KR20230041307A - Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module - Google Patents
Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230041307A KR20230041307A KR1020210124757A KR20210124757A KR20230041307A KR 20230041307 A KR20230041307 A KR 20230041307A KR 1020210124757 A KR1020210124757 A KR 1020210124757A KR 20210124757 A KR20210124757 A KR 20210124757A KR 20230041307 A KR20230041307 A KR 20230041307A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- scintillator
- optical sensor
- positron emission
- detection device
- radiation detection
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000003325 tomography Methods 0.000 title 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 72
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 36
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000037323 metabolic rate Effects 0.000 description 1
- 238000009206 nuclear medicine Methods 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 210000002265 sensory receptor cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2002—Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/248—Silicon photomultipliers [SiPM], e.g. an avalanche photodiode [APD] array on a common Si substrate
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 명확한 영상 획득으로 안정적인 검출 성능을 확보하면서도, 종래 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 비하여 상대적으로 적은 수의 광센서 모듈과 단순한 회로 구성으로 구성할 수 있어 충분한 검출 성능의 확보 및 전체적인 비용 절감을 도모할 수 있는, 최적화된 광센서 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation detection device of a positron emission imaging device, and more particularly, to a radiation detection device of a conventional positron emission imaging device, while ensuring stable detection performance through clear image acquisition, and a relatively small number of optical sensor modules and A radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized optical sensor module, which can be configured with a simple circuit configuration and can secure sufficient detection performance and reduce overall cost.
최근 들어, 비침습적으로 생체 내부를 영상 형태로 나타내어 정확한 질병 진단에 필요한 정보를 제공하는 의료용 영상 기기가 널리 사용되고 있다.Recently, medical imaging devices that non-invasively display the inside of a living body in the form of an image to provide information necessary for accurate disease diagnosis have been widely used.
이러한 의료용 영상 기기 중에서도 특히, 핵의학 영상 기기 중 양전자방출단층촬영기기(Positron Emission Tomography, PET)는 양전자를 방출하는 방사성의 약품을 체내에 주입 후, 양전자와 전자의 상호작용에 의해 발생되는 소멸방사선(2개의 감마선)을 외부의 검출기에서 동시 검출하여 영상화를 수행하는 장비이다.Among these medical imaging devices, in particular, among nuclear medicine imaging devices, Positron Emission Tomography (PET) emits evanescent radiation generated by the interaction between positrons and electrons after injecting a radioactive drug that emits positrons into the body. It is an equipment that performs imaging by simultaneously detecting (two gamma rays) with an external detector.
양전자방출단층촬영기기는 여러 가지 생리적, 병리적 기본이 되는 생물현상을 영상화하는 도구로서 사용되는데, 양전자방출단층촬영기기의 영상을 이용하는 경우, 혈류량, 기저대사율 및 합성율과 같은 생화학적 현상을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 신경수용체와 전달체 농도, 유전자의 영상화도 가능한 장점을 갖는다.The positron emission tomography device is used as a tool for imaging various physiological and pathological biological phenomena. When using the image of the positron emission tomography device, biochemical phenomena such as blood flow, basal metabolic rate, and synthesis rate can be measured. In addition, it has the advantage of being able to image neuroreceptors, transporter concentrations, and genes.
이러한 양전자방출단층촬영기기(PET)는 검출 모듈(검출기)을 포함하는데, 검출 모듈은 섬광체(섬광 픽셀)와 광센서(광센서 픽셀)를 기본으로 구성되어 있다.Such a positron emission tomography (PET) includes a detection module (detector), which is basically composed of a scintillator (scintillation pixel) and an optical sensor (optical sensor pixel).
구체적으로, 양전자방출단층촬영기기에서 서로 반대방향으로 방출된 소멸방사선은 양측의 검출기로 측정되며 동시응답선(line of response, LOR)을 형성한다. 소멸방사선을 검출하는 검출기는 고에너지의 감마선을 검출하기 위해 밀도가 높은 섬광체와 섬광체에서 감마선과 상호작용하여 발생된 빛을 검출하기 위한 광센서로 이루어져 있다. 섬광체는 작은 크기의 섬광 픽셀이 배열형태로 이루어져 공간분해능을 향상시킨다. 광센서는 섬광체에서 발생된 빛의 검출효율이 높고, 낮은 동작 전압과 작은 크기의 실리콘광전증배센서(silicon photomultiplier, SiPM)을 사용한다.Specifically, evanescent radiation emitted in opposite directions from a positron emission tomography device is measured by detectors on both sides and forms a line of response (LOR). A detector for detecting evanescent radiation consists of a high-density scintillator for detecting high-energy gamma rays and an optical sensor for detecting light generated by interaction with gamma rays in the scintillator. The scintillator is composed of an array of small-sized scintillating pixels to improve spatial resolution. The optical sensor uses a silicon photomultiplier (SiPM) having a high detection efficiency of light generated from a scintillator, a low operating voltage, and a small size.
