(57)【要約】【課題】Ｘ線吸収率が小さい被写体であっても、簡易に被写体の境界を鮮明に描出することができ、視認性の高い撮影画像を得ることができる撮影システムを提供する。【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２から照射されたＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を記録するＸ線検出器３１とを備え、位相コントラスト撮影を行う撮影システム１であって、Ｘ線管２からの被写体Ｈまでの距離をＲ１、被写体ＨからＸ線検出器３１までの距離をＲ２、Ｘ線管２の管電圧をＶ、焦点径をＤとしたときに、０．１０ｍ≦Ｒ１、０．７０ｍ≦Ｒ２、２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐ、Ｄ≦１５０μｍ、との条件を満たし、Ｘ線検出器３１は、２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５との条件を満たすものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射されたＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を記録するＸ線検出器とを備え、位相コントラスト撮影を行う撮影システムであって、
前記Ｘ線管からの被写体までの距離をＲ１、被写体から前記Ｘ線検出器までの距離をＲ２、前記Ｘ線管の管電圧をＶ、焦点径をＤとしたときに、
０．１０ｍ≦Ｒ１、０．７０ｍ≦Ｒ２、
２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐ、
Ｄ≦１５０μｍ、との条件を満たし、
前記Ｘ線検出器は、２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５
との条件を満たす撮影が出来ることを特徴とする撮影システム。
【請求項２】
前記条件を満たすように、前記Ｘ線管からの被写体までの距離Ｒ１、前記被写体から前記Ｘ線検出器までの距離Ｒ２、前記Ｘ線管の管電圧Ｖを調整する制御手段を有する請求項１に記載の撮影システム。
【請求項３】
前記Ｘ線管の焦点径Ｄが、さらに、
３０μｍ≦Ｄ≦１５０μｍ
との条件を満たすものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮影システム。
【請求項４】
前記Ｘ線管から前記Ｘ線検出器までの距離をＲ３（＝Ｒ１＋Ｒ２）としたとき、さらに、
０．８ｍ≦Ｒ３≦（Ｄ[μｍ]／３０[μｍ]）ｍ
との条件を満たすものであ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撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影システムに係り、特に、Ｘ線を照射してＸ線吸収率が小さい被写体の撮影を行う撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮影画像の視認性を向上させるため、位相コントラスト法による撮影（以下「位相コントラスト撮影」と称する。）が行われている（例えば、特許文献１参照）。位相コントラスト撮影は、Ｘ線管の焦点径（Ｄとする）、Ｘ線管から被写体までの距離（Ｒ１とする）、被写体からＸ線検出器までの距離（Ｒ２とする）を所定の関係とする拡大撮影である。この位相コントラスト撮影では、Ｘ線が被写体を通過する際にＸ線が吸収されるとともに、Ｘ線が屈折されて、物体のエッジ部分（辺縁部分）が強調されるため、被写体内の組織の境界部分が強調された画像を得ることができ、精査を要する読影に最適な画像を医師に提供することが可能となる。このエッジ強調はエッジ効果（位相コントラスト効果）と呼ばれている。
なお、医療現場や非破壊検査施設などで使用されているＸ線管を用いた場合には、焦点径に応じた幾何学的不鋭（ボケ）がＸ線検出器の検出面に、Ｄ×Ｒ２／Ｒ１の大きさで現れるため、Ｘ線管の焦点径が小さいほど位相コントラスト撮影によるエッジ効果が得られることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また、近年の医療システムのデジタル化に伴い、前記位相コントラスト撮影をデジタル検出器を用いて実施するシステムが開発されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
位相コントラスト撮影は、乳房を被写体とする乳房撮影システムにおいて、東芝社製乳房撮影装置「ＭＧＵ−１００Ｂ」（Ｘ線管の焦点径１００μｍ）で撮影し、コニカミノルタ社製レジウスシステム（model190）でデータ処理を行い、同社製イメージャ（ドライプロmodel793）でフィルム出力を行うシステムが実用化されている。乳房撮影は主に乳癌の所見となる腫瘤、微小石灰化クラスタといった病変部の陰影（以下、異常陰影という）を検出するために行われるものである。これらの検出は精査を要するため、位相コントラスト撮影によるエッジ効果は読影に際して非常に有用なものとなる。
