Устройство рентгеновской визуализации и способ рентгеновской визуализации

Устройство рентгеновской визуализации и способ рентгеновской визуализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации с использованием рентгеновских лучей.

Уровень техники

[0002] Неразрушающие способы тестирования с использованием рентгеновских лучей широко используются в областях от промышленности до медицины. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны, которые имеют длину волны в диапазоне приблизительно от 1 пм до 10 нм (приблизительно от 10^-12 до 10^-8 м). Рентгеновские лучи, обладающие короткими длинами волн (приблизительно больше чем 2 кэВ), называются «жесткими рентгеновскими лучами». В отличие от них, рентгеновские лучи, обладающие длинными длинами волн (в диапазоне приблизительно от 0,1 кэВ до 2 кэВ), называются «мягкими рентгеновскими лучами».

[0003] Способ абсорбционного контраста используют, например, для контроля внутренних трещин в стальных материалах, и в применениях для безопасности, например, для проверки багажа. В отличие от этого, для подлежащих проверке объектов, которые обладают низкой плотностью, контраст из-за поглощения рентгеновских лучей ничтожно мал. Таким образом, для таких объектов выгодным является способ рентгеновской фазовой визуализации, в котором детектируют изменения в фазе, вызванные объектом детектирования.

[0004] Один из многих способов рентгеновской фазовой визуализации представляет собой способ рефракционного контраста, описанный в PTL 1. В способе рефракционного контраста используют эффект преломления, обусловленный фазовым сдвигом в рентгеновских лучах, вызванным объектом детектирования. В способе рефракционного контраста используют источник рентгеновских лучей, который имеет микрофокус, а расстояние между объектом детектирования и детектором устанавливают большим. Таким образом, осуществляется захват изображения. В соответствии со способом рефракционного контраста, профиль изображения объекта детектирования улучшают, используя эффект преломления рентгеновских лучей, вызванного объектом детектирования. Кроме того, в отличие от других способов рентгеновской фазовой визуализации, для способа рефракционного контраста не обязательно нужны рентгеновские лучи, обладающие высокими характеристиками интерференции, такие как синхротронное излучение, поскольку в способе рефракционного контраста используется эффект преломления.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

[0005] Ptl 1 Японская выложенная заявка № 2002-102215

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

[0006] Однако, в способе рефракционного контраста, описанном в PTL 1, угол преломления рентгеновских лучей в эффекте преломления, вызванного объектом детектирования, весьма мал. Таким образом, для того, чтобы получить изображение, обладающее улучшенным профилем, расстояние между объектом детектирования и детектором должно быть достаточно большим. Как результат, когда используют способ, описанный в PTL 1, происходит увеличение размеров устройства.

[0007] Таким образом, настоящее изобретение относится к устройству рентгеновской визуализации и способу рентгеновской визуализации, которые способны решить проблему способа рефракционного контраста.

Решение проблемы

[0008] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего варианта осуществления, устройство рентгеновской визуализации включает в себя разделяющий элемент, выполненный с возможностью пространственного разделения рентгеновских лучей, генерируемых блоком генератора рентгеновских лучей, решетку сцинтилляторов, которая включает в себя множество первых сцинтилляторов, расположенных в ней, причем разделенные рентгеновские лучи выполнены падающими на первые сцинтилляторы, и детектор, выполненный с возможностью детектирования интенсивности флуоресценции, излучаемой решеткой сцинтилляторов. Каждый первый сцинтиллятор выполнен так, чтобы иметь градиент интенсивности излучения флуоресценции, согласно которому интенсивность флуоресценции, вызванной рентгеновским излучением, варьируется в соответствии с местоположением падения рентгеновских лучей.

Полезные эффекты изобретения

[0009] В соответствии с настоящим изобретением могут быть обеспечены устройство рентгеновской визуализации и способ рентгеновской визуализации, которые способны решить проблему способа рефракционного контраста.

Краткое описание чертежей

[0010] На фиг.1 проиллюстрирована примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0011] На фиг.2 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0012] На фиг.3 проиллюстрирована примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0013] На фиг.4 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0014] На фиг.5 представлена блок-схема последовательности операций процесса вычисления в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0015] На фиг.6 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0016] На фиг.7 проиллюстрирована компьютерная томография (КТ) в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего варианта осуществления.

