專利名稱：放射線照相裝置和放射線照相系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過諸如X射線等放射線對(duì)被照對(duì)象執(zhí)行相位成像的放射線照相裝置和放射線照相系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于X射線隨著構(gòu)成物質(zhì)的元素的原子數(shù)以及物質(zhì)的密度和厚度而衰減，其用作透視被照對(duì)象內(nèi)部的探頭。在醫(yī)療診斷、非破壞性檢查等領(lǐng)域中，廣泛使用X射線進(jìn)行成像。在一般的X射線成像系統(tǒng)中，將被照對(duì)象布置在輻照X射線的X射線源和檢測該X 射線的X射線圖像檢測器之間，且捕捉被照對(duì)象的透射圖像。在該情況下，從X射線源向X 射線圖像檢測器輻照的X射線受到衰減(吸收)，然后入射到X射線圖像檢測器的每個(gè)像素中，所述衰減(吸收)的量值取決于在到X射線圖像檢測器的路徑上存在的物質(zhì)屬性(例如，原子數(shù)、密度和厚度)的差異。因此，由X射線圖像檢測器來檢測和捕捉被照對(duì)象的X 射線吸收?qǐng)D像。作為X射線圖像檢測器，除了 X射線強(qiáng)化屏幕和膜以及輝盡性熒光體之外， 還普遍使用采用了半導(dǎo)體電路的平板檢測器(FPD)。然而，如果構(gòu)成物質(zhì)的元素的原子數(shù)較小，則減少了 X射線的吸收能力。因此，對(duì)于柔軟的生物組織或柔軟的物質(zhì)，對(duì)于X射線吸收?qǐng)D像不能獲取足夠的圖像對(duì)比。例如，構(gòu)成身體的關(guān)節(jié)的軟骨部和關(guān)節(jié)液主要由水構(gòu)成。因此，由于其X射線吸收量的差異很小，難以獲得遮光(shading)差異。迄今，可以通過使用MRI (核磁共振成像)對(duì)軟組織進(jìn)行成像。 然而，需要幾十分鐘來執(zhí)行成像，且圖像的分辨率較低，例如約1mm。因此，由于成本效率原因，難以在定期身體檢查(例如體格檢查)中使用MRI。對(duì)于上述問題，取代被照對(duì)象對(duì)X射線的強(qiáng)度改變，近些年來已積極開展了對(duì)X射線相位成像的研究，X射線相位成像基于被照對(duì)象對(duì)X射線的相位改變(折射角改變)來獲得圖像(下文中稱作相位對(duì)比圖像)。一般而言，已知在X射線入射物體時(shí)，X射線的相位而不是X射線的強(qiáng)度顯示出了更大的相互作用。因此，在使用相位差的X射線相位成像中，即使對(duì)具有低X射線吸收能力的弱吸收物質(zhì)，也可能獲得高對(duì)比的圖像。迄今，對(duì)于X 射線相位成像，已經(jīng)有可能通過使用采用了加速器的大規(guī)模同步加速器放射線設(shè)施等(例如Sft~ing-8)來產(chǎn)生具有波長和相位的X射線，以執(zhí)行成像。然而，由于該設(shè)施過于巨大， 不可能在一般的醫(yī)院中使用。作為解決上述問題的X射線相位成像，最近提出了如下X射線成像系統(tǒng)其使用具有兩個(gè)透射衍射光柵(相位型光柵和吸收型光柵)以及一個(gè)χ射線圖像檢測器的X射線iTalbot干涉儀(例如，參見專利文獻(xiàn)1 (JP-A-2008-200359))。X射線Talbot干涉儀包括第一衍射光柵(相位類型光柵或吸收型光柵)，被布置在被照對(duì)象的后側(cè)；第二衍射光柵(吸收型光柵)，被布置在下游的由第一衍射光柵的柵線間距和X射線波長所確定的特定距離處；以及X射線圖像檢測器，被布置在第二衍射光柵的后側(cè)。Talbot干涉距離是已通過第一衍射光柵Gl的X射線通過Talbot干涉效應(yīng)而形成自身像的距離。由被布置在X射線源和第一衍射光柵之間的被照對(duì)象和X射線的相互作用
4(相位改變)來調(diào)制自身像(self-image)。在X射線Talbot干涉儀中，檢測由第一衍射光柵的自身像和第二衍射光柵的疊加 (強(qiáng)度調(diào)制)產(chǎn)生的莫爾條紋，且分析被照對(duì)象對(duì)莫爾條紋的改變，以獲取被照對(duì)象的相位信息。作為莫爾條紋的分析方法，例如條紋掃描法是已知的。根據(jù)條紋(fringe)掃描法， 當(dāng)?shù)诙苌涔鈻旁谂c第一衍射光柵的平面實(shí)質(zhì)上平行且與第一衍射光柵的光柵方向(條方向)實(shí)質(zhì)上垂直的方向上，相對(duì)于第一衍射光柵平移時(shí)，使用通過將柵線間距等分所獲得的掃描間距來執(zhí)行多次成像，且根據(jù)在X射線圖像檢測器中獲得的相應(yīng)像素值的改變， 獲取在被照對(duì)象處折射的X射線的角度分布(相移的微分像)?；诮嵌确植迹锌赡塬@取被照對(duì)象的相位對(duì)比圖像。