(57)【要約】【課題】Ｘ線タルボ撮影装置の品質を定義するための等価ファントム、およびその等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法を提供する。【解決手段】Ｘ線源１１ａ、複数の格子１４、１５およびＸ線検出器１６を備え、少なくとも被写体の微分位相画像を生成する基となるモアレ画像を撮影するＸ線タルボ撮影装置１に用いられる等価ファントムＦにおいて、２種類の物質ｆ８、ｆ９を備え、当該２種類の物質ｆ８、ｆ９の屈折率の比ｎ８／ｎ９が、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比ｎｃ／ｎｔに等しく、かつ、当該２種類の物質ｆ８、ｆ９のうちの１種類の物質ｆ８の少なくとも一部の形状が、軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源、複数の格子およびＸ線検出器を備え、少なくとも被写体の微分位相画像を生成する基となるモアレ画像を撮影するＸ線タルボ撮影装置に用いられる等価ファントムにおいて、
２種類の物質を備え、当該２種類の物質の屈折率の比が、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比に等しく、かつ、当該２種類の物質のうちの１種類の物質の少なくとも一部の形状が、前記軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成されていることを特徴とする等価ファントム。
【請求項２】
前記１種類の物質の少なくとも一部の形状は、半径、直径または曲率半径で定義されることを特徴とする請求項１に記載の等価ファントム。
【請求項３】
前記２種類の物質のうちの１種類の物質の大きさが、前記軟部組織の大きさまたは前記軟部組織に生じる変形の大きさと等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の等価ファントム。
【請求項４】
筐体内に、前記２種類の物質が収納されて形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の等価ファントム。
【請求項５】
前記少なくとも２種類の物質を収納した前記筐体を透過するＸ線の透過量が、前記軟部組織を含む撮影対象を撮影する際に前記撮影対象を透過するＸ線の透過量に等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の等価ファントム。
【請求項６】
前記２種類の物質のうち、前記１種類の物質以外の他の種類の物質を液体で形成し、当該液体の比重または濃度を変化させて、当該２種類の物質の屈折率の比が、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比に等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の等価ファントム。
【請求項７】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数の格子と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が配置され、前記変換素子により生成された電気信号をモアレ画像として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線タルボ撮影装置において、
前記Ｘ線源から、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の等価ファントムにＸ線を照射してモアレ画像を撮影し、
前記等価ファントムのモアレ画像に基づいて少なくとも微分位相画像または微分位相画像を用いた画像を生成し、
生成した前記微分位相画像または前記画像に基づいて前記Ｘ線タルボ撮影装置の品質を評価することを特徴とする等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法。
【請求項８】
生成した前記微分位相画像または前記画像における、前記等価ファントムの前記２種類の物質の界面部分の画素値の極大値の大きさに基づいて前記Ｘ線タルボ撮影装置の品質を評価することを特徴とする請求項７に記載の等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法。
【請求項９】
生成した前記微分位相画像または前記画像において、Ｘ線が前記等価ファントムの前記２種類の物質の少なくとも一方の物質を透過した画像領域での画像のノイズの大きさまたはＳ／Ｎ比に基づいて前記Ｘ線タルボ撮影装置の品質を評価することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等価ファントム、および等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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Ｘ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、２、非特許文献１〜３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。
【０００３】
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格子等ともいう。）と第２格子（Ｇ２格子等ともいう。）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。
【０００４】
そして、Ｘ線源と第１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やＸ線吸収画像、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、被写体が存在する状態で、Ｘ線タルボ撮影装置でモアレ画像を１枚撮影し、画像処理において、そのモアレ画像をフーリエ変換する等して微分位相画像等の画像を再構成して生成することも可能である（フーリエ変換法）。
【０００５】
そして、本発明者らの研究では、このようにしてモアレ画像を再構成して生成した微分位相画像では、従来、Ｘ線吸収画像（図８（Ａ）参照）等では撮影することができなかった関節の軟骨の端部（正確には関節の軟骨とのその周囲の関節液との界面。以下同じ。）を、図８（Ａ）に矢印で示すように画像中に撮影することが可能であるという知見が得られている。また、微分位相画像中には、関節の軟骨だけでなく、例えばアキレス腱等の腱や、腫瘤等の人体の軟部組織を撮影することが可能であるという知見も得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２００３５９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３３７９８号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００８／１０２６８５号パンフレット