[0017] На фиг.8 представлена блок-схема последовательности операций процесса вычисления в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего варианта осуществления.

[0018] На фиг.9 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0019] На фиг.10 представлена схематичная иллюстрация эффекта поглощения объектом детектирования в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0020] На фиг.11 представлена блок-схема последовательности операций процесса вычисления в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0021] На фиг.12 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0022] На фиг.13 представлена блок-схема последовательности операций процесса вычисления в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0023] На фиг.14 проиллюстрирована примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации в соответствии с первым примером настоящего изобретения.

[0024] На фиг.15 проиллюстрирована примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации в соответствии со вторым примером настоящего изобретения.

[0025] На фиг.16 представлена схематичная иллюстрация части решетки сцинтилляторов в соответствии с третьим примером настоящего изобретения.

[0026] На фиг.17 представлена схематичная иллюстрация преломления рентгеновских лучей, происходящего при прохождении рентгеновских лучей через вещество.

Осуществление изобретения

[0027] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, информацию относительно изменения распределения интенсивности или изменения местоположения, вызванного эффектом преломления, получают посредством использования решетки сцинтилляторов, содержащей множество сцинтилляторов, обладающих градиентом интенсивности излучения флуоресценции. Согласно применению в настоящем документе, термин «сцинтиллятор обладает градиентом интенсивности излучения флуоресценции» относится к сцинтиллятору, у которого непрерывно меняется интенсивность его излучения флуоресценции в соответствии с местоположением падения рентгеновских лучей (первый сцинтиллятор). Такой сцинтиллятор можно изготовить, придавая ему непрерывно или ступенчато меняющуюся форму. Альтернативно, такой сцинтиллятор можно изготовить, делая изменение интенсивности излучения флуоресценции на единицу объема непрерывным или ступенчатым. Следует отметить, что далее в настоящем документе в некоторых случаях термин «непрерывно» включает в себя значение «ступенчато».

[0028] Кроме того, если необходима более точная информация о фазовом сдвиге с учетом поглощения объектом детектирования, можно использовать сцинтиллятор, обладающий постоянной интенсивностью излучения флуоресценции в направлении, в котором двигаются падающие рентгеновские лучи (второй сцинтиллятор). Такой сцинтиллятор описан ниже более подробно в отношении пятого варианта осуществления.

[0029] Альтернативно, если необходима более точная информация о фазовом сдвиге с учетом поглощения объектом детектирования, можно использовать сцинтиллятор, который обладает другим изменением интенсивности излучения флуоресценции или другой тенденцией к повышению или понижению интенсивности излучения флуоресценции в направлении движения падающих рентгеновских лучей (третий сцинтиллятор). Такой сцинтиллятор описан ниже более подробно в отношении шестого варианта осуществления.

[0030] Устройства рентгеновской визуализации и способы рентгеновской визуализации в соответствии с примерными вариантами осуществления настоящего изобретения описаны ниже.

Первый вариант осуществления

[0031] В соответствии с первым вариантом осуществления описана примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации, которое осуществляет захват изображения с использованием фазового сдвига в рентгеновских лучах.

[0032] На фиг.17 представлена схематичная иллюстрация преломления рентгеновских лучей, которое происходит, когда рентгеновские лучи проходят через вещество. Показатель преломления рентгеновских лучей с учетом вещества несколько меньше, чем 1. Таким образом, в случае, представленном на фиг.17, происходит преломление рентгеновского луча 1706, входящего в вещество 1702, на границе между веществом 1702 и пустым пространством, во внешнем направлении от вещества 1702. В этот момент рентгеновский луч 1706, преломляемый на границе вещества, перекрывается с рентгеновским лучом 1701, проходящим за пределами вещества 1702, и на детекторе 1704 возрастает интенсивность рентгеновских лучей. В отличие от этого, интенсивность части преломляемых рентгеновских лучей вдоль распространения падающих рентгеновских лучей снижается. В результате, как показано на фиг.17, получаемое распределение интенсивности проходящих рентгеновских лучей 1703 имеет улучшенный профиль вещества 1702.