【０００５】
ところで、例えば、今や国民病ともされるリウマチ等の疾患では、その症状の進行に伴い骨の形状の変化が観察されるが、初期症状の段階では軟骨の磨り減り等、軟部組織の変化が観察されるとされている。現段階でリウマチはその根本的な治療薬が存在せず、症状の進行を止める治療しか存在しない疾患の一つであることから、早期発見による治療への移行が重要であり、軟骨の形状変化等、軟部組織の変化を観察することが可能なＸ線撮影技術が望まれるところである。
【０００６】
しかしながら、現在のＸ線撮影では、比較的低管電圧で撮影を行う手の撮影の場合でもせいぜい４０数ｋＶｐまでしか管電圧を下げないため、この管電圧で照射されるエネルギーのＸ線では、軟骨等の軟部組織でほとんど吸収されず、軟骨等の軟部組織を描写することは困難である。さらに、軟骨は周辺が関節液という軟骨と非常にＸ線吸収係数が近似している物質に覆われているため、周囲の関節液と軟骨組織を別組織として描出することはことさらに困難である。また、軟骨などのＸ線吸収が低い組織では、Ｘ線撮影により画像を得ることは難しいとされており、このような部位を撮影して得られたＸ線画像を病気の診断に利用することはできなかった。このため、Ｘ線撮影では骨部の変形等にまで至らないと症状を発見できず、リウマチ等の疾患の早期発見に資する手法とはいえなかった。
【０００７】
そのため、このような組織では、通常、Ｘ線撮影に代わり、ＭＲＩにより得られた画像を基に診断が行われてきた。また、最近では、Ｘ線撮影のうち、Ｘ線が平行に直進するシンクロトロン放射光を取り出し、これを用いて軟骨を撮影する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−９１４７９号公報
【特許文献２】特許第３８４３８３０号公報
【特許文献３】特開２００１−２９９７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前者のＭＲＩによる撮影は、空間分解能が低く、得られる画像の解像度が低い。また、費用がかかることから敬遠されがちである。この結果、結局、Ｘ線撮影による観察が可能となる骨部への異常が観察される程にまで病状が進行してから、Ｘ線撮影によってリウマチ等の疾患が発見されることが多く、リウマチ等と診断される頃には、患者は不自由な生活を余儀なくされていた。
【０００９】
また、後者のシンクロトロン放射光を用いて軟骨を撮影する技術は、試験研究に用いられる特殊な撮影方法であり、巨大な撮影設備を必要とするため、一般の病院での診断に用いるのは困難であり、また、診断に際して時間が数１０分単位でかかるなど、医療現場で実際に使用するには不向きな構成である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、Ｘ線吸収率が小さい被写体であっても、簡易に被写体の境界を鮮明に描出することができ、視認性の高い撮影画像を得ることができる撮影システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、Ｘ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射されたＸ線のＸ線量に応じたＸ線画像を記録するＸ線検出器と、を備え、Ｘ線吸収率が小さい被写体について、位相コントラスト撮影を行う撮影システムであって、
前記Ｘ線管からの前記被写体までの距離をＲ１、前記被写体から前記Ｘ線検出器までの距離をＲ２、前記Ｘ線管の管電圧をＶ、焦点径をＤとしたときに、
０．１０ｍ≦Ｒ１、０．７０ｍ≦Ｒ２、
２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐ、
Ｄ≦１５０μｍ、との条件を満たし、
前記Ｘ線検出器は、２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５
との条件を満たすものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮影システムにおいて、前記条件を満たすように、前記Ｘ線管からの被写体までの距離Ｒ１、前記被写体から前記Ｘ線検出器までの距離Ｒ２、前記Ｘ線管の管電圧Ｖを調整する制御手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の撮影システムにおいて、前記Ｘ線管の焦点径Ｄが、さらに、
３０μｍ≦Ｄ≦１５０μｍ
との条件を満たすものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮影システムにおいて、前記Ｘ線管から前記Ｘ線検出器までの距離をＲ３（＝Ｒ１＋Ｒ２）としたとき、さらに、
０．８ｍ≦Ｒ３≦（Ｄ[μｍ]／３０[μｍ]）ｍ