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K. Hibino et al, J. Opt. Soc. Am. A, Vol.12, (1995) p.761-768
【非特許文献２】A. Momose et al, J. Appl. Phys., Vol.45, (2006) p.5254-5262
【非特許文献３】M. Takeda et al, J. Opt. Soc. Am, Vol.72, No.1, (1982) p.156
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、Ｘ線タルボ撮影装置で撮影したモアレ画像から再構成して生成した微分位相画像には、上記のように関節の軟骨の端部を撮影することが可能であるが、これは、第１格子等の各格子が精度良く作成され（或いは製造誤差が許容値以内であり）、Ｘ線源の管球のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）やＸ線検出器のＭＴＦが高い状態であるなど、Ｘ線タルボ撮影装置の品質評価や品質管理が非常に良好に行われている場合に限られ、Ｘ線タルボ撮影装置の品質評価や品質管理が適切に行われていないと、関節の軟骨等の軟部組織を微分位相画像中に撮影することは困難になる。
【０００９】
従来は、Ｘ線タルボ撮影装置を構成する各部品の品質評価や品質管理、品質の改善を部品ごとに行っていた。すなわち、例えばＸ線源の管球の評価ではテストパターンを撮影して焦点径の評価を行い、Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の評価ではチャートやエッジをＸ線により撮影してＭＴＦの評価を行い、或いは格子の製造精度について、例えば特許文献３に記載されているようにＸ線タルボ撮影装置の稼動開始前に撮影したモアレ画像と装置の稼動後に撮影したモアレ画像とを比較して相対位置関係等に歪みが生じたか否かを判断する等して、それぞれ部品ごとに評価や調整が行われていた。
【００１０】
しかし、Ｘ線タルボ撮影装置の各部品を個々に評価や調整を行っても、各々の部品は径時変化や劣化をする可能性もあり、Ｘ線タルボ撮影装置で撮影されたモアレ画像から再構成した微分位相画像中に関節の軟骨等の軟部組織が撮影できることが必ずしも保証されない。逆の言い方をすれば、Ｘ線タルボ撮影装置で撮影されたモアレ画像から再構成した微分位相画像中に関節の軟骨等の軟部組織を撮影することができるようにするためには、Ｘ線タルボ撮影装置自体の品質、すなわちＸ線タルボ撮影装置全体を一体的に見た場合の品質を評価することが必要になる。
【００１１】
しかし、Ｘ線タルボ撮影装置がまだ開発中の段階であることもあり、これまで、Ｘ線タルボ撮影装置の品質を評価するために必要となる基準が存在していなかった。Ｘ線タルボ撮影装置を微分位相画像により軟部組織の描出を行う撮影装置として考えると、本撮影装置の品質は、Ｘ線タルボ撮影装置によって撮影されたモアレ画像から再構成された微分位相画像等の画像品質という形で定義されることが被写体を撮影する結果に最も近いと考えられる。
【００１２】
そして、画像品質を定義する際に、Ｘ線タルボ撮影装置で、等価ファントムを撮影することで人体の軟部組織を描写した際の画質を推定できるものとすればＸ線タルボ撮影装置の機差によるばらつきや日毎の機器の変動を管理することが可能となる。さらには、異なる機種においてもその品質を比較することが可能となり、実用上便利なものとなると考えらえる。
【００１３】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、Ｘ線タルボ撮影装置の品質を定義するための等価ファントム、およびその等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の問題を解決するために、本発明の等価ファントムは、
Ｘ線源、複数の格子およびＸ線検出器を備え、少なくとも被写体の微分位相画像を生成する基となるモアレ画像を撮影するＸ線タルボ撮影装置に用いられる等価ファントムにおいて、
２種類の物質を備え、当該２種類の物質の屈折率の比が、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比に等しく、かつ、当該２種類の物質のうちの１種類の物質の少なくとも一部の形状が、前記軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数の格子と、
照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が配置され、前記変換素子により生成された電気信号をモアレ画像として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線タルボ撮影装置において、
前記Ｘ線源から、上記の本発明の等価ファントムにＸ線を照射してモアレ画像を撮影し、
前記等価ファントムのモアレ画像に基づいて少なくとも微分位相画像または微分位相画像を用いた画像を生成し、
生成した前記微分位相画像または前記画像に基づいて前記Ｘ線タルボ撮影装置の品質を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のような方式の等価ファントム、および等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法によれば、等価ファントムの１種類の物質で軟部組織の形状を的確に再現するとともに、２種類の物質で軟部組織とその周囲の組織の屈折率の比を的確に再現することが可能となる。そして、等価ファントムにＸ線を照射して撮影されたモアレ画像に基づいて微分位相画像等を生成すると、微分位相画像中の、等価ファントムの２種類の物質の界面が撮影された部分に、実際の軟部組織とその周囲の組織の界面が撮影された微分位相画像中の画素値Ｉのプロファイル（後述する図４参照）を再現することが可能となる。
【００１７】
そのため、このような画素値Ｉのプロファイルに基づいて画素値の極大値の大きさを算出する等してそれらを指標とすることで、微分位相画像等の画像品質を的確に評価することが可能となる。そのため、本発明のような方式の等価ファントムを用いて、Ｘ線タルボ撮影装置の品質を管理したり品質を維持、改善したり、或いはＸ線タルボ撮影装置の品質をより向上させたりすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の構成を表す概略図である。
【図２】手指の関節の軟骨を撮影する場合に被写体台上に載置される患者の手の向きと第１格子等のスリットの延在方向との関係を説明する図である。
【図３】等価ファントムの１つの構成例を表す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図を表す。