[0033] В этом случае, угол преломления θ рентгеновских лучей весьма мал. Таким образом, вследствие малого размера пикселя детектора сложно детектировать улучшение профилей до тех пор, если не задают большое расстояние между веществом и детектор. Следовательно, в способе рефракционного контраста, описанном PTL 1, объект детектирования и детектор размещают так, чтобы расстояние между ними было достаточно велико для того, чтобы детектировать улучшение профилей и увеличить изображение. Следовательно, увеличивается размер устройства.

[0034] То есть, если расстояние между объектом детектирования и детектором мало, то размер пикселя 1705 детектора 1704 больше, чем мощный и слабый паттерн распределения интенсивности проходящих рентгеновских лучей 1703. Таким образом, интенсивности мощного паттерна и слабого паттерна взаимно уничтожаются в пикселе. Следовательно, нельзя получить изображение, которое имеет улучшенный профиль.

[0035] Таким образом, в настоящем варианте осуществления используется сцинтиллятор, который имеет градиент интенсивности излучения флуоресценции, для того, чтобы получить достаточное количество рентгеновской информации о фазовом сдвиге, даже когда устанавливается малое расстояние между объектом детектирования и детектором.

[0036] На фиг.1 проиллюстрирована примерная конфигурация устройства рентгеновской визуализации в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0037] Источник 101 рентгеновских лучей генерирует рентгеновские лучи. Фаза рентгеновских лучей меняется объект 104 детектирования. В результате происходит преломление рентгеновских лучей. Преломленные рентгеновские лучи падают на решетку 105 сцинтилляторов. Решетка 105 сцинтилляторов генерирует флуоресценцию из-за падающих рентгеновских лучей. Детектор 106 детектирует интенсивность флуоресценции, излучаемой каждым сцинтиллятором решетки 105 сцинтилляторов. Информация относительно рентгеновских лучей, полученная детектором 106, выводится на блок 108 отображения, такой как монитор.

[0038] Примеры объекта 104 детектирования включают в себя человеческое тело, неорганическое вещество и композитное неорганическое/органическое вещество. Следует отметить, что можно дополнительно предоставить перемещающий блок (не показан), чтобы перемещать объект 104 детектирования. Поскольку объект 104 детектирования можно соответствующим образом перемещать посредством перемещающего блока, то можно получить изображение желаемой части объекта 104 детектирования.

[0039] В качестве детектора 106 можно использовать различные фотодетекторы. Например, для ультрафиолетового света или видимого света выбирают твердотельный элемент формирования изображения, такой как CCD датчик изображения или CMOS датчик изображения с использованием Si. Кроме того, для инфракрасного света выбирают твердотельный элемент формирования изображения с использованием сложного полупроводника, такого как InSb или CdHgTe. Детектор 106 можно расположить так, чтобы он был близко к решетке 105 сцинтилляторов. Альтернативно, детектор 106 можно расположить так, чтобы он находился на предварительно определяемом расстоянии от решетки 105 сцинтилляторов. Кроме того, альтернативно, решетку 105 сцинтилляторов можно встроить в детектор 106.

[0040] Следует отметить, что когда используются монохроматические рентгеновские лучи, монохроматический блок 102 можно расположить между источником 101 рентгеновских лучей и объектом 104 детектирования. В качестве монохроматического блока 102 можно использовать монохроматор, комбинированный со щелью или рентгеновским многослойным зеркалом.

[0041] Далее описана решетка 105 сцинтилляторов. На фиг.2 представлена схематичная иллюстрация части решетки 105 сцинтилляторов. Решетка 105 сцинтилляторов включает в себя множество расположенных в нем сцинтилляторов 204. Каждый из множества сцинтилляторов 204 имеет форму треугольного столбца, который имеет толщину, увеличивающуюся в направлении, перпендикулярном падающим рентгеновским лучами (направление -X). Такая структура сцинтиллятора 204 обеспечивает градиент интенсивности излучения флуоресценции, который вызывает изменение интенсивности излучения флуоресценции в направлении X в соответствии с местоположением падения рентгеновских лучей. Следует отметить, что решетку 105 сцинтилляторов можно получить посредством трансформации плоского сцинтиллятора в упорядоченную структуру сцинтилляторов 204.

