(57)【要約】  診断を行う医師が関節軟骨の破壊状態の段階を定量的に把握できるようにする。  コントローラー５の制御部５１は、Ｘ線撮影装置１により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも微分位相画像を生成し、生成した微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出し、抽出した関節軟骨領域を解析することにより関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する。そして、算出した特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定し、判定結果を表示部５３に表示する。
2015015851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する再構成画像生成手段と、
前記生成された微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された関節軟骨領域を解析することにより前記関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記算出された特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する判定手段と、
を備える医用画像システム。
【請求項２】
前記特徴量算出手段は、前記関節軟骨の輪郭の長さを特徴量として算出し、
前記判定手段は、前記関節軟骨の輪郭の長さを予め定められた基準値と比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する請求項１に記載の医用画像システム。
【請求項３】
前記特徴量算出手段は、前記関節軟骨の厚みを特徴量として算出し、
前記判定手段は、前記関節軟骨の厚みを予め定められた基準値と比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する請求項１に記載の医用画像システム。
【請求項４】
前記特徴量算出手段は、前記関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値を特徴量として算出し、
前記判定手段は、前記差分値を予め定められた基準値と比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する請求項１に記載の医用画像システム。
【請求項５】
前記特徴量算出手段は、前記関節軟骨の面積を特徴量として算出し、
前記判定手段は、前記関節軟骨の面積を予め定められた基準値と比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する請求項１に記載の医用画像システム。
【請求項６】
前記Ｘ線撮影装置は、
スリットが形成された複数の格子と、
被写体を保持する被写体台と、
前記被写体に放射線を照射する放射線発生装置と、
前記被写体台の、放射線の照射方向下流側に配置され、照射された放射線に応じて電気信号を生成する二次元状に配置された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放射線検出器と、
を備え、
前記被写体台上に前記被写体である人の関節部分を載置した状態で、前記放射線発生装置から放射線を照射して、前記関節部分と前記格子とを透過した放射線のモアレ画像を前記放射線検出器で撮影するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置であって、
前記被写体台は、前記関節部分の体幹側と末梢側を、前記放射線発生装置から照射される放射線に対して位置を固定する固定ユニットを備え、
前記固定ユニットは、前記関節部分の前記体幹側と前記末梢側との角度を調節することができるように構成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の医用画像システム。
【請求項７】
前記固定ユニットは、前記関節部分の前記体幹側と前記末梢側のうち、関節窩を有する側の角度を調節することで、前記関節部分の前記体幹側と前記末梢側との角度を調節することができるように構成されている請求項６に記載の医用画像システム。
【請求項８】
前記固定ユニットは、調節した前記角度を測定できるように構成されている請求項６または請求項７に記載の医用画像システム。
【請求項９】
前記固定ユニットは、さらに、前記関節部分を、前記体幹側と前記末梢側との間隔を拡げる方向に牽引することができるように構成されている請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の医用画像システム。
【請求項１０】
前記固定ユニットは、前記関節部分を所定の大きさより大きな力で牽引しないように構成されている請求項９に記載の医用画像システム。
【請求項１１】
前記固定ユニットは、牽引した前記間隔を測定できるように構成されている請求項９または請求項１０に記載の医用画像システム。
【請求項１２】
前記固定ユニットは、前記関節部分の前記体幹側と前記末梢側とを角度が調節された状態で固定する固定治具を備えている請求項６に記載の医用画像システム。
【請求項１３】
前記固定ユニットは、前記関節部分の前記体幹側と前記被写体台との距離および前記末梢側と前記被写体台との距離の少なくとも一方を変化させることで、前記固定治具により角度が調節されて固定された前記関節部分の前記体幹側と前記末梢側の、放射線の照射方向に対する角度を調節することができるように構成されている請求項１２に記載の医用画像システム。
【請求項１４】
前記被写体台は、被写体の放射線の照射方向下流側の部分が、当該被写体に接近する方向に凸状に形成されており、
前記複数の格子のうちの第１格子が、前記被写体台の凸状の部分の内側に配置されている請求項１３に記載の医用画像システム。
【請求項１５】
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する工程と、
前記生成された微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出する工程と、
前記抽出された関節軟骨領域を解析することにより前記関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する工程と、
前記算出された特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する工程と、
を含む関節軟骨状態のスコア判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像システム及び関節軟骨状態のスコア判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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列され、これらの変換素子によって生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）を備えるＸ線撮影装置としては、例えば、Ｘ線検出器にＸ線を照射するＸ線源や、複数の回折格子等を備えたタルボ（Talbot）干渉計やタルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計を用いたＸ線撮影装置が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。【０００３】
タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計は、一定の周期でスリットが設けられた第１格子を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶタルボ効果を利用するものである。タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計は、第１格子の格子像を結ぶ位置に第２格子を配置し、この第２格子の格子方向を第１格子の方向に対してわずかに傾けることでモアレ縞を形成させる。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、第１格子の前後に被写体を配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレ縞の画像（モアレ画像という）を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。【０００４】
例えば、モアレ画像を縞走査法の原理に基づく方法（例えば非特許文献１、２参照）を用いて解析したり、モアレ画像をフーリエ変換法（例えば非特許文献３参照）を用いて解析したりすることで、少なくともＸ線の吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像の３種類の画像を生成することができることが知られている。このうち、微分位相画像は、関節部の軟骨の描写が行えることが確認されている（非特許文献４、５参照）。【０００５】
本願発明者らは、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置に改良を加えることで、上記のような解剖された状態の関節部分ではなく、生体にて関節部分のモアレ画像を撮影し、それを再構成することで、少なくとも微分位相画像中に関節部分の軟骨を撮影することに成功した。【０００６】
すなわち、図９中にＡ１で示されるように、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置で撮影されたモアレ画像から再構成されて得られる微分位相画像中に、関節部分の軟骨を撮影することが可能であることが、本願発明者らの研究で分かった。なお、図９では、関節部分の軟骨の端部が、関節部分を構成する２つの骨の間に筋状に撮影されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３３７９８号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５８１２６２９号明細書
【特許文献３】特開２００８−２００３５９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【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
【非特許文献４】永島雅文、外７名，「関節軟骨の描出−微分干渉の原理を応用した放射線撮影技術の可能性（第１４回臨床解剖研究会記録  ２０１０．９．１１）」，臨床解剖研究会記録，２０１１年２月，Ｎｏ１１，ｐ．５６−５７、［平成２４年１２月１１日検索］、インターネット＜URL : http://www.jrsca.jp/contents/records/contents/PDF/１１-PDF/p56.pdf＞
【非特許文献５】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.,(2012) DOI:10.1016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、関節炎や関節リウマチ等により関節軟骨の破壊が起こることが知られている。しかし、診断を行う医師が関節軟骨の破壊状態の段階を定量的に把握できる手段はこれまでに提案されていない。【００１０】
本発明の課題は、診断を行う医師が関節軟骨の破壊状態の段階を定量的に把握できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の側面によると、医用画像システムは、
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する再構成画像生成手段と、
前記生成された微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された関節軟骨領域を解析することにより前記関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記算出された特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する判定手段と、
を備える。【００１２】
本発明の第２の側面によると、関節軟骨状態のスコア判定方法は、
タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、微分位相画像、吸収画像、小角散乱画像の３つの再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する工程と、
前記生成された微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出する工程と、
前記抽出された関節軟骨領域を解析することにより前記関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する工程と、
前記算出された特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、診断を行う医師が関節軟骨の破壊状態の段階を定量的に把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るＸ線画像システムの全体構成を示す図である。
【図２】マルチスリットの平面図である。
【図３】図１の本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】図１のコントローラーの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図６】図４の制御部により実行される再構成画像生成処理を示すフローチャートである。
【図７】５ステップの撮影により得られるモアレ画像を示す図である。
【図８】図４の制御部により実行されるスコア判定処理を示すフローチャートである。
【図９】手指の関節部を被写体部位とした微分位相画像の一例を示す図である。
【図１０】図９のＶ−Ｖ位置付近におけるｘ方向のプロファイルの一部（ｘ方向中央部付近のプロファイル）を示す図である。