【図４】図８（Ｂ）の微分位相画像を左側から右側に向けて見て行った場合の各画素の画素値のプロファイルを表すグラフである。
【図５】等価ファントムの別の構成例を表す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図を表す。
【図６】等価ファントムの別の構成例を表す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図を表す。
【図７】界面部分の画素値の極大値の大きさやＳ／Ｎ比等の評価結果を表したテーブルの例を表す図である。
【図８】（Ａ）関節が撮影されたＸ線吸収画像の例を示す写真であり、（Ｂ）関節が写った微分位相画像の例および画像中に写っている関節の軟骨の端部を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る等価ファントム、および等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、以下では、Ｘ線タルボ撮影装置が、第１格子や第２格子の他に線源格子（マルチ格子やマルチスリット等ともいう。）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、線源格子を備えないＸ線タルボ撮影装置である場合でも同様に説明され、その場合にも本発明を適用することができる。
【００２１】
［Ｘ線タルボ撮影装置の構成について］
本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の構成を表す概略図である。なお、図１では、Ｘ線タルボ撮影装置１にネットワークを介してコンピューター等の外部装置５０が接続されている場合が示されている。
【００２２】
本実施形態では、図１に示すように、Ｘ線タルボ撮影装置１は、Ｘ線発生装置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、Ｘ線検出器１６と、支柱１７と、基台部１８と、コントローラー１９とを備えている。なお、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Ｘ線発生装置１１から下方の被写体に向けてＸ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、Ｘ線の照射方向はこれに限らず、水平方向や任意の方向に照射されるように構成することも可能であり、そのように構成されている場合にも本発明を適用することができる。
【００２３】
本実施形態では、Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１１ａとして、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、それ以外のＸ線源を用いることも可能である。そして、Ｘ線源１１ａの下方には、線源格子１２が設けられている。本実施形態では、Ｘ線源１１ａの陽極の回転等により生じるＸ線発生装置１１の振動が線源格子１２に伝わらないようにするために、線源格子１２は、Ｘ線発生装置１１には取り付けられず、支柱１７に設けられた基台部１８に取り付けられた固定部材１２ａに取り付けられている。
【００２４】
また、本実施形態では、線源格子１２や第１格子１４、第２格子１５には、Ｘ線の照射方向であるｚ方向と直交するｙ方向に所定の周期で複数のスリットＳ（後述する図２参照）が配列されて形成されている。なお、この場合、スリットＳや、スリッＳトと交互に形成される図示しない格子の延在方向はｘ方向ということになる。
【００２５】
そして、本実施形態では、上記の固定部材１２ａには、線源格子１２のほか、線源格子１２を透過したＸ線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルター等ともいう。）１１２や、照射されるＸ線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、Ｘ線を照射する前にＸ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等が必要に応じて取り付けられている。なお、線源格子１２とろ過フィルター１１２と照射野絞り１１３とは、必ずしもこの順番に設けられる必要はない。また、本実施形態では、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。
【００２６】
Ｘ線発生装置１１と第１格子１４との間には、被写体である患者の関節等を撮影するために被写体を保持する被写体台１３が配置されている。そして、例えば、被写体として患者の手指の関節（例えばＭＰ関節等）やその部分の軟骨等を撮影する場合には、図２に示すように、被写体台１３上に、患者の手を、第１格子１４等のスリットＳの延在方向（すなわち格子の延在方向）に直交する方向に載置して撮影が行われる。
【００２７】
なお、図２は、患者の手や被写体台１３、第１格子１４、スリットＳ等の相互の位置関係を表すイメージ図であり、現実の装置における各部材等の相対的な大きさ等は反映されていない。また、図８（Ａ）、（Ｂ）に示したＸ線吸収画像や微分位相画像は、このようにして患者の手指の関節を撮影したモアレ画像に基づいて生成されたものである。なお、以下、Ｘ線タルボ撮影装置１で撮影されたモアレ画像に基づいて再構成されて生成される微分位相画像やＸ線吸収画像、小角散乱画像と、それらの画像等に基づいてさらに生成される画像（すなわち微分位相画像等を加工する等して得られる各種画像）とをあわせて、再構成画像という。
【００２８】
そして、被写体台１３の下方には、第１格子１４および第２格子１５が配置されている。前述したように、第２格子１５は、Ｘ線源１１ａから第１格子１４にＸ線を照射することにより第１格子１４のＸ線照射方向（すなわちｚ方向）下流側で第１格子１４の自己像が一定周期で結ばれる位置に配置されている。また、第２格子におけるスリットの延在方向が第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られるように配置されている。
【００２９】
また、第２格子１５の直下には、Ｘ線検出器１６が配置されている。Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する図示しない変換素子が配置され、前記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装置であり、第２格子１５上に生じる前述したモアレ画像を撮影するようになっている。そして、第１格子１４や第２格子１５、Ｘ線検出器１６の周囲には、それらを患者の脚等の衝突等から保護するための第２のカバーユニット１３０が配置されている。
【００３０】
