸方向相對(duì)于第二格柵的延伸方向傾斜，并且該裝置可以包括圖像生成單元，其使用通過(guò)將被攝體暴露于放射線而由放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)來(lái)生成圖像。另外，圖像生成單元可以是基于由放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)， 獲得從不同像素行的組讀出的放射線圖像信號(hào)，以此作為不同條紋圖像的放射線圖像信號(hào)，并基于多個(gè)條紋圖像的獲得的放射線圖像信號(hào)來(lái)生成圖像。此外，裝置可以包括圖像生成單元，其對(duì)通過(guò)將被攝體暴露于放射線而由放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)執(zhí)行傅里葉(Rnirier)變換，并基于傅里葉變換的結(jié)果生成相位對(duì)比度圖像。本發(fā)明的放射線圖像獲得方法是一種使用放射線圖像攝像裝置來(lái)獲得放射線圖像的方法，放射線圖像攝像裝置包括第一格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)透過(guò)從放射線源發(fā)射的放射線而形成第一周期性圖案圖像；第二格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)接收第一周期性圖案圖像形成第二周期性圖案圖像；和放射線圖像檢測(cè)器，其檢測(cè)由第二格柵形成的第二周期性圖案圖像，所述方法包括以下步驟通過(guò)檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器在檢測(cè)器的檢測(cè)平面的面內(nèi)方向的位置，使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線落入放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，在包括第一格柵和第二格柵以及放射線圖像檢測(cè)器的放射線圖像攝像裝置中，放射線圖像檢測(cè)器在檢測(cè)器的檢測(cè)平面的面內(nèi)方向上的位置制成可通過(guò)檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)調(diào)整，使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線落入放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。這使得即使當(dāng)例如放射線圖像檢測(cè)器的尺寸變化或第一格柵和第二格柵的位置變化時(shí)，透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線在放射線圖像檢測(cè)器上的照射范圍落入檢測(cè)平面中。因而，透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線可以由放射線圖像檢測(cè)器無(wú)損地檢測(cè)，可以獲得更滿意的對(duì)比度圖像。此外，第一格柵和第二格柵被配置為可附接且可拆卸，并且調(diào)整第一格柵和第二格柵的位置使得放射線的照射中心大致垂直地透過(guò)第一格柵和第二格柵的中央。這使得即使當(dāng)例如第一格柵和第二格柵的尺寸變化時(shí)，可以降低在第一格柵和第二格柵上入射的放射線的暈影，可以獲得更滿意的相位對(duì)比度圖像。在調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器的位置使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線在放射線圖像檢測(cè)器上的照射范圍落入放射線圖像檢測(cè)器的中央的情況下，可以使用放射線圖像檢測(cè)器的檢測(cè)面中不可能發(fā)生圖像不均勻的區(qū)域，由此可以提高圖像質(zhì)量。還優(yōu)選的是，放射線圖像檢測(cè)器的讀出圖像信號(hào)的區(qū)域限于中央?yún)^(qū)域以降低信號(hào)讀出時(shí)間。原因在于，一些被攝體不能長(zhǎng)時(shí)間保持靜止，并且如果不在短時(shí)間中執(zhí)行圖像攝像操作，由于被攝體的偏移(主體運(yùn)動(dòng))或搖擺，可能發(fā)生圖像模糊。如果在圖像攝像操作期間出現(xiàn)這樣的圖像模糊，可以使重構(gòu)的相位對(duì)比度圖像的對(duì)比度或分辨率劣化。但是，該裝置使得圖像模糊降低并獲得滿意的相位對(duì)比度圖像。