【図１１Ａ】関節軟骨の輪郭の長さに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア０と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１１Ｂ】関節軟骨の輪郭の長さに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア１と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１１Ｃ】関節軟骨の輪郭の長さに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア２と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１２Ａ】関節軟骨の厚みに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア０と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１２Ｂ】関節軟骨の厚みに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア１と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１２Ｃ】関節軟骨の厚みに基づいてスコア判定を行った場合に、スコア２と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１３Ａ】関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア０と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１３Ｂ】関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア１と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１３Ｃ】関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア２と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１４Ａ】関節軟骨の面積に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア０と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１４Ｂ】関節軟骨の面積に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア１と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１４Ｃ】関節軟骨の面積に基づいてスコア判定を行った場合に、スコア２と判定される関節軟骨の状態を模式的に示す図である。
【図１５Ａ】正常な関節部を被写体とした場合の小角散乱画像を模式的に示した図である。
【図１５Ｂ】滑膜増生のある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像を模式的に示した図である。
【図１６Ａ】正常な関節部を被写体とした場合の小角散乱画像を模式的に示した図である。
【図１６Ｂ】骨びらんのある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像を模式的に示した図である。
【図１７】図４の制御部により実行される病変検知処理を示すフローチャートである。
【図１８】関節部分の構造を模式的に示す図であり、一方の骨の関節頭と他方の骨の関節窩の周縁部とが重ならない状態に関節部分が配置されている状態を説明する図である。
【図１９Ａ】一方の骨の関節頭と他方の骨の関節窩の周縁部とが重なる状態に関節部分が配置されている状態を説明する図である。
【図１９Ｂ】一方の骨の関節頭と他方の骨の関節窩の周縁部とが重なる状態に関節部分が配置されている状態を説明する図である。
【図２０】第３の実施形態に係る医療用画像撮影装置の全体像を表す概略図である。
【図２１】関節部分が撮影された放射線の吸収画像の例を示す写真である。
【図２２】固定ユニットの構成例１を表す斜視図である。
【図２３】固定ユニットの構成例１を表す斜視図である。
【図２４】固定ユニットの構成例２を表す斜視図である。
【図２５】構成例２の固定ユニットを患者の脚部に沿うように両端を持ち上げて各袋状部材の内部の空気を抜いた状態等を表す斜視図である。
【図２６】被写体台上に設けられた昇降機構を表す斜視図である。
【図２７】開口部を含む被写体台の部分を上方に凸状に構成し、凸状の部分の直下に第１格子を配置した場合の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
＜Ｘ線画像システムの構成＞
図１に、第１の実施形態に係るＸ線画像システムを示す。Ｘ線画像システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラー５を備える医用画像システムである。Ｘ線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラー５は当該Ｘ線撮影により得られた複数のモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を生成する。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７、本体部１８等を備える。
Ｘ線撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置される。Ｘ線源１１の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチスリット１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
【００１８】
距離ｄ１は好ましくは５〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜３０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜３０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
【００１９】
Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、同一の保持部１７に一体的に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。保持部１７はアーム状に形成され、本体部１８に設けられた駆動部１８ａによりｚ方向に移動可能に本体部１８に取り付けられている。
Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
【００２０】
Ｘ線源（放射線源）１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、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線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
【００２１】
マルチスリット（線源格子）１２は回折格子であり、図２に示すようにｘ方向に複数のスリットＳが所定間隔で設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
【００２２】
マルチスリット１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２に示すように隣接するスリットＳ間の距離を１周期とする。スリットＳの幅（ｘ方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットＳの高さ（ｚ方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットＳを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
【００２３】
図１に示すように、マルチスリット１２に隣接して、マルチスリット１２をｚ方向と直交するｘ方向に移動させる駆動部１２ａが設けられる。駆動部１２ａとしては、例えばウォーム減速機等の比較的大きな減速比系の駆動機構を単体で又は組合せて用いることができる。
【００２４】
被写体台１３は、被写体を載置するための台である。ここで、Ｘ線撮影装置１のような１次元スリットＳを用いたタルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向（ここでは、ｘ方向。わずかにずれた方向も含む）にのみ微分位相信号が現れる。よって、例えば、手指や膝等の関節部が被写体部位の場合、診断上重要な関心領域となる関節軟骨の先端部分の微分位相信号が得られるように、関節軟骨の先端部分を第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向と直交する方向（ｙ方向）に平行に配置したポジショニングで撮影が行われる。
【００２５】
第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットＳが設けられた回折格子である（図２参照）。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットＳの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットＳの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００２６】
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットＳの高さはスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットＳの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
【００２７】
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋１／２）・ｗ１２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
【００２８】
第２格子１５は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に所定の周期の複数のスリットＳが設けられた回折格子である（図２参照）。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットＳの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットＳの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００２９】
本実施形態では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子１４のスリットＳの方向と第２格子１５のスリットＳの方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ（わずかに）傾けて配置されているが、両者を平行な配置としても良い。
【００３０】
上記マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルター：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離ｄ１  ：  ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離ｄ３      ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
【００３１】
Ｘ線検出器（放射線検出器）１６は、照射された放射線（Ｘ線）に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該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。
Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
【００３２】
Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように保持部１７に位置を固定することが好ましい。第２格子１５とＸ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。ＦＰＤには、検出されたＸ線を光電変換素子を介して電気信号に変換する間接変換型、検出されたＸ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
【００３３】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ２等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
【００３４】
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μm）の膜圧のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内に電圧が遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
なお、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６として用いてもよい。
【００３５】
本体部１８は、図３に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５等を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５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１８１は、Ｘ線源１１、駆動部１２ａ、駆動部１８ａ、Ｘ線検出器１６等の各部に接続されており、例えば、コントローラー５から入力される撮影条件の設定情報に従って、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線照射条件、Ｘ線検出器１６による画像信号の読取タイミング、マルチスリット１２の移動等を制御する。
【００３６】
操作部１８２は、曝射スイッチ等を備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００３７】
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラー５と通信する。例えば、通信部１８４はＸ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラー５に送信する。
【００３８】
記憶部１８５は、制御部１８１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１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
【００３９】