這樣，根據(jù)所獲取的相位對(duì)比圖像，有可能捕捉在基于X射線吸收的圖像方法中看不到的組織(軟骨或軟組織)的圖像，由于吸收差異小且不存在可稱之為完美的對(duì)比差異，在基于X射線吸收的圖像方法中看不到所述組織(軟骨或軟組織)。 具體地，盡管實(shí)質(zhì)上在X射線吸收中不可能獲取軟骨和關(guān)節(jié)液之間的吸收差異，但是因?yàn)榇嬖谇逦膶?duì)比，有可能在X射線相位(折射)成像中捕捉軟骨和關(guān)節(jié)液，。因此，有可能通過X射線快速且容易地診斷膝關(guān)節(jié)炎(多數(shù)老人(約3千萬人)被視為具有膝關(guān)節(jié)炎)、 由于運(yùn)動(dòng)失調(diào)而導(dǎo)致的關(guān)節(jié)疾病(如，半月板損傷)、風(fēng)濕病、跟腱損傷、椎間盤突出、以及軟組織(比如，乳腺)腫塊。因此，希望能夠?qū)撛诓∪说脑缙谠\斷和早期治療以及醫(yī)療護(hù)理成本的減少做出貢獻(xiàn)。在上述相位成像中，優(yōu)選地，X射線的焦點(diǎn)直徑較小，以避免相位對(duì)比圖像的質(zhì)量惡化。然而，當(dāng)使用針孔等來減小焦點(diǎn)直徑時(shí)，相應(yīng)地降低了 X射線的強(qiáng)度。對(duì)于上述問題，已提出了一種技術(shù)，其中，在接近X射線源處布置被稱作多縫的第三光柵，且從而形成多個(gè)點(diǎn)光源(分散的放射線源)(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。此處，當(dāng)由于溫度改變等導(dǎo)致多縫、第一光柵和第二光柵的相應(yīng)相對(duì)位置偏離時(shí)， 高度影響了相位對(duì)比圖像的質(zhì)量。在專利文獻(xiàn)2中，控制設(shè)備確定是否由于溫度引起第一和第二光柵的失真或暫時(shí)失真，且當(dāng)確定溫度超過預(yù)設(shè)溫度或引起失真時(shí)，顯示警告。然而，專利文獻(xiàn)2(W0-A-08/102598)并未考慮多縫的溫度失真。確定多縫的間距以及從多縫到第一和第二光柵的距離，使得放射線圖像相疊加， 并從而彼此一致，所述放射線圖像是在從由多縫分散的放射線源的相應(yīng)焦點(diǎn)(有效焦點(diǎn)) 發(fā)射的X射線通過第一光柵時(shí)，針對(duì)每個(gè)分散焦點(diǎn)形成的。即，在幾何意義上確定多縫的柵線間距、多縫和第一光柵之間的距離、第一和第二光柵之間的距離以及第二光柵的柵線間距，且當(dāng)確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系變?yōu)椴磺‘?dāng)時(shí)，相位對(duì)比圖像的質(zhì)量惡化。即使在多縫、第一光柵和第二光柵的相對(duì)位置偏差僅為幾μ m時(shí)，由于第一和第二光柵的間距約是幾μ m，且多縫的間距約是幾十μ m，則上述相對(duì)位置偏差對(duì)于以μπι為單位的柵線間距來說也是充分大的。從而，顯著地導(dǎo)致相位對(duì)比圖像的質(zhì)量惡化。此處，相比于其他光柵，被布置在X射線源附近的多縫顯著地容易發(fā)生熱膨脹。X 射線的產(chǎn)生效率很低(例如0.5%或更低)，且應(yīng)用于X射線管的大量功率(例如，5kW)主要消耗用于產(chǎn)生熱量。因此，必須將被布置在作為大熱量產(chǎn)生源的X射線源附近的多縫的熱膨脹抑制為幾Pm或更小
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供放射線照相裝置和放射線該系統(tǒng)，能夠充分抑制多縫的熱膨脹且使得對(duì)相位對(duì)比圖像的優(yōu)選捕捉成為可能的。根據(jù)本發(fā)明的方面，一種放射線照相裝置包括第一光柵；光柵圖案，具有與放射線圖像的圖案周期實(shí)質(zhì)上一致的周期，所述放射線圖像是由已通過所述第一光柵的放射線形成的；放射線圖像檢測器，檢測由所述光柵圖案遮蔽的放射線圖像；以及第三光柵，被布置在入射至所述第一光柵的放射線的行進(jìn)方向上比所述第一光柵更靠前的位置處，并選擇性地屏蔽放射線所輻照的區(qū)域，從而形成分散的放射線源。在所述放射線的行進(jìn)方向上比所述第三光柵更靠前的位置處布置隔熱元件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種放射線照相系統(tǒng)包括上述放射線照相裝置；計(jì)算處理單元，根據(jù)由所述放射線照相裝置的放射線圖像檢測器檢測到的圖像，計(jì)算入射至所述放射線圖像檢測器的放射線的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，產(chǎn)生被照對(duì)象的相位對(duì)比圖像。根據(jù)該放射線照相裝置和放射線照相系統(tǒng)，有可能充分抑制多縫的熱膨脹且使得對(duì)相位對(duì)比圖像的優(yōu)選捕捉成為可能。