との条件を満たすものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線吸収率の低い被写体に対してもＸ線吸収率を向上させるとともに、位相コントラストの効果を発揮することが出来る。これにより、従来のＸ線撮影と同様に、Ｘ線管とＸ線検出器との間に被写体を配置して撮影を行うという装置構成で、簡便に、手の軟骨等の軟部組織、その他Ｘ線吸収率の低い組織の境界（辺縁部分）を鮮明に描出することができる。
【００１６】
このため、リウマチ等の疾患を定期健診等で経時的に観察することも可能となり、ＭＲＩ等の特別な装置を用いる必要もないので、被検者に負担をかけることなくリウマチ等の疾患の診断が可能となるという効果を奏する。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段によって各条件を満たすような撮影を行うように各部の調整を行うことにより、Ｘ線吸収率を向上させるとともに、位相コントラストの効果を発揮することが出来る撮影を行うことができる。これにより、簡便に、Ｘ線吸収率の低い組織の境界（辺縁部分）を鮮明に描出することができるという効果を奏する。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、Ｘ線管の焦点径が、３０μｍ以上であるため、画像を取得するのに十分なＸ線をＸ線管から出力させることができるという効果を奏する。
【００１９】
焦点径が小さくなると、管電流が小さくなる（Ｘ線管からの出力が小さくなる。）。この点、請求項４に記載の発明によれば、Ｘ線管からＸ線検出器までの距離をＲ３（＝Ｒ１＋Ｒ２）としたときに、０．８ｍ≦Ｒ３≦（Ｄ[μｍ]／３０[μｍ]）ｍとの条件を満たすようになっているので、画像を取得するのに十分なＸ線量を得ることができ、鮮明な画像を取得できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１から図７を参照しつつ、本発明に係る撮影システムの一実施形態について説明する。
まず、本実施形態における撮影システム１の構成を説明する。
撮影システム１は、図１に示すように、Ｘ線管２、撮影装置３と、Ｘ線管２と撮影装置３との間に配置された図示しない被写体保持部材を備えて構成されており、Ｘ線管２から被写体Ｈに向けて照射したＸ線を撮影装置３で受け、そのＸ線量に応じたＸ線画像を撮影装置３内に装着されたＸ線検出器３１で検出するものである。撮影時には、被写体ＨとＸ線管２との間の距離Ｒ１、被写体ＨとＸ線検出器３１との間の距離Ｒ２を調整することにより拡大率Ｍの位相コントラスト撮影を行う。
【００２１】
Ｘ線管２はＸ線を照射するＸ線源であり、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジＸ線管や、回転陽極Ｘ線管等が適用される。Ｘ線管２は、図示しない真空容器を備えており、その内部に陰極と、陽極とを具備している。Ｘ線管２は、陰極から発生された電子を陽極に衝突させてＸ線を発生させるとともに、この真空容器に、内部で発生したＸ線を外部に取り出すことが可能な窓を形成させることで、窓からＸ線を被写体Ｈに向けて照射するものである。
Ｘ線管２の陰極としては、熱電子放出型や電界放出型のものを適用することが可能であり、陽極としては、例えば、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などを主成分に用いたものを被写体Ｈに応じて選択して適用することが可能である。なお、タングステンは一般撮影で使用され、モリブデンは乳房撮影で使用されるものである。また、Ｘ線管２の窓は、Ｘ線の吸収がされにくい材料であるベリリウム（Ｂｅ）で形成されてもよい。
【００２２】
なお、電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるＸ線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したＸ線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Ｈに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見た平面の大きさを実焦点(フォーカス)と呼ぶ。
【００２３】
焦点径Ｄ（μｍ）は、焦点が正方形の場合はその一辺の長さを、焦点が長方形や多角形の場合はその長辺または短辺の長さを、焦点が円形の場合はその直径を指し、焦点径Ｄ（μｍ）は、ＪＩＳ  Ｚ  ４７０４−１９９４の７．４．１焦点試験の（２．２）スリットカメラに規定されている方法で測定することができる。
本実施形態では、焦点径Ｄは、Ｄ≦１５０μｍとの条件を満たすものであり、好ましくは、３０μｍ≦Ｄ≦１５０μｍとの条件を満たすものである。
【００２４】
