JP6750310B2 - タルボ撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置に関する。

Ｘ線が物体を透過するときに生じるＸ線の位相シフトを捉えて画像化する、タルボ（Talbot）干渉計やタルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計と放射線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）とを用いたＸ線画像撮影装置が知られている（例えば特許文献１、非特許文献１等参照）。なお、以下では、このようなタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計等を用いたＸ線画像撮影装置を、Ｘ線タルボ撮影装置という。

Ｘ線タルボ撮影装置は、一定の周期でスリットが設けられた第１格子（Ｇ１格子）と第２格子（Ｇ２格子）を備え（タルボ・ロー干渉計を用いる場合にはさらに線源格子（Ｇ０格子）を備え）、Ｘ線源から第１格子にＸ線を照射することにより第１格子のＸ線照射方向下流側で第１格子の自己像が一定周期で結ばれる位置に第２格子を配置し、この第２格子におけるスリットの延在方向を第１格子におけるスリットの延在方向に対してわずかに傾けるように第２格子を配置することで、第２格子上にモアレ縞を形成させる。そして、このモアレ縞が重畳された画像（以下、これをモアレ画像という。）を第２格子の下流側に配置したＸ線検出器で検出して撮影するように構成される。

そして、Ｘ線源（或いは線源格子）と第１格子との間や第１格子と第２格子との間に被写体を配置すると、被写体によりモアレ縞に歪みが生じる。そのため、Ｘ線タルボ撮影装置で、第１格子と第２格子とを相対的に移動させながら複数枚のモアレ画像を撮影し（縞走査法）、画像処理において、それらのモアレ画像を画像解析することで微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像等の画像を再構成して生成することができる。

また、被検体のＸ線撮影にて、被写体に適正な照射量のＸ線を照射して適切な画像を得るために、自動露出制御（ＡＥＣ；Automatic Exposure Control）により被写体へのＸ線の爆射時間を制御するようにしたＸ線撮影装置も知られている（例えば特許文献２参照）。

米国特許第５８１２６２９号明細書 特開平８−２４１７９６号公報

Junji Tanaka, et al. "Cadaveric and in vivo human joint imaging based on differential phase contrast by X-ray Talbot-Lau interferometry", Z. Med. Phys. 23(2013)222-227

ところで、タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線画像撮影装置（Ｘ線タルボ撮影装置）においても、上記した自動露出制御を適用する手法が考えられるが、単にモアレ画像の各撮影毎の被写体へのＸ線の爆射時間が一定となるように制御しても、格子の位置によってはＸ線検出器へのＸ線の入射量のばらつきが生じ、画質に影響を与える虞がある。結果として、被写体画像の他にモアレ縞が重畳されているモアレ画像の画像解析に影響が生じ、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像等の画像の再構成を適正に行うことができなくなる。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、複数の格子を相対的に変位させても複数のモアレ画像の撮影を適正に行うことができ、これにより、再構成画像の生成を適正に行うことが可能なタルボ撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明のタルボ撮影装置は、
放射線を照射する放射線源と、
複数の格子と、
前記複数の格子を相対的に変位させ、再構成画像を生成するための被写体のモアレ画像を複数撮影させる撮影制御手段と、
撮影されたモアレ画像を取得する放射線検出器と、
一回目のモアレ画像の撮影結果を基準として、二回目以降のモアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定するか、或いは、前記複数のモアレ画像よりも前に撮影される他のモアレ画像の撮影結果を基準として、前記複数のモアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された撮影条件に基づいて、前記放射線源からの放射線の照射を制御する照射制御手段と、
を備え、
前記放射線検出器は、前記複数のモアレ画像よりも前に被写体が存しない状態で撮影された無被写体モアレ画像と、前記複数のモアレ画像よりも前に被写体の撮影位置を確認するために撮影された確認用モアレ画像とを更に取得し、
前記無被写体モアレ画像及び前記確認用モアレ画像の画素値の強度を取得する取得手段を更に備え、
前記設定手段は、前記取得手段により取得された前記無被写体モアレ画像と前記確認用モアレ画像における所定位置の画素値の強度の比較に基づいて、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴としている。

本発明によれば、複数の格子を相対的に変位させても複数のモアレ画像の撮影を適正に行うことができ、これにより、再構成画像の生成を適正に行うことが可能となる。

本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の全体構成を表す図である。 タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計の原理を説明する図である。 格子に複数のスリットが配設されていることを説明する図である。 線量検出部と放射線検出器との位置関係を模式的に表す図である。 コントローラーの機能的構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）無被写体モアレ画像の一例を示す図であり、（ｄ）無被写体吸収画像の一例を示す図である。 確認用モアレ画像の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）モアレ画像の一例を示す図である。 （ａ）吸収画像の一例を示す図であり、（ｂ）微分位相画像の一例を示す図である。

以下、本発明に係るタルボ撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の全体構成を表す図である。
図１に示すように、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、放射線源１１と、線源格子１２と、被写体台１３と、第１格子１４と、第２格子１５と、線量検出部１６と、放射線検出器１７と、支柱１８と、基台部１９と、コントローラー２０とを備えている。
なお、以下の説明では、Ｘ線を用いて撮影を行うＸ線タルボ撮影装置１を例示して説明するが、例えば、中性子線、ガンマ線等の他の放射線を用いても良い。

ここで、Ｘ線タルボ撮影装置１に用いられるタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について、図２を用いて説明する。
なお、図２では、タルボ干渉計の場合が示されているが、タルボ・ロー干渉計の場合にも基本的に同様に説明される。また、第１格子１４や第２格子１５は、一枚のシリコンウェハから形成されたものを例示しているが、例えば、複数の小格子（図示略）を並設させた構成であっても同様である。

タルボ干渉計では、放射線源１１と第１格子１４と第２格子１５とが、放射線の照射方向（ｚ方向）に順番に配置される。なお、図示を省略するが、タルボ・ロー干渉計の場合には、放射線源１１の近傍に線源格子１２（図１等参照）が配置される。そして、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計では、図２に示すように、被写体Ｈが放射線の照射方向において第１格子１４の上流側の位置に配置されるように構成される。なお、図示を省略するが、被写体Ｈを、放射線の照射方向において第１格子１４の下流側の位置に配置するように構成することも可能である。

図３に示すように、第１格子１４や第２格子１５には（タルボ・ロー干渉計の場合は線源格子１２にも）、放射線の照射方向であるｚ方向と直交するｘ方向に、所定の周期ｄで複数のスリットＳが配列されて形成されている。なお、所定の周期ｄは、第１格子１４や第２格子１５、線源格子１２でそれぞれ異なる。また、図３では、スリットＳを見易くするため、格子に比べてスリットＳが相対的に非常に大きく記載されている。

そして、放射線源１１から照射された放射線（タルボ・ロー干渉計の場合は放射線源１１から照射された放射線が線源格子１２で多光源化された放射線）が第１格子１４を透過すると、透過した放射線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像（格子像等ともいう。）といい、このように自己像がｚ方向に一定の間隔をおいて形成される現象をタルボ効果という。

そして、図２に示すように、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に第２格子１５が配置されるが、その際、第２格子１５のスリットＳの延在方向（ｙ方向）が、第１格子１４のスリットＳの延在方向に対して僅かに角度を持つように配置する。そして、このように配置することで、第２格子１５上にモアレ縞のみからなるモアレ画像Ｍｓが現れる。なお、図２では、モアレ画像Ｍｓを第２格子１５上に記載するとモアレ縞とスリットＳとが混在する状態になって分かりにくくなるため、モアレ画像Ｍｓを第２格子１５から離して記載しているが、実際には第２格子１５上やその下流側でモアレ画像Ｍｓが形成される。

また、被写体Ｈが、放射線が照射される範囲内に存在すると、被写体Ｈによって放射線の位相がずれる。そのため、モアレ画像Ｍｓのモアレ縞に被写体の辺縁を境界とした乱れが生じ、第２格子１５上やその下流側に、図２に示すように被写体Ｈにより乱れが生じたモアレ画像Ｍｓが現れる。

以上が、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計の原理である。そして、第２格子１５の下流側に配置された放射線検出器１７で上記のモアレ画像Ｍｓを撮影するように構成される。本実施形態では、このようにして、上記の原理に従って、Ｘ線タルボ撮影装置１が構成されている。

以下、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の構成について説明する。
なお、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１が、線源格子１２を備えるタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置である場合について説明するが、線源格子１２を備えず、第１格子１４や第２格子１５のみを備えるタルボ干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置であっても同様に説明される。