圖1是圖像化地示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的示例的部分側(cè)視截面圖。圖2是圖1的放射線照相系統(tǒng)的控制框圖。圖3是用框示出了放射線圖像檢測器的配置的視圖。圖4是多縫、第一和第二光柵以及放射線圖像檢測器的立體圖。圖5是多縫、第一和第二光柵以及放射線圖像檢測器的側(cè)視圖。圖6A至6C是分別示出了用于改變因第一和第二光柵的相互作用而導(dǎo)致的干涉條紋(莫爾)周期的機(jī)構(gòu)的視圖。圖7是示出了被照對(duì)象對(duì)放射線的折射的視圖。圖8是示出了條紋掃描法的視圖。圖9是示出了根據(jù)條紋掃描的放射線圖像檢測器的像素信號(hào)的圖。圖10是示出了提供紅外截止濾波器來取代圖1的隔熱元件的配置的部分側(cè)視截面圖。圖11是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的視圖。圖12是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的視圖。圖13是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的視圖。圖14是圖像化地示出了(在被照對(duì)象站立時(shí)執(zhí)行成像時(shí))用于冷卻多縫的空氣冷卻單元的部分截面圖。圖15是圖像化地示出了(在被照對(duì)象躺下時(shí)執(zhí)行成像時(shí))用于冷卻多縫的空氣冷卻單元的部分截面圖。
圖16是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的視圖。圖17是圖16的放射線照相系統(tǒng)的立體圖。圖18是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的側(cè)視圖。圖19是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的側(cè)視圖。圖20是示出了根據(jù)用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的視圖。圖21是示出了根據(jù)用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的、具有凹曲面的第一和第二光柵的側(cè)視圖。圖22示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的示意配置。圖23A至23C示出了光學(xué)讀取型放射線圖像檢測器的示意配置。圖M示出了第一光柵、第二光柵和放射線圖像檢測器的像素的布置關(guān)系。圖25示出了設(shè)置第一光柵相對(duì)于第二光柵的傾斜角度的方法。圖沈示出了調(diào)整第一光柵相對(duì)于第二光柵的傾斜角度的方法。圖27A和27B示出了光學(xué)讀取型放射線圖像檢測器的記錄操作。圖觀示出了光學(xué)讀取型放射線圖像檢測器的掃描操作。圖四示出了基于從光學(xué)讀取型放射線圖像檢測器中讀出的圖像信號(hào)來獲取多個(gè)條紋圖像的操作。圖30示出了基于從光學(xué)讀取型放射線圖像檢測器中讀出的圖像信號(hào)來獲取多個(gè)條紋圖像的操作。圖31示出了使用TFT開關(guān)的放射線圖像檢測器以及第一和第二光柵之間的布置關(guān)系。圖32示出了使用CMOS的放射線圖像檢測器的示意配置。圖33示出了使用CMOS的放射線圖像檢測器的一個(gè)像素電路的配置。圖34示出了使用CMOS的放射線圖像檢測器以及第一和第二光柵之間的布置關(guān)系。圖35是示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的另一示例的示意圖。圖36A至36C示出了放射線圖像檢測器的說明性實(shí)施例的示意配置。圖37A和37B示出了根據(jù)說明性實(shí)施例的放射線圖像檢測器的記錄操作。圖38示出了根據(jù)說明性實(shí)施例的放射線圖像檢測器的讀取操作。圖39示出了放射線圖像檢測器的另一說明性實(shí)施例。圖40A和40B示出了根據(jù)另一說明性實(shí)施例的放射線圖像檢測器的記錄操作。圖41示出了根據(jù)另一說明性實(shí)施例的放射線圖像檢測器的讀取操作。圖42示出了具有作為凹曲面的光柵表面的光柵的示例。圖43是根據(jù)用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的另一示例的X 射線圖像檢測器的配置的視圖。
圖44是示出了根據(jù)用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的另一示例的產(chǎn)生放射線圖像的計(jì)算單元的配置的框圖。圖45是示出了放射線圖像檢測器的像素信號(hào)的圖，用于說明在圖44所示的放射線照相系統(tǒng)的計(jì)算單元中的過程。