Ｘ線管２から照射されるＸ線は、発散光であり、焦点径Ｄが３０μｍ以上である場合には、自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)の光源となる。しかし、発散型のＸ線管を用いた場合には、焦点径Ｄに応じた幾何学的不鋭（ボケ）がＸ線検出器３１の検出面３１ａに、Ｄ×Ｒ２／Ｒ１の大きさで現れるため、Ｘ線管２の焦点径Ｄが小さいほど後述する位相コントラスト撮影によるエッジ効果を得ることができる。また、例えば焦点径が２００μｍ以上の場合のように大きい場合には、位相コントラスト効果によるエッジ幅が広くなりすぎ、位相効果による辺縁部の鮮鋭性の向上が見込めないため、実際の使用には適さないといえる。このため、本実施形態では、焦点径Ｄの上限を１５０μｍ以下と規定している。
【００２５】
Ｘ線管２から照射されるＸ線の強度分布は、幾何光学的に光線追跡をすることで得ることができる。図２は、Ｘ線管２を点光源と仮定し、光線追跡によりＸ線強度を計算した結果を示したものである。
図２に示すように、Ｘ線管２から照射されたＸ線は、被写体Ｈで吸収されるとともに、被写体Ｈを通過する際に屈折されて、被写体Ｈの辺縁部のＸ線強度が強まる。これにより被写体Ｈの境界部分が強調されるエッジ効果が現れる。
【００２６】
しかし、医療現場や非破壊検査施設において広く使用されているクーリッジＸ線管（熱電子Ｘ線管ともいう）等では、図３に示すように焦点径Ｄが有る程度大きくなるため、理想的な点線源とみなすことができない。つまり、焦点径Ｄに応じて幾何学的不鋭が生じることとなり、この幾何学的不鋭は、Ｄ×Ｒ２／Ｒ１で表わすことができる。この場合、図３に示すように、エッジ強調は理想的な点線源を想定した場合よりも広がり、かつ強度が低下する。
【００２７】
また、本実施形態において、Ｘ線管２は、Ｘ線管２の管電圧Ｖが、２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐとの条件を満たすように管電圧Ｖの設定値が調整される。管電圧を例えばＡ（ｋＶｐ）と設定した場合、Ｘ線管２から放射されるＸ線エネルギーの最大値がＡ（ｋｅＶ）であり、Ａ（ｋｅＶ）以下の様々なエネルギーのＸ線が混ざった多色のＸ線であり、例えば、タングステン陽極の撮影装置においてＡ（ｋＶｐ）と設定した場合の平均Ｘ線エネルギーは、通常、Ａ/３〜２Ａ/３（ｋｅＶ）程度になる。
本実施形態において、Ｘ線管２の管電圧Ｖは、後述する制御手段としての本体部３３により上記条件を満たすように調整される。
Ｘ線管２の管電圧Ｖが低いほど、Ｘ線管２から照射されるＸ線の平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）が低くなる。低エネルギーのＸ線ほど被写体Ｈによる吸収が大きくなるため、軟部組織等のようにＸ線吸収率の低い被写体Ｈを撮影する場合には、Ｘ線管２の管電圧Ｖを低く設定し、平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）が低くなるようにすることによって、コントラストに優れた画像を得ることができる。また、位相コントラスト効果に関しても、照射されるＸ線エネルギーが低くなるようにすることによって、その効果が増大し、辺縁部の鮮明な画像を得ることが出来る。
他方で、平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）が低過ぎる場合には、被写体Ｈでの吸収が大きく、被曝量が増大して、患者への負担が大きくなる。また、平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）が低くなるに伴ってＸ線検出器３１に到達するＸ線量が少なくなるため、画像ノイズが多くなって診断能が低下してしまう。したがって、平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）は、ある一定以上に高く調整されることが必要である。
この点、Ｘ線管２の管電圧Ｖが、２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐとの条件を満たす場合には、平均Ｘ線エネルギー（ｋｅＶ）が、軟部組織の識別能が向上する程度の低さであって、かつ、被曝量が増大、診断能の低下といった不都合を生じない範囲に調整される。
【００２８】
撮影装置３は、デジタル方式の撮影を行うものであり、Ｘ線検出器３１を含む撮影部３２、撮影制御を行うための制御手段である本体部３３等を備えて構成されている。本体部３３は、前述のように、Ｘ線管２の管電圧Ｖを調整可能となっている。また、本体部３３は、後述するように、Ｘ線管２の焦点から被写体Ｈまでの距離Ｒ１、被写体ＨからＸ線検出器３１までの距離Ｒ２を所定の条件を満たすように調整可能となっている。具体的には、本実施形態において撮影システム１は、例えば、Ｘ線管２、被写体Ｈ、Ｘ線検出器３１のうち少なくともいずれか一つを移動させる図示しない駆動手段を備えており、本体部３３は、この駆動手段を制御することにより、Ｘ線管２の位置、被写体Ｈの位置、Ｘ線検出器３１の位置の少なくともいずれか一つを調整し、Ｘ線管２の焦点から被写体Ｈまでの距離Ｒ１、被写体ＨからＸ線検出器３１までの距離Ｒ２が所定の条件を満たすように調整する。
撮影部３２は、Ｘ線検出器３１を内蔵し、撮影部位に合わせてその高さ位置を調整可能に構成されている。
【００２９】