なお、Ｘ線タルボ撮影装置１で、いわゆる縞走査法を用いてモアレ画像を複数枚撮影するように構成する場合には、線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５のうちのいずれか１つ、或いは第１格子１４と第２格子１５の両方を、前述した各格子に設けられたスリットや格子の延在方向（ｘ方向）に直交するｙ方向に移動させるための図示しない移動装置等が設けられる。また、縞走査法を用いずにＸ線タルボ撮影装置１でモアレ画像を１枚だけ撮影し、コントローラー１９や画像処理装置５０でこの１枚のモアレ画像に対してフーリエ変換法等を用いて解析する等して微分位相画像等の再構成画像を生成する場合にも、本発明を適用することができる。
【００３１】
コントローラー１９は、本実施形態では、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターで構成されているが、専用の制御装置として構成することも可能である。また、図示を省略するが、コントローラー１９には、入力手段や表示手段等の適宜の手段や装置が設けられている。
【００３２】
そして、コントローラー１９は、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。すなわち、例えば、Ｘ線発生装置１１に管電圧や照射時間等を設定したり、また、Ｘ線タルボ撮影装置１が上記のように縞走査法を用いて複数枚のモアレ画像を撮影するものである場合には、移動装置による第１格子１４等の移動量や移動速度等を制御するとともに、格子の移動とＸ線発生装置１１からのＸ線の照射とのタイミングを調整する等の処理を行うことができるようになっている。
【００３３】
なお、本実施形態では、コントローラー１９が、Ｘ線発生装置１１を制御する図示しないジェネレーターとしても機能するようになっているが、ジェネレーターを、コントローラー１９とは別に設けるように構成することも可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、コントローラー１９は、Ｘ線検出器１６で撮影された単数または複数のモアレ画像に基づいて、微分位相画像（例えば図８（Ｂ）参照）やＸ線吸収画像（例えば図８（Ａ）参照）、小角散乱画像等の再構成画像を生成する画像処理手段としても機能するようになっている。なお、コントローラー１９は、これらの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像や、微分位相画像を用いた新たな画像を生成することができるものであればよく、Ｘ線吸収画像や小角散乱画像は必ずしも生成されなくてもよい。
【００３５】
さらに、Ｘ線タルボ撮影装置１のコントローラー１９でモアレ画像に基づいて微分位相画像等の再構成画像を生成する代わりに、Ｘ線タルボ撮影装置１のコントローラー１９からネットワーク等を介して接続されている外部装置５０としての画像処理装置にモアレ画像のデータ等を送信し、外部の画像処理装置５０でモアレ画像に基づいて微分位相画像等の再構成画像を生成するように構成することも可能である。なお、図１における５１は、外部の画像処理装置５０の表示部、５２はマウスやキーボード等の画像処理装置５０の入力手段を表す。
【００３６】
［等価ファントムの構成等について］
次に、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質を定義するために用いられる等価ファントムの構成等について説明する。また、本実施形態に係る等価ファントムの作用についてもあわせて説明する。
【００３７】
等価ファントムは、Ｘ線タルボ撮影装置１のメンテナンス時等に、被写体である患者の身体の代わりに被写体台１３上に載置されて用いられるものである。そして、被写体台１３上に載置された等価ファントムに、Ｘ線発生装置１１のＸ線源１１ａからＸ線を所定回照射し（縞走査法の場合）或いは１回照射して（フーリエ変換法の場合）、モアレ画像を所定枚或いは１枚撮影するようにして使用される。
【００３８】
その際、通常、Ｘ線タルボ撮影装置１のＸ線源１１ａから照射されるＸ線の線量等は、撮影対象である手指の関節や膝の関節の軟骨やアキレス腱等の軟部組織ごとに必要な線量に変えられる。そして、等価ファントムを用いてＸ線タルボ撮影装置１の品質評価や品質管理を行う際も、実際に撮影対象に照射するＸ線の線量と同じ線量のＸ線を等価ファントムに照射してモアレ画像の撮影が行われる。
【００３９】
本実施形態では、等価ファントムは、２種類の物質を備え、これらの２種類の物質の屈折率の比が、軟部組織（例えば手指の関節の軟骨等）とその周囲の組織（例えば軟骨の周囲の関節液等）との屈折率の比に等しくなるように構成され、また、これらの２種類の物質のうち、軟部組織に対応する１種類の物質の少なくとも一部の形状が、当該軟部組織の対応する部分（すなわち円弧で近似できる部分）の形状と等しくなるように形成されている。
【００４０】
なお、上記の記載や下記の説明（および請求項）中に「等しい」や「等しくなる」等の表現が用いられているが、これは、等価ファントムにおける２種類の物質の屈折率の比を、個々の患者の個々の軟部組織（例えば手指の関節の軟骨とその周囲の関節液等）の屈折率の比に等しくなるように形成したり、等価ファントムのこれらの２種類の物質のうち、軟部組織に対応する１種類の物質の少なくとも一部の形状が、個々の患者の個々の軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成することを意味するものではない。
【００４１】
すなわち、等価ファントムを個々の患者の対象となる軟部組織ごとに作成すれば、当該軟部組織を撮影するのに適するようにＸ線タルボ撮影装置１の品質を調整することが可能となるが、個々の患者の個々の軟部組織の撮影に最適な状態になるようにＸ線タルボ撮影装置１を調整することは現実的ではない。そのため、等価ファントムは、通常、例えば軟部組織（例えば手指の関節等）の平均的な透過率や形状、大きさ等にあわせて形成される。なお、成人や幼児、性別等に応じて等価ファントムをそれぞれ形成することは可能である。また、手指の関節用の等価ファントムや膝の関節用の等価ファントムのように、等価ファントムを撮影対象ごとに形成することも可能である。
【００４２】
このように、等価ファントムを、個々の患者の個々の軟部組織の透過率や形状、大きさ等に等しくなるように形成するわけではなく、例えば平均的な透過率等にあわせて形成するという意味で「等しい」や「等しくなる」等の表現が用いられているものと理解されたい。
【００４３】
以下、本実施形態に係る等価ファントムの具体的な構成等について、いくつかの構成例を例示して説明する。
【００４４】
［構成例１］
図３（Ａ）〜（Ｃ）は等価ファントムの１つの構成例を表す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図を表す。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）では、各図の最も手前側の面（図３（Ａ）では側面部ｆ３、図３（Ｂ）では側面部ｆ４、図３（Ｃ）では上蓋ｆ２）をそれぞれ取り外し、等価ファントムＦの内部が見える状態とされた状態が示されている。また、図３（Ａ）、（Ｂ）における矢印は、Ｘ線の入射方向を表す。そして、等価ファントムＦは、Ｘ線タルボ撮影装置１の被写体台１３上に載置される際、円柱体ｆ８の延在方向がｘ方向（図２や図３（Ｃ）参照）になるように載置される。すなわち、円柱体ｆ８の延在方向と格子のスリットＳの延在方向が同じ方向にて格子と平行若しくは僅かに傾いて載置される。