コントローラー５は、オペレーターによる操作に従ってＸ線撮影装置１の撮影動作を制御する。また、コントローラー５は、医用画像処理装置として、Ｘ線撮影装置１により得られた複数のモアレ画像を用いて診断用の（被写体の）再構成画像を生成したり、再構成画像を解析してその結果を表示したりする。
【００４０】
コントローラー５は、図４に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する再構成画像生成処理、スコア判定処理をはじめとする各種処理を実行する。制御部５１は、再構成画像生成手段、抽出手段、特徴量算出手段、判定手段として機能する。
【００４１】
操作部５２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部５１に出力する。表示部５３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５１に出力する構成としてもよい。
【００４２】
表示部５３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部５１の表示制御に従って、操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況、生成された診断用の再構成画像等を表示する。
【００４３】
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のＸ線撮影装置１やＸ線検出器１６と有線又は無線により通信する。例えば、通信部５４は、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１又はＸ線検出器１６からモアレ画像を受信したりする。
【００４４】
記憶部５５は、制御部５１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。例えば、記憶部５５は、図示しないＲＩＳ（Radiology Information System）やＨＩＳ（Hospital Information System）等により予約された撮影の情報である撮影オーダー情報を記憶している。撮影オーダー情報は、患者ＩＤ、患者名、撮影部位（被写体部位）等を含む情報である。
【００４５】
また、記憶部５５は、被写体部位と、その被写体部位の撮影に適した撮影条件とを対応付けた撮影条件テーブルを記憶している。
また、記憶部５５は、撮影オーダー情報に基づいてＸ線撮影装置１で取得されたモアレ画像、モアレ画像に基づき生成された診断用の再構成画像を当該撮影オーダー情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部５５は、Ｘ線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。欠陥画素マップは、Ｘ線検出器１６の欠陥画素（画素がないものも含む）の位置情報（座標）である。
【００４６】
＜Ｘ線画像システムの動作＞
ここで、上記Ｘ線撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図５に示すように、Ｘ線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像（図５においてＭで示す）が得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体（図５においてＨで示す）が存在すると、被写体によってＸ線の位相がずれるため、図５に示すようにモアレ画像上のモアレ縞は被写体の辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
【００４７】
Ｘ線撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
【００４８】
本実施形態におけるＸ線画像システムでは、コントローラー５において操作部５２の操作に応じて再構成画像生成処理が実行されることにより、Ｘ線撮影装置１に撮影条件が設定され、Ｘ線撮影が行われる。Ｘ線撮影により得られたモアレ画像は、コントローラー５に送信され、モアレ画像に基づいて再構成画像が生成される。
【００４９】
＜再構成画像生成処理＞
図６に、コントローラー５の制御部５１により実行される再構成画像生成処理のフローチャートを示す。再構成画像生成処理は、操作部５２の操作に応じて制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００５０】
まず、コントローラー５の表示部５３に撮影オーダー情報の一覧が表示され、操作部５２により撮影対象の撮影オーダー情報の指定が行われる（ステップＳ１）。
次いで、指定された撮影オーダー情報に含まれる被写体部位に応じた撮影条件が記憶部５５の撮影条件テーブルから読み出され、通信部５４によりＸ線撮影装置１に送信され、設定される（ステップＳ２）。
【００５１】
Ｘ線撮影装置１においては、コントローラー５からの撮影条件が受信されると、受信された撮影条件に基づいて、１枚の再構成画像を生成するために必要なモアレ画像を取得するための一連の撮影が行われる。
一連の撮影では、まず、マルチスリット１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６では前回の撮影により残存する不要な電荷を取り除くリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチスリット１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。マルチスリット１２がスリット周期１周期分移動した撮影が終了したときに、１枚の再構成画像を生成するのに必要な複数のモアレ画像を取得するための一連の撮影が終了する。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力され、通信部１８４によりコントローラー５に送信される。
なお、被写体台１３に被写体を載置したＸ線撮影（被写体有りでのＸ線撮影）と被写体台１３に被写体を載置しないＸ線撮影（被写体無しでのＸ線撮影）が行われる。
【００５２】
一連の撮影におけるステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献１：K.Hibino, B.F.Oreb and D.I.Farrant, Phase shifting for nonsinusoidal wave forms with phase-shift errors, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.12, 761-768(1995)、参照文献２：A.Momose, W.Yashiro, Y. Takeda, Y.Suzuki and T.Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometetry for biological imaging, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45,5254-5262(2006)）。ここでは、５ステップの撮影を行うこととして説明する。
例えば、マルチスリット１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチスリット１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば曝射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量で移動できた場合、図７に示すように、５ステップの撮影でマルチスリット１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。
【００５３】
Ｘ線撮影装置１からのモアレ画像が通信部５４により受信されると（ステップＳ３）、受信されたモアレ画像に基づいて、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の被写体の診断用の再構成画像が生成される（ステップＳ４）。
吸収画像（Ｘ線吸収画像）は、干渉縞の平均成分を画像化したものであり、被写体によるＸ線減衰量に応じてコントラストが付く。従来から診断に用いられており、医師等の医療従事者にとってなじみのある画像である。Ｘ線の吸収コントラストがつきやすい骨部の描写に優れている。
微分位相画像は、干渉縞の位相情報を画像化したものであり、被写体によるＸ線波面の傾き量に応じてコントラストが付く。吸収画像よりも軟部組織の描写に優れている。
小角散乱画像は、干渉縞のVisibilityを画像化したものであり、被写体によるＸ線散乱に応じてコントラストが付く（参考文献３：Distribution of unresolvable anisotropic microstructures revealed in visibility-contrast images using x-ray Talbot interferometry Wataru Yashiro et.al. PHYSICAL REVIEW B 84, 094106 (2011)参照。）。吸収画像よりも微細構造の描写に優れている。
ステップＳ４で生成される吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像は、Ｘ線撮影装置１によりから送信された同一のモアレ画像（群）に基づいて生成されるので、３つの画像は同一被写体の同一部分を描写しており、３つの画像間における被写体の位置合わせは不要である。
【００５４】
上記３種類の再構成画像は、例えば、国際公開第２０１２／０２９３４０号パンフレットに記載のように、公知の手法により生成することができる。
まず、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等が施される。次いで、補正後の被写体有りのモアレ画像に基づいて、被写体有りの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。また、補正後の被写体無しのモアレ画像に基づいて、被写体無しの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。
具体的には、複数のモアレ画像の干渉縞を加算することにより吸収画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞の位相が計算され、微分位相画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞のVisibilityが計算され（Visibility＝振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
そして、生成された被写体有りの再構成画像に対し、同種の被写体無しの再構成画像を用いて（例えば、被写体有りの小角散乱画像に対し、被写体無しの小角散乱画像を用いて）、干渉縞の位相の除去と、画像ムラを除去するための補正処理が行われ、最終的な診断用の３種類の再構成画像が生成される。
【００５５】
診断用の再構成画像の生成が終了すると、ステップＳ１で指定された撮影オーダー情報と、今回生成されたモアレ画像及び再構成画像とが対応付けられて記憶部５５に記憶され（ステップＳ５）、再構成画像生成処理は終了する。
【００５６】
＜スコア判定処理＞
コントローラー５においては、関節部を被写体とした再構成画像を解析することにより、関節軟骨の状態をスコアで判定するスコア判定処理を実行することができる。
図８に、コントローラー５の制御部５１により実行されるスコア判定処理のフローチャートを示す。スコア判定処理は、コントローラー５において、操作部５２により、再構成画像が対応付けられた撮影オーダー情報であって被写体部位が手指や膝等の関節部の撮影オーダー情報が選択され、スコア判定が指示された際に、制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００５７】
スコア判定処理においては、まず、操作部５２により選択された撮影オーダー情報に対応する微分位相画像が記憶部５５から読み出される（ステップＳ１１）。
【００５８】
次いで、微分位相画像から関節軟骨の領域が抽出される（ステップＳ１２）。
上述のように、Ｘ線撮影装置１のような１次元スリットＳを用いたタルボ・ロー干渉計やタルボ干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期方向（ここでは、ｘ方向。）に微分位相信号が現れる。そこで、ステップＳ１２においては、まず、微分位相画像の各ライン（ｘ方向に延びる各行）のｘ方向のプロファイルが作成される。
【００５９】
図９に、手指の関節部を被写体部位とした微分位相画像の一例を示す。図９のＡ１で示す部分が関節軟骨の先端部分（軟骨先端部分）であり、Ａ２で示す部分が関節軟骨に対応する骨部の先端部分（骨部先端部分）である。
図１０に、図９のＶ−Ｖ位置付近におけるｘ方向のプロファイルの一部（ｘ方向中央部付近のプロファイル）を示す。図１０の横軸は、ｘ方向における画素の位置を示し、縦軸は、信号値（微分位相画像の信号値）を示す。
図１０において、最も信号値の低い箇所（Ａ２）が図９における骨部先端部分Ａ２の信号である。図１０において、最も信号値の高い箇所（Ａ３）が図９における他方の骨部先端部分Ａ３の信号である。Ａ２とＡ３の間の極小値となる箇所でＡ２の次に信号値が低い箇所（Ａ１）が図９における軟骨先端部分Ａ１の信号である。
【００６０】
プロファイルの作成が終了すると、各ラインのプロファイルにおけるＡ２とＡ１の画素位置を取得（ｘｙ平面上にプロット）することにより骨部先端部分Ａ２の輪郭及び軟骨先端部分Ａ１の輪郭が抽出される。そして、骨先端部分Ａ２の輪郭と軟骨先端部分Ａ１の輪郭に挟まれた領域が、関節軟骨領域として抽出される。なお、軟骨先端部分Ａ１の輪郭の始端Ｅ１の位置及び終端Ｅ２の位置（図１１Ａ参照）は、例えば、軟骨先端部分Ａ１の輪郭と重なる円弧部分が最も大きい円を描き、その中心Ｏを通過するｘ方向の直線を引き、その直線を中心Ｏを中心に両側に９０度ずつ回転させたときにその直線と接する軟骨先端部分Ａ１の位置とする。Ｘ線撮影装置１のように、一次元格子を用いて撮影を行った場合、ｘ方向に延びる輪郭の信号は映らないからである。なお、Ｘ線撮影装置１の格子を二次元格子とした場合や、軟骨先端部分を格子と平行ではなく格子に対して傾けて撮影した場合は、その撮影の態様に応じて、直線を１５０度回転させた位置、１８０度回転させた位置等を関節軟骨領域の始端や終端としてもよい。
なお、各ラインのプロファイルにおけるＡ１をプロットする際に、隣接するラインのＡ１と隣接しない孤立点がＡ１としてプロットされる場合があるが、このＡ１は誤検出されたものであり、実際にはそのラインには軟骨先端部分Ａ１が描かれていない（輪郭が欠損している）ので、Ａ１のプロットは削除される。
【００６１】