Ｘ線検出器３１は、Ｘ線管２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線を検出面３１ａで検出するものである。Ｘ線検出器３１としては、スクリーンやフィルムを用いるアナログシステムと、Ｘ線量をデジタル情報として検出するデジタル検出器システムとのいずれのシステムを用いてもよいが、デジタル検出器システムは、Ｘ線量を画素ごとにデジタル情報として検出することができ、フィルム等を用いる必要がなくデータを処理し易いため、好ましい。
【００３０】
Ｘ線検出器３１として適用可能なデジタル検出器システムとしては、例えば、輝尽性蛍光体プレート等に蓄積された情報を読取装置で読み取るＣＲ（Computed Radiography）や２次元画像センサがある。
【００３１】
２次元画像センサとしては、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等が挙げられるが、２次元配置された多数の画素毎にＸ線照射量に基づいた信号を取得するＦＰＤ（Flat Panel Detector）が２次元画像センサとして優れており、好ましい。
【００３２】
このようなＦＰＤとしては、Ｘ線を直接電荷に変換して検出するアレイセンサを有する直接型ＦＰＤであってもよいし、Ｘ線を光に変換するシンチレータと、このシンチレータにより変換された光を電荷に変換して検出するアレイセンサとを有する間接型ＦＰＤであってもよい。そして、間接型ＦＰＤのシンチレータとしては、柱状結晶蛍光体を有するものや、特許第３６６１１９６号等に記載のアレイセンサの画素単位に形成された箱に蛍光体を充填したものや、蛍光体の粒を分散した媒体を塗布して設けたもの等が挙げられるが、これに限定されない。なお、シンチレータの厚さが厚いほど感度が高くなり、シンチレータの厚さが薄いほど空間分解能が高くなる。また、シンチレータの種類によって分光感度が異なる。また、シンチレータを形成する蛍光体としては、ＣｓＩ：Ｔｌ等、ハロゲン化アルカリ金属又はハロゲン化アルカリ土類金属が好ましい。
【００３３】
本実施形態において、Ｘ線検出器３１は、２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５との条件を満たすものである。ここで、ＭＴＦとは、画像形成に関する各種素子やシステムの鮮鋭度を評価する関数（医用放射線辞典  増補第３版  医用放射線辞典編集委員会編 共立出版株式会社  参照）である。本実施形態において、ＭＴＦは、被写体を撮影するときと同じ管電圧で、Ｒ１＝１．０メートル、Ｒ２≦１．０センチで幅１０μｍのスリットを撮影したときのスリット像を周波数解析することにより求められたものとする。
【００３４】
また、Ｘ線検出器３１の画素サイズＳ（デジタル検出器における制御単位）は、３０μｍ≦Ｓ≦１５０μｍが好ましく、３０μｍ≦Ｓ≦１００μｍであればより好ましい。
【００３５】
撮影装置３の本体部３３はＸ線管２と接続されており、Ｘ線管２及び撮影部３２の撮影動作の制御操作を行うための操作部や、撮影装置３の各部を集中制御する制御部、他の外部装置と通信を行う通信部等（いずれも図示せず）を備えている。
【００３６】
本体部３３では、操作部を介してＸ線管２における管電圧Ｖ、管電流等のＸ線の照射条件や照射タイミング等を指示操作することが可能であり、制御部ではこの指示操作に応じてＸ線管２等の各部の動作を集中制御する。
【００３７】
被写体保持部材は、撮影時に被写体Ｈを保持、固定するものであり、ここでは、位相コントラスト撮影が行われるようにＸ線管２及びフォルム３１との距離が調節されて構成されている。
【００３８】
次に、位相コントラスト撮影方法について説明する。
図４は、位相コントラスト撮影の概略を説明する図である。
図４に示すように、通常の撮影方法の場合、被写体ＨにＸ線検出器３１が接する位置に被写体Ｈが配置されている（図４の密着撮影位置）。この場合、そのＸ線検出器３１に記録されるＸ線画像（潜像）はライフサイズ（被写体Ｈと同一サイズであることをいう）とほぼ等サイズとなる。
【００３９】
これに対し、位相コントラスト撮影は、被写体ＨとＸ線検出器３１間に距離を設けるものであり、Ｘ線管２からコーンビーム状に照射されたＸ線により、ライフサイズに対して拡大されたＸ線画像（以下、拡大画像という）の潜像がＸ線検出器３１で検出されることとなる。
【００４０】
ここで、拡大画像のライフサイズに対する拡大率Ｍは、Ｘ線管２の焦点から被写体Ｈまでの距離をＲ１、被写体ＨからＸ線検出器３１までの距離をＲ２、Ｘ線管２の焦点からＸ線検出器３１までの距離をＲ３（Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２）とすると、下記式（１）により求めることができる。なお、Ｘ線検出器３１の有効検出面サイズを考えると、大きすぎるものは高価になるため、Ｍは３倍以下であることが望ましい。本実施形態においては、前述のように、制御手段としての本体部３３が図示しない駆動手段を制御することにより、Ｘ線管２の位置、被写体Ｈの位置、Ｘ線検出器３１の位置の少なくともいずれか一つを調整し、所定の拡大率Ｍを得るのに適した距離Ｒ１、距離Ｒ２となるように調整する。