圖1是使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第一實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出圖1中所示的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的放射線源、第一格柵、第二格柵以及放射線圖像檢測(cè)器的示意圖。圖3是在圖2中所示的放射線源、第一格柵、第二格柵以及放射線圖像檢測(cè)器的頂視圖。圖4是第一格柵的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖5是第二格柵的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖6是在圖1中所示的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的框圖，示出了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖7示出將攝像盒信息與攝像盒單元的移動(dòng)量相關(guān)聯(lián)的示例表。圖8是示出使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第一實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的操作的流程圖。圖9示出攝像盒單元和格柵單元之間的示例性位置關(guān)系。圖10示出攝像盒單元的示例性移動(dòng)。
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圖11示出攝像盒單元的示例性移動(dòng)。圖12示出攝像盒單元的示例性移動(dòng)。圖13通過(guò)示例示出了根據(jù)被攝體的關(guān)于X方向的相移分布Φ(χ)折射的一條放射線路徑。圖14示出第二格柵的平移。圖15示出生成相位對(duì)比度圖像的方法。圖16是使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第二實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖17是在圖16中所示的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的框圖，示出了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖18示出將格柵信息與格柵單元的移動(dòng)量相關(guān)聯(lián)的示例表。圖19是示出使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第二實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的操作的流程圖。圖20示出攝像盒單元和格柵單元之間的示例性位置關(guān)系。圖21示出攝像盒單元的示例性移動(dòng)。圖22是使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的另選實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖23示出將攝像盒信息和放大系數(shù)來(lái)與攝像盒單元的移動(dòng)量相關(guān)聯(lián)的示例表。圖M示出通過(guò)將乳房放置在成像臺(tái)的左側(cè)而執(zhí)行圖像攝像操作的示例性情況。圖25示出通過(guò)將乳房放置在成像臺(tái)的左側(cè)而執(zhí)行圖像攝像操作的示例性情況。圖沈示出通過(guò)將乳房放置在成像臺(tái)的左側(cè)而執(zhí)行圖像攝像操作的示例性情況。圖27示出通過(guò)將乳房放置在成像臺(tái)的左側(cè)而執(zhí)行圖像攝像操作的示例性情況。圖觀示出在通過(guò)一個(gè)圖像攝像操作獲得多個(gè)條紋圖像的情況中，第一格柵的自身圖像、第二格柵和放射線圖像檢測(cè)器的像素中的配置關(guān)系。圖四示出如何設(shè)置第一格柵的自身圖像相對(duì)于第二格柵的傾斜角度。圖30示出如何調(diào)整第一格柵的自身圖像相對(duì)于第二格柵的傾斜角度。圖31示出如何基于從放射線圖像檢測(cè)器讀取的圖像信號(hào)來(lái)獲得多個(gè)條紋圖像。圖32示出如何基于從放射線圖像檢測(cè)器讀取的圖像信號(hào)來(lái)獲得多個(gè)條紋圖像。圖33Α至33C示出具有第二格柵功能的示例性放射線圖像檢測(cè)器。圖34Α和圖34Β示出用于在圖33Α至33C所示的放射線圖像檢測(cè)器中記錄放射線圖像的操作。圖35示出用于從圖33Α至33C所示的放射線圖像檢測(cè)器讀出放射線圖像的操作。圖36示出具有第二格柵功能的另一示例性放射線圖像檢測(cè)器。圖37Α和圖37Β示出用于在圖36所示的放射線圖像檢測(cè)器中記錄放射線圖像的操作。圖38示出用于從圖36所示的放射線圖像檢測(cè)器讀出放射線圖像的操作。圖39示出圖36所示的放射線圖像檢測(cè)器的電荷存儲(chǔ)層的另選形狀。圖40示出如何生成吸收?qǐng)D像和小角度X射線散射圖像。