[0042] На фиг.2 представлено опорное распределение 201 интенсивности рентгеновских лучей. Опорное распределение 201 интенсивности рентгеновских лучей представляет собой распределение интенсивности рентгеновских лучей, которые падают на сцинтиллятор 204, когда объект 104 детектирования не установлен. Кроме того, представлено распределение 202 интенсивности рентгеновских лучей. Распределение 202 интенсивности рентгеновских лучей представляет собой распределение интенсивностей рентгеновских лучей, которые варьируются вследствие преломления, т.е. интенсивностей рентгеновских лучей, которые падают на сцинтиллятор 204, когда объект 104 детектирования установлен.

[0043] Детектируемые интенсивности излучения флуоресценции являются одинаковыми, независимо от распределения интенсивности рентгеновских лучей, падающих на любой пиксель детектора, при условии, что суммарная интенсивность одинакова. Однако, при размещении сцинтиллятора 204, обладающего интенсивностью излучения флуоресценции, которая варьируется в направлении X в соответствии с местоположением падения рентгеновских лучей, изменение распределения интенсивности рентгеновских лучей вследствие преломления рентгеновских лучей, обусловленного объектом 104 детектирования, можно преобразовать в изменение распределения интенсивности излучения флуоресценции. Например, на фиг.2, если часть распределения 202 интенсивности рентгеновских лучей, обладающих повышенной интенсивностью, сместить вверх, интенсивность флуоресценции снижается. В отличие от этого, если часть распределения 202 интенсивности рентгеновских лучей, обладающих повышенной интенсивностью, смещается вниз, интенсивность флуоресценции повышается. Таким образом, посредством сравнения интенсивности флуоресценции, детектируемой, когда объект 104 детектирования не установлен, с тем, что детектируется, когда объект 104 детектирования установлен, можно детектировать даже слабый эффект преломления.

[0044] Поскольку, используя такую конфигурацию, можно детектировать даже слабое изменение распределения интенсивности излучения флуоресценции в пикселе детектора 106, расстояние между объектом 104 детектирования и детектором 106 может быть малым. Таким образом, можно выполнить устройство компактных размеров. Кроме того, если используется конфигурация, в которой расстояние между объектом 104 детектирования и детектором 106 велико, можно детектировать изменение распределения интенсивности излучения флуоресценции, обусловленное более слабым эффектом преломления. Кроме того, поскольку в этом способе используют эффект преломления рентгеновских лучей для того, чтобы детектировать фазовый сдвиг, можно устранить потребность в рентгеновских лучах, обладающих высокой когерентностью.

[0045] Несмотря на то, что указанная выше конфигурация описана в отношении сцинтилляторов, каждый из которых имеет одинаковую эффективную интенсивность излучения флуоресценции и обладает формой, которая варьируется непрерывно, можно использовать любой сцинтиллятор, который имеет такой градиент интенсивности излучения флуоресценции, что интенсивность излучения флуоресценции, обусловленная рентгеновскими лучами, варьируется вдоль заданного направления. Например, как показано на фиг.4, сцинтиллятор, который имеет распределение интенсивности излучения флуоресценции, которое меняется на единицу площади (интенсивность излучения флуоресценции, возникающая при излучении одинакового количества рентгеновских лучей), можно использовать в устройстве рентгеновской визуализации в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Такое распределение интенсивности излучения флуоресценции можно получить, меняя плотность распределения сцинтиллятора или плотность распределения легирующей добавки в сцинтилляторе. Следует отметить, что распределение интенсивности излучения флуоресценции в направлении X, как показано на фиг.2, также называется «распределением интенсивности излучения флуоресценции в направлении, перпендикулярном падающим рентгеновским лучам».