【００４５】
この構成例１では、等価ファントムＦは、上蓋ｆ２と側面部ｆ３〜ｆ６、底面部ｆ７を備える筐体ｆ１内に、円柱形状を有する円柱体ｆ８とそれらの周囲を満たす液体ｆ９とが収納されて形成されている。この場合、円柱体ｆ８は、手指の関節の軟骨に対応する物質であり、液体ｆ９は、軟骨の周囲を満たす関節液に対応する物質である。
【００４６】
筐体ｆ１の上蓋ｆ２、側面部ｆ３〜ｆ６、底面部ｆ７、および各円柱体ｆ８は、それぞれ加工し易く耐水性や耐薬品性等に優れたアクリル樹脂で形成されているが、他の種類の材料を用いて形成してもよく、また、ガラス材等で形成することも可能である。また、例えば筐体ｆ１をプラスチックで形成し円柱体ｆ８をガラスで形成するなど、筐体ｆ１と円柱体ｆ８を同じ材料で形成する必要はなく、筐体ｆ１や円柱体ｆ８を構成する材料は適宜選択される。さらに、Ｘ線が透過するか否かが問題であり、透明性は求められないため、筐体ｆ１や円柱体ｆ８は、必ずしも透明や半透明でなくてもよい。
【００４７】
そして、例えば、側面部ｆ３、ｆ５の所定の位置に、円柱体ｆ８の径と同径の図示しない凹部をそれぞれ設けておき、それらの凹部に円柱体ｆ８を嵌め込んで側面部ｆ３、ｆ５で円柱体ｆ８を挟持するように構成することで、筐体ｆ１内で各円柱体ｆ８が位置固定されるようになっている。
【００４８】
等価ファントムＦは、それにＸ線を照射してモアレ画像を撮影し、それに基づいて例えば微分位相画像（微分位相画像を加工する等して得られる合成画像を含む。以下同じ。）を生成した場合に、当該画像中に、軟部組織とその周囲の組織との界面（例えば関節部分の軟骨とその周囲を満たす関節液との界面（図８（Ｂ）の矢印参照））が撮影されるような撮影状態を再現するものでなければならない。
【００４９】
そこで、この構成例１では、等価ファントムＦは、下記の各条件を満たすように構成されている。
【００５０】
［条件１］
２種類の物質である円柱体ｆ８と液体ｆ９の屈折率の比が、撮影対象である軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比に等しい。
【００５１】
前述したように、Ｘ線タルボ撮影装置１で撮影されたモアレ画像に基づいて再構成されて生成される微分位相画像には、手指の関節や膝の関節における軟骨やアキレス腱等の腱、或いは腫瘤等の軟部組織と、その周囲の組織との界面を撮影することができるが、これは、微分位相画像における各画素の画素値が、その画素に対応する人体組織の界面部分における各々の物質の屈折率の比に比例することによる。
【００５２】
すなわち、軟部組織（例えば軟骨）内の各画素の画素値は軟部組織内部の屈折率がほぼ均一であるためほぼ同じ値であり、また、軟部組織の周囲の組織（例えば関節液）内の各画素の画素値も当該組織における屈折率がほぼ均一であるためほぼ同じ値になる。しかし、軟部組織とその周囲の組織との界面では、屈折率に変化が現れるため、例えば図８（Ｂ）に示したように、微分位相画像中で、界面の信号が描写される。
【００５３】
そして、例えば、図８（Ｂ）の微分位相画像における軟骨と関節液との界面の部分の各画素の画素値Ｉを、例えば図の左側から右側に向けて見て行くと、例えば図４の画素値Ｉのプロファイルに示すように、画素値Ｉが界面の部分で大きく増減する状態になり、この画素値Ｉの増減が界面での屈折率の変化に対応している。なお、図４の横軸ｍは画素番号を表す。また、図４中のＩave、Ｉmax、Ｉmin、ΔＩ等については後で説明する。
【００５４】
そして、等価ファントムＦを作成する際には、図４に示すような画素値Ｉのプロファイルが再現されるように、すなわちそのような画素値Ｉのプロファイルをもたらす屈折率の変化が再現されるように、等価ファントムＦを形成することが必要になる。
【００５５】
そして、本発明者らの研究では、これを実現するためには、上記の条件１のように、２種類の物質である円柱体ｆ８と液体ｆ９の屈折率の比が、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比（すなわち上記の例では軟骨と関節液との屈折率の比）に等しくなるように等価ファントムＦを形成すればよいことが分かっている。
【００５６】
すなわち、円柱体ｆ８の屈折率をｎ８、液体ｆ９の屈折率をｎ９、軟部組織の屈折率をｎｃ、軟部組織の周囲の組織の屈折率をｎｔとした場合、
ｎ８／ｎ９＝ｎｃ／ｎｔ    …（１）
が成り立つように、円柱体ｆ８の屈折率ｎ８と、液体ｆ９の屈折率ｎ９とが選択される。
【００５７】
上記のように、円柱体ｆ８をアクリル樹脂で形成する場合には、円柱体ｆ８の方の屈折率ｎ８はアクリル樹脂の屈折率になる。そして、アクリル樹脂に、屈折率を変えるための物質を混ぜて円柱形状に固めることで円柱体ｆ８の屈折率ｎ８を変えることも不可能ではないが、適切な屈折率に調整するために種々の円柱体ｆ８を作成することは必ずしも現実的とは言えない。
【００５８】
そこで、液体ｆ９の方の屈折率ｎ９を変化させて上記の（１）式が成立するようにすることが好ましい。この場合、例えば、水に食塩等を溶かし、溶かす食塩等の量を変えて液体ｆ９の比重や濃度を変えることで、液体ｆ９の屈折率ｎ９を変えることができる。
【００５９】
その場合、水に溶かす物質として、例えばリン酸水素二カリウム（Ｋ２ＨＰＯ４）を用いれば、リン酸水素二カリウムは溶解度が大きく、しかも、液体ｆ９の比重や濃度を大きく変化させることができる（すなわち比重や濃度の変化の幅が大きい）ため、液体ｆ９の屈折率ｎ９を的確な屈折率に調整し易いという利点があり、好ましい。
【００６０】
また、例えば、後述する構成例３（図５（Ａ）〜（Ｃ）参照）で説明する、膝の関節の軟骨と半月板との界面の撮影用の等価ファントムＦを作成する場合、膝の関節の軟骨の比重より半月板の比重の方が大きい。しかし、上記のようにリン酸水素二カリウムを用いれば、水に多量に溶かせば液体ｆ８の比重を柱状体ｆ１０（膝の関節の軟骨に対応）の比重より大きくすることができ、柱状体ｆ１０と液体ｆ９とで膝の関節の軟骨と半月板との屈折率の比を再現することも可能となる。このように、リン酸水素二カリウムを用いれば、液体ｆ９の屈折率ｎ９を容易かつ的確に調整することが可能となる。
【００６１】
なお、液体は、例えばアルコールや油等の水以外の溶媒を用いたものであってもよく、溶媒や洋室は適宜の材料から選択することが可能である。
【００６２】
［条件２］
２種類の物質のうちの１種類の物質である円柱体ｆ８の少なくとも一部の形状が、軟部組織の対応する部分の形状と等しい。
【００６３】