圖41Α和圖41Β示出用于將第一格柵和第二格柵旋轉(zhuǎn)90°的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖將描述使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第一實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)。圖1是使用本發(fā)明的放射線圖像攝像裝置的第一實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖，示出了其概圖。如圖1所示，乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)包括乳房圖像攝像裝置10、連接到乳房圖像攝像裝置10的計(jì)算機(jī)30、和連接到計(jì)算機(jī)30的監(jiān)視器40和輸入單元50。乳房圖像攝像裝置10包括基部11、相對(duì)于基部11在上下方向(Z方向)上可移動(dòng)以及可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸12、和經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸12接合到基部11的臂13。臂13具有字母C的形狀，并且在其一側(cè)上設(shè)置有用于放置乳房B的成像臺(tái)14，并且在另一側(cè)上設(shè)置有放射線源單元15以面對(duì)成像臺(tái)14。臂13在上下方向上的移動(dòng)由內(nèi)置在基部11中的控制器33控制。此外，格柵單元16和攝像盒單元17按照該順序設(shè)置在成像臺(tái)14的乳房放置面的相對(duì)側(cè)上。格柵單元16經(jīng)由格柵支撐部16a而接合到臂13，并且其中包括稍后將詳細(xì)描述的第一格柵2、第二格柵3和掃描機(jī)構(gòu)5。在本實(shí)施方式中，假設(shè)格柵單元16由格柵支撐部16a固定在這樣的位置處，在該位置處從稍后描述的放射線源單元15的放射線源1發(fā)射的放射線的照射中心可以大致垂直地透過(guò)在格柵單元16中的第一格柵2和第二格柵3的中央。攝像盒單元17經(jīng)由攝像盒支撐部17a接合到臂13，攝像盒支撐部17a支撐攝像盒單元17并允許攝像盒單元17可附接且可拆卸。在本實(shí)施方式中，攝像盒單元17配置為可附接到攝像盒支撐部17a以及從攝像盒支撐部17a可拆除，由此使得被制成可附接且可拆卸。但是，例如，攝像盒單元17可以配置為固定地附接到臂13，并且從放射線的光路可縮回，以移入和移出放射線的光路，由此可以使攝像盒單元17被制成可附接且可拆卸。在本實(shí)施方式中，還假設(shè)不同尺寸的多種類(lèi)型的攝像盒單元17配置為可附接且可拆卸。攝像盒單元17中包括放射線圖像檢測(cè)器4 (諸如平板檢測(cè)器等)和用于控制從放射線圖像檢測(cè)器4等讀取電荷信號(hào)的檢測(cè)器控制器35。盡管在圖中省略，但攝像盒單元17 中還包括電路板，在該電路板上設(shè)置有用于將從放射線圖像檢測(cè)器4讀出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電荷放大器、用于對(duì)從電荷放大器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣的相關(guān)雙重采樣電路、用于將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器等等。放射線圖像檢測(cè)器4包括二維地布置的像素，以允許放射線圖像的重復(fù)記錄和讀取。關(guān)于放射線圖像檢測(cè)器4，可以使用直接接收放射線以生成電荷的所謂直接型放射線圖像檢測(cè)器或接收由放射線轉(zhuǎn)換的可見(jiàn)光以生成電荷的所謂間接型放射線圖像檢測(cè)器。關(guān)于讀出方法，優(yōu)選地使用通過(guò)接通/切斷TFT開(kāi)關(guān)來(lái)讀取放射線圖像信號(hào)的所謂TFT (薄膜晶體管)讀出方法或通過(guò)引導(dǎo)讀出光到檢測(cè)器來(lái)讀出放射線圖像信號(hào)的光學(xué)讀出方法，但是也可以使用其他方法。在光學(xué)讀出放射線圖像檢測(cè)器具有多個(gè)線狀電極并通過(guò)沿線狀電極的延伸方向掃描線狀讀出光來(lái)讀取圖像信號(hào)的情況中，假設(shè)用于讀取一個(gè)像素的信號(hào)的每個(gè)線狀電極構(gòu)成像素行并且讀出光的讀取節(jié)距構(gòu)成像素列。攝像盒單元17所附接到的攝像盒支撐部17a在圖1中示出的Y方向上可以是伸縮的，并且在X方向上可移動(dòng)。攝像盒移動(dòng)機(jī)構(gòu)6設(shè)置在臂13內(nèi)，以根據(jù)來(lái)自計(jì)算機(jī)30的控制信號(hào)，在Y方向上伸縮地移動(dòng)攝像盒支撐部17a，以及在X方向上移動(dòng)該支撐部。