図８に戻り、関節軟骨の領域が抽出されると、抽出された関節軟骨の領域が解析され、予め定められた種類の特徴量が算出される（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３においては、例えば、関節軟骨の輪郭の長さ、関節軟骨の厚み、関節軟骨の厚みの最大値と最小値との差分値、関節軟骨の面積、の少なくとも一つが特徴量として算出される。
関節軟骨の輪郭の長さは、例えば、軟骨先端部分Ａ１の輪郭の画素数をカウントし、カウントした画素数に１画素当たりに対応する長さを乗算することにより算出される。例えば1画素当たりに対応する長さとは、拡大撮影系であるタルボ・ロー撮影装置の場合は、被写体の撮影位置とＸ線検出器１６の位置（被写体とＸ線検出器１６との距離）で決まる拡大率の逆数×画素サイズの事で、被写体の撮影位置によって異なる事になる。例えば、被写体が治具の上に載った状態で被写体台１３に置かれている場合は、治具の厚みを加味した拡大率となる。
関節軟骨の厚みは、例えば、各ライン毎に、骨先端部分Ａ２と直交する方向に直線を引き、骨先端部分Ａ２から、その直線と軟骨先端部分Ａ１が交わったところまでの画素数をそれぞれカウントし、各ラインについてカウントした画素数の平均値に１画素当たりに対応する長さを乗算することにより算出される。
関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値は、例えば、まず、各ライン毎に、骨先端部分Ａ２と直交する方向に直線を引き、骨先端部分Ａ２から、その直線と軟骨先端部分Ａ１が交わったところまでの画素数をカウントし、カウントした画素数に１画素当たりに対応する長さを乗算して厚みを算出する処理が行われる。そして、各ラインについて算出した厚みの最大値及び最小値を算出し、最大値から最小値を減算することにより差分値が算出される。
関節軟骨の面積は、抽出された関節軟骨の領域内の画素数をカウントし、カウントした画素数に１画素当たりに対応する面積を乗算することにより算出される。なお、軟骨先端部分Ａ１の輪郭が欠損している場合は、例えば、その欠損した輪郭部分を補間処理により補間して関節軟骨の領域を特定する。
【００６２】
特徴量の算出が終了すると、算出された特徴量が予め定められた基準値と比較され、その比較結果に基づいて、関節軟骨の状態を示すスコアが判定される（ステップＳ１４）。
関節軟骨は、その輪郭に欠損がなく、厚みが所定以上で均一であり、欠けている部分がない場合が正常な状態である。しかし、関節炎や関節リウマチなどが進行すると関節軟骨の破壊が起こり、関節軟骨の輪郭が欠損したり、厚みが薄くなったり、不均一になったり、欠けたりする。そこで、ステップＳ１４においては、ステップＳ１３で算出された特徴量に基づいて、被写体となった関節軟骨の状態がスコア０〜２の何れに該当するかを判定する。スコア０は、関節軟骨が正常の状態であることを示す。スコア１は、関節軟骨の破壊が第１段階である（第２段階よりは破壊の程度は低い）ことを示す。スコア２は、関節軟骨の破壊が第２段階である（破壊の程度が進行している）ことを示す。なお、ここでは、スコアは０〜２としているが、基準値をより多く設けてスコアをより多段階となるようにしてもよい。
【００６３】
例えば、ステップＳ１３において算出された特徴量が関節軟骨の輪郭の長さである場合、算出された長さと予め定められた第１の基準値、第２の基準値とが比較される。第１の基準値は、軟骨先端部分Ａ１の輪郭に欠損がない場合の軟骨先端部分Ａ１の輪郭の長さの値であり、軟骨先端部分Ａ１の輪郭が欠損している場合は、その欠損した輪郭部分を補間処理により補間した長さの値である。また、第１の基準値＞第２の基準値＞０である。
算出された関節軟骨の輪郭の長さが第１の基準値と等しい場合（即ち、欠損部分がない場合。図１１Ａ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは０と判定される。第１の基準値＞関節軟骨の輪郭の長さ≧第２の基準値である場合（図１１Ｂ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは１と判定される。第２の基準値＞関節軟骨の輪郭の長さである場合（図１１Ｃ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは２と判定される。
【００６４】
例えば、ステップＳ１３において算出された特徴量が関節軟骨の厚みである場合、算出された厚みと予め定められた第１の基準値、第２の基準値とが比較される。第１の基準値＞第２の基準値＞０である。
算出された関節軟骨の厚みが第１の基準値以上である場合（図１２Ａ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは０と判定される。第１の基準値＞関節軟骨の厚み≧第２の基準値である場合（図１２Ｂ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは１と判定される。第２の基準値＞関節軟骨の厚みである場合（図１２Ｃ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは２と判定される。
【００６５】
例えば、ステップＳ１３において算出された特徴量が関節軟骨の厚みの最大値及び最小値の差分値である場合、算出された差分値と予め定められた第１の基準値、第２の基準値とが比較される。第１の基準値＞第２の基準値＞０である。
算出された差分値が第１の基準値以上である場合（図１３Ａ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは０と判定される。第１の基準値＞差分値≧第２の基準値である場合（図１３Ｂ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは１と判定される。第２の基準値＞差分値である場合（図１３Ｃ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは２と判定される。
【００６６】
例えば、ステップＳ１３において算出された特徴量が関節軟骨の面積である場合、算出された面積と予め定められた第１の基準値、第２の基準値とが比較される。第１の基準値＞第２の基準値＞０である。
算出された関節軟骨の面積が第１の基準値以上である場合（図１４Ａ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは０と判定される。第１の基準値＞関節軟骨の面積≧第２の基準値である場合（図１４Ｂ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは１と判定される。第２の基準値＞関節軟骨の面積である場合（図１４Ｃ参照）、関節軟骨の状態を表すスコアは２と判定される。
なお、特徴量毎に第１の基準値及び第２の基準値は異なる。
【００６７】
また、これまでの説明では微分位相画像に描出されている関節が1つである事を前提に説明をしたが、実際には１画像内に複数の関節が描出されている場合も多くあり、その場合はこれまで説明した通り、画像内のそれぞれの関節について、スコア判定処理を実施してそれぞれのスコアを導出しても良いし、例えば、画像内の複数の関節の状態を統合した複数の関節の統合スコアを導出しても良い。また、各々の関節と統合スコアの両方を導出しても良い。統合スコアの導出については、例えば、各関節の特徴量を加算した値をこれまで説明した方法と同様に予め定められた基準値を用意して比較する事で導出しても良いし、各関節のスコアから導出（例えば、平均スコアを算出する等）しても良い。
【００６８】
その他、１つの関節について角度を変えて複数の撮影を実施し、各撮影により得られた微分位相画像について判定されたスコアを統合し、１関節のスコアとしても良い。この時の比較する基準値については、全ての角度の微分位相画像について同じ基準値を用いても良いし、各角度の微分位相画像についての基準値をそれぞれ用意しても良い。複数の角度違いのスコアから1関節の統合スコアを出す場合は、単純に平均しても良いし、角度により重み付けを実施して、統合スコアを導出しても良い。
【００６９】
図８に戻り、スコアの判定が終了すると、判定されたスコア及び解析元の微分位相画像が表示部５３に表示され（ステップＳ１５）、スコア判定処理は終了する。
【００７０】
以上説明したように、コントローラー５によれば、制御部５１は、Ｘ線撮影装置１により関節部を撮影することにより得られた画像信号に基づいて、少なくとも微分位相画像を生成し、生成した微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出し、抽出した関節軟骨領域を解析することにより関節軟骨の状態を表す特徴量を算出する。そして、算出した特徴量と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて、関節軟骨の状態が予め定められた複数段階のスコアのいずれに該当するかを判定し、判定結果を表示部５３に表示する。
従って、診断を行う医師が関節軟骨の破壊状態の段階を定量的に把握することが可能となる。
【００７１】
関節軟骨の破壊状態を段階を示すスコアは、例えば、関節軟骨の輪郭の長さ、関節軟骨の厚み、関節軟骨の厚みの最大値と最小値の差分値、関節軟骨の面積等の特徴量に基づいて容易に判定することができる。
【００７２】
なお、上記のスコア判定処理の説明では、微分位相画像に基づいて関節軟骨領域を抽出する一態様として微分位相画像から直接的に関節軟骨領域を抽出し、抽出した関節軟骨領域を解析することにより関節軟骨の状態を表す特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて関節軟骨の状態のスコア判定を行う場合を例にとり説明したが、その他の態様として微分位相画像を加工した画像から関節軟骨領域を抽出し、抽出した関節軟骨領域を解析することにより関節軟骨の状態を表す特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて関節軟骨の状態のスコア判定を行うこととしてもよい。
例えば、微分位相画像を積分して位相画像を作成し、位相画像から関節軟骨領域を抽出してスコア判定を行うこととしてもよい。また、例えば、吸収画像と小角散乱画像の少なくとも何れかの画像と微分位相画像を演算（加算や減算）して作成した画像から関節軟骨領域を抽出してスコア判定を行うこととしてもよい。また、例えば、吸収画像を微分して微分吸収画像を作成し、微分位相画像及び微分吸収画像を演算して作成した画像から関節軟骨領域を抽出してスコア判定を行うこととしてもよい。
【００７３】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態の構成は、第１の実施形態で説明したＸ線撮影装置１と同様であるので説明を援用する。
また、第２の実施形態において、図６に示す再構成画像生成処理によって再構成画像を生成する点は第１の実施形態と同様であるので説明を援用する。
第２の実施形態においては、関節部を撮影することにより得られたモアレ画像に基づいて生成された小角散乱画像に対して病変検知処理を実行することにより、病変を検知する。
【００７４】
ここで、小角散乱画像の信号値と関節リウマチ等の病変でみられる症状（滑膜増生、骨びらん）の関係について説明する。なお、小角散乱画像では被写体によるＸ線散乱が大きいほど信号値が大きい（高い）。また、本実施形態において、小角散乱画像の信号値は画像の表示濃度に対応しており、信号値が大きいほど黒く、信号値が低いほど白く表示されるものとする。
【００７５】
図１５Ａ〜図１６Ｂに、手指の関節部を撮影して得られたモアレ画像に基づいて生成された小角散乱画像を模式的に示す。小角散乱画像は、表示部５３のモニターの分解能（例えば、０〜２５５）よりも多くの階調（信号値。例えば、０（白）〜１０２３（黒））を有している。そのうち、図１５Ａ、図１５Ｂは、低信号側（例えば、０〜２５５の範囲）を表示部５３に表示したときに得られる画像を示しており、図１６Ａ、図１６Ｂは高信号側（例えば、７６８〜１０２３の範囲）を表示部５３に表示したときに得られる画像を示している。
【００７６】
図１５Ａは、正常な関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（低信号側）を示したものである。図１５Ｂは、滑膜増生のある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（低信号側）を示したものである。図１５Ａに示すように、正常な関節部を被写体とした小角散乱画像（低信号側）では、骨部領域Ｂが黒っぽく描画されるが、その骨部領域Ｂの外部には何も描画されない。一方、図１５Ｂに示すように、滑膜増生のある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（低信号側）においては、骨部領域Ｂの外部であって骨部領域Ｂから所定の範囲内にも黒っぽい領域Ｒ１が描画される。この領域Ｒ１が滑膜増生を表す信号である。領域Ｒ１の信号値は、骨部領域Ｂの信号値より低い（即ち、濃度が低い）。
【００７７】
図１６Ａは、正常な関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（高信号側）を示したものである。図１６Ｂは、骨びらんのある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（高信号側）を示したものである。図１６Ａに示すように、正常な関節部を被写体とした小角散乱画像（高信号側）では、骨部領域Ｂの内部及び外部には何も描画されない。一方、図１６Ｂに示すように、骨びらんのある関節部を被写体とした場合の小角散乱画像（高信号側）においては、骨部領域Ｂの内部の関節近傍（骨部先端部分Ｂ１１から予め定められた範囲内）に、黒い領域Ｒ２が描画される。この領域Ｒ２が骨びらんを表す信号である。
【００７８】
即ち、小角散乱画像において、滑膜増生の信号値＜骨部領域の信号値＜骨びらんの信号値である。そこで、病変検知処理では、滑膜増生検知用の第１の閾値、骨びらん検知用の第２の閾値を用いて小角散乱画像を二値化することにより滑膜増生、骨びらんを検知する。
【００７９】
病変検知処理は、コントローラー５において、操作部５２により、再構成画像が対応付けられた撮影オーダー情報であって被写体部位が手指や膝等の関節部の撮影オーダー情報が選択され、病変検知が指示された際に実行される。
図１７に、コントローラー５の制御部５１により実行される病変検知処理のフローチャートを示す。病変検知処理は、操作部５２の操作に応じて制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００８０】
まず、選択された撮影オーダー情報に対応する小角散乱画像が記憶部５５から読み出される（ステップＳ２１）。
【００８１】
次いで、読み出された小角散乱画像が滑膜増生検知用の第１の閾値により二値化される（ステップＳ２２）。ここで、第１の閾値は、実験的経験的に求められたものである。また、二値化処理では第１の閾値を超えた信号値が黒領域とされる。
【００８２】