具體實(shí)施例方式圖1示出了用于說明本發(fā)明的說明性實(shí)施例的放射線照相系統(tǒng)的配置的示例，且圖2是圖1的放射線照相系統(tǒng)的控制框圖。X射線成像系統(tǒng)10是在被照對(duì)象(病人)H站立時(shí)執(zhí)行成像的X射線診斷裝置， 且包括x射線源11，對(duì)被照對(duì)象H進(jìn)行X射線輻照；成像單元12，與X射線源11相對(duì)，且在X射線源11和成像單元之間插入被照對(duì)象H，檢測來自X射線源11的已穿透被照對(duì)象H 的X射線，并從而產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；以及控制臺(tái)13(參見圖2)，基于操作者的操作，控制X射線源11的曝光操作和成像單元12的成像操作，計(jì)算通過成像單元12獲取的圖像數(shù)據(jù)，并從而產(chǎn)生相位對(duì)比圖像。通過懸掛在天花板的X射線源保持設(shè)備14來保持X射線源11，使得其可以沿上下方向(X方向)移動(dòng)。通過安裝在底部上的直立支架15來保持成像單元12，可以沿上下方向移動(dòng)成像單元12。X射線源11包括X射線管18，基于X射線源控制單元17的控制，響應(yīng)于從高壓產(chǎn)生器16施加的高壓而產(chǎn)生X射線。X射線管18是旋轉(zhuǎn)陽極型，且包括絲極(未示出)，作為電子發(fā)射源(陰極)；旋轉(zhuǎn)陽極18a，從絲極發(fā)射的電子與旋轉(zhuǎn)陽極18a碰撞；以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元(未示出)(例如， 馬達(dá))，高速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)陽極18a，且從而改變旋轉(zhuǎn)陽極18a的電子碰撞區(qū)域。X射線管18a使得電子能夠與旋轉(zhuǎn)陽極18a碰撞，從而產(chǎn)生X射線。旋轉(zhuǎn)陽極18a的電子束的碰撞區(qū)域是 X射線焦點(diǎn)(X射線實(shí)際焦點(diǎn))18b。此處，可以通過以下公式來計(jì)算X射線的產(chǎn)生效率η。n = czv 其中，C是常數(shù)，且約為1. 1 X IO-9, Z是目標(biāo)物質(zhì)的原子數(shù)，且當(dāng)物質(zhì)是一般用于X 射線源的鎢時(shí)，Z = 74，以及V是X射線管18的管電壓。當(dāng)使用50kV (在50kV情況下，即使對(duì)于軟組織也有可能容易地獲得圖像遮光的對(duì)比)執(zhí)行成像時(shí)，n = 0.407%，這是非常小的產(chǎn)生效率，且99%以上的功率被消耗用于產(chǎn)生熱量。當(dāng)管電壓是50kV且管電流時(shí)IOOmA 時(shí)，饋送到X射線的功率是5kW，且約99. 6%的功率被消耗用于產(chǎn)生熱量。因此，可以看到 X射線管18是極高熱產(chǎn)生源。X射線管18具有準(zhǔn)直儀單元19，準(zhǔn)直儀單元19具有可移動(dòng)的準(zhǔn)直儀19a，其限制輻照?qǐng)?，以屏蔽從X射線管18產(chǎn)生的一部分X射線，所述一部分不對(duì)被照對(duì)象H的檢查區(qū)域做出貢獻(xiàn)。準(zhǔn)直儀單元19 一體地保持在X射線管18的外殼上。準(zhǔn)直儀單元19中具有作為第三光柵的多縫以及位于準(zhǔn)直儀19a的X射線源11側(cè)的由發(fā)泡材料制成的隔熱元件150。將嵌入到準(zhǔn)直儀單元19中的多縫140 —體地安裝到X 射線源11上。在沿入射到第一光柵31的X射線的行進(jìn)方向上，多縫140被布置在比第一光柵更靠前的一側(cè)。當(dāng)將從X射線源11到FPD 30的距離設(shè)置為與在一般醫(yī)院的成像室中設(shè)置的距離 (1至2m)相同時(shí)，在X射線通過第一吸收光柵31時(shí)形成的投影像(也被稱作Gl像)的模糊可能受到X射線焦點(diǎn)18b的焦點(diǎn)尺寸(一般，約為0. Imm至Imm)的影響，使得相位對(duì)比圖像的質(zhì)量可能惡化。因此，可以考慮就在X射線焦點(diǎn)18b之后提供針孔，以有效地減少焦點(diǎn)尺寸。然而，當(dāng)減少針孔的開放面積以減少有效焦點(diǎn)尺寸時(shí)，降低了 X射線強(qiáng)度。為了解決該問題，就在X射線焦點(diǎn)18b之后布置多縫140。同樣地，隔熱元件150和多縫140與準(zhǔn)直儀19a —起保持在外殼中。從而，相比于將隔熱元件和多縫與準(zhǔn)直儀19a分開地保持在外殼中的配置，有可能縮短X射線源11和多縫140之間的距離以及多縫140和準(zhǔn)直儀19a之間的距離。