S卩，由攝像盒移動(dòng)機(jī)構(gòu)6來(lái)在Y方向上可伸縮地伸出或縮回?cái)z像盒支撐部17a，并且X方向上移動(dòng)攝像盒支撐部17a，以在檢測(cè)平面(X-Y表面)的面內(nèi)方向上移動(dòng)設(shè)置在攝像盒單元17中的放射線圖像檢測(cè)器4。攝像盒移動(dòng)機(jī)構(gòu)6可以利用已知致動(dòng)器來(lái)構(gòu)造。放射線源單元15中包括放射線源1和放射線源控制器34。放射線源控制器34控制從放射線源1發(fā)射放射線的定時(shí)和放射線源1的放射線生成條件(管電流、曝光時(shí)間和管電壓等)。此外，在臂13處設(shè)置有布置在成像臺(tái)14上以保持并按壓乳房的壓板18、用于支撐壓板18的壓板支撐部20和用于在上下方向(Z方向)上移動(dòng)壓板支撐部20的壓板移動(dòng)機(jī)構(gòu)19。壓板18的位置和按壓力由壓板控制器36控制。本實(shí)施方式的乳房圖像攝像顯示系統(tǒng)是使用第一格柵2、第二格柵3和放射線圖像檢測(cè)器4來(lái)攝像乳房B的相位對(duì)比度圖像的系統(tǒng)?，F(xiàn)在，將詳細(xì)地描述攝像相位對(duì)比度圖像所需要的放射線源1、第一格柵2、和第二格柵3的結(jié)構(gòu)。圖2僅示出從圖1中提取的放射線源1、第一格柵2、第二格柵3和放射線圖像檢測(cè)器4。圖3示意性示出從上面觀看到的在圖2中示出的放射線源1、第一格柵2、第二格柵3和放射線圖像檢測(cè)器4。放射線源1朝乳房B發(fā)射放射線并具有足以在放射線入射在第一格柵2上時(shí)引起塔爾博特干涉效應(yīng)的空間相干性。例如，為了該目的可以使用具有小放射線發(fā)射點(diǎn)的微焦 X射線管或等離子體X射線源。在使用如在通常醫(yī)療實(shí)踐中使用的具有較大放射線發(fā)射點(diǎn) (所謂聚焦斑尺寸)的放射線源的情況下，可以在放射線的發(fā)射側(cè)上布置具有給定節(jié)距的多個(gè)隙縫。該情況中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例如在Franz Pfeiffer, Timm ffeikamp, Oliver Bunk、和 Christian David ^tJ"Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brilliance X-ray sources，，, Nature Physics 2, Letters, 258-261 (01 Apr 2006)中描述，并且隙縫的節(jié)距Ptl應(yīng)該滿足下面給出的公式(1)。P0 = P2 X IJl2 ...(1)其中P2是第二格柵3的節(jié)距，Z3是與第一格柵2的多個(gè)隙縫MS的位置的距離，如圖3所示，并且\是從第一格柵2到第二格柵3的距離。第一格柵2透射從放射線源1發(fā)射的放射線以形成第一周期性圖案圖像。該格柵包括主要透射放射線的基板21和設(shè)置在基板21上的多個(gè)構(gòu)件22，如圖4所示。多個(gè)構(gòu)件 22各是在與放射線的光軸正交的一個(gè)面內(nèi)方向(與X和Z方向正交的Y方向，即圖4的厚度方向)上延伸的線狀構(gòu)件。多個(gè)構(gòu)件22在X方向上按照恒定節(jié)距P1布置，每個(gè)構(gòu)件之間為預(yù)定的距離屯。關(guān)于構(gòu)件22的材料，例如可以使用諸如金或鉬的金屬。優(yōu)選地，第一格柵2是在投射的放射線中產(chǎn)生大約90°或大約180°的相位調(diào)制的所謂相位調(diào)制格柵。 例如，假設(shè)構(gòu)件22由金制成，在一般醫(yī)療診斷中使用的X射線的能量范圍中每個(gè)構(gòu)件的厚度Ii1是一微米到十微米。此外，也可以使用幅度調(diào)制格柵。在該情況下，每個(gè)構(gòu)件22需要具有允許足夠吸收放射線的厚度。例如假設(shè)構(gòu)件22由金制成，在一般醫(yī)療診斷中使用的X 射線的能量范圍中構(gòu)件的厚度Ii1是十到幾百微米?！?112〕 第二格柵3對(duì)由第一格柵形成的第一周期性圖案圖像進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制以形成第二 周期性圖案圖像。如圖5所示，如同在第一格柵2中一樣，第二格柵3包括主要透射放射線 的基板31和設(shè)置在基板31上的多個(gè)構(gòu)件32。多個(gè)構(gòu)件32阻擋放射線并且它們中的每一 個(gè)是在與放射線的光軸正交的一個(gè)面內(nèi)方向(與X和2方向正交的V方向，即圖5的厚度 方向)上延伸的線狀構(gòu)件。多個(gè)構(gòu)件32在X方向上按照恒定節(jié)距？2布置，每個(gè)構(gòu)件之間為 預(yù)定的距離4。關(guān)于構(gòu)件32的材料，例如可以使用諸如金或鉬的金屬。優(yōu)選地，第二格柵 3是幅度調(diào)制格柵。每個(gè)構(gòu)件32需要具有允許足夠吸收放射線的厚度。