次いで、二値化された画像において、骨部領域の外部であって、骨部領域から所定範囲内に、黒領域（信号値が第１の閾値を超えた領域）が存在するか否かが判断される（ステップＳ２３）。ここで、例えば、被写体部位（例えば、手指、膝）ごとに、骨部領域の画像のテンプレートを記憶部５５に記憶しておき、被写体部位に対応するテンプレートを用いて二値化された画像にテンプレートマッチングを行う等により二値化された画像から骨部領域を特定することができる。或いは、滑膜増生が検知されず、骨部が検知されるような骨部検知用の閾値（第１の閾値＜骨部検知用の閾値）を用いてステップＳ２１で読み出した小角散乱画像に別途二値化を行い、黒と判定された領域を骨部領域を特定することとしてもよい。
【００８３】
二値化された画像において、骨部領域の外部であって、骨部領域から所定範囲内に黒領域が存在すると判断された場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、その黒領域が滑膜増生の領域として検知され、その検知結果（例えば、検知された滑膜増生の領域の位置情報等）が制御部５１のメモリに記憶され（ステップＳ２４）、処理はステップＳ２６に移行する。二値化された画像において、骨部領域の外部であって、骨部領域から所定範囲内に黒領域が存在しないと判断された場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、滑膜増生が検知されなかった旨が制御部５１のメモリに記憶され（ステップＳ２５）、処理はステップＳ２６に移行する。
【００８４】
ステップＳ２６においては、ステップＳ２１で読み出された小角散乱画像が骨びらん検知用の第２の閾値により二値化される（ステップＳ２６）。ここで、第２の閾値は、実験的経験的に定められたものであり、第２の閾値＞第１の閾値である。また、第２の閾値は、実験的経験的に骨部領域の信号値として実験的経験的に求められている値よりも高い値である。即ち、第２の閾値は、骨を検知せずに骨びらんのみを検知可能な閾値である。また、二値化処理では、第２の閾値を超えた信号値が黒領域とされる。
【００８５】
次いで、ステップＳ２６において二値化された画像において、黒領域（信号値が第２の閾値を超えた領域）が存在するか否かが判断される（ステップＳ２７）。
ステップＳ２６で二値化された画像において黒領域が存在すると判断された場合（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、その黒領域が骨びらんの領域として検知され、その検知結果（例えば、検知された骨びらんの領域の位置情報等）が制御部５１のメモリに記憶され（ステップＳ２８）、処理はステップＳ３０に移行する。
ステップＳ２６において二値化された画像において、黒領域が存在しないと判断された場合（ステップＳ２７；ＮＯ）、骨びらんが検知されなかった旨が制御部５１のメモリに記憶され（ステップＳ２９）、処理はステップＳ３０に移行する。
【００８６】
ステップＳ３０においては、メモリに記憶されている情報に基づいて、検知結果（滑膜増生の検知の有無、及び骨びらんの検知の有無）が表示部５３に表示され（ステップＳ３０）、病変検知処理を終了する。
【００８７】
このように、病変検知処理では、関節リウマチ等の病変の症状である滑膜増生や骨びらんの検知を行い、その検知結果を表示するので、医師は、容易に病変の症状である滑膜増生や骨びらんの有無を把握することができる。
【００８８】
なお、上記病変検知処理においては、簡易な手法として、第２の閾値を超えた領域を骨びらんの領域としたが、骨びらんの検知においては、以下の手法を用いてもよい。
まず、骨部検知用の閾値を用いてステップＳ２１で読み出した小角散乱画像に二値化を行い、信号値が骨部検知用の閾値を超えた領域を骨部領域として特定する。次いで、第２の閾値を用いてステップＳ２１で読み出した小角散乱画像に二値化を行い、信号値が第２の閾値を超えた領域が骨部領域として特定された領域内（或いは、骨部先端部から所定の範囲内）に存在する場合に、その領域を骨びらんとして検知することとしてもよい。
【００８９】
また、検知された滑膜増生の領域や骨びらんの領域の面積を測定し、その面積を検知結果とともに表示することとしてもよい。滑膜増生の領域や骨びらんの領域の面積は、検知された領域の画素数に基づいて測定することができる。このように、検知された領域の面積を測定して表示することにより、滑膜増生や骨びらんがどれだけ広い範囲にわたっているかを数値で医師に示すことができるので、医師は、病変のレベルを定量的に把握することが可能となる。
【００９０】
以上、第１の実施形態及び第２の実施形態について説明したが、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、撮影時にマルチスリット１２を第１格子１４及び第２格子１５に対して移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置を含むＸ線画像システムを例にとり説明したが、本発明の医用画像システムに係るＸ線撮影装置としては、第１格子１４又は第２格子１５の何れか又は双方を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置を適用してもよい。または、第１格子１４又は第２格子１５の何れかを他の格子に対して移動させる方式のタルボ干渉計を用いたＸ線撮影装置を適用してもよい。または、第３の実施形態で説明する医療用画像撮影装置１Ａを適用することとしてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態においては、縞走査法により生成した再構成画像を用いてスコア判定処理や病変検知処理を行う場合を例にとり説明したが、フーリエ変換法により生成した再構成画像を用いてスコア判定処理や病変検知処理を行うこととしてもよい。
【００９２】
その他、Ｘ線画像システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【００９３】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。
関節部分は、図１８に模式的に示すように、関節面が凸面である関節頭（articular head）Ａｈを有する骨Ｂ１と、関節面が凹面である関節窩（articular fossa）Ａｆを有する骨Ｂ２等で形成されており、関節頭Ａｈと関節窩Ａｆとがそれぞれ軟骨Ｃで被覆されている。なお、図１８では、関節頭Ａｈ側の軟骨Ｃのみが示されている。また、図９では、この軟骨Ｃの端部が筋状に撮影されている（図９のＡ１参照）。
【００９４】
そして、関節頭Ａｈの凸面の曲率と関節窩Ａｆの凹面の曲率とが同じ曲率（或いは略同じ曲率）に形成されることで、関節頭Ａｈの軟骨Ｃと関節窩Ａｆの軟骨（図１８では不図示）とが互いにスムーズに摺動して、骨Ｂ１と骨Ｂ２とがスムーズに曲げ伸ばしできるようになっている。
【００９５】
そして、被写体である関節部分が、医療用画像撮影装置の放射線源（例えば後述する図２０における１１ａ参照）から関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように一方の骨Ｂ１の関節頭Ａｈと他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように配置されていれば、骨Ｂ１の関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃの端部を、他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒで遮られずに撮影することができる（例えば図９参照）。
【００９６】
また、例えば、後述するように、関節部分を牽引して骨Ｂ１の関節頭Ａｈと骨Ｂ２の関節窩Ａｆとの間隔を拡げることができるように構成されていれば、骨Ｂ１の関節頭Ａｈ関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃと骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとがより遠ざかるため、骨Ｂ１の関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃの端部を、骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒと重ならず、他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒで遮られない状態で的確に撮影することが可能となる。
【００９７】
しかし、被写体である関節部分が、放射線源から関節部分を見た場合に、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように骨Ｂ１の関節頭Ａｈと骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重なる状態に配置されていると、骨Ｂ１の関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃが骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒと重なってしまう。
【００９８】
そして、図９に示したように、特に微分位相画像では骨の部分でコントラストが強調されて撮影されるため、骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒの大きなコントラストの中に、コントラストが小さい（すなわち図９に示したように筋状に撮影される）骨Ｂ１の関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃの信号が埋もれてしまう。そのため、図１９Ａ、図１９Ｂに示した状態では、骨Ｂ１の関節頭Ａｈ部分の軟骨Ｃを撮影することができなくなる。
【００９９】
そこで、本願発明者等は、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置（第３の実施形態では医療用画像撮影装置と呼ぶ）により撮影されたモアレ画像から再構成された微分位相画像中に、関節部分の軟骨を的確に描写することが可能な医療用画像撮影装置について検討した。
以下、関節部分の軟骨を的確に描写することが可能となるように構成した医療用画像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。
【０１００】
なお、本実施形態では、医療用画像撮影装置１Ａが、マルチスリット（線源格子）１２を備えるタルボ・ロー干渉計を用いた医療用画像撮影装置である場合について説明するが、マルチスリット１２を備えず、第１格子（Ｇ１格子ともいう。）１４と第２格子（Ｇ２格子ともいう。）１５のみを備えるタルボ干渉計を用いた医療用画像撮影装置である場合にも本発明を適用することができる。
【０１０１】
図２０は、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａの全体像を表す概略図である。本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａは、図２０に示すように、放射線発生装置１１と、マルチスリット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（放射線検出器）１６と、保持部（支柱）１７と、コントローラー１９とを備えている。
【０１０２】
医療用画像撮影装置１Ａは、いわゆる縦型であり、放射線発生装置１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向に配置されている。すなわち、本実施形態では、ｚ方向が、放射線発生装置１１からの放射線の照射方向ということになる。
【０１０３】
なお、本実施形態では、図２０に示すように、医療用画像撮影装置１Ａが、上側に設けられた放射線発生装置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、放射線の照射方向は上側から下方に向けて照射される場合に限定されず、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可能である。
【０１０４】
医療用画像撮影装置１Ａは、第１の実施形態において図５を用いて説明したタルボ干渉計にマルチスリット１２を配置したタルボ・ロー干渉計の原理により撮影を行うものである。
なお、医療用画像撮影装置１Ａにおける放射源１１ａは、図１のＸ線源１１に対応している。また、医療用画像撮影装置１Ａにおいて、第１及び第２の実施形態において同名及び同符号で表されている部材は、第１及び第２の実施形態と同様の機能及び構成を有する。ただし、図１に示すＸ線撮影装置１においては、図２に示すスリットＳの延在方向（ｙ方向）と平行に保持部１７が設けられていることとしたが、医療用画像撮影装置１Ａにおいては、スリットＳの配列方向（ｘ方向）と平行に保持部（支柱）１７が設けられている例を示している。
【０１０５】
医療用画像撮影装置１Ａにおいては、例えば図２０に示すように、第２のカバーユニット１３０内に、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が設けられている。第２のカバーユニット１３０は、患者の脚等が第１格子１４や第２格子１５、Ｘ線検出器１６等にぶつかったり触れたりしないようにして、Ｘ線検出器１６等を防護するために設けられている。
【０１０６】
本実施形態では、医療用画像撮影装置１Ａは、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なっている。すなわち、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａでは、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を図２、図５、図２０におけるｘ軸方向（すなわちスリットＳの延在方向（ｙ軸方向）に直交する方向）にずらしながらモアレ画像を複数枚撮影する。
【０１０７】
そして、医療用画像撮影装置１Ａから複数枚分のモアレ画像の画像信号を受信した図示しない画像処理装置における画像処理で、複数枚のモアレ画像に基づいて例えば図２１に示すような吸収画像や、図９に示した微分位相画像や、図示を省略する小角散乱画像等を再構成するようになっている。
【０１０８】
そのため、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａで、縞走査法によりモアレ画像を複数枚撮影するために、第１格子１４をｙ軸方向に所定量ずつ移動させるための図示しない移動装置等が設けられている。なお、第１格子１４を移動させる代わりに第２格子１５を移動させたり、或いは両方とも移動させるように構成することも可能である。
【０１０９】