また、以下では、図１に示すように、Ｘ線タルボ撮影装置１が、上側に設けられた放射線源１１から下方の被写体に向けて放射線を照射するように構成されている場合について説明するが、本発明はこの場合に限定されず、放射線源１１から放射線を水平方向や任意の方向に照射して被写体のモアレ画像Ｍｓを撮影するように構成することも可能である。

放射線源１１は、例えば、医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線源や回転陽極Ｘ線源等を備えているが、これら以外のタイプの放射線源（管球）を備えるように構成することも可能である。

また、放射線源１１の放射線の照射方向（ｚ方向）下流側に線源格子１２が設けられている。
線源格子１２は、放射線源１１の振動が線源格子１２等に伝わらないようにするために、放射線源１１には取り付けられておらず、支柱１８に設けられた基台部１９に固定部材１２ａを介して取り付けられるようになっている。

また、固定部材１２ａには、線源格子１２のほか、線源格子１２を透過した放射線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルター）１１２や、照射される放射線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、放射線を照射する前に放射線の代わりに可視光を被写体に照射して位置合わせを行うための照射野ランプ１１４等が取り付けられている。そして、線源格子１２等の周囲には、それらを保護するための第１のカバーユニット１２０が配置されている。

また、線源格子１２の放射線の照射方向（ｚ方向）下流側には、被写体を載置可能な被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、線量検出部１６、放射線検出器１７等が設けられている。また、前述したように、放射線源１１から照射され第１格子１４を透過した放射線が第１格子１４からｚ方向に一定の間隔で自己像を結ぶ位置に第２格子１５が配置されるように、第１格子１４と第２格子１５との間隔を調整することができるようになっている。

また、第２格子１５の放射線の照射方向（ｚ方向）下流側には、放射線検出器１７が配置され、上記のように第２格子１５上に生じたモアレ画像Ｍｓが放射線検出器１７で撮影されるように構成される。そして、図１に示すように、患者の脚等が第１格子１４や第２格子１５、放射線検出器１７等にぶつかったり触れたりしないようにして放射線検出器１７等を防護するために、第２のカバーユニット１３０が設けられている。

なお、図示を省略するが、放射線検出器（ＦＰＤ）１７は、照射された放射線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状（マトリクス状）に配置されて構成されており、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。そして、放射線検出器１７は、第２格子１５上に形成される放射線の像である上記のモアレ画像Ｍｓを変換素子ごとの画像信号として撮影するようになっている。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１がいわゆる縞走査法（後述）を用いてモアレ画像Ｍｓ（例えば、モアレ画像Ｍｓ１、Ｍｓ２、Ｍｓ３等）を複数枚撮影するように構成されている場合には、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を図１等におけるｘ方向（すなわち、スリットＳの延在方向（ｙ方向）に直交する方向）にずらしながらモアレ画像Ｍｓを複数枚撮影する。そして、図示を省略するが、第１格子１４と第２格子１５との相対位置をｘ方向にずらすための移動装置等が設けられる。

また、第２格子１５と放射線検出器１７との間には、被写体Ｈを透過したＸ線の線量を検出する線量検出部１６が設けられている。すなわち、線量検出部１６は、第２格子１５よりも放射線の照射方向下流側であって、放射線検出器１７よりも放射線の照射方向上流側に配置されている。

線量検出部１６は、例えば、放射線を透過する樹脂製のフィルムからなり、図４に示すように、放射線検出器１７の放射線の照射方向上流側の面（放射線の入射面）１７ａの略全面に配置されるように複数設けられている。
すなわち、上記したように、放射線検出器１７は、照射された放射線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状に配置されており、この変換素子の配置に対応させるように、放射線検出器１７の放射線の入射面１７ａの略全面に複数の線量検出部１６が配設されている。例えば、図４では、線量検出部１６は、ｘ方向に５つ、ｙ方向に４つの計２０個並設されている。
これにより、被写体Ｈ（図４中、斜線で示す）の大きさ、関心領域Ｒ（Region of Interest；図７参照）の位置や大きさ等に応じてモアレ画像Ｍｓの撮影に使用される変換素子が変化しても、複数の線量検出部１６の中から被写体Ｈのモアレ画像Ｍｓの撮影に使用される変換素子に対応する線量検出部１６（図４中、破線Ｌで囲繞された線量検出部１６）を特定して、特定された線量検出部１６に入射するＸ線の線量を検出することができる。