等価ファントムＦにおいて、円柱体ｆ８を、例えば手指の関節の軟骨の形状、すなわち曲率半径が約１ｃｍ程度の軟骨の形状とはかけ離れて大きな曲率半径を有する形状等や、円柱体ではなく例えば角柱状に形成してしまうと、仮に上記の条件１で説明したように、軟部組織とその周囲の組織にそれぞれ対応する円柱体ｆ８と液体ｆ９の屈折率の比ｎ８／ｎ９を実際の軟部組織とその周囲の組織の屈折率の比ｎｃ／ｎｔになるように形成したとしても、そのような等価ファントムＦを用いて後述する図４に示す画素値Ｉのプロファイルを再現することはできない。
【００６４】
そこで、等価ファントムＦを構成する２種類の物質のうち、軟骨等の軟部組織に対応する１種類の物質すなわち円柱体ｆ８の形状（例えば曲率半径）を、実際の軟部組織の対応する部分の形状（例えば曲率半径）に等しくすることが必要である。なお、この場合の軟部組織の形状は、図８（Ｂ）に示したような微分位相画像に撮影される形状（すなわちＸ線源１１ａ側（図１参照。すなわち図１では上側）から見た形状）ではなく、例えば図２に示したように被写体台１３上に載置された手指の関節を、装置１の手前側から奥に向かう方向（図２の図面上では下側から上側に向かう方向。すなわち人指し指や中指、薬指等が重なって見える）に見た場合の軟部組織の形状をいう。
【００６５】
すなわち、例えば手指の関節をこのように見た場合の軟骨の、円弧で近似できる部分の形状（例えば曲率半径）と、図３（Ａ）の正面図に示した等価ファントムＦにおける円柱体ｆ８の円の形状（例えば曲率半径）とが等しくなるように、円柱体ｆ８が形成されることが必要である。
【００６６】
そして、等価ファントムＦをこのように構成すれば、実際に軟部組織を撮影して生成した微分位相画像等で得られる画素値Ｉのプロファイル（図４参照）を、等価ファントムＦを撮影して生成した微分位相画像等において再現することが可能となる。
【００６７】
［条件３］
等価ファントムＦの２種類の物質を収納した筐体ｆ１を透過するＸ線の透過量が、当該等価ファントムＦに対応する軟部組織を含む撮影対象を撮影する際に撮影対象を透過するＸ線の透過量に等しい。
【００６８】
また、等価ファントムＦは、そのＸ線入射方向の厚さ（図３（Ａ）のＤ参照）が厚いほどＸ線の透過量が減少する。そして、Ｘ線の透過量が減少すると、その状態で撮影されたモアレ画像のノイズ成分が増加するため、それに応じて生成された微分位相画像等におけるノイズ（図４におけるΔＩ参照）が大きくなり、微分位相画像等のＳ／Ｎ比が悪くなる。
【００６９】
このように、等価ファントムＦを用いた撮影で得られたモアレ画像から生成された微分位相画像等の画像品質に基づいてＸ線タルボ撮影装置１の品質を判断する際に、等価ファントムＦのＸ線の透過率が、その等価ファントムＦに対応する患者の身体の撮影対象（例えば撮影対象の軟部組織が指の付け根の部分の軟骨であれば撮影対象は指の付け根の部分）におけるＸ線の透過率と異なっていると、特に画像のＳ／Ｎ比の点で、等価ファントムＦを撮影して得られた微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比が、実際の撮影対象を撮影した際の微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比とは異なる値になる可能性があり、微分位相画像等の画像品質を正しく判断することができなくなる可能性がある。
【００７０】
そこで、上記のように円柱体ｆ８や液体ｆ９という２種類の物質を収納している等価ファントムＦの筐体ｆ１に、図３（Ａ）、（Ｂ）に示したようにその上方からＸ線を照射した場合のＸ線の透過率が、当該等価ファントムＦに対応する軟部組織を含む撮影対象（例えば上記の例で言えば指の付け根の部分）を透過するＸ線の透過量に等しくなるように等価ファントムＦの厚さＤを調整して形成することが好ましい。
【００７１】
なお、等価ファントムＦの厚さＤを調整する際、筐体ｆ１内部の液体ｆ９の量を変えずに、筐体ｆ１の底面部ｆ７に対する上蓋ｆ２の距離すなわち等価ファントムＦの厚さＤを変えても（すなわち筐体ｆ１内に空気が入る状態で上蓋ｆ２のみを上下させても）等価ファントムＦのＸ線の透過量は変わらないため、等価ファントムＦの厚さＤを変えるのにあわせて筐体ｆ１内に収納される液体Ｆ９の量も変えて、等価ファントムＦのＸ線の透過量を変える。
【００７２】
このように構成すれば、等価ファントムＦを用いた撮影で得られた微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比と、その等価ファントムＦに対応する患者の身体の撮影対象を撮影して得られる微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比とが同じ値になる。そのため、等価ファントムＦを用いた撮影で得られた微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比を見ることで、その等価ファントムＦに対応する患者の身体の撮影対象を撮影した場合に得られる微分位相画像等におけるＳ／Ｎ比がどのような値になるかを認識することが可能となり、等価ファントムＦを用いた撮影で得られた微分位相画像等の画像品質に基づいて、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質を的確に判断することが可能となる。
【００７３】
なお、以下で説明する構成例２〜４の場合も同様であるが、軟部組織（すなわち例えば手指の関節や膝の関節における軟骨や腱等）ごとに、軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比（条件１）が異なっていたり、軟部組織の形状（条件２）が異なっていたり、撮影対象を透過するＸ線の透過量（条件３）が異なるなど、撮影対象の軟部組織ごとに条件が異なるため、等価ファントムＦは、前述したように軟部組織ごとに形成されることが好ましい。
【００７４】
また、等価ファントムＦで、撮影対象のうち、軟部組織とその周囲の組織（例えば軟骨と関節液）を再現するだけでなく、図示を省略するが、さらに別の物質を筐体ｆ１内に収納して、例えば軟部組織を支持する組織（例えば関節における骨）も再現するように構成し、例えば、軟部組織とその周囲の組織と軟部組織を支持する組織（例えば軟骨と関節液と骨）の３種類、或いはそれ以上の種類の物質を用いて撮影対象を再現するように構成することも可能である。
【００７５】
［構成例２］
また、関節炎や関節リウマチ等によって軟骨に欠損等の変形が生じている場合、欠損等の変形が数ｍｍ程度であれば微分位相画像等に十分視認可能に撮影され、数百μｍ程度でも微分位相画像等に撮影される場合がある。そして、このような細かな構造をも微分位相画像等に撮影することができるようにＸ線タルボ撮影装置１を調整するために、例えば図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した円柱体ｆ８の直径を、上記の軟骨に生じる欠損等の変形の大きさにあわせて数百μｍ程度に小さくした等価ファントムＦを形成することが可能である。
【００７６】