また、医療用画像撮影装置１Ａで、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を固定したままモアレ画像を１枚だけ撮影し、画像処理装置における画像処理で、このモアレ画像をフーリエ変換法等を用いて解析する等して吸収画像や微分位相画像等を再構成するように構成することも可能である。
【０１１０】
この方法を用いる場合には、医療用画像撮影装置１Ａに必ずしも上記の移動装置等を設ける必要はない。なお、本発明は、このような移動装置が設けられていない医療用画像撮影装置にも適用される。
【０１１１】
本実施形態では、放射線発生装置１１の下方にマルチスリット１２が設けられている。その際、放射線源１１ａの陽極の回転等により生じる放射線発生装置１１の振動がマルチスリット１２に伝わらないようにするために、本実施形態では、マルチスリット１２は、放射線発生装置１１には取り付けられず、保持部１７に設けられた基台部１７ｂに取り付けられた固定部材１２ａに取り付けられている。
【０１１２】
なお、本実施形態では、放射線発生装置１１の振動が保持部１７等の医療用画像撮影装置１Ａの他の部分に伝播しないようにするために（或いは伝播する振動をより小さくするために）、放射線発生装置１１と保持部１７との間に緩衝部材１７ａが設けられている。
【０１１３】
上記の固定部材１２ａには、マルチスリット１２のほか、マルチスリット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（付加フィルターともいう。）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。
【０１１４】
なお、マルチスリット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、マルチスリット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。
【０１１５】
また、コントローラー１９（図２０参照）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。なお、コントローラー１９を、本実施形態のような汎用のコンピューターではなく、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。
【０１１６】
コントローラー１９は、医療用画像撮影装置１Ａ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、コントローラー１９は、放射線発生装置１１に接続されており、放射線源１１ａに管電圧や管電流、照射時間等を設定することができるようになっている。また、例えば、コントローラー１９が、Ｘ線検出器１６と外部の図示しない画像処理装置（例えば、第１及び第２の実施形態におけるコントローラー５）等との信号やデータの送受信を中継するように構成することも可能である。
【０１１７】
また、医療用画像撮影装置１Ａが、本実施形態のように縞走査法によりモアレ画像を複数枚撮影するように構成されている場合には、コントローラー１９が、上記の移動装置を制御して、第１格子１４（或いは第２格子１５或いはその両方）を移動させる所定量を調整したり、格子の移動と放射線発生装置１１からの放射線の照射とのタイミングを調整する等の処理を行うように構成される。
【０１１８】
なお、放射線発生装置１１を制御するコントローラーとして、放射線発生装置１１専用のジェネレーターを用い、格子を移動させる移動装置を制御する等するためのコントローラー１９を、放射線発生装置１１のジェネレーターとは別体の装置として構成することも可能であり、コントローラー１９の構成は適宜決められる。
【０１１９】
また、コントローラー１９は、第１及び第２の実施形態におけるコントローラー５のような画像処理機能を備えることとしてもよい。具体的には、コントローラー１９において、第１の実施形態で説明した再構成画像生成処理やスコア判定処理、第２の実施形態で説明した病変検知処理等の画像処理を実行する機能を備えることとしてもよい。
【０１２０】
［固定ユニットについて］
被写体である患者の関節部分の軟骨Ｃ（図１８参照。）を微分位相画像中に撮影するためには、前述したように、医療用画像撮影装置１Ａの放射線源１１ａ（図２０参照）から被写体台１３上に載置された被写体である患者の関節部分を見た場合に、関節部分が、図１９Ａ、図１９Ｂに示したように骨Ｂ１の関節頭Ａｈと骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重なる状態ではなく、図１８に示したように骨Ｂ１の関節頭Ａｈと骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように配置することが必要になる。
【０１２１】
そこで、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａでは、被写体である患者の関節部分がこのような状態になるように被写体台１３上に載置されるようにするために、被写体台１３に、放射線発生装置１１から照射される放射線に対する関節部分の位置を固定し、関節部分の骨Ｂ１と骨Ｂ２との角度を調節することができる固定ユニットが備えられるようになっている。
【０１２２】
以下、固定ユニットの構成例について説明する。また、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａの作用についてもあわせて説明する。
【０１２３】
なお、以下では、関節部分を構成する複数の骨を、体幹側（すなわちいわゆる胴体側）と末梢側（すなわち手足側）という表現で表す。すなわち、例えば手指の関節部分の場合には、手のひら側が体幹側であり、指側の骨が末梢側ということになる。また、膝の関節部分の場合、大腿骨が体幹側であり、脛骨や腓骨が末梢側ということになる。
【０１２４】
そして、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａは、被写体台１３は、被写体である患者の関節部分の体幹側と末梢側を、放射線発生装置１１から照射される放射線に対して位置を固定する固定ユニットを備え、固定ユニットは、関節部分の体幹側と末梢側との角度を調節することができるように構成されている。
【０１２５】
＜構成例１＞
図２２および図２３は、固定ユニットの構成例１を表す斜視図である。この構成例１では、手指の関節部分の位置固定や角度調節を行うための固定ユニット２０について説明する。
【０１２６】
なお、以下では、構成例１の固定ユニット２０として、体幹側の中手骨と末梢側の基節骨とで構成される関節部分（すなわちいわゆる指の付け根の関節（ＭＰ関節）部分）を撮影するための固定ユニットについて説明するが、同様の構造を有し、構造を少し変えれば、体幹側を基節骨とし末梢側を中節骨とする関節部分（すなわち指の第二関節（ＰＩＰ関節））や、体幹側を中節骨とし末梢側を末節骨とする関節部分（指の第一関節（ＤＩＰ関節））、或いは手首の関節部分等の撮影を行うための固定ユニットを構成することが可能である。
【０１２７】
また、以下、この構成例１では、説明を簡単にするために、載置される患者の手指の末梢側（すなわち指先側。図２２では左下側、図２３では左側）を前方、載置される患者の手指の体幹側（すなわち手首や前腕部側。図２２では右上側、図２３では右側）を後方として説明する。
【０１２８】
固定ユニット２０は、医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３（図２０参照）上に載置されて用いられる。そして、固定ユニット２０が被写体台１３上の適切な位置に載置されることで、固定ユニット２０上に固定された患者の関節部分の体幹側と末梢側が、放射線発生装置１１から照射される放射線に対して適切な位置に位置固定されるようになっている。なお、例えば、固定ユニット２０が被写体台１３上で滑らないようにするために、固定ユニット２０の基台２１の下面（底面）に滑り止め等を設けるように構成してもよい。
【０１２９】
図２２や図２３に示すように、固定ユニット２０では、略平板状の基台２１の後端側から略中央部にかけて、台座部２２が設けられている。そして、台座部２２の後端側には、その上方に手首や前腕部を載置する載置台２３が設けられている。なお、図示を省略するが、台座部２２や載置台２３には、載置台２３上に載置された患者の手首や前腕部等を固定するための、例えばベルト状の固定具が設けられている。
【０１３０】
また、台座部２２の前端側（固定ユニット２０の基台２１の略中央部）には、載置台２３よりやや下方に窪んだ凹部２４が設けられている。そして、この台座部２２の凹部２４に、手のひらが下を向く状態で収められるようになっている。また、凹部２４内の、下向きに載置された手のひらの中央の窪みに対応する位置には、上向きに凸部２５が設けられている。
【０１３１】
なお、手のひらの大きさは患者の体格や年齢、性別等によって様々である。そのため、この構成例１の固定ユニット２０では、載置台２３が台座部２２に対して前後方向に移動できるように構成されている。そして、患者の手のひらの大きさ等にあわせて台座部２２に対する載置台２３の位置を調節して位置固定できるようになっている。
【０１３２】
また、図示を省略するが、載置台２３を、複数の板状部材を用いて形成し、板状部材の枚数を変化させることで凹部２４を手のひらの大きさに最適な形状に変えるように構成としてもよい。また、凸部２５を着脱可能とし手のひらの大きさに対応させてもよいし、さらに、凸部２５を前後方向にスライドし位置調整を可能としてもよい。
【０１３３】
さらに、台座部２２を取り外し可能としたり、載置台２３の台座部２２に対する上下方向の角度を変化させることができるように構成する等して、患者の腕の角度を変えることができるように構成としてもよい。その他、この構成例１の固定ユニット２０が患者の手指にフィットするようにするための構成等を適宜採用することが可能である。
【０１３４】
一方、台座部２２の前端（すなわち凹部２４の前端）の上側側方には、突起部２６が横向きに設けられている。そして、この突起部２６は、凹部２４に手のひらを収め、後述する指保持部材２８ａ等に人差し指等を挿入した状態で、人差し指と自然に下方に下がった親指との間（すなわちいわゆる指の股）の部分に当接する位置に設けられている。なお、突起部２６は台座部２２に直接固定されている。
【０１３５】
そして、後述するように、指保持部材２８等により固定された指が前方に牽引されると、手のひらや手首等も引っ張られて前方に移動しようとするが、この突起部２６が人差し指と親指の指の股に係合し、また、前述した凸部２５が手のひらの中央の窪みに係合することで、手のひら等が前方に移動することを防止するようになっている。なお、凸部２５は、シリコン等の軟らかく滑り難い素材を使って形成されることが好ましく、また、表面に凹凸等の滑り止めが形成されていてもよい。
【０１３６】
このように、この構成例１の固定ユニット２０では、これらの構造により、指を牽引した場合に、関節部分の体幹側と末梢側との間隔、すなわちこの場合は体幹側の中手骨と末梢側の基節骨との間隔を拡げるように的確に牽引することが可能となる。また、突起部２６と凸部２５といった複数の箇所で患者の手指に係合して手指等が前方に移動することを阻止するため、１箇所で患者の手指に係合して前方への移動を阻止する場合に比べて、患者の手指に加わる力が分散され、患者が痛みを覚えずに済むといった効果もある。
【０１３７】
一方、この構成例１の固定ユニット２０では、台座部２２の前方の基台２１上に、人差し指と中指と薬指とにそれぞれ対応し、各指の角度調節や牽引等を行うための治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃがそれぞれ設けられている。
【０１３８】
なお、図２２や図２３では、このように、治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃが人差し指用、中指用および薬指用に１つずつ、計３つ設けられている場合が示されているが、さらに親指用や小指用の治具ユニットを設けることも可能である。また、以下、各治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃに分けずに一般的に説明する場合には、治具ユニット２７という。
【０１３９】
治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃは、互いに同じ構造を有しているが、互いに独立に動くように構成されている。
【０１４０】
具体的には、各治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃは、基台２１に対して、それぞれ独立に、各後端部分（すなわち台座部２２に近い側）を中心として水平方向（左右方向）に回動可能とされており、回動させた位置で位置固定できるようになっている。そのため、例えば、人差し指と中指との間を左右に拡げたり、或いは、３本の指の間をそれぞれ拡げたりするようなことが可能となる。
【０１４１】
また、各治具ユニット２７では、上記のように台座部２２の凹部２４に手のひらを収めて前方に各指を伸ばした場合に、その指を挿入可能な位置に、患者の指を挿入するためのいわゆる指サック様の指保持部材２８が配置されている。また、指保持部材２８は、支持部材２９により下方から支持されている。
【０１４２】
なお、指保持部材２８は、中に挿入された指が見えるように透明（無色或いはグレー等の有色）に形成することが望ましい。また、指保持部材２８は、患者の発汗により曇ってしまい中が見えなくなることを防止するために、例えば、その側面等にスリット状の孔が設けられていることが望ましい。さらに、指保持部材２８を指サック状に形成する代わりに、例えば指に上方から被せるカバー状に形成することも可能である。
【０１４３】
指保持部材２８の後端部の周囲には、支持部材２９に取り付けられ、指保持部材２８に挿入された指を締め付けて固定するためのベルト３０が設けられている。そして、指保持部材２８等の下方に設けられた治具ユニット２７の基部３１の前端側には、上下に３層構造とされそれぞれ独立に回転させることが可能な３つのダイヤル３２ａ〜３２ｃが設けられており、例えば上側のダイヤル３２ａを回転させることで、ベルト３０で指を締め付けたり、ベルト３０による締め付けを解除することができるようになっている。
【０１４４】
この構成例１の固定ユニット２０では、このようにして、台座部２２の凹部２４に手のひらが下を向く状態で収容し、指保持部材２８に指を挿入してベルト３０で指を締め付けた状態で、撮影される関節部分、すなわちこの構成例１の場合には、体幹側の中手骨と末梢側の基節骨とで構成される関節部分（すなわちいわゆる指の付け根の関節部分）が、後方側の台座部２２と前方側の各治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃとの間に設けられた間隙の上方に位置するように配置されるようになっている。
【０１４５】