なお、線量検出部１６の配置や数は、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、放射線検出器１７の放射線の入射面１７ａの所定位置（例えば、中央等）に対応させて１つの線量検出部１６を設けても良い。この場合、撮影条件の設定に用いられる線量検出部１６が必然的に決定されるため、後述する決定手段（制御部２０１）を必ずしも具備する必要はない。

次に、図５を参照して、コントローラー２０について説明する。
図５は、コントローラー２０の機能的構成を示すブロック図である。

コントローラー２０は、例えば、汎用のコンピューターや専用の制御装置等から構成され、具体的には、図５に示すように、制御部２０１、操作部２０２、表示部２０３、通信部２０４、記憶部２０５を備えて構成されている。

制御部２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部２０５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。制御部２０１は、例えば、放射線源１１、線量検出部１６、放射線検出器１７等の各部に接続されており、放射線撮影制御処理（後述）を実行してＸ線タルボ撮影装置１の各部を制御する。
例えば、制御部２０１は、放射線源１１に管電圧や管電流、爆射時間等を設定するなどＸ線タルボ撮影装置１に対する全般的な制御を行うようになっている。また、Ｘ線タルボ撮影装置１が縞走査法によりモアレ画像Ｍｓを複数枚撮影する際に、制御部２０１は、上記の移動装置を制御して、第１格子１４（若しくは、第２格子１５又は両方の格子）を所定量ずつ移動させるように制御する。

また、制御部２０１は、放射線検出器１７から送信されてきた複数枚のモアレ画像Ｍｓ（例えば、モアレ画像Ｍｓ１、Ｍｓ２、Ｍｓ３等）に基づいて、吸収画像Ｉａ（図９（ａ）参照）、微分位相画像Ｉｂ（図９（ｂ）参照）、小角散乱画像（図示略）等の再構成画像を生成したり、或いは図示しない外部の画像処理装置に、通信部２０４を介して複数枚のモアレ画像Ｍｓを転送して吸収画像Ｉａ、微分位相画像Ｉｂ、小角散乱画像等の再構成画像を生成させるように構成されている。

操作部２０２は、曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部２０３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部２０１に出力する。また、操作部２０２は、被写体Ｈの関心領域Ｒの指定に用いられても良い。
表示部２０３は、制御部２０１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面、Ｘ線タルボ撮影装置１の動作状況等を表示する。

通信部２０４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上の外部装置と通信する。
記憶部２０５は、制御部２０１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部２０５は、放射線検出器１７によって得られたモアレ画像Ｍｓを記憶する。

本実施形態のＸ線タルボ撮影装置１においては、吸収画像Ｉａ、微分位相画像Ｉｂ、小角散乱画像等の再構成画像を生成するために必要なモアレ画像Ｍｓを、縞走査法により撮影する。
縞走査とは、一般的には、複数の格子（線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５）のうちの何れか一の格子（例えば、第２格子１５等）又は２つの格子をスリットＳの周期方向（ｘ方向）に相対的に動かしてＭ回（例えば、吸収画像Ｉａの場合はＭ＞２回、微分位相画像Ｉｂと小角散乱画像の場合はＭ＞３回；Ｍは正の整数）の撮影（Ｍステップの撮影）を行い、再構成画像を生成するのに必要なＭ枚のモアレ画像Ｍｓを取得することをいう。具体的には、例えば、移動させる格子のスリット周期をｄ（μｍ）とすると、ｄ／Ｍ（μｍ）ずつ格子をスリット周期方向に動かして撮影を行うことを繰り返し、Ｍ枚のモアレ画像Ｍｓを取得する。ここで、制御部２０１は、複数の格子を相対的に変位させ、再構成画像を生成するための被写体のモアレ画像Ｍｓを複数撮影させる撮影制御手段として機能する。

そして、上記した複数のモアレ画像Ｍｓの撮影の際に、制御部２０１は、放射線撮影制御処理を実行し、設定手段、照射制御手段、取得手段、決定手段として機能する。

＜放射線撮影制御処理＞
以下に、Ｘ線タルボ撮影装置１による放射線撮影制御処理について詳細に説明する。
制御部（設定手段、照射制御手段）２０１は、複数のモアレ画像Ｍｓ（例えば、モアレ画像Ｍｓ１、Ｍｓ２、Ｍｓ３等；図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）を撮影する際の撮影条件を設定し、設定された撮影条件に基づいて、放射線源１１からのＸ線の照射を制御する。