X射線從X射線源錐形擴(kuò)散 (錐形束)。因此，縮短了從X射線源11到多縫140和準(zhǔn)直儀19a的相應(yīng)距離，使得有可能減小多縫140的尺寸以及準(zhǔn)直儀19a的尺寸和移動(dòng)距離，且從而容易地實(shí)現(xiàn)緊湊的配置和成本降低。通過上述配置，有可能恰當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)多縫140對(duì)分散的放射線源的形成以及準(zhǔn)直儀19a對(duì)X射線輻照?qǐng)龅南拗啤８魺嵩?50由發(fā)泡材料制成(苯酚泡沫、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫等等)，所述發(fā)泡材料中具有互連或閉合的氣孔，且在X射線源11和多縫140之間與X射線的光軸(放射線軸)A相交的位置處提供隔熱元件150。由于具有氣孔的隔熱元件150具有高X射線透射性，其非常適合作為在X射線源11和多縫140之間提供的隔熱元件。在X 射線束的密度高且從而容易集中熱量的與光軸A相交的位置處提供隔熱元件150，使得有可能使多縫140和X射線源11充分絕熱，同時(shí)不降低X射線強(qiáng)度。同樣地，由于隔熱元件 150具有高X射線透射性以及低X射線吸收能力，也不引起由于X射線的輻照所導(dǎo)致的惡化，使得容易對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。此外，隔熱元件150還作為防震元件，其避免將外部的震動(dòng)傳遞到多縫140。傳遞到多縫140的外部震動(dòng)包括從天花板通過X射線源保持設(shè)備14傳遞的震動(dòng)、在與滑架單元Ha和支柱單元14b的操作相關(guān)聯(lián)地引起的震動(dòng)等等。可以用被布置在多縫140附近的 X射線源11的震動(dòng)作為主要示例。此處，與X射線管18的旋轉(zhuǎn)陽極18a的高速旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地引起的震動(dòng)是傳遞到多縫140的震動(dòng)的主因。同樣地，X射線管18 —般具有用于冷卻X射線管18的風(fēng)扇，且與冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生的震動(dòng)也是傳遞到多縫140的震動(dòng)的主因。這樣，X射線管18 和冷卻風(fēng)扇的震動(dòng)容易傳遞到被布置在附近的多縫140。然而，由于在X射線源11和多縫 140之間布置的隔熱元件150還作為防震元件，有可能阻擋從X射線源11到多縫140的震動(dòng)傳遞，且從而充分抑制多縫140的震動(dòng)。這樣，由于隔熱元件150還作為防震元件，相比于分別提供隔熱元件和防震元件的配置，X射線焦點(diǎn)18b (X射線實(shí)際焦點(diǎn))和多縫140之間的距離不長。從而，有可能增加在由多縫140形成的每個(gè)點(diǎn)光源(分散放射線源)處的X射線強(qiáng)度。此外，由于在多縫140通過準(zhǔn)直儀單元19集成到X射線源11的配置中，X射線管 18和冷卻風(fēng)扇的震動(dòng)特別容易傳遞到多縫140，因此可以進(jìn)一步改進(jìn)隔熱元件150的防震效果。X射線源保持設(shè)備14包括滑架單元14a，適于通過在天花板上安裝的天花板軌道
9(未示出)在水平方向(ζ方向)上移動(dòng)；以及多個(gè)支柱單元14b，在上下方向上連接。滑架單元Ha具有馬達(dá)(未示出)，所述馬達(dá)使支柱單元14b展開和收縮，以在上下方向上改變 X射線源11的位置。直立支架15包括主體15a，安裝在底部上；以及保持單元15b，保持成像單元12 并附接至主體15a以在上下方向上移動(dòng)。保持單元1 連接到至環(huán)帶15d，環(huán)帶15d在上下間隔的兩個(gè)滑輪15c之間延伸，并由馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)使滑輪15c旋轉(zhuǎn)?？刂婆_(tái) 13 (稍后將描述)的控制設(shè)備20基于操作者的設(shè)置操作來控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。同樣地，直立支架15具有位置傳感器(未示出)，比如電位計(jì)，其測量滑輪15c或環(huán)帶15d的移動(dòng)量，并從而檢測成像單元12在上下方向上的位置。將位置傳感器的檢測值通過電纜等提供給X射線源保持設(shè)備14。X射線源保持設(shè)備14基于檢測值來展開和收縮支柱單元14b，并從而移動(dòng)X射線源11，使其跟隨成像單元12的垂直移動(dòng)?？