また、図２２や図２３に示すように、撮影される関節部分が配置される位置の下方の基台２１の部分、すなわち台座部２２と各治具ユニット２７Ａ〜２７Ｃとの間に設けられた間隙の位置の基台２１の部分には、開口部２１ａが設けられている。そのため、上方から放射線を照射して関節部分のモアレ画像の撮影を行う際、固定ユニット２０を構成する部材が関節部分と重なって撮影されたり、固定ユニット２０を構成する部材が関節部分の周囲に映り込んでしまうことが防止されるようになっている。
【０１４６】
また、基台２１を、放射線の透過率が少ない金属等の材料で作成したり、或いは、例えば樹脂で作成した基台２１に放射線の透過率が少ない鉛等の板状部材を貼り付ける等して基台２１を形成してもよい。このように構成することで、モアレ画像やそれから再構成される微分位相画像等の中に固定ユニット２０を構成する部材の像が映り込むことを的確に防止することが可能となる。
【０１４７】
そのため、撮影したり再構成した画像に違和感がなくなるとともに、固定ユニット２０を構成する部材の映り込みが画像処理の妨げとなることを的確に防止することが可能となる。  
【０１４８】
また、指保持部材２８と支持部材２９は、接着される等して一体的に動くようになっている。そして、支持部材２９の内部にあって支持部材２９を支持する図示しない支持体の後端が、治具ユニット２７の基部３１の後端に、上下方向に回動可能に軸支されるようになっている。
【０１４９】
そして、治具ユニット２７の基部３１の前端側のダイヤル３２ａ〜３２ｃのうち、例えば上から２番目のダイヤル３２ｂを回転させることで、支持部材２９の支持体の基部３１に対する角度を調節しながら、支持部材２９の支持体を治具ユニット２７の基部３１に対して上下方向に回動させることができるようになっている。また、ダイヤル３２ｂの回転を止めることで、支持部材２９の支持体を、回動させた位置で位置固定できるようになっている。
【０１５０】
そして、このように支持部材２９の支持体を、治具ユニット２７の基部３１に対する角度を調節しながら上下方向に回動させることで、支持部材２９や指保持部材２８を上下方向に回動させて、指保持部材２８に挿入された患者の指を、治具ユニット２７の基部３１に対する角度を調節しながら上下方向に回動させることができるようになっている。
【０１５１】
前述したように、被写体台１３（図２０参照）上でこの固定ユニット２０に位置固定されて撮影される関節部分は、体幹側の中手骨が関節頭Ａｈ（図１８等参照）を有しており、末梢側の基節骨が関節窩Ａｆを有している。なお、前述した第一関節（ＤＩＰ関節）や第二関節（ＰＩＰ関節）でも、体幹側が関節頭Ａｈを有しており、末梢側が関節窩Ａｆを有している。
【０１５２】
そのため、固定ユニット２０を上記のように構成することで、関節部分の体幹側と末梢側のうち、関節窩Ａｆを有する末梢側を上下方向に回動させることが可能となり、関節窩Ａｆを有する側（すなわちこの場合は末梢側）の角度を調節することで、関節部分の体幹側と末梢側との角度を調節することができるようになっている。
【０１５３】
そして、このように構成することで、関節部分の体幹側と末梢側のうち、関節窩Ａｆを有する側の上下方向の角度を調節することで、関節窩Ａｆを有する側の、放射線発生装置１１（図２０参照）から照射される放射線の照射方向（すなわちｚ軸方向）に対する角度を調節することが可能となる。
【０１５４】
そのため、関節窩Ａｆを有する側（この場合は末梢側）の上下方向の角度を調節して、放射線発生装置１１から関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように骨Ｂ１（この場合は体幹側（中手骨））の関節頭Ａｈと骨Ｂ２（この場合は末梢側（基節骨））の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように配置することが可能となる。
【０１５５】
実際の撮影の際には、固定ユニット２０を医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３（図２０参照）上に載置し、上記のようにして固定ユニット２０に被写体である患者の関節部分を固定し、ベルト３０で指を締め付けたうえで、指の上下方向の角度を調節して位置固定する。そして、放射線発生装置１１から関節部分に適切に放射線が照射されるように、固定ユニット２０の被写体台１３上での位置を調節する。
【０１５６】
そして、このようにして被写体台１３上で固定ユニット２０に固定された被写体すなわち患者の関節部分に対して放射線を照射することで、骨（中手骨）Ｂ１の関節頭Ａｈと骨（基節骨）Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならず、骨（基節骨）Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒで遮られない状態でモアレ画像を撮影することが可能となる。
【０１５７】
そして、このようにして撮影したモアレ画像に基づいて例えば微分位相画像を再構成することで、例えば図９や図１８に示したように、微分位相画像中に、骨（中手骨）Ｂ１の関節頭Ａｈの軟骨Ｃの端部（図９ではＡ１参照）を的確に撮影することが可能となる。
【０１５８】
なお、医療用画像撮影装置１Ａが、例えば前述した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されている場合でも、上記のように患者の関節部分が固定ユニット２０に的確に固定され、モアレ画像を複数枚撮影する間に被写体が動いてしまうことを的確に防止することができるため、被写体の体動のないモアレ画像を撮影することが可能となる。そのため、微分位相画像中に、骨Ｂ１の関節頭Ａｈの軟骨Ｃの端部を、ぼやけることなく的確に撮影することが可能となる。
【０１５９】
また、モアレ画像の撮影前の、骨（中手骨）Ｂ１の関節頭Ａｈと骨（基節骨）Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならない状態にするための指の上下方向の角度調節の際には、例えば、被写体台１３上の固定ユニット２０に固定された関節部分に放射線発生装置１１から弱い放射線を照射してモアレ画像を撮影する。この場合、モアレ画像を１枚だけ撮影し、放射線技師等が撮影されたモアレ画像を見て、指の上下方向の角度を適切な角度に調節し直すようにしてもよく、また、モアレ画像を動画的に撮影するように構成して、放射線技師等が動画的に撮影されたモアレ画像を見ながら指の上下方向の角度を適切な角度に調節し直すようにしてもよい。このようにして、指の上下方向の角度調節を的確に行うことが可能となる。
【０１６０】
医療用画像撮影装置１Ａで関節部分を撮影するごとに、固定ユニット２０における指の上下方向の角度を調節するのは、放射線技師にとって面倒な作業である。そのため、固定ユニット２０は、調節した指の上下方向の角度を測定できるように構成されていることが好ましい。
【０１６１】
例えば、指の上下方向の角度を調節するためのダイヤル３２ｂ（図２２や図２３参照）に、ダイヤル３２ｂの回転の起点を０°とし回転方向に数値が増加する角度の目盛りを設けたり、或いは、ダイヤル３２ｂの回転量に応じて増減する角度を表示する表示手段を設ける等することで、調節した指の上下方向の角度を測定できるように構成することができる。
【０１６２】
そして、指の上下方向の角度を調節した際に、その角度を測定して記録しておくことで、次回以降の撮影の際に、上記のようにしていちいち指の上下方向の角度を調節しなくても、指の上下方向の角度を、以前に測定され記録されている角度に合わせるだけで、指の上下方向の角度調節を的確に行うことが可能となる。そのため、指の上下方向の角度調節の作業を非常に楽に行い、かつ的確に行うことが可能となる。
【０１６３】
一方、上記の固定ユニット２０では、治具ユニット２７の基部３１の前端側のダイヤル３２ａ〜３２ｃのうち、例えば下側のダイヤル３２ｃを回転させることで、指保持部材２８に挿入されベルト３０で締め付けられた患者の指を前方に牽引して、関節部分を、体幹側と末梢側との間隔を拡げる方向に牽引することができるようになっている。
【０１６４】
具体的には、ダイヤル３２ｃを回転させることで、前述した支持部材２９の図示しない支持体に対して支持部材２９を指保持部材２８やベルト３０ごと前方に移動させ、指保持部材２８に挿入されベルト３０で締め付けられた患者の指を前方に移動させるようになっている。
【０１６５】
そして、その際、前述したように、患者の手のひら側は、突起部２６が人差し指と親指の指の股に係合し、凸部２５が手のひらの中央の窪みに係合するため、前方に移動することが阻止される。そのため、ダイヤル３２ｃを回転させることで、関節部分を、体幹側と末梢側との間隔を拡げる方向に牽引することが可能となる。
【０１６６】
また、この場合も、ダイヤル３２ｃの回転を止めることで、支持部材２９を前方に移動させた位置で位置固定できるようになっており、関節部分が牽引された状態を維持することができる。なお、ダイヤル３２ｃを反対方向に回転させれば、関節部分の牽引が解除される。
【０１６７】
そして、上記のようにして指の間隔部分を牽引して撮影することで、放射線発生装置１１から関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように骨Ｂ１（この場合は体幹側（中手骨））の関節頭Ａｈと骨Ｂ２（この場合は末梢側（基節骨））の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならず、骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒで遮られない状態で骨Ｂ１の関節頭Ａｈの軟骨Ｃの端部を撮影することが可能となる。
【０１６８】
なお、この場合、関節部分を牽引する力が強過ぎると、患者が苦痛を覚える虞れがある。そのため、固定ユニット２０は、関節部分を所定の大きさより大きな力で牽引しないように構成されることが好ましい。
【０１６９】
具体的には、例えば、ダイヤル３２ｃにトルクリミッターを設ける等して、放射線技師等が誤ってダイヤル３２ｃを回し過ぎて関節部分を牽引する力の大きさが所定の大きさより大きくなる場合には、ダイヤル３２ｃが空回りして、関節部分を牽引する力の大きさが所定の大きさより大きくならないように構成することが可能である。このように構成することで、関節部分を牽引する力が強過ぎて患者が苦痛を覚えることを的確に防止することが可能となり、撮影を安全に行うことが可能となる。
【０１７０】
なお、図示を省略するが、ダイヤル３２ａ〜３２ｃの他に、さらに保持解除ボタンを追加して設け、撮影終了時に保持解除ボタンを操作することでダイヤル３２ａ〜３２ｃで行った操作を所定の位置（例えばベルト３０による締め付け、角度調整、指の牽引が全て解除された初期位置）に戻すことができるようにしてもよい。この撮影解除ボタンは各々ダイヤル３２ａ〜３２ｃに対応するように設けてもよく、また、１つのボタンで全ての操作を解除するように構成することも可能である。
【０１７１】
また、上記の構成例１では、ダイヤル３２ａ〜３２ｃをそれぞれ、ベルト３０による締め付け、角度調整、指の牽引としたが、これは、放射線技師等が患者の手指を固定ユニット２０に固定する作業を行うフローに沿って順番にダイヤルを操作するように考慮して配置したものである。このようにダイヤル３２ａ〜３２ｃ等の操作部の配置は、操作のフローと対応するように配置することが望ましい。そのため、上記の構成例１では、ダイヤル３２ａ〜３２ｃを上から順にベルト３０による締め付け、角度調整、指の牽引としたが、逆に、下から順にダイヤル３２ｃ、３２ｂ、３２ａでベルト３０による締め付け、角度調整、指の牽引を行うように構成することも可能である。
【０１７２】
また、上記の指の上下方向の角度の場合と同様に、固定ユニット２０が、牽引して拡げられた関節部分の体幹側と末梢側との間隔を測定できるように構成されていることが好ましい。
【０１７３】
この場合も、例えば、ダイヤル３２ｃ、ダイヤル３２ｃの回転の起点を０ｍｍとし回転方向に数値が増加する上記の間隔の目盛りを設けたり、或いは、ダイヤル３２ｃの回転量に応じて増減する間隔を表示する表示手段を設ける等することで、牽引して拡げられた関節部分の体幹側と末梢側との間隔を測定できるように構成することが可能である。
【０１７４】
そして、上記のようにして指の間隔部分を牽引した際に、その間隔を測定して記録しておくことで、次回以降の撮影の際に、牽引量をその測定し記録された間隔に合わせることで、間隔部分の牽引量の調節を楽にかつ的確に行うことが可能となる。
【０１７５】
また、上記のように撮影ごとの関節部分の牽引量を固定することで、図１８に示した骨Ｂ１の関節頭Ａｈと骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとの距離が撮影ごとに同じになる。そのため、骨Ｂ１の関節頭Ａｈや骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒに対する軟骨Ｃの端部の位置（すなわち軟骨Ｃの厚さ）の経時的な変化（すなわち撮影ごとの変化）を容易かつ的確に把握することが可能となる。
【０１７６】
そのため、微分位相画像を見た医師等が、軟骨Ｃの厚さが経時的に減っているか否か等を的確に認識して、適切な治療等を行うことが可能となる。
【０１７７】
＜構成例２＞
固定ユニットの構成例２では、患者の脚部、特に膝の関節部分の位置固定や角度調節を行うための固定ユニット４０について説明する。図２４は、固定ユニットの構成例２を表す斜視図である。構成例２の固定ユニット４０は、中央に開口４１を有する、いわゆるバキュームクッションとして構成されている。
【０１７８】
具体的に説明すると、図２４に示すように、固定ユニット４０は、略矩形状でそれぞれ中空の複数の袋状部材４２が組み合わされて、中央に開口４１を有するシート状に形成されている。なお、袋状部材４２や固定ユニット４０の形状は、必ずしも矩形状である必要はない。
【０１７９】
そして、各袋状部材４２は、互いに隣接する袋状部材４２と一部が連通されるようになっており、袋状部材４２の内部の空気が隣接する袋状部材４２内に移動できるようになっている。また、固定ユニット４０の袋状部材４２の１つ（或いは複数の袋状部材４２）に、各袋状部材４２内の空気を吸引する図示しない吸引ポンプを取り付けるための、図示しないホースが設けられている。
【０１８０】
そして、ホースに吸引ポンプを取り付けて袋状部材４２の内部の空気を吸引することで、固定ユニット４０を構成する全ての袋状部材４２内の空気を吸い出すことができるようになっている。なお、吸引ポンプとしては、例えば、扱い易いダイアフラムポンプを用いることが可能である。
【０１８１】
また、図示を省略するが、各袋状部材４２の内部には、球形状の発泡ウレタン等の樹脂等で形成された小球がそれぞれ多数内包されている。なお、袋状部材４２内の各小球は、他の袋状部材４２には移動できないようになっている。また、以下の説明では、小球として説明するが、袋状部材４２に内包される部材は、必ずしも球形状である必要はなく、適宜の形状に形成することが可能である。
【０１８２】