[0046] Градиент интенсивности излучения флуоресценции не должен быть непрерывным, как показано на фиг.2, но может меняться постепенно. Например, постепенно можно менять форму сцинтиллятора или постепенно можно менять распределение интенсивности излучения флуоресценции сцинтиллятора.

[0047] Кроме того, градиент интенсивности излучения флуоресценции сцинтиллятора может иметь множество направлений. Например, если в одном сцинтилляторе предоставлены градиент интенсивности излучения флуоресценции в направлении X и градиент интенсивности излучения флуоресценции в направлении Y, можно измерять фазовый градиент в направлениях двух измерений. Примеры такой формы включают в себя пирамиду и круглый конус.

[0048] Альтернативно, фазовые градиенты в направлениях двух измерений можно измерять, используя решетку сцинтилляторов, в котором на его плоскости поочередно расположены сцинтиллятор, обладающий градиентом в направлении X, и сцинтиллятор, обладающий градиентом в направлении Y.

[0049] Кроме того, альтернативно можно использовать решетку сцинтилляторов, в котором сцинтиллятор, обладающий градиентом в направлении Y, уложен на сцинтиллятор, обладающий градиентом в направлении X. То есть, решетка сцинтилляторов, обладающая градиентом в направлении X, может быть размещена в первом слое, а сцинтиллятор, обладающий градиентом в направлении Y, может быть расположен во втором слое. Кроме того, альтернативно, чтобы предотвратить снижение четкости изображения вследствие рассеивания рентгеновских лучей, выходящих из объекта 104 детектирования, между решеткой 105 сцинтилляторов и детектором 106 можно предусмотреть сетку, используемую в рентгеновских аппаратах.

Второй вариант осуществления (пример конфигурации, содержащей разделяющий элемент)

[0050] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения описаны устройство рентгеновской визуализации и способ, посредством которых получают фазовое изображение из фазового сдвига в рентгеновских лучах. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что второй вариант осуществления содержит элемент, который разделяет рентгеновские лучи.

[0051] На фиг.3 проиллюстрировано устройство рентгеновской визуализации в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0052] Рентгеновские лучи, излучаемые источником рентгеновских лучей 301, пространственно разделяются разделяющим элементом 303. То есть, рентгеновские лучи, прошедшие через разделяющий элемент 303, формируют пучок рентгеновских лучей. Разделяющий элемент 303 может иметь форму щелевой решетки, которая имеет линию и промежуток или отверстия, расположенные двухмерно. Кроме того, не требуется, чтобы щель, сформированная в разделяющем элементе 303, полностью проходила через подложку. Материал разделяющего элемента 303 может быть выбран из Pt, Au, Pb, Та и W, которые обладают высоким коэффициентом поглощения рентгеновских лучей. Альтернативно, можно использовать сплав любых из этих материалов.

[0053] Период линии и промежутка рентгеновских лучей, разделенных разделяющим элементом 303, больше или равен размеру пикселя детектора 306. То есть, размер пикселя детектора 306, который детектирует интенсивность флуоресценции, излучаемой за счет рентгеновских лучей, меньше или равен периоду рентгеновских лучей, разделенных разделяющим элементом 303.

[0054] Объект 304 детектирования преломляет рентгеновские лучи, пространственно разделенные разделяющим элементом 303. Каждый преломленный рентгеновский луч падает на решетку сцинтилляторов 305. Решетка сцинтилляторов 305 преобразует рентгеновские лучи в флуоресценцию, причем интенсивность каждой флуоресценции детектируется посредством детектора 306. Информацию относительно флуоресценции, полученную посредством детектора 306, подвергают математической обработке посредством вычислительного блока 307, и результат отображают в блоке 308 отображения, таком как монитор.

[0055] Кроме того, желательно, чтобы детектор 306 был соединен с решеткой 305 сцинтилляторов с использованием оптических компонентов, таких как линза и отражающее зеркало. Комбинируя такие оптические компоненты с решеткой 305 сцинтилляторов и детектором 306, можно предотвратить попадание на детектор 306 рентгеновских лучей, которые проходят через решетку 305 сцинтилляторов, и рассеянных рентгеновских лучей. Таким образом, можно повысить отношение сигнал/шум (S/N) для данных детектирования. Следует отметить, что для того, чтобы точно измерить изменение местоположения рентгеновских лучей, обусловленное присутствием объекта 304 детектирования, сцинтиллятор и детектор можно интегрировать вместе, используя волоконную пластину.