具体的には、制御部２０１は、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影のうち、一回目のモアレ画像Ｍｓ１（図８（ａ）参照）の撮影結果を基準として、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３（図８（ｂ）及び図８（ｃ）参照）を撮影する際の撮影条件を設定する第１の手法、或いは、複数のモアレ画像Ｍｓよりも前に撮影される他のモアレ画像（例えば、確認用モアレ画像Ｍｃ（図７参照）や無被写体モアレ画像Ｍｒ（図６（ａ）等参照））の撮影結果を基準として、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定する第２の手法を行う。
なお、撮影条件としては、放射線源１１の爆射時間、管電圧、管電流等が挙げられるが、これらの他に、モアレ画像Ｍｓの撮影に使用される放射線のろ過フィルター（付加フィルター）１１２の種類なども挙げられる。

＜第１の手法＞
先ず、第１の手法での撮影条件の設定について説明する。
この第１の手法では、制御部２０１は、一回目のモアレ画像Ｍｓの撮影の際に線量検出部１６により検出されたＸ線の線量を基準として、二回目以降のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定する。すなわち、縞走査法では、複数の格子を相対的に変位（例えば、第１格子１４に対する第２格子１５の相対的な位置等を変化）させつつ、モアレ画像Ｍｓの撮影を複数回行うため、線量検出部１６に入射されるＸ線の線量が一定となるように制御しても当該線量検出部１６によってモアレ縞が重畳された状態の線量を検出していることとなり一回目と二回目以降の被写体の線量は一定にならない虞がある。
そこで、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際に線量検出部１６に入射されるＸ線の線量を検出しておき、制御部２０１は、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３の撮影に対しては、線量検出部１６により検出されるＸ線の線量に拘わらず、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際に検出されたＸ線の線量に基づき放射線源１１の爆射時間、管電圧、管電流等の撮影条件を設定する。

具体的には、制御部２０１は、線量検出部１６と協働して自動露出制御を行うことができ、この自動露出制御を利用して、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３を撮影する際の撮影条件を設定する。
自動露出制御は、基本的には、線量検出部１６に入射されるＸ線の線量が予め設定された一定の値となると、線量検出部１６は、入射されるＸ線の線量が一定の値となったことを表す指示信号を制御部２０１に出力する。そして、線量検出部１６から出力された指示信号が制御部２０１に入力されると、制御部２０１が、放射線源１１からのＸ線の照射を停止させるための制御信号を放射線源１１に出力し、この放射線源１１からのＸ線の照射を停止させる。
そこで、線量検出部１６は、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際に入射されるＸ線の線量を検出する。そして、制御部２０１は、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３の撮影に対しては、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際に線量検出部１６により検出されたＸ線の線量に基づいて、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３を撮影する際の放射線源１１の爆射時間、管電圧、管電流等の撮影条件を設定する。

また、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際の撮影条件、例えば、放射線源１１の爆射時間等については、制御部２０１は、モアレ画像Ｍｓにおける線量検出部１６に対応する位置の画素値の強度を考慮して、設定しても良い。
すなわち、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影（本撮影）よりも前には、例えば、被写体台１３に被写体Ｈが存しない状態で複数の無被写体モアレ画像Ｍｒ（図６（ａ）等参照）の撮影が行われたり、被写体台１３上での被写体Ｈの撮影位置を確認するための確認用モアレ画像Ｍｃの撮影（スカウト撮影）が行われたりする。

