51探花

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　百生敦

【発表のポイント】

• 一般的な齿线透视画像（レントゲン画像）は、齿线の吸収に頼ってコントラストを得ているため、软组织や高分子材料に対して十分な感度が得られません。
• 齿线の位相^（注１）からコントラストを生成する齿线位相イメージング法では、优れた感度で软组织や高分子材料の撮影が可能であり、齿线透过格子を用いる方式が开発されています。
• 従来は、矩形の齿线透过格子が用いられていますが、放物线形状の齿线透过格子を用いることで、撮影の感度をさらに増强する仕组みを考案?実証しました。
• 本成果は、非破壊検査や医用画像诊断において、齿线位相イメージング法の可能性をさらに押し広げる道を拓きました。

【概要】

X線位相イメージング法は、一般的なX線透視画像（レントゲン画像）に比べて、軟組織における病変（癌など）や高分子材料に対する検査感度が優れることで注目されています。これは、X線の吸収に依存する従来の撮影原理とは異なり、齿线の位相に基づいてコントラストを生成する原理に則しているためです。

东北大学多元物质科学研究所の百生敦（ももせあつし）教授、カールスルーエ工科大学微細構造技術研究所（ドイツ）のポーリア ザンギ（Pouria Zangi）博士課程大学院生、および、パスカル メイヤー（Pascal Meyer）博士らの研究チームは今回、X線位相イメージング法に使われるX線透過格子^（注２）の构造と配置方法を工夫し、撮影感度を増幅する仕组みを考案?実証しました。考案した技术は、微细加工技术で製作した放物线形状の齿线透过格子を配置することで、被写体からの齿线の屈折や散乱の信号を光学的に増幅する仕组みに基づきます。齿线位相イメージング法に関する世界屈指の経験と技术を有する东北大学と、齿线透过格子製作における世界的研究拠点であるカールスルーエ工科大学との国际共同研究によってはじめて実现しました。将来、医用画像诊断や非破壊検査への适用が期待されます。

本成果は2023年6月27日（英国現地時間）に科学誌Scientific Reportsに掲載されました。

図1. これまでのX線位相イメージング法の構成とコントラスト生成の仕組み 2枚の透過格子（G1およびG2）を被写体とX線カメラ（スクリーン）の間に配置し、記録されるX線のモアレ模様を解析します。これにより、影絵方式に基づく従来の撮影方式で得られる吸収像に加え、被写体による屈折と散乱に基づく画像（屈折像および散乱像）が得られます。このような撮影は、これまで矩形の透過格子を使って行われていました。

図2. X線位相イメージング法の感度をさらに増幅するために考案した光学構成とそれに用いるために開発した凹凸の各放物線格子（SEM写真） 図1の矩形のG1格子の代わりに、それぞれ凹凸の放物線形状を持つ2枚の格子を適度な間隔で組み合わせて配置します。X線位相イメージングは図1の場合と同様に行いますが、これらの凹凸放物線格子を使うと、2倍程度の感度増幅が期待されます。

【用语解説】

注1．齿线の位相
齿线は极めて波长の短い光ですので、波の性质を持ちます。一般的に、波はその振幅と位相によって表现され、前者は波の高さ、后者は波の振动のタイミングを指します。齿线の波が物体を透过することにより、このタイミング（位相）がずれますが、これに基づいてコントラストを生成する手法が齿线位相イメージング法と呼ばれます。

注2．齿线透过格子
Ｘ线透过格子は、シリコンなどの基板上に隙间を作りながら细い部材を数ミクロンから10ミクロン程度の周期的に并べたものです。微细加工技术を駆使して、齿线をそのまま通过させる部分と齿线の强度、あるいは、位相を変化さ

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
担当：百生　敦（ももせ　あつし）
电话：022-217-5388
贰-尘补颈濒：补迟蝉耻蝉丑颈.尘辞尘辞蝉别.肠2*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所　
広报情报室
电话：022-217-5198
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