[0056] Кроме того, перемещающие блоки 309, 310 и 311 для перемещения разделяющего элемента 303, объекта 304 детектирования и решетки 305 сцинтилляторов, соответственно, выполняют, например, из шаговых двигателей. Таким образом, при необходимости можно перемещать объект 304 детектирования. Таким образом, можно осуществить захват изображения конкретной части объекта 304 детектирования. Следует отметить, что монохроматический блок 302, объект 304 детектирования, решетку сцинтилляторов 305, детектор 306 и сетку можно сформировать из тех элементов, что использовались в первом варианте осуществления.

[0057] Решетка 305 сцинтилляторов описана более подробно ниже.

[0058] На фиг.4 проиллюстрирована решетка сцинтилляторов в соответствии с настоящим вариантом осуществления. На фиг.4 показан оптический путь опорных рентгеновских лучей 401 (рентгеновских лучей, которые проходят, когда объект 304 детектирования не установлен) и оптический путь рентгеновских лучей 402, преломляемых объектом 304 детектирования. Кроме того, показана решетка 403 сцинтилляторов, сцинтиллятор 404 и флуоресценция 405, излучаемая сцинтиллятором 404 из-за рентгеновских лучей.

[0059] Сцинтиллятор 404 сформирован из материала, который излучает флуоресценцию 405, когда сцинтиллятор 404 облучается рентгеновскими лучами. Сцинтиллятор 404 имеет распределение интенсивности излучения флуоресценции для флуоресценции 405, которое непрерывно меняется в направлении X в элементе, представленном на фиг.4. Правая часть на фиг.4 показывает, что сцинтилляторы 404 имеют непрерывное распределение интенсивности излучения флуоресценции в направлении X.

[0060] Например, NaI (легированный Tl), CsI (легированный Tl или Na), LSO (легированный Ce), YAP (легированный Ce) или GSO (легированный Ce) можно использовать в качестве светоизлучающего материала. Меняя плотность излучающего флуоресценцию материала в сцинтилляторе 404, можно предоставить распределение интенсивности излучения флуоресценции, обладающее градиентом. Альтернативно, меняя количество легирующей добавки, который вносит вклад в эмиссию флуоресценции, можно предоставить градиент интенсивности излучения флуоресценции. Таким образом, можно сформировать такую интенсивность излучения флуоресценции для флуоресценции 405 (J(X)) в зависимости от местоположения падения рентгеновских лучей, как показано на фиг.4.

[0061] Если известен градиент интенсивности излучения флуоресценции сцинтиллятора 404, изменение местоположения рентгеновских лучей (ΔX), обусловленное преломлением, можно вычислить с использованием зависимости между интенсивностями флуоресценции, связанными с опорными рентгеновскими лучами 401 и рентгеновскими лучами 402.

[0062] Для того чтобы вычислить изменение местоположения (ΔX), в вычислительном блоке 307 или в запоминающем блоке можно предварительно сохранить таблицу данных, которая показывает соответствие между местоположением падения (X) рентгеновских лучен на сцинтиллятор 404 и интенсивностью излучения флуоресценции (J(X)). После этого изменение местоположения (ΔX) можно вычислить с использованием измеренной интенсивности флуоресценции. Такую таблицу данных можно сформировать из данных, полученных сканированием разделяющего элемента 303 или решетки 305 сцинтилляторов, когда объект 304 детектирования не установлен. То есть, изменяя местоположения рентгеновских лучей, падающих на сцинтиллятор 404. При генерации таблицы данных, интенсивность излучения флуоресценции в каждом положении сцинтиллятора 404 можно определять, вместо перемещения разделяющего элемента 303, используя одну щель, которая имеет такую же ширину, как ширина щели разделяющего элемента 303.

[0063] Далее описан примерный способ использования в вычислении, осуществляемом посредством вычислительного блока 307 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. На фиг.5 представлена блок-схема последовательности операций процесса вычисления.