ここで、無被写体モアレ画像Ｍｒは、複数のモアレ画像Ｍｓの本撮影における複数の格子の相対的な位置（例えば、第１格子１４に対する第２格子１５の相対的な位置等）と同じ状態で撮影される。そして、これらの無被写体モアレ画像Ｍｒは、複数のモアレ画像Ｍｓの本撮影後に、例えば、吸収画像Ｉａ、微分位相画像Ｉｂ、小角散乱画像等の再構成画像の生成に用いられる。
例えば、図６（ａ）の無被写体モアレ画像Ｍｒ１と図８（ａ）のモアレ画像Ｍｓ１は、撮影時の複数の格子の相対的な位置が同じであり、同様に、図６（ｂ）の無被写体モアレ画像Ｍｒ２と図８（ｂ）のモアレ画像Ｍｓ２は、撮影時の複数の格子の相対的な位置が同じであり、図６（ｃ）の無被写体モアレ画像Ｍｒ３と図８（ｃ）のモアレ画像Ｍｓ３は、撮影時の複数の格子の相対的な位置が同じである。
なお、図６（ａ）の無被写体モアレ画像Ｍｒ１中には関心領域Ｒが表されているが、この無被写体モアレ画像Ｍｒ１の撮影では指定されず、例えば、確認用モアレ画像Ｍｃ内で指定された関心領域Ｒに対応する位置を適用している。

また、確認用モアレ画像Ｍｃは、被写体台１３上での被写体Ｈの撮影位置を確認して、複数のモアレ画像Ｍｓの本撮影の際の被写体Ｈの位置合わせに用いられる。また、確認用モアレ画像Ｍｃ中で、後述するように被写体Ｈの関心領域Ｒの設定が行われる。
被写体Ｈの関心領域Ｒとは、例えば、関節部分などの診断対象が含まれる領域である。また、関心領域Ｒの位置や大きさの設定は、例えば、被写体Ｈである人体の特定部分の解剖学的構造に基づいて自動的に行われても良いし、ユーザーによる操作部２０２の操作に基づいて指定されても良い。

制御部（取得手段）２０１は、複数の無被写体モアレ画像Ｍｒの強度（例えば、画素値の平均値等）を取得する。また、制御部（決定手段）２０１は、複数の線量検出部１６の中から、例えば、被写体Ｈの位置や大きさ、確認用モアレ画像Ｍｃ内で指定された被写体Ｈの関心領域Ｒの位置や大きさ等を基準として、モアレ画像Ｍｓの撮影の際の撮影条件の設定に用いられる線量検出部１６（図４中、破線Ｌで囲繞された線量検出部１６）を決定する。
そして、制御部２０１は、取得された無被写体モアレ画像Ｍｒにおける、決定された線量検出部１６に対応する位置の画素値の強度に基づいて、一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を設定する。具体的には、制御部２０１は、複数の無被写体モアレ画像Ｍｒにおける線量検出部１６に対応する位置の画素値の強度同士、例えば、一回目の無被写体モアレ画像Ｍｒ１（図６（ａ）参照）と二回目の無被写体モアレ画像Ｍｒ２（図６（ｂ）参照）の画素値の強度同士を比較して、一回目の無被写体モアレ画像Ｍｒ１を撮影した際の撮影条件を補正して一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を設定する。
また、制御部２０１は、確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値を基準として、確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の撮影条件を補正して一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を設定する。

例えば、無被写体モアレ画像Ｍｒ全体や確認用モアレ画像Ｍｃの被写体Ｈの関心領域Ｒ（関心領域Ｒが設定されていない場合には、確認用モアレ画像Ｍｃ全体）の画素値が相対的に小さい場合（露出不足）には、制御部２０１は、無被写体モアレ画像Ｍｒや確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の放射線源１１の爆射時間よりも長くなるように、一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の放射線源１１の爆射時間を設定する。
一方、例えば、無被写体モアレ画像Ｍｒ全体や確認用モアレ画像Ｍｃの被写体Ｈの関心領域Ｒの画素値が相対的に大きい場合（露出過剰）には、制御部２０１は、無被写体モアレ画像Ｍｒや確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の放射線源１１の爆射時間よりも短くなるように、一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の放射線源１１の爆射時間を設定する。

また、例えば、予め放射線源１１の管電圧や管電流、ろ過フィルター１１２の種類等を固定した状態で、制御部２０１は、撮影条件として、放射線源１１の爆射時間のみを変化して設定する構成では、放射線源１１の管電圧や管電流、ろ過フィルター１１２の種類等を考慮して、一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を設定するようにしても良い。そして、制御部２０１は、設定された一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際の撮影条件に基づいて自動露出制御を行うことで、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３を撮影する際の撮影条件も設定する。
すなわち、制御部２０１は、放射線源１１の管電圧管電流、放射線のろ過フィルター１１２のうち、少なくとも一を基準として、モアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定する。