Ｍ＝Ｒ３／Ｒ１  ・・・（１）
【００４１】
位相コントラスト拡大画像では、被写体Ｈの辺縁を通過することにより屈折したＸ線が被写体Ｈを介さずに通過したＸ線とＸ線検出器３１上で重なり合い、重なった部分のＸ線強度が強くなる。一方で、屈折したＸ線の分だけ、被写体Ｈの辺縁内側の部分においてＸ線強度が弱くなる現象が生じる（図２参照）。そのため、被写体Ｈの辺縁を境にしてＸ線強度差が広がるエッジ強調作用（エッジ効果ともいう）が働き、被写体Ｈのエッジ部分（辺縁部分、境界）が鮮鋭に描写された視認性の高いＸ線画像を得ることができる。
【００４２】
Ｘ線検出器３１として、例えば、輝尽性蛍光体プレート等を用いた場合には、読取装置でＸ線による潜像を読み出す際に当てるレーザー光が蛍光体内で拡散するため、読み出されたＸ線像は、鮮鋭性の劣化したものになる。
また、例えば、ＦＰＤ等を用いた場合には、画素サイズより小さなものは判別できず、また、１画素に当たる光は平均化されて実際のＸ線像より鮮鋭性の劣化した像が得られることとなる。
図５に示すように、密着撮影をした場合には、位相コントラスト効果は現れず、検出器により被写体のエッジ部分の鮮鋭性が劣化する。
Ｘ線吸収率が低く、また、周囲の組織とのＸ線の吸収差が小さいものの場合、エッジ部分が不鮮明であると、周囲との見分けがつきにくくなってしまうため、その検出能も低くなるおそれがある。
【００４３】
しかし、被写体Ｈとその周囲との間に、屈折率差がある場合、Ｘ線の屈折により位相コントラスト効果が得られ、被写体Ｈの辺縁部が強調されるので、Ｘ線検出器３１やＸ線管２の焦点径に起因して劣化、低減した鮮鋭性を向上させることができる。
図６は、被写体Ｈとして、直径５ｍｍのアクリル棒の、焦点径１００μｍのＸ線管（Ｘ線エネルギーは２０ｋｅＶと仮定）、Ｒ１＝１．０ｍ、Ｒ２＝１．０ｍでの位相コントラスト撮影をシミュレーションしたプロファイルの例である。この場合、アクリル棒の屈折率差δ（後述）は、７Ｅ−７程度である。エッジ効果により、密着撮影の場合よりも被写体Ｈのエッジ部分（境界部分）を鮮明に描出することが出来る。
【００４４】
位相コントラスト効果の尺度となるのは、隣接する２つの物体間の屈折率差である。物体の複素屈折率ｎは、以下の式（２）で与えられる。
ｎ＝１−δ＋ｉβ  ・・・（２）
【００４５】
式（２）において、δはＸ線の屈折に関する項（屈折率差）であり、βは物体による吸収を表す項である。
例えば、乳房撮影における微小石灰化は、Ｘ線管２から照射されるＸ線の平均Ｘ線エネルギーが２０ｋｅＶの場合にδ〜１Ｅ‐６程度であるが、密度の低い軟部組織では、δ〜５Ｅ−７程度であり、さらに、軟骨のように周りを関節液で覆われているような場合、２つの物体間の屈折率差はさらに小さくなりδ〜３Ｅ−８程度となる。
また、δは、照射するＸ線のエネルギーが低いほど大きな値となる。
【００４６】
この屈折率差δが小さくなると、Ｘ線の屈折によるエッジ強調の程度が小さくなり、焦点径Ｄに応じて生じる幾何学的不鋭やＸ線検出器３１に起因するボケによりエッジ効果がはっきりと現れにくくなるため、その効果を検出するのが困難となる。
【００４７】
手指の軟骨等のように、周囲との屈折率差が小さいものを撮影する場合でも位相コントラスト効果でその辺縁部分の鮮鋭性を向上させ、境界を鮮明に描出できるようにするためには、Ｒ１、Ｒ２やＸ線検出器３１の鮮鋭性、Ｘ線管２の焦点径Ｄを最適化する必要がある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、前述のように、焦点径ＤがＤ≦１５０μｍ、より好ましくは３０μｍ≦Ｄ≦１５０μｍであり、Ｘ線管２の管電圧Ｖが２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐであり、Ｘ線検出器３１の２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５との条件を満たすとともに、Ｘ線管２からの被写体Ｈまでの距離をＲ１、被写体ＨからＸ線検出器３１（の検出面）までの距離をＲ２、としたときに、０．１０ｍ≦Ｒ１、０．７０ｍ≦Ｒ２との条件を満たすような配置で拡大撮影を行う。
また、Ｘ線管２からＸ線検出器３１までの距離をＲ３（Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２）としたときに、０．８ｍ≦Ｒ３≦（Ｄ[μｍ]／３０[μｍ]）ｍとの条件を満たすものであることがより好ましい。これは、焦点径Ｄが大きくなるほどＸ線管２とＸ線検出器３１との距離Ｒ３を大きくすることができることを示している。すなわち、焦点径Ｄが５０μｍであれば、０．８ｍ≦Ｒ３≦１.７ｍとなり、焦点径Ｄが１００μｍであれば、０．８ｍ≦Ｒ３≦３．３ｍとなるとの関係となる。
【００４９】
