[发明专利]放射线图像检测设备、放射线拍摄设备和放射线拍摄系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射线图像检测设备、放射线拍摄设备以及放射线拍摄系统。

背景技术

由于X射线根据构成材料的元素的原子序数(atomic number)以及材料的密度和厚度而衰减，因此，它被用作探针来看穿拍摄对象的内部。利用X射线的成像被广泛应用于医疗诊断、非破坏性检查等等。

在通常的X射线成像系统中，拍摄对象布置在照射X射线的X射线源与检测X射线的X射线图像检测器之间，并且捕获拍摄对象的透射图像。在该情况下，从X射线源朝向X射线图像检测器照射的X射线根据到X射线图像检测器的路径上存在的材料性质(例如，原子序数、密度以及厚度)差异而衰减(吸收)然后入射到X射线图像检测器的每个像素上。结果，X射线图像检测器检测并且捕获到拍摄对象的X射线吸收图像。作为X射线图像检测器，除了X射线增感屏和膜以及光敏磷的组合之外，还广泛地使用了才用半导体电路的平板检测器。

然而，构成材料的元素的原子序数越小，X射线吸收能力就越小。因此，对于软生物组织或者软材料，不能获取X射线吸收图像足够的图像对比度。例如，构成身体关节的软骨和关节液的大部分由水构成。因此，由于其X射线吸收量的差异很小，因此，难以获得阴影差异。到目前为止，只能通过使用MRI(磁共振成像)来对软组织进行成像。然而，这需要花费数十分钟来进行成像并且图像的分辨率很低，例如为大约1mm。因此，由于不经济而导致难以在诸如医疗体检的常规物理检查中使用MRI。

关于上述问题，替代拍摄对象的X射线的强度变化，近年来已经积极地进行了基于拍摄对象的X射线的相位变化(折射角变化)来获得图像(以下称为相衬图像)的X射线相位成像的研究。通常来讲，我们已知的是，当X射线入射到物体上时，X射线的相位，而不是X射线的强度，表现出来更高的相互作用。因此，在使用相位差的X射线相位成像中，即使对于具有低X射线吸收能力的弱吸收材料也能够获得高对比度图像。到目前为止，关于X射线相位成像，已经能够通过利用使用加速器的大规模同步设备(例如Spring-8)等产生具有一定波长和相位的X射线来进行成像。然而，由于该设备巨大，因此，不能够在通常的医院中使用。作为解决以上问题的X射线相位成像，近来已经提出了一种X射线成像系统，其使用具有两个透射衍射光栅(相位型光栅和吸收型光栅)的X射线Talbot干涉仪以及X射线图像检测器(例如，参考JP-2008-200359-A)。

X射线Talbot干涉仪包括第一衍射光栅G1(相位型光栅或者吸收型光栅)，其布置在拍摄对象的后侧；第二衍射光栅G2(吸收型光栅)，其布置在下游由第一衍射光栅的光栅节距和X射线波长决定的特定距离(Talbot干涉距离)处；以及X射线图像检测器，其布置在第二衍射光栅的后侧。Talbot干涉距离是已经通过第一衍射光栅G1的X射线由于Talbot干涉效应而形成自身图像的距离。通过布置在X射线源和第一衍射光栅之间的拍摄对象与X射线的相互作用(相位变化)来调制这种自身图像。

在X射线Talbot干涉仪中，检测由第二衍射光栅G2与第一衍射光栅G1的自身图像之间的重叠所产生的莫尔条纹并且对拍摄对象的莫尔条纹的变化进行分析，从而获取拍摄对象的相位信息。作为莫尔条纹的分析方法，例如已知条纹扫描方法。根据条纹扫描方法，在第二衍射光栅G2相对于第一衍射光栅G1在基本上平行于第一衍射光栅G1的平面并且基本上垂直于第一衍射光栅G1的光栅方向(条带方向)的方向上以通过等分光栅节距而获得的扫描节距进行平移的同时进行多次成像。然后，从在X射线图像检测器中获得的各像素的信号值的变化中获取拍摄对象处折射的X射线的角分布(相移的差分图像)。基于所获取的角分布，能够获得拍摄对象的相衬图像。

根据如上所述获得的相衬图像，能够捕获根据基于X射线吸收的传统成像方法由于吸收差异太小并且因此几乎没有对比度差异而不能成像的组织(软骨，软部分)的图像。特别地，虽然根据X射线吸收方法在软骨和关节液之间几乎没有获得吸收差异，但是根据X射线相位(折射)成像获得了清楚的对比度，从而能够捕获其图像。从而，能够快速并且容易地通过X射线来诊断认为大多数老年人(大约三千万人)都具有的膝关节骨性关节炎、由于运动失常导致的诸如半月板损伤的关节疾病、风湿、跟腱损伤、椎间盘突出以及诸如胸肿瘤块的软组织。因此，期待的是，能够有助于潜在患者的早期诊断和早期治疗并且减少治疗成本。

X射线相位(折射)成像是在逐步移动第二衍射光栅G2的同时进行多次成像并且根据从各捕获的图像获得的各像素的多个强度值获取入射到各像素上的X射线的相位，从而形成相衬图像。