そして、等価ファントムＦにおける円柱体ｆ８の大きさを、例えば軟骨等の軟部組織に生じる変形の大きさと等しい程度に小さく形成し、この等価ファントムＦの円柱体ｆ８が微分位相画像等に的確に撮影されるようにＸ線タルボ撮影装置１の品質を調整すれば、軟部組織自体だけでなく、軟部組織に生じる欠損等の小さな変形をも微分位相画像等に撮影することができるように調整することが可能となる。
【００７７】
本発明者らの研究では、Ｘ線タルボ撮影装置１のＸ線源１１ａや各格子１４、１５、Ｘ線検出器１６等（図１参照）の性能にもよるが、関節の軟骨に生じた０．５ｍｍ程度の欠損等の変形であれば微分位相画像等に撮影することが可能であることが分かっている。そのため、このように、軟部組織に生じた０．５ｍｍ程度の変形を微分位相画像等に撮影できるようにするためには、円柱体ｆ８の大きさすなわち直径を０．５ｍｍ程度まで小さく形成した等価ファントムＦを用いてＸ線タルボ撮影装置１を調整することが可能である。
【００７８】
なお、上記の構成例１の条件２で説明したように、等価ファントムＦの円柱体ｆ８の一部の形状を軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成する場合は、上記のように、円柱体ｆ８の曲率半径と軟部組織の対応する部分の曲率半径とを同じ曲率半径にすること等が必要になるため、その場合は、等価ファントムＦにおける円柱体ｆ８の大きさすなわち直径は数ｃｍ、大きくても６ｃｍ程度までということになると考えられる。
【００７９】
［構成例３］
一方、例えば膝の関節部分の軟骨等のように軟部組織の曲率半径が大きい場合、その曲率半径を円柱体ｆ８で再現すると、円柱体ｆ８の直径が大きくなり過ぎてしまい、等価ファントムＦの筐体ｆ１の厚さＤが大きくなり過ぎて、等価ファントムＦで、撮影対象におけるＸ線の透過量を再現できなくなる場合がある。
【００８０】
そこで、このような場合には、円柱体ｆ８の代わりに、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、例えば軟部組織の曲率半径と同じ曲率半径の円柱面を有する柱状体ｆ１０を用いて等価ファントムＦを形成するように構成することも可能である。
【００８１】
この場合、例えば、肘等のように比較的小さい関節部分に対応する等価ファントムＦでは、柱状体ｆ１０の円柱面の曲率半径を例えば２０〜１００ｍｍ程度とし、膝等のように比較的大きな関節部分に対応する等価ファントムＦでは、柱状体ｆ１０の円柱面の曲率半径を例えば３０〜１５０ｍｍ程度とするように構成される。
【００８２】
［構成例４］
また、上記の構成例１〜３では、等価ファントムＦを構成する２種類の物質のうち、軟部組織に対応する１種類の物質を、円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０として形成する場合について説明したが、この他にも、例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、軟部組織に対応する１種類の物質を、例えば球状体ｆ１１とすることも可能である。
【００８３】
そして、等価ファントムＦを、上記の構成例３や構成例４のように構成しても、上記の構成例１、２と全く同様に機能させることが可能となり、同様の有益な効果を得ることが可能となる。
【００８４】
なお、上記の構成例４において、例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、１つの等価ファントムＦの筐体ｆ１内に、大きさ（半径）が異なる球状体ｆ１１を収納するように構成することも可能である。また、図示を省略するが、上記の構成１〜３においても、１つの等価ファントムＦの筐体ｆ１内に、大きさ（半径や曲率半径等）が異なる円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０を収納するように構成することも可能である。
【００８５】
また、１つの等価ファントムＦ内に、円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０、球状体ｆ１１を混在させて収納することも可能である。すなわち、上記の構成例１〜４を適宜組み合わせて等価ファントムＦを形成することも可能である。
【００８６】
さらに、上記の各構成例では、軟部組織に対応する物質として、円柱体ｆ８（構成例１、２）や円柱面を有する柱状体ｆ１０（構成例３）、球状体ｆ１１（構成例４）を用いる場合について説明した。これは、関節の軟骨が、通常、円弧で近似できる部分を有していることに基づくが、例えば軟部組織が腫瘤等である場合には、軟部組織の形状を円弧以外の形状で近似する方がよい場合もあり得る。そのため、軟部組織に対応する物質は、円柱体や円柱面を有する柱状体、球状体以外の形状であってもよく、例えば前述の軟骨の欠損を模した形状とするなど適宜の形状に形成することが可能である。
【００８７】
［等価ファントムを用いたＸ線タルボ撮影装置の品質評価方法について］
次に、上記の等価ファントムＦを用いてＸ線タルボ撮影装置１の品質を評価する方法について説明する。
【００８８】
上記のように、本実施形態に係る等価ファントムＦにＸ線を照射してモアレ画像を撮影し、そのモアレ画像に基づいて微分位相画像（或いは微分位相画像を用いた新たな画像。以下同じ。）を再構成して生成すると、生成された微分位相画像における、等価ファントムＦの軟部組織に対応する１種類の物質（円柱体ｆ８等）と他の物質（液体ｆ９）との界面の部分の各画素の画素値Ｉのプロファイルは図４に示したようになる。
【００８９】
そして、本実施形態に係る等価ファントムＦは、前述したように、２種類の物質（円柱体ｆ８等と液体ｆ９）の屈折率の比が、軟部組織（例えば軟骨）とその周囲の組織（例えば関節液や半月板等）との屈折率の比に等しく、かつ、２種類の物質のうち、軟部組織に対応する１種類の物質（円柱体ｆ８等）の少なくとも一部の形状が、当該軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成される。このプロファイルは、例えば図８（Ｂ）に示した実際の人体の関節部分を撮影した微分位相画像における、軟骨と関節液との界面の部分の各画素の画素値Ｉのプロファイルと同じもの或いは非常に類似したものとなる。
【００９０】
そこで、等価ファントムＦを撮影して得られた図４の画素値Ｉのプロファイルに基づいて、微分位相画像の画像品質を評価し、それをもってＸ線タルボ撮影装置１の品質を評価することが可能となる。
【００９１】
具体的には、例えば図８（Ｂ）に示した微分位相画像中における軟骨と関節液との界面（図中の矢印参照）は、界面に相当する画像中の信号が明確に現れた方が視認され易くなる。そして、この信号は、図４の画素値Ｉのプロファイルで言えば、画素値Ｉの極大値Ｉmaxの大きさの形で表される。
【００９２】