なお、Ｘ線吸収率が低い組織とは、３０ｋｅＶのＸ線における線減弱係数ｋ（／ｃｍ）がｋ≦０．５をみたす組織であり、特に、ｋ≦０．２をみたす組織である。本撮影システム１に適用される被写体Ｈは、頭部、胸部、腹部、脊椎部、四肢等の全身のうち、特にＸ線吸収率が低い組織であり、軟骨を始めとする筋肉、皮膚、脂肪、血管等の軟部組織であり、特に、リウマチの診断に用いられる関節軟骨やガンの診断に用いられる肉腫及び中皮腫などの組織が該当する。
また、軟骨はそれ自体Ｘ線吸収率が低く検出ないし描出し難いものであるが、さらに周辺が関節液という軟骨と非常にＸ線吸収係数が近似している物質に覆われている。そのため、周囲の関節液と軟骨組織を別組織として描出するには、Ｘ線のわずかな吸収差を大きなコントラストで表現する必要があり、そのためには低エネルギーのＸ線で撮影することが有効的な手段となるが、さらに、位相コントラスト撮影を行うことにより、関節液と軟骨組織の辺縁部を鮮明に得ることが可能となる。
【００５０】
この他、撮影システム１には、被写体ＨとＸ線管２との間には、余分な被曝を防ぐ為の照射野絞りや筐体（共に図示せず）を設置されていてもよい。
【００５１】
また、Ｘ線管２から放出されたＸ線がＸ線検出器３１に到達するまでの間に透過する物体（カセッテのフロント板や保護膜、照射野絞り、筐体、被写体保持部材等）は、後述するように低エネルギーのＸ線を利用して撮影を行うため、これらの部材はＸ線を吸収しにくい材質にて形成されることが好ましい。被写体保持部材の場合には、Ｘ線が透過する部分に構成部材が存在しない構造であってもよい。
【００５２】
次に、本実施形態における撮影システム１の作用について説明する。
撮影システム１では、撮影に際し、先ず撮影装置３内に２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５との条件を満たすようなＦＰＤ等のＸ線検出器３１を設置するとともに、被写体Ｈを所定位置に載置して、制御手段としての本体部３３が被写体ＨとＸ線管２、被写体ＨとＸ線検出器３１間の距離Ｒ１、Ｒ２を調整することにより拡大率Ｍを調整する。Ｘ線管２、被写体Ｈ、Ｘ線検出器３１が所望の拡大率Ｍが得られる位置に配置されると、被写体Ｈを被写体保持部材に固定する。そして、本体部３３の操作部から撮影を行う被写体Ｈの情報（被写体Ｈを提供する被検者の氏名、年齢、撮影部位等）や、Ｘ線管２の管電圧Ｖを前述の所定の値に設定するよう入力されると、本体部３３がＸ線管２の管電圧Ｖを所定の値に設定、調整する。そして、Ｘ線管２、撮影装置３の準備が整ったところで、Ｘ線管２から被写体Ｈに向けてＸ線を照射させる。
Ｘ線管２から照射されたＸ線は被写体Ｈを透過し、Ｘ線検出器３１の検出面３１ａ上に像を結ぶ。このとき、位相コントラスト効果により被写体Ｈの辺縁を境にしてエッジが強調されるエッジ効果が働いており、辺縁部分が鮮鋭に描写される像となっている。その後、所定の画像処理を行うことにより、Ｘ線検出器３１上のＸ線画像が可視化される。
【００５３】
以上のように、本実施形態における撮影システム１では、Ｘ線管２の焦点径ＤをＤ≦１５０μｍ、より好ましくは３０μｍ≦Ｄ≦１５０μｍとし、Ｘ線管２の管電圧Ｖを２５ｋＶｐ≦Ｖ≦４０ｋＶｐとし、Ｘ線検出器３１の２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５とするとともに、Ｘ線管２からの被写体Ｈまでの距離をＲ１、被写体ＨからＸ線検出器３１（の検出面）までの距離をＲ２、としたときに、０．１０ｍ≦Ｒ１、０．７０ｍ≦Ｒ２であり、Ｘ線管２からＸ線検出器３１までの距離をＲ３（Ｒ３＝Ｒ１＋Ｒ２）としたときに、０．８ｍ≦Ｒ３≦（Ｄ[μｍ]／３０[μｍ]）ｍであるとの条件を満たすような配置で位相コントラスト撮影を行う。これにより、Ｘ線検出器３１、Ｘ線管２の焦点径に起因して劣化する画像の鮮鋭性を位相コントラスト効果により向上させ、従来のＸ線撮影と同様に、Ｘ線管２、被写体保持部材、Ｘ線検出器３１という装置構成で、簡便に、手の軟骨等の軟部組織、その他Ｘ線吸収率の低い組織の境界（辺縁部分）を鮮明に描出することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、管電圧Ｖ、Ｘ線管２の焦点から被写体Ｈまでの距離Ｒ１、被写体ＨからＸ線検出器３１までの距離Ｒ２が、撮影装置３の本体部３３によって調整される場合を例としたが、これらを調整する制御手段は撮影装置３の本体部３３に限定されない。また、これらを制御手段を用いずに手動で各条件を満たすように調整するものであってもよい。
【００５５】
その他、本発明が上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明にかかる撮影システムについて、実施例を挙げて具体的に説明する。
【００５７】