刂婆_(tái)13具有控制設(shè)備20，控制設(shè)備20包括CPU、ROM、RAM等。控制設(shè)備20連接到輸入設(shè)備21、計(jì)算處理單元22、存儲(chǔ)單元23監(jiān)視器M以及接口(I/F)25，操作者使用輸入設(shè)備21輸入成像指令及其指令內(nèi)容；計(jì)算處理單元22計(jì)算由成像單元12獲取的圖像數(shù)據(jù)，并從而產(chǎn)生X射線圖像；存儲(chǔ)單元23存儲(chǔ)X射線圖像；監(jiān)視器對(duì)顯示X射線圖像等； 以及接口(I/F)25經(jīng)由總線沈連接到X射線成像系統(tǒng)10的相應(yīng)單元。作為輸入設(shè)備21，可以使用例如開關(guān)、觸摸板、鼠標(biāo)、鍵盤等。通過操作輸入設(shè)備 21，輸入放射線照相條件(比如X射線管電壓、X射線輻照時(shí)間等)、成像定時(shí)等。監(jiān)視器M 由液晶顯示器等構(gòu)成，且在控制設(shè)備20的控制下顯示諸如放射線照相條件的字符和X射線圖像。成像單元12具有作為放射線圖像檢測器的平板檢測器(FPD) 30，具有半導(dǎo)體電路；以及第一吸收型光柵31和第二吸收型光柵32，檢測被照對(duì)象H對(duì)X射線的相位改變 (角度改變)，并執(zhí)行相位成像。成像單元12具有掃描機(jī)構(gòu)33，其在上下(χ方向)平移第二吸收型光柵32，并從而使第一吸收型光柵31和第二吸收型光柵32相對(duì)移動(dòng)。FPD 30具有被布置為與從X射線源11輻照的X射線的光軸A相正交的檢測面。 如下面具體描述的，第一和第二吸收型光柵31、32被布置在FPD 30和X射線源11之間。圖3示出了圖1的放射線照相系統(tǒng)中包括的放射線圖像檢測器的配置。作為放射線圖像檢測器的FPD 30包括圖像接收單元41，具有將X射線轉(zhuǎn)換為電荷并蓄積該電荷的多個(gè)像素40，該多個(gè)像素40在xy方向上被二維布置在有源矩陣基板上； 掃描電路42，控制從圖像接收單元41中讀出電荷的定時(shí)；讀出電路43，讀出在相應(yīng)像素40 中蓄積的電荷，并將電荷轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)在圖像數(shù)據(jù)中；以及數(shù)據(jù)發(fā)送電路44，將圖像數(shù)據(jù)通過控制臺(tái)13的I/F 25發(fā)送到計(jì)算處理單元22。同樣地，通過每行中的掃描線45將掃描電路42和相應(yīng)的像素40相連，且通過每列中的信號(hào)線46將讀出電路43和相應(yīng)的像素40相連。 每個(gè)像素40可以被配置為直接轉(zhuǎn)換型X射線檢測單元，利用由非晶硒等制成的轉(zhuǎn)換層(未示出)將X射線直接轉(zhuǎn)換為電荷，并在連接到轉(zhuǎn)換層的下電極的電容器(未示出) 中蓄積該轉(zhuǎn)換后的電荷。每個(gè)像素40連接有TFT開關(guān)(未示出)，且TFT開關(guān)的柵極連接到掃描線45，源極連接到電容器，且漏極連接到信號(hào)線46。當(dāng)通過來自掃描電路42的驅(qū)動(dòng)脈沖接通TFT開關(guān)時(shí)，將電容器中蓄積的電荷讀出到信號(hào)線46。同時(shí)，每個(gè)像素40還被配置為間接轉(zhuǎn)換型X射線檢測單元，其使用由鋱摻雜釓硫氧化物(terbium-doped gadolinium oxysulfide (Gd2O2SiTb)),鉈摻雜碘化銫 (thallium-doped cesium iodide (CsI Tl)等制成的閃爍器(未示出)將X射線轉(zhuǎn)換為可見光，并用光電二極管(未示出)將轉(zhuǎn)換后的可見光轉(zhuǎn)換為電荷并加以蓄積。同樣地，X射線圖像檢測器不限于基于TFT面板的FPD。例如，還可以使用基于固體成像設(shè)備(比如CXD 傳感器、CMOS傳感器等等)的各種X射線圖像檢測器。讀出電路43包括未示出的積分放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、校正電路和圖像存儲(chǔ)器。積分放大電路對(duì)從相應(yīng)像素40通過信號(hào)線46輸出的電荷進(jìn)行積分并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)(圖像信號(hào))，并將其輸入A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并將其輸入到校正電路。校正電路對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行例如偏移量校正、增益校正以及線性校正，并在圖像存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)校正后的圖像數(shù)據(jù)。