すなわち、図４の画素値Ｉのプロファイルにおいて、画素値Ｉの極大値Ｉmaxとその周囲の平均値Ｉave（或いは極小値Ｉmin）との差が大きいほど、微分位相画像中における軟部組織とその周囲の組織との界面を表す信号が大きくなるということになり、画像品質が高いということになる。従って、図４の画素値Ｉのプロファイルにおける画素値Ｉの極大値Ｉmaxと平均値Ｉave（或いは極小値Ｉmin）との差を、微分位相画像の画像品質、すなわちＸ線タルボ撮影装置１の品質を評価するための１つの指標とすることができる。
【００９３】
また、上記のように、微分位相画像中において軟部組織とその周囲の組織との界面部分における画素値Ｉの極大値Ｉmaxの大きさ（Ｉmax−Ｉave或いはＩmax−Ｉmin）が大きくても、界面部分の近傍における画像のＳ／Ｎ比が劣化していると、画素値Ｉの極大値Ｉmaxの大きさが大きなノイズΔＩに埋もれて視認しづらくなる。従って、図４の画素値Ｉのプロファイルにおける画素値Ｉに対するノイズを表すΔＩやＳ／Ｎ比である（Imax−Iave）／ΔＩ（図４参照）も、微分位相画像の画像品質、すなわちＸ線タルボ撮影装置１の品質を評価するための１つの指標とすることが可能である。なお、図４中では、ノイズΔＩを、一定領域における画素値Iの最大値と最小値の差としたが、図４のグラフ内の一定領域の標準偏差Ｉstdや画像内の一定領域の標準偏差Ｉstd’等を用いることも可能である。
【００９４】
その際、微分位相画像において、Ｘ線が等価ファントムＦの２種類の物質のうち、いずれか一方の物質（例えば円形体ｆ８や柱状体ｆ１０等）を透過した画像領域での画像のＳ／Ｎ比（Imax−Iave）／ΔＩ（或いは（Imax−Iave）／Istd等。以下同じ。）やノイズΔＩの大きさに基づいてＸ線タルボ撮影装置１の品質を評価するように構成することも可能であり、等価ファントムＦの２種類の物質をそれぞれ透過した各画像領域での各Ｓ／Ｎ比やノイズΔＩの大きさをそれぞれＸ線タルボ撮影装置１の品質評価の対象とするように構成することも可能である。
【００９５】
また、上記の界面部分の画素値Ｉの極大値Ｉmaxの大きさ（例えばＩmax−Ｉave）やノイズΔＩの大きさ、Ｓ／Ｎ比は、例えば図７に示すようなテーブルの形で管理することが可能である。なお、使用した等価ファントムＦにおける円柱体型とは、上記の構成例１の場合を表す。
【００９６】
そして、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質を評価する際には、管理されている以前の評価時の結果（図７参照）に基づいて、同じ等価ファントムＦに、同じ照射条件でＸ線を照射してモアレ画像を撮影し、それに基づいて微分位相画像を生成し、図４に示したような界面部分の画素値Ｉのプロファイルを得て、界面部分の画素値Ｉの極大値Ｉmaxの大きさやノイズΔＩの大きさ、Ｓ／Ｎ比（Imax−Iave）／ΔＩ等を算出する。そして、以前の評価結果（図７参照）と比較して、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質が劣化しているか否かを的確に確認することが可能となる。
【００９７】
なお、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質が劣化したと判断された場合には、Ｘ線源１１ａや各格子１２、１４、１５、Ｘ線検出器１６（図１参照）を交換する等の、品質改善に必要な措置が取られる。
【００９８】
また、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質の管理や維持、改善のみならず、例えば、前述した構成例２に示したような径が小さな円柱体ｆ８を備える等価ファントムＦを用い、例えば軟骨に生じた欠損等の小さな変形をも撮影できるように、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質をさらに向上させるために等価ファントムＦを用いることも可能である。
【００９９】
このように、本実施形態に係る等価ファントムＦを用いれば、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質を管理し、品質を維持、改善したり、或いはＸ線タルボ撮影装置１の品質をより向上させたりすることが可能となる。
【０１００】
［効果］
以上のように、本実施形態に係る等価ファントムによれば、等価ファントムＦが、２種類の物質（すなわち円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０、球状体ｆ１１等と液体ｆ９）を備えるように構成し、２種類の物質の屈折率の比が、関節の軟骨等のような軟部組織とその周囲の組織（関節液や半月板等）との屈折率の比に等しく、かつ、２種類の物質のうち、軟部組織に対応する１種類の物質（すなわち円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０、球状体ｆ１１等）の少なくとも一部の形状が、当該軟部組織の対応する部分の形状と等しくなるように形成される。
【０１０１】
そのため、等価ファントムＦの１種類の物質（円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０、球状体ｆ１１等）で軟部組織の形状を的確に再現するとともに、２種類の物質（すなわち円柱体ｆ８や柱状体ｆ１０、球状体ｆ１１等と液体ｆ９）で軟部組織とその周囲の組織の屈折率の比を的確に再現することが可能となる。
【０１０２】
そして、等価ファントムＦにＸ線を照射して撮影されたモアレ画像に基づいて微分位相画像等を生成すると、微分位相画像中の、等価ファントムＦの２種類の物質の界面が撮影された部分に、実際の軟部組織とその周囲の組織の界面が撮影された微分位相画像中の画素値Ｉのプロファイル（図４参照）を再現することが可能となる。
【０１０３】
そのため、本実施形態に係る等価ファントムＦを用いて、Ｘ線タルボ撮影装置１の品質を管理したり品質を維持、改善したり、或いはＸ線タルボ撮影装置１の品質をより向上させたりすることが可能となる。
【０１０４】
なお、本発明が上記の実施形態の各構成例等に限定されず、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。
【符号の説明】
【０１０５】
１  Ｘ線タルボ撮影装置
１１ａ  Ｘ線源
１４  第１格子（複数の格子）
１５  第２格子（複数の格子）
１６  Ｘ線検出器
Ｆ  等価ファントム
ｆ１  筐体
ｆ８  円柱体（１種類の物質）
ｆ９  液体
ｆ１０  円柱面を有する柱状体（１種類の物質）
ｆ１１  球状体（１種類の物質）
Ｉmax−Ｉave、Ｉmax−Ｉmin  画素値の極大値の大きさ
ｎ  屈折率
ｎ８／ｎ９  ２種類の物質の屈折率の比
ｎｃ／ｎｔ  軟部組織とその周囲の組織との屈折率の比
ΔＩ  画像のノイズ
【図１】
2015213681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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