[0064] Сначала на этапе S100 получают информацию об интенсивности флуоресценции, излучаемой решеткой сцинтилляторов 305.

[0065] Затем на этапе S101 изменение местоположения (ΔX) каждого рентгеновского луча относительно опорных рентгеновских лучей 401 вычисляют с использованием информации об интенсивности флуоресценции, излучаемой из-за каждого рентгеновского луча. Например, изменение местоположения (ΔX) вычисляют, обращаясь к предварительно генерируемой базе данных об интенсивности излучения флуоресценции (J(X)) в каждом положении сцинтиллятора 404 и фактически измеренной информации об интенсивности.

[0066] На этапе S102 вычисляют угол преломления (Δθ) каждого рентгеновского луча. Угол преломления (Δθ) каждого рентгеновского луча можно выразить, используя изменение местоположения (ΔХ) и расстояние Z между объектом 304 детектирования и решеткой 305 сцинтилляторов, следующим образом:

[0067] [Мат. 1]

(1)

[0068] Кроме того, зависимость между углом преломления (Δθ) и дифференциальной фазой (dφ/dx) выражают следующим образом:

[0069]

[Мат. 2]

(2)

где λ обозначает длину волны рентгеновского луча (эффективную длину волны, когда используют непрерывные рентгеновские лучи).

[0070] На этапе S103 вычисляют дифференциальную фазу (dφ/dx) каждого рентгеновского луча, используя уравнение (2). Таким образом, можно получить информацию о дифференциальной фазе.

[0071] На этапе S104 полученную дифференциальную фазу (dφ/dx) интегрируют по направлению X. Таким образом, получают фазовую информацию (φ). Следует отметить, что на этапе S105 можно отображать дифференциальное фазовое изображение и фазовое изображение, полученные таким образом, в блоке 308 отображения.

[0072] В соответствии с описанной выше конфигурацией, можно детектировать даже небольшое изменение местоположения рентгеновского луча и, следовательно, расстояние между объектом 304 детектирования и детектором 306 можно уменьшить. То есть, можно выполнить устройство компактных размеров по сравнению с устройством, в котором используют способ рефракционного контраста, который описан в PTL 1.

[0073] Кроме того, используя разделяющий элемент 303, можно количественно определить величину дифференциальной фазы и величину фазы. В противоположность этому, в случае конфигурации, в которой расстояние между объектом 304 детектирования и детектором 306 велико, можно измерять изменение местоположения рентгеновского луча, обусловленное значительно меньшим преломлением. Кроме того, поскольку в этом способе используют эффект преломления рентгеновских лучей для того, чтобы обнаруживать фазовый сдвиг, можно устранить необходимость рентгеновских лучей, обладающих высокой когерентностью.

Третий вариант осуществления

[0074] В третьем варианте осуществления настоящего изобретения описано устройство рентгеновской визуализации, в котором используется решетка сцинтилляторов, которая отличается от используемой во втором варианте осуществления. Однако в соответствии с третьим вариантом осуществления, основная конфигурация устройства рентгеновской визуализации аналогична конфигурации согласно второму варианту осуществления, который представлен на фиг.3.

[0075] На фиг.6 проиллюстрирована часть решетки 305 сцинтилляторов, представленного на фиг.3. Решетка 305 сцинтилляторов отличается от решетки 403 сцинтилляторов, представленной на фиг.4.

[0076] На фиг.6 показан оптический путь опорных рентгеновских лучей 601 (рентгеновских лучей, проходящих в отсутствие объекта 304 детектирования), и оптический путь рентгеновских лучей 602, преломляемых объектом 304 детектирования. Решетка 603 сцинтилляторов содержит сцинтилляторы 604, каждый из которых имеет форму треугольного столбца, упорядоченного в решетке. Сцинтилляторы 604 выполнены из материала, который излучает флуоресценцию 605 при облучении рентгеновскими лучами.