同時(shí)，校正電路的校正過程可以包括對(duì)X射線的曝光量和曝光分布(所謂的遮光(shading))的校正、取決于FPD 30的控制條件(驅(qū)動(dòng)頻率、讀出周期等等)的圖形噪聲(例如，TFT開關(guān)的泄漏信號(hào))的校正等等。圖4和5圖像化地示出了多縫140、第一和第二光柵31、32以及FPD 30。首先，描述第一和第二光柵31、32的配置以及通過第一和第二光柵31、32形成莫爾條紋的操作。第一吸收型光柵31具有基板31a和布置在基板31a上的多個(gè)X射線屏蔽單元31b。 類似地，第二吸收型光柵32具有基板3 和布置在基板3 上的多個(gè)X射線屏蔽單元32b。 基板31a、32a由射線可穿透的元件(例如玻璃)構(gòu)成，X射線穿透這些射線可穿透的元件。X射線屏蔽單元31b、32b由線性元件構(gòu)成，該線性元件在平面內(nèi)的一個(gè)方向上(在所示示例中，與χ和ζ方向正交的y方向上)延伸，所述一個(gè)方向與從X射線源11輻照的X 射線的光軸A正交。作為相應(yīng)X射線屏蔽單元31b、32b的材料，具有極佳的X射線吸收能力的材料是優(yōu)選的。例如，諸如金、鉬等的重金屬是優(yōu)選的?？梢酝ㄟ^金屬電鍍或沉積方法來形成X射線屏蔽單元31b、32b。X射線屏蔽單元31b被布置在與X射線的光軸A正交的平面內(nèi)，且在與所述一個(gè)方向正交的方向(X方向)上具有恒定間距P1和預(yù)定間隔屯。類似地，X射線屏蔽單元32b 被布置在與X射線的光軸A正交的平面內(nèi)，且在與所述一個(gè)方向正交的(χ方向)上具有恒定間距P2和預(yù)定間隔d2。由于第一和第二吸收型光柵31、32提供了具有強(qiáng)度差異而不是相位差異的入射X 射線，也將它們稱作振幅類型光柵。同時(shí)，縫(slit)(間隔Cl1或屯的區(qū)域)可以不是空的。 例如，可以用X射線低吸收材料(比如高分子或輕金屬)來填充該空隙。無論Talbot干涉效應(yīng)如何，第一和第二吸收型光柵31、32適于對(duì)已通過縫的X射線進(jìn)行幾何投影。具體地，將間隔dp d2設(shè)置為充分大于從X射線源11輻照的X射線的峰值波長，使得在輻照的X射線中包括的大多數(shù)X射線能夠透過縫，同時(shí)保持其線性，而不在縫中發(fā)生衍射。例如，在旋轉(zhuǎn)陽極18a由鎢制成且管電壓是50kV時(shí)，X射線的峰值波長約為0.4 A。在該情況下，當(dāng)間隔dl、d2被設(shè)置為約1至10 μ m時(shí)，將大多數(shù)X射線幾何投影到縫中，而不發(fā)生衍射。由于從X射線源11輻照的X射線是以X射線焦點(diǎn)18b作為發(fā)射點(diǎn)的錐形束，而不是平行束，因此與到X射線焦點(diǎn)18b的距離成比例地放大已通過第一吸收型光柵31且被投影的投影像(下文中，稱作Gl像)。確定第二吸收型光柵32的柵線間距P2和間隔d2，使得縫與Gl像在第二吸收型光柵32的位置處的明亮部分的周期性圖案實(shí)質(zhì)一致。即，當(dāng)從X 射線焦點(diǎn)18b到第一吸收型光柵31的距離是L1,且從第一吸收型光柵31到第二吸收型光柵32的距離是L2時(shí)，確定柵線間距P2和間隔d2，以滿足以下公式(1)和(2)。同樣地，其公式和描述涉及不布置多縫的配置，且稍后將描述在布置多縫的配置中的公式。[公式1]
權(quán)利要求
1.一種放射線照相裝置，包括第一光柵；光柵圖案，具有與放射線圖像的圖案周期實(shí)質(zhì)一致的周期，所述放射線圖像是由已通過所述第一光柵的放射線形成的；放射線圖像檢測器，檢測由所述光柵圖案遮蔽的放射線圖像；以及第三光柵，被布置在入射至所述第一光柵的放射線的行進(jìn)方向上比所述第一光柵更靠前的位置處，并選擇性地屏蔽放射線所輻照的區(qū)域，從而形成分散的放射線源，其中，隔熱元件被布置在所述放射線的行進(jìn)方向上比所述第三光柵更靠前的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線照相裝置，其中，所述光柵圖案是第二光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，其中，所述隔熱元件設(shè)置在與入射至所述第三光柵的放射線的軸相交的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，其中，所述隔熱元件包括以下各項(xiàng)中至少一項(xiàng)含有氣孔的元件以及屏蔽紅外線的元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，其中，所述隔熱元件還用作防震元件， 避免震動(dòng)從外部傳遞至所述第三光柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放射線照相裝置，其中，所述第三光柵一體地安裝到放射線源上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，還包括準(zhǔn)直儀，限制所述放射線的輻照?qǐng)?