例如假設(shè)構(gòu)件32 由金制成，在一般醫(yī)療診斷中使用的X射線的能量范圍中構(gòu)件的厚度、是十到幾百微米。 〔0113〕 這里，在從放射線源1發(fā)射的放射線是錐形光束而非平行光束的情況下，由通過(guò) 第一格柵2的放射線形成的第一格柵2的自身圖像以與離放射線源1的距離成比例地放 大。在本實(shí)施方式中，第二格柵3的格柵節(jié)距？2和距離屯確定為使得其隙縫部大致對(duì)應(yīng)于 在第二格柵3的位置處第一格柵2的自身圖像以的亮部的周期性圖案。即，如果從放射線 源1的焦點(diǎn)到第一格柵2的距離視為2”而從第一格柵2到第二格柵3的距離視為22，在第 一格柵2是幅度調(diào)制格柵或者施加90。的相位調(diào)制的相位調(diào)制格柵的情況下，第二格柵3 的節(jié)距？2確定為滿足下面給出的公式^。
〔0114〕
權(quán)利要求
1.一種放射線圖像攝像裝置，該放射線圖像攝像裝置包括第一格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并使從放射線源發(fā)射的放射線通過(guò)而形成第一周期性圖案圖像；第二格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接收所述第一周期性圖案圖像形成第二周期性圖案圖像；放射線圖像檢測(cè)器，其檢測(cè)由所述第二格柵形成的所述第二周期性圖案圖像；以及檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)，其調(diào)整所述放射線圖像檢測(cè)器在該檢測(cè)器的檢測(cè)面的面內(nèi)方向的位置，使得透過(guò)所述第一格柵和所述第二格柵的放射線落入所述放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述放射線圖像檢測(cè)器配置為可附接且可拆卸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線圖像攝像裝置，其中所述裝置包括檢測(cè)器信息獲得單元，該檢測(cè)器信息獲得單元獲得所述放射線圖像檢測(cè)器的尺寸信息；并且所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是基于所述檢測(cè)器信息獲得單元獲得的信息調(diào)整所述放射線圖像檢測(cè)器的位置的機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述第一格柵和所述第二格柵配置為可附接且可拆卸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述裝置還包括格柵信息獲得單元，其獲得所述第一格柵和所述第二格柵中的至少一個(gè)的尺寸信息；以及格柵定位機(jī)構(gòu)，其基于所述格柵信息獲得單元獲得的信息調(diào)整所述第一格柵和所述第二格柵的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述格柵定位機(jī)構(gòu)是調(diào)整所述第一格柵和所述第二格柵的位置使得所述放射線的照射中心大致垂直地透過(guò)所述第一格柵和所述第二格柵的中央的機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是調(diào)整所述放射線圖像檢測(cè)器的位置使得透過(guò)所述第一格柵和所述第二格柵的放射線在所述放射線圖像檢測(cè)器上的照射范圍落入所述檢測(cè)器的中央的機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中所述裝置包括放大系數(shù)獲得單元，其接收并獲得用于放大成像的放大系數(shù)的輸入； 以及放大成像移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其沿朝向被攝體和遠(yuǎn)離被攝體的方向移動(dòng)所述放射線圖像檢測(cè)器；并且所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是基于所述放大系數(shù)獲得單元獲得的放大系數(shù)來(lái)調(diào)整所述放射線圖像檢測(cè)器的位置的機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是根據(jù)被攝體在成像臺(tái)上的位置來(lái)移動(dòng)所述放射線圖像檢測(cè)器的機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是包括用于移動(dòng)所述放射線圖像檢測(cè)器的檢測(cè)器移動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)是包括檢測(cè)器定位件的機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)器定位件形成為將所述放射線圖像檢