撮影を行う際には、図２４に示すように、上記のように構成された固定ユニット４０を、医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３上に載置する。すなわち、固定ユニット４０の開口４１が、被写体台１３の放射線の光路部分に設けられた開口部１３ａ（図２４や後述する図２５、図２６参照）の上方に位置するように固定ユニット４０を被写体台１３上に載置する。なお、被写体台１３の開口部１３ａは、鉛等で遮蔽されておらず放射線を透過する部分という意味での開口部であり、その部分が放射線を透過する部材で閉鎖されていてもよい。
【０１８３】
そして、固定ユニット４０上に、撮影対象の側の患者の脚部（すなわち右脚または左脚）を載置する。その際、撮影対象部位である膝の関節部分が固定ユニット４０の開口４１の上方に位置するように固定ユニット４０上に患者の脚部を載置する。このようにすることで、固定ユニット４０が、患者の膝の関節部分に照射され下方に透過する放射線の光路上に存在しないようにすることが可能となる。
【０１８４】
そして、例えば図２５に示すように、固定ユニット４０を患者の脚部に沿うように両端を持ち上げる。その際、患者の膝Ｎの関節部分の角度が望ましい角度になるように調節する（図２５の場合には膝Ｎの関節部分が若干曲がるような角度に調節されている。）。そして、この状態で、吸引ポンプで固定ユニット４０内の空気を吸引すると、各袋状部材４２の内部の空気が吸い出される。
【０１８５】
袋状部材４２の内部の多数の小球は、袋状部材４２の内部に空気が存在する際には、固定ユニット４０を動かすと自由に移動することができる。そのため、例えば上記のように固定ユニット４０の両端を持ち上げる場合には、各袋状部材４２内に空気があるため各袋状部材４２の内部で小球が移動して、固定ユニット４０を患者の脚部に沿う状態に容易に変形させることができる。
【０１８６】
しかし、上記のように各袋状部材４２の内部の空気が吸い出されると、袋状部材４２の内部で小球が移動できるスペースがなくなり、小球は袋状部材４２の内部で移動できなくなるため、各袋状部材４２は容易には変形できない状態になる。そのため、固定ユニット４０を上記のように構成し、各袋状部材４２の内部の空気を吸い出すことで、固定ユニット４０を容易には変形しない状態とすることが可能となる。
【０１８７】
そのため、上記のような構成の固定ユニット４０を用いれば、患者の脚部に沿った状態で固定ユニット４０の各袋状部材４２内の空気を抜くことで、固定ユニット４０により撮影対象である膝Ｎの関節部分（すなわち関節部分の体幹側と末梢側）を、その角度が調節された状態で固定して保持することが可能となる。
【０１８８】
また、上記のように、固定ユニット４０を、その開口４１が医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３の開口部１３ａの上方に位置するように固定ユニット４０を被写体台１３上に載置し、患者の脚部に沿う状態にして各袋状部材４２内の空気を抜いて固定することで、固定ユニット４０によって、患者の膝Ｎの関節部分（すなわち関節部分の体幹側と末梢側）を、放射線発生装置１１（図２０参照）から照射される放射線に対して位置固定することが可能となる。
【０１８９】
そして、図２５に示すように、上記のようにして患者の脚部を保持する状態となった固定ユニット４０の外側からベルト４３を締めて固定することで、患者の脚部をより的確に固定して保持することが可能となる。なお、図２５に示すように、固定ユニット４０が、撮影対象である患者の膝Ｎの関節部分の上方には存在せず、膝Ｎの関節部分が露出する状態となることが望ましい。
【０１９０】
なお、上記のように固定ユニット４０が複数の袋状部材４２で形成されておらず、１つの袋状部材のみで形成されているとすると（すなわち１つの袋状部材が即ち固定ユニットである場合）、固定ユニット４０の両端を持ち上げた時点で袋状部材の内部の小球が重力で下方に移動するため、多数の小球が固定ユニット４０の下側に溜まり、上方に持ち上げられた両端の部分では小球がなくなる。
【０１９１】
そして、そのような状態で袋状部材の内部の空気を抜いても、上方に持ち上げられた両端の部分は、袋状部材を形成する表裏のフィルムが張り付くだけの状態になるため、上記のように固定ユニット４０が患者の脚部を固定して保持する状態にはならない。
【０１９２】
しかし、上記のように、固定ユニット４０を、複数の袋状部材４２を組み合わせて形成し、各袋状部材４２の内部の小球が他の袋状部材４２に移動できないように構成すれば、固定ユニット４０の両端を上方に持ち上げても、各袋状部材４２の内部の小球が各袋状部材４２内に留まる。すなわち、上記のように小球が固定ユニット４０の下側に溜まってしまい両端の部分で小球がなくなるような事態は生じない。
【０１９３】
そのため、患者の脚部に沿った状態で固定ユニット４０の各袋状部材４２内の空気を抜くことで、固定ユニット４０が、撮影対象である膝の関節部分（すなわち関節部分の体幹側と末梢側）を的確に固定して保持するように構成することが可能となる。このように、この構成例２では、複数の袋状部材４２やそれらに内包される複数の小球が、関節部分の体幹側と末梢側とを角度が調節された状態で固定する固定ユニット４０の固定治具を構成している。
【０１９４】
なお、この構成例２の固定ユニット４０では、上記のように、患者の膝の関節部分の角度が望ましい角度になるように調節した状態で患者の脚部を固定して保持することが可能となるが、それだけでは、放射線発生装置１１（図２０参照）から膝の関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように、骨Ｂ１（この場合は体幹側（大腿骨））の関節頭Ａｈと骨Ｂ２（この場合は末梢側（脛骨や腓骨））の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように配置されない場合があり得る。
【０１９５】
そこで、構成例２の固定ユニット４０を用いる場合には、例えば図２５や図２６に示すように、医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３に、固定ユニット４０で固定された関節部分の体幹側（大腿骨）と末梢側（脛骨や腓骨）の、被写体台１３の上面１３ｂからの距離を変えるための昇降機構５０ａ、５０ｂが設けられることが望ましい。
【０１９６】
昇降機構５０ａ、５０ｂは、例えば図２６に示すように、上端部に固定ユニット４０に包まれた患者の大腿部とふくらはぎが載置される載置台５１ａ、５１ｂをそれぞれ設け、各載置台５１ａ、５２ｂの下側に、各載置台５１ａ、５１ｂを支持し、各載置台５１ａ、５１ｂを昇降させるための支持部材５２ａ、５２ｂを設けるようにして構成することが可能である。
【０１９７】
そして、各支持部材５２ａ、５２ｂを、被写体台１３に設けた図示しない昇降機で昇降させることで、載置台５１ａ、５１ｂを昇降させるように構成することが可能である。そして、その際、各載置台５１ａ、５１ｂはそれぞれ独立に昇降されるように構成される。なお、このように、両方の載置台５１ａ、５１ｂを昇降可能に構成する代わりに、一方の載置台の被写体台１３からの距離を固定し、他方の載置台のみを昇降可能に構成することも可能である。
【０１９８】
このように構成することで、固定ユニット４０（図２５等参照）は、膝の関節部分の体幹側（大腿骨）と被写体台１３との距離、および末梢側（脛骨や腓骨）と被写体台１３との距離の少なくとも一方を変化させることで、固定治具（すなわち固定ユニット４０）により角度が調節されて固定された膝の関節部分の体幹側（大腿骨）と末梢側（脛骨や腓骨）の、放射線の照射方向に対する角度を調節することが可能となる。
【０１９９】
そのため、放射線発生装置１１から関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように骨Ｂ１（この場合は体幹側（大腿骨））の関節頭Ａｈと骨Ｂ２（この場合は末梢側（脛骨や腓骨））の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように被写体を配置することが可能となる。そのため、医療用画像撮影装置１Ａで撮影されたモアレ画像から再構成された微分位相画像中に、関節部分の軟骨Ｃの端部を的確に撮影することが可能となる。
【０２００】
なお、上記の説明では、構成例２の固定ユニット４０を用いて、膝の関節部分の撮影を行う場合について説明したが、構成例２の固定ユニット４０は、例えば足首の関節部分の撮影にも用いることが可能であり、さらに、肩や肘、股関節等の比較的大きな四肢の関節部分の撮影に用いることも可能である。
【０２０１】
＜効果＞
以上のように、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａによれば、被写体台１３に、撮影対象部位である関節部分の体幹側と末梢側を、放射線発生装置１１から照射される放射線に対して位置固定する固定ユニット２０、４０を備えるように構成した。そして、固定ユニット２０、４０で、関節部分の体幹側と末梢側との角度を調節することができるように構成した。
【０２０２】
そのため、固定ユニット２０、４０で、関節部分の体幹側と末梢側との角度を調節し、放射線発生装置１１から関節部分を見た場合に、例えば図１８に示したように一方の骨Ｂ１の関節頭Ａｈと他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように被写体を配置して、骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒで骨Ｂ１の関節頭Ａｈが遮られない状態でモアレ画像を撮影することが可能となる。
【０２０３】
そして、このようにして撮影したモアレ画像に基づいて微分位相画像を再構成することで、例えば図９や図１８に示したように、微分位相画像中に、一方の骨Ｂ１の関節頭Ａｈの軟骨Ｃの端部（図９ではＡ１参照）を的確に撮影することが可能となる。
【０２０４】
そして、微分位相画像を見た医師等が、軟骨Ｃの厚さが経時的に減っているか否か等を的確に認識して、適切な治療等を行うことが可能となる。また、微分位相画像に撮影されている軟骨Ｃの厚さや形状等を的確に評価することが可能となり、軟骨の厚さＣ等を定量的に測定する等の処理を行うことが可能となる。
【０２０５】
なお、上記の実施形態では、関節部分の体幹側（中手骨や大腿骨）が関節頭Ａｈを有し、末梢側（基節骨や脛骨、腓骨））が関節窩Ａｆを有する場合について説明したが、関節部分の抹消側が関節頭Ａｈを有し、体幹側が関節窩Ａｆを有する場合についても本発明を適用することが可能であることは言うまでもない。
【０２０６】
また、特に上記の構成例２の固定ユニット４０において、図２６等に示したように、医療用画像撮影装置１Ａの被写体台１３に、固定ユニット４０で固定された関節部分の体幹側（大腿骨）と末梢側（脛骨や腓骨）の、被写体台１３の上面１３ｂからの距離を変えるための昇降機構５０ａ、５０ｂを設ける場合、被写体である膝の関節部分を含む患者の脚部が昇降機構５０ａ、５０ｂにより持ち上げられる状態になる。
【０２０７】
そのため、被写体である患者の膝の関節部分と被写体台１３との距離が離れるため、被写体台１３の直下に設けられた第１格子１４（Ｇ１格子。図２０参照）と被写体との距離が離れる。そのため、撮影されるモアレ画像の画像信号レベルが低下する場合が生じ得る。
【０２０８】
そこで、そのような問題が生じる可能性を低下させるために、例えば図２７に示すように、昇降機構５０ａ、５０ｂの間の、開口部１３ａを含む被写体台１３の部分を他の部分よりも上方に凸状になるように構成し、この被写体台１３の凸状の部分の直下に、すなわち凸状の部分の内側に、第１格子１４を配置するように構成することが可能である。
【０２０９】
このように構成すれば、被写体である患者の膝の関節部分と第１格子１４との距離がより短くなり、第１格子１４を膝の関節部分により接近させることが可能となるため、撮影されるモアレ画像の被写体の画像信号レベルが低下することを的確に防止することが可能となる。
【０２１０】
さらに、本実施形態に係る医療用画像撮影装置１Ａは、上記のように、一方の骨Ｂ１の関節頭Ａｈと他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように被写体を配置して、微分位相画像中に軟骨Ｃの端部を撮影することを目的として開発されたものである。
【０２１１】
しかし、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いた医療用画像撮影装置１Ａにおいて、別の目的で、被写体台１３上で患者の関節部分を位置固定し、関節部分の体幹側と末梢側との角度を調節した状態でモアレ画像を撮影するような場合にも本発明を適用することは可能であり、その場合も、本発明の権利範囲に含まれる。
【０２１２】
例えば、医療用画像撮影装置１Ａで、手指や膝、肩、肘、股関節等の関節部分やその近傍等の、軟骨以外の部分での骨折等の怪我の部位や病変部等を、撮影ごとに、上記の構成例１や構成例２等の固定ユニット２０、４０等で関節部分の角度が同じ角度になる状態に固定して撮影し、例えば、その怪我の部位や病変部等の経時的な変化を診断するような場合にも、本発明を適用することが可能である。
【０２１３】
なお、この場合、上記の実施形態のように一方の骨Ｂ１の関節頭Ａｈと他方の骨Ｂ２の関節窩Ａｆの周縁部Ｂｒとが重ならないように被写体を配置する場合に限定されず、例えば、関節部分を、怪我の部位や病変部等が見易くなるような角度等の任意の角度に固定する場合も含まれる。
【０２１４】
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。
【０２１５】
なお、明細書、請求の範囲、図面及び要約を含む２０１３年７月３０日に出願された日本特許出願Ｎｏ．２０１３−１５７２３５号及び２０１３年９月１３日に出願された日本特許出願Ｎｏ．２０１３−１８９９５７号及びの全ての開示は、そのまま本出願の一部に組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１６】
放射線画像撮影を行う分野（特に、医療の分野）において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０２１７】
１  Ｘ線撮影装置
１１  Ｘ線源
１２  マルチスリット
１２ａ  駆動部
１３  被写体台
１４  第１格子
１５  第２格子
１６  Ｘ線検出器
１７  保持部
１７ａ  緩衝部材
１８  本体部
１８１  制御部
１８２  操作部
１８３  表示部
１８４  通信部
１８５  記憶部
１８ａ  駆動部
５  コントローラー
５１  制御部
５２  操作部
５３  表示部
５４  通信部
５５  記憶部
１Ａ  医療用画像撮影装置
２０、４０  固定ユニット
４２  袋状部材（固定治具）
Ａｆ  関節窩
Ｂ１  骨（体幹側）
Ｂ２  骨（末梢側）
Ｓ  スリット
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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