＜第２の手法＞
次に、第２の手法での撮影条件の設定について説明する。
この第２の手法では、上記した第１の手法のように、モアレ画像Ｍｓの撮影の際のＸ線の線量を線量検出部１６により検出する必要がない。つまり、制御部２０１が、第２の手法で複数のモアレ画像Ｍｓの撮影条件の設定を行う構成の場合、Ｘ線タルボ撮影装置１は、必ずしも線量検出部１６を具備する必要はない。

すなわち、制御部２０１は、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影（本撮影）よりも前に撮影される確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値を基準として、複数のモアレ画像Ｍｓを本撮影する際の撮影条件（例えば、放射線源１１の爆射時間等）を設定する。具体的には、確認用モアレ画像Ｍｃの撮影後、制御部２０１は、例えば、当該確認用モアレ画像Ｍｃの画素値を取得して、取得された確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値に応じて確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の撮影条件を補正して、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定する。

また、制御部２０１は、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影（本撮影）よりも前に撮影される確認用モアレ画像Ｍｃと無被写体モアレ画像Ｍｒとを比較して、複数のモアレ画像Ｍｓを本撮影する際の撮影条件（例えば、放射線源１１の爆射時間等）を設定する。具体的には、複数の無被写体モアレ画像Ｍｒ（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）の撮影後に、制御部２０１は、これら複数の無被写体モアレ画像Ｍｒに基づいて再構成して無被写体吸収画像Ｉｒ（図６（ｄ）参照）を生成する。そして、制御部２０１は、生成された無被写体吸収画像Ｉｒと確認用モアレ画像Ｍｃの画素値同士を比較して、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定する。このとき、制御部２０１は、例えば、無被写体モアレ画像Ｍｒ或いは確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の撮影条件を補正して、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定しても良い。

また、上記した第１の手法と同様に、例えば、予め放射線源１１の管電圧や管電流、ろ過フィルター１１２の種類等を固定した状態で、制御部２０１は、撮影条件として、放射線源１１の爆射時間のみを変化して設定する構成にあっても、制御部２０１は、放射線源１１の管電圧管電流、放射線のろ過フィルター１１２のうち、少なくとも一を基準として、モアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定しても良い。
すなわち、制御部２０１は、放射線源１１の管電圧や管電流、ろ過フィルター１１２の種類等を考慮して、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を設定するようにしても良い。

以上のように、本実施形態のＸ線タルボ撮影装置１によれば、複数の格子を相対的に変位させても、被写体の厚さに影響されることなく、また、各モアレ画像Ｍｓの撮影の際に放射線検出器１７へのＸ線の入射量のばらつきが生じることなく、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影を適正に行うことができる。これにより、これら複数のモアレ画像Ｍｓに基づいて再構成される吸収画像Ｉａ、微分位相画像Ｉｂ、小角散乱画像等の再構成画像の生成を適正に行うことが可能となる。

また、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影の際に線量検出部１６により検出されたＸ線の線量を基準とすることで、二回目以降のモアレ画像Ｍｓ２、Ｍｓ３を撮影する際の撮影条件の設定を適正に行うことができ、再構成画像を生成するための複数のモアレ画像Ｍｓの撮影を適正に行うことができる。

また、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影についても、無被写体モアレ画像Ｍｒにおける線量検出部１６に対応する位置の画素値の強度に基づいて、無被写体モアレ画像Ｍｒを撮影した際の撮影条件を補正して一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を適正に設定することができる。特に、複数の無被写体モアレ画像Ｍｒにおける線量検出部１６に対応する位置の画素値の強度同士を比較することで、一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件をより適正に設定することができる。
さらに、確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値を基準とすることで、例えば、診断対象が小さな関節の場合や、骨部と関節腔とでＸ線透過率の変化が大きい場合等であっても、確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の撮影条件を補正して一回目のモアレ画像Ｍｓ１を撮影する際の撮影条件を適正に設定することができる。
これにより、一回目のモアレ画像Ｍｓ１の撮影から適正な撮影条件で撮影を行うことができることとなって、再構成画像を生成するための複数のモアレ画像Ｍｓの撮影を適正に行うことができる。