[0077] Желательно, чтобы максимальная толщина каждого сцинтиллятора 604 могла определяться так, чтобы используемые рентгеновские лучи могли успешно проходить через сцинтиллятор 604. Это обусловлено тем, что если проходящие рентгеновские лучи останавливаются в середине сцинтиллятора, зависимость между интенсивностью падающих рентгеновских лучей и интенсивностью флуоресценции не сможет сохраняться, и, следовательно, могут возникать ошибки. Таким образом, чтобы предотвратить непосредственное попадание рентгеновских лучей на детектор 306, между сцинтиллятором 604 и детектором 306 желательно расположить экранирующий рентгеновские лучи материал, который позволяет флуоресценции проходить через него (см. фиг.3). Например, в качестве экранирующего рентгеновские лучи материала можно использовать оптоволоконную пластину. Поскольку сцинтиллятор 604 имеет форму треугольного столбца, интенсивность излучения флуоресценции меняется в соответствии с местоположением падения рентгеновских лучей на сцинтиллятор 604. Когда опорные рентгеновские лучи 601 падают на сцинтиллятор 604, интенсивность J флуоресценции 605 выражают следующим образом:

(3)

где I₀ обозначает интенсивность рентгеновских лучей, пространственно разделенных разделяющим элементом 203, μ_en обозначает эффективный линейный коэффициент поглощения энергии материала сцинтиллятора 604, I₀ обозначает длину оптического пути опорных рентгеновских лучей 601 в сцинтилляторе 604, а k обозначает коэффициент. То есть, уравнение (3) указывает на то, что рентгеновские лучи, отличные от тех, что прошли через сцинтиллятор 604, преобразуются во флуоресценцию.

[0078] В отличие от этого, когда рентгеновские лучи 602 облучают сцинтиллятор 604, интенсивность света J' сцинтиллятора 604 выражают следующим образом:

(4)

где l обозначает длину оптического пути рентгеновских лучей 602.

Изменение местоположения (ΔX) в решетке сцинтилляторов 305 можно выразить, используя уравнения (3) и (4) и угол при вершине сцинтиллятора 604 (a), следующим образом:

[0079]

(5)

[0080] Если эффект поглощения не ничтожно мал, то пропускание рентгеновских лучей, когда они проходят через объект 304 детектирования, можно вычислить, используя сцинтиллятор, который не меняет интенсивность флуоресценции в соответствии с изменением местоположения рентгеновских лучей. Например, можно изменить форму сцинтиллятора 604 с треугольного столбца на квадратный столбец и осуществить захват изображения. Таким образом, можно получить пропускание рентгеновских лучей. Кроме того, поскольку известен линейный коэффициент поглощения энергии μ_en сцинтиллятора 604, kI₀ можно вычислить, используя измерение интенсивности излучения флуоресценции J и уравнение (3). Альтернативно, эффективный kI₀ и μ_en можно вычислить посредством сканирования решетки 603 сцинтилляторов в направлении X, получая интенсивность излучения флуоресценции в зависимости от изменения местоположения рентгеновских лучей, и аппроксимируя уравнение (3) к интенсивности излучения флуоресценции.

[0081] То есть, даже небольшое изменение местоположения, обусловленное преломлением в объекте 304 детектирования, можно вычислить, используя зависимость между интенсивностями флуоресценции опорных рентгеновских лучей 601 и преломляемых рентгеновских лучей 602. Альтернативно, подобно второму варианту осуществления, в соответствии с настоящим вариантом осуществления изменение местоположения рентгеновских лучей (ΔX) можно вычислить, используя интенсивность излучения флуоресценции для флуоресценции 605 и таблицу данных, которая предварительно генерируется посредством измерения интенсивности излучения флуоресценции для флуоресценции 605 (J(X)).

[0082] Дифференциальную фазу (dφ/dx) и фазу (φ) можно вычислить, осуществляя вычисления с использованием данных, полученных описанным выше образом в соответствии с блок-схемой последовательности операций, представленной на фиг.5. После этого, дифференциальное фазовое изображение и фазовое изображение можно отобразить в блоке 308 отображения.

[0083] Посредством такой конфигурации можно детектировать даже небольшое изменение местоположения рентгеновских лучей. Таким образом, большое расстояние между объектом 304