本実施例は、被写体として、直径５ｍｍのほぼ円柱状の物質を考え、Ｘ線管の管電圧３０ｋＶｐでの撮影において、周囲との屈折率差δが３Ｅ−８、吸収係数βの差が２．５Ｅ−１１となる手指の軟骨相当の条件を想定し、各条件（Ｘ線管からの被写体までの距離をＲ１、被写体からＸ線検出器（の検出面）までの距離Ｒ２、Ｘ線検出器のＭＴＦ、Ｘ線管の焦点径Ｄ）を変更しながら、位相コントラスト撮影を行った場合に検出されるＸ線強度分布についてシミュレーションを行い、各シミュレーション結果について、位相コントラスト効果に関する評価を行ったものである。吸収係数の差が２．５Ｅ−１１程度である場合、円柱状の物質のエッジから１ｍｍ内側で約２％程度のＸ線吸収が見られる。
【００５８】
本実施例において、位相コントラスト効果によっても鮮鋭性の向上が見られないもの（例えば、図５において密着撮影を示す点線の場合）を×、位相コントラスト効果により被写体の辺縁部のＸ線強度が被写体のない部分のＸ線強度を超え鮮鋭性の向上が認められるもの（例えば、図５において位相コントラスト撮影を示す実線の場合）を○とした。なお、上記シミュレーションにおいて、画素サイズは、４３．７５μｍとして計算を行った。
【００５９】
下記表１に示すシミュレーション１は、２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦ：０．６、焦点径Ｄ：１００μｍ、Ｒ２＝０．７５ｍとした場合に、Ｘ線管からの被写体までの距離Ｒ１のみを変更しながらシミュレーションを行ったものである。
【表１】
2008259688.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、本発明の条件を全て満たすものは、位相コントラスト効果により被写体の辺縁部のＸ線強度が被写体のない部分のＸ線強度を超え、被写体の境界を鮮明に描出する効果が認められた。なお、Ｒ１＜０．１０ｍは画角の面で、実用上好ましくない。
【００６１】
下記表２に示すシミュレーション２は、２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦ：０．６、焦点径Ｄ：１００μｍ、Ｒ１＝０．７５ｍとした場合に、被写体からＸ線検出器までの距離Ｒ２のみを変更しながらシミュレーションを行ったものである。
【表２】
2008259688.tif 000004
【００６２】
表２に示すように、Ｒ２＝０．２５ｍの場合及び０．５ｍの場合（本発明の条件である０．７０ｍ≦Ｒ２を満たさない場合）以外は、本発明の条件を全て満たすものであり、位相コントラスト効果により被写体の辺縁部のＸ線強度が被写体のない部分のＸ線強度を超えており、被写体の境界を鮮明に描出する効果が認められた。
【００６３】
下記表３に示すシミュレーション３は、焦点径Ｄ：１００μｍ、Ｒ１＝０．７５ｍ、Ｒ２＝０．７５ｍとした場合に、ＭＴＦのみを変更しながらシミュレーションを行ったものである。
【表３】
2008259688.tif 000005
【００６４】
表３に示すように、２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦ＝０．３の場合及び０．４の場合（本発明の条件である２ｌｐ／ｍｍのときのＭＴＦ特性が、ＭＴＦ≧０．５を満たさない場合）以外は、本発明の条件を全て満たすものであり、位相コントラスト効果により被写体の辺縁部のＸ線強度が被写体のない部分のＸ線強度を超えており、被写体の境界を鮮明に描出する効果が認められた。
【００６５】
下記表４に示すシミュレーション４は、２ｌｐ／ｍｍのＭＴＦ：０．６、Ｒ１＝０．７５ｍ、Ｒ２＝０．７５ｍとした場合に、Ｘ線管の焦点径Ｄのみを変更しながらシミュレーションを行ったものである。
【表４】
2008259688.tif 000006
【００６６】
表４に示すように、焦点径Ｄ＝５０μｍの場合、１００μｍの場合には本発明の条件を全て満たすものであり、位相コントラスト効果により被写体の辺縁部のＸ線強度が被写体のない部分のＸ線強度を超え、被写体の境界を鮮明に描出する効果が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態における撮影システムの構成を示す図である。
【図２】位相コントラスト効果（エッジ効果）について説明する図である。
【図３】位相コントラスト効果においてＸ線管の焦点径による幾何学的不鋭が生じる場合について説明する図である。
【図４】位相コントラスト撮影を説明する図である。
【図５】Ｘ線管の焦点径による幾何学的不鋭や検出器による鮮鋭性の劣化を生じていない理想的な場合のエッジ部分と密着撮影の場合のエッジ部分との差異を示す図である。
【図６】位相コントラスト撮影の場合のエッジ部分と密着撮影の場合のエッジ部分との差異を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    撮影システム
２    Ｘ線管
３    撮影装置
３１  Ｘ線検出器
３１ａ  検出面
Ｈ    被写体
【図１】
2008259688.tif 000007
【図２】
2008259688.tif 000008
【図３】
2008259688.tif 000009
【図４】
2008259688.tif 000010
【図５】
2008259688.tif 000011
【図６】
2008259688.tif 000012