また、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影よりも前に撮影される確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値を基準とすることで、確認用モアレ画像Ｍｃにおける被写体Ｈの関心領域Ｒに対応する部分の画素値に応じて確認用モアレ画像Ｍｃを撮影した際の撮影条件を補正して、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を適正に設定することができる。このとき、複数のモアレ画像Ｍｓの撮影よりも前に撮影される無被写体モアレ画像Ｍｒと確認用モアレ画像Ｍｃとを比較することで、複数のモアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件をより適正に設定することができる。
これにより、放射線検出器１７へのＸ線の入射量、すなわち、線量検出部１６により検出されるＸ線の線量を基準とする自動露出制御を行わなくとも、再構成画像を生成するための複数のモアレ画像Ｍｓの撮影を適正に行うことができる。

さらに、モアレ画像Ｍｓの撮影に、放射線源１１の管電圧や管電流、ろ過フィルター１１２の種類等を変化させて異なる線質のＸ線を用いる場合であっても、当該モアレ画像Ｍｓを撮影する際の撮影条件を適正に設定することができる。

なお、上記実施形態にあっては、Ｘ線タルボ撮影装置１のコントローラー２０の制御部２０１が撮影制御手段、設定手段、照射制御手段、取得手段、決定手段として機能するようにしたが、一例であってこれに限られるものではない。例えば、Ｘ線タルボ撮影装置１本体にコントローラー２０の制御部２０１と略同等の機能を有する演算装置を搭載して、この演算装置が撮影制御手段、設定手段、照射制御手段、取得手段、決定手段として機能する構成であっても良い。

加えて、本発明が上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。

１ Ｘ線タルボ撮影装置
１１ 放射線源
１２ 線源格子
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ 線量検出部
１７ 放射線検出器
２０ コントローラー
２０１ 制御部（撮影制御手段、設定手段、照射制御手段、取得手段、決定手段）
Ｉａ 吸収画像（再構成画像）
Ｉｂ 微分位相画像（再構成画像）
Ｍｃ 確認用モアレ画像
Ｍｒ 無被写体モアレ画像
Ｍｓ モアレ画像

Claims (6)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   複数の格子と、
   前記複数の格子を相対的に変位させ、再構成画像を生成するための被写体のモアレ画像を複数撮影させる撮影制御手段と、
   撮影されたモアレ画像を取得する放射線検出器と、
   一回目のモアレ画像の撮影結果を基準として、二回目以降のモアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定するか、或いは、前記複数のモアレ画像よりも前に撮影される他のモアレ画像の撮影結果を基準として、前記複数のモアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された撮影条件に基づいて、前記放射線源からの放射線の照射を制御する照射制御手段と、
   を備え、
   前記放射線検出器は、前記複数のモアレ画像よりも前に被写体が存しない状態で撮影された無被写体モアレ画像と、前記複数のモアレ画像よりも前に被写体の撮影位置を確認するために撮影された確認用モアレ画像とを更に取得し、
   前記無被写体モアレ画像及び前記確認用モアレ画像の画素値の強度を取得する取得手段を更に備え、
   前記設定手段は、前記取得手段により取得された前記無被写体モアレ画像と前記確認用モアレ画像における所定位置の画素値の強度の比較に基づいて、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴とするタルボ撮影装置。
2. 被写体を透過した放射線の線量を検出する線量検出部を更に備え、
   前記設定手段は、前記取得手段により取得された前記無被写体モアレ画像における前記線量検出部に対応する位置の画素値の強度に基づいて、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴とする請求項１に記載のタルボ撮影装置。
3. 前記放射線検出器は、前記無被写体モアレ画像を複数取得し、
   前記設定手段は、前記取得手段により取得された前記複数の無被写体モアレ画像における前記線量検出部に対応する位置の画素値の強度同士を比較して、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴とする請求項２に記載のタルボ撮影装置。
4. 前記線量検出部は、前記放射線検出器よりも放射線の照射方向上流側に複数設けられ、
   前記確認用モアレ画像における被写体の関心領域の位置を基準として、前記複数の線量検出部の中から前記設定手段による前記撮影条件の設定に用いられる線量検出部を決定する決定手段を更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のタルボ撮影装置。
5. 前記設定手段は、前記確認用モアレ画像における被写体の関心領域に対応する部分の画素値を基準として、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のタルボ撮影装置。
6. 前記設定手段は、前記放射線源の管電圧、管電流及び放射線のろ過フィルターのうち、少なくとも一を基準として、モアレ画像を撮影する際の撮影条件を設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のタルボ撮影装置。