，其中，所述隔熱元件與所述準(zhǔn)直儀保持在相同外殼中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，還包括冷卻單元，冷卻所述第三光柵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的放射線照相裝置，其中，所述冷卻單元是空氣冷卻單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射線照相裝置，其中，所述空氣冷卻單元中冷卻所述第三光柵的氣流的方向與所述第三光柵的多個(gè)放射線屏蔽單元的延伸方向平行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射線照相裝置，其中，所述空氣冷卻單元中冷卻所述第三光柵的空氣至少在所述第三光柵的隔熱元件側(cè)，沿所述第三光柵流動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放射線照相裝置，其中，所述空氣冷卻單元在熱對(duì)流的較低溫度側(cè)具有引入外部空氣的進(jìn)氣口，所述熱對(duì)流是從放射線源產(chǎn)生的熱量的熱對(duì)流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放射線照相裝置，其中，所述空氣冷卻單元具有多個(gè)進(jìn)氣口，以及其中，打開在熱對(duì)流的較低溫度側(cè)提供的進(jìn)氣口，以及關(guān)閉在較高溫度側(cè)提供的進(jìn)氣口，所述熱對(duì)流是從所述放射線源產(chǎn)生的熱量的熱對(duì)流。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放射線照相裝置，其中，所述空氣冷卻單元具有在熱對(duì)流的較低溫度側(cè)布置的多個(gè)進(jìn)氣口，所述熱對(duì)流是從放射線源產(chǎn)生的熱量的熱對(duì)流，以及其中，打開位于距所述第三光柵較近位置的進(jìn)氣口，以及關(guān)閉離所述第三光柵較遠(yuǎn)位置的進(jìn)氣口。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放射線照相裝置，還包括放射線源，經(jīng)由所述隔熱元件向所述第三光柵輻照放射線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放射線照相裝置，其中，所述放射線源包括陰極，發(fā)射電子；陽極，與從所述陰極發(fā)射的電子碰撞；以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，旋轉(zhuǎn)所述陽極，以改變所述陽極的電子碰撞區(qū)域。
17.一種放射線照相系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的放射線照相裝置，以及計(jì)算處理單元，根據(jù)由所述放射線照相裝置的放射線圖像檢測器檢測到的圖像，計(jì)算入射至所述放射線圖像檢測器的放射線的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，產(chǎn)生被照對(duì)象的相位對(duì)比圖像。
18.一種放射線照相系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的放射線照相裝置，以及進(jìn)氣口打開和閉合控制單元，根據(jù)放射線的輻照方向，對(duì)所述放射線照相裝置的多個(gè)進(jìn)氣口的打開和關(guān)閉進(jìn)行控制。
全文摘要
一種放射線照相裝置和放射線照相系統(tǒng)。所述放射線照相裝置包括第一光柵；光柵圖案，具有與放射線圖像的圖案周期實(shí)質(zhì)一致的周期，所述放射線圖像是由已通過所述第一光柵的放射線形成的；放射線圖像檢測器，檢測由所述光柵圖案遮蔽的放射線圖像；以及第三光柵，被布置在入射至所述第一光柵的放射線的行進(jìn)方向上比所述第一光柵更靠前的位置處，并選擇性地屏蔽放射線所輻照的區(qū)域，從而形成分散的放射線源。隔熱元件被布置在所述放射線的行進(jìn)方向上比所述第三光柵更靠前的位置處。
文檔編號(hào)A61B6/00GK102525507SQ20111040234
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7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