測(cè)器定位到合適位置中的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述格柵定位機(jī)構(gòu)是包括用于移動(dòng)所述第一格柵和所述第二格柵的格柵移動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述格柵定位機(jī)構(gòu)是包括格柵定位件的機(jī)構(gòu)，所述格柵定位件形成為將所述第一格柵和所述第二格柵定位到合適位置中的形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中所述裝置包括掃描機(jī)構(gòu)，其使所述第一格柵和所述第二格柵中的至少任意一個(gè)格柵在與該任意一個(gè)格柵的延伸方向正交的方向上移動(dòng)；以及圖像生成單元，其利用放射線圖像信號(hào)來(lái)生成圖像，所述放射線圖像信號(hào)表示隨著所述掃描機(jī)構(gòu)對(duì)所述任意一個(gè)格柵的移動(dòng)，在所述任意一個(gè)格柵的各位置處由所述放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的多個(gè)第二周期性圖案圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中所述第一格柵和所述第二格柵布置為使得所述第一格柵的所述第一周期性圖案的延伸方向相對(duì)于所述第二格柵的延伸方向傾斜；并且所述裝置包括圖像生成單元，該圖像生成單元使用通過(guò)將被攝體暴露于所述放射線由所述放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)，來(lái)生成圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述圖像生成單元是這樣的單元，其基于所述放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)，獲得從不同像素行的組讀出的放射線圖像信號(hào)，以此作為不同條紋圖像的放射線圖像信號(hào)，并基于所獲得的多個(gè)條紋圖像的放射線圖像信號(hào)來(lái)生成圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的放射線圖像攝像裝置，其中，所述裝置包括圖像生成單元，該圖像生成單元對(duì)通過(guò)將被攝體暴露于所述放射線由所述放射線圖像檢測(cè)器檢測(cè)到的放射線圖像信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換，并基于所述傅立葉變換的結(jié)果生成相位對(duì)比度圖像。
18.一種用于使用放射線圖像攝像裝置獲得放射線圖像的放射線圖像獲得方法，所述放射線圖像攝像裝置包括第一格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并使從放射線源發(fā)射的放射線通過(guò)而形成第一周期性圖案圖像；第二格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接收所述第一周期性圖案圖像形成第二周期性圖案圖像；以及放射線圖像檢測(cè)器，其檢測(cè)由所述第二格柵形成的所述第二周期性圖案圖像，所述方法包括以下步驟由檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)調(diào)整所述放射線圖像檢測(cè)器在該檢測(cè)器的檢測(cè)面的面內(nèi)方向的位置，使得透過(guò)所述第一格柵和所述第二格柵的放射線落入所述放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及放射線圖像攝像裝置和放射線圖像獲得方法。放射線圖像攝像裝置包括第一格柵，其包括按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并使從放射線源發(fā)射的放射線通過(guò)而形成第一周期性圖案圖像；第二格柵，其設(shè)置有按照間隔布置的格柵結(jié)構(gòu)，并通過(guò)接收第一周期性圖案圖像形成第二周期性圖案圖像；放射線圖像檢測(cè)器，其檢測(cè)由第二格柵形成的第二周期性圖案圖像；以及檢測(cè)器定位機(jī)構(gòu)，其調(diào)整放射線圖像檢測(cè)器在檢測(cè)器的檢測(cè)面的面內(nèi)方向的位置，使得透過(guò)第一格柵和第二格柵的放射線落入放射線圖像檢測(cè)器內(nèi)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK102525513SQ20111043045
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者巖切直人, 村越大 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社