도 1은 종래 검출 모듈을 포함하는 일 예로서 Cannon 사의 Cartesion Prime PET/CT와 이에 사용되는 검출기를 나타내는 도면이며, 도 2는 종래 다른 검출 모듈로서 36개의 섬광 픽셀과 이와 동일한 수의 광센서가 사용된 예를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing Cannon's Cartesion Prime PET/CT and a detector used therein as an example including a conventional detection module, and FIG. 2 is another conventional detection module, in which 36 scintillation pixels and the same number of optical sensors are used. It is a drawing showing an example.
종래 양전자방출단층촬영기기(PET)의 검출 모듈(검출기)은 도 1의 경우, 12 
즉, 도 1 및 2와 같이 다수의 섬광 픽셀과 동일한 수의 광센서로 이루어진 검출 모듈의 경우 디지털 신호로 바로 획득이 가능하다.That is, in the case of a detection module composed of a plurality of light pixels and the same number of optical sensors as shown in FIGS. 1 and 2, it is possible to directly obtain a digital signal.
그러나 이러한 검출 모듈은 섬광 픽셀과 광센서가 1:1로 이루어져야 하므로 매우 많은 광센서가 필요하며, 이를 처리하기 위한 다수의 회로가 필요하다. 이와 같은 검출 모듈에서는 전체 광센서에서 발생된 신호를 모두 처리하기 위해 해당 개수의 채널의 신호처리 회로가 필요하며, 이러한 구성 역시 신호 획득에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.However, such a detection module requires a large number of light sensors and a large number of circuits to process them since the flashing pixels and the light sensor must be made in a ratio of 1:1. In such a detection module, signal processing circuits for a corresponding number of channels are required to process all signals generated by all optical sensors, and this configuration also has a problem in that signal acquisition takes a lot of time.
또한, 상기와 같이 검출 모듈을 구성할 경우 사용되는 광센서의 수가 매우 많아지게 되며, 이는 많은 수의 광센서 사용과 복잡한 회로구성을 요구하여 전체적인 비용 상승을 발생시키는 문제점이 있다.In addition, when the detection module is configured as described above, the number of optical sensors used becomes very large, which requires the use of a large number of optical sensors and a complicated circuit configuration, resulting in an increase in overall cost.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 안정적인 검출 성능을 확보할 수 있으면서, 종래 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 비하여 상대적으로 적은 수의 광센서 모듈과 단순한 회로 구성으로 구성할 수 있어 성능의 확보와 동시에 전체적인 비용 절감을 도모할 수 있는, 최적화된 광센서 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention for solving the above conventional problems is capable of securing stable detection performance, and is composed of a relatively small number of optical sensor modules and a simple circuit configuration compared to the radiation detection device of a conventional positron emission imaging device. It is an object of the present invention to provide a radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized optical sensor module, which can secure performance and reduce overall cost at the same time.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 복수의 섬광 픽셀로 구성되는 섬광체; 상기섬광체에서 방출된 방사선과 상호작용하여 발생된 빛을 검출하도록 구성되며, 상기 섬광체의 섬광 픽셀의 개수보다 적은 개수로 이루어지는 복수의 광센서; 및 상기 섬광체, 및 상기 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛을 상기 광센서로 제공하도록 구성되는 광 전달 모듈:을 포함하는 것을 특징으로 하는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치이 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the objects and other features of the present invention, a scintillator composed of a plurality of scintillation pixels; a plurality of optical sensors configured to detect light generated by interacting with radiation emitted from the scintillator, the number of which is smaller than the number of scintillation pixels of the scintillator; and a light transmission module provided between the scintillator and the optical sensor to provide light generated from the scintillator to the optical sensor. .
본 발명에 있어서, 상기 섬광체는 밀도가 6.5g/cm3인 GAGG 섬광 픽셀로 구성되고, 상기 광센서는 실리콘 광증배소자(SiPM)로 구성되며, 상기 광센서는 상기 섬광체를 평면적으로 투영시킬 때 생성되는 투영면에 대하여 모서리 4개소에 구비될 수 있다.In the present invention, the scintillator is composed of GAGG scintillation pixels having a density of 6.5 g/cm 3 , the optical sensor is composed of a silicon photomultiplier (SiPM), and the optical sensor is configured to project the scintillator in a plane. It may be provided at four corners with respect to the generated projection surface.
본 발명에 있어서, 상기 광 전달 모듈은, 상기 섬광체에 구비되어 그 섬광체에서 발생된 빛이 상기 광센서에 전달되도록 구성되는 반사 부재를 포함할 수 있다.In the present invention, the light transmission module may include a reflective member provided on the scintillator and configured to transmit light generated from the scintillator to the optical sensor.
본 발명에 있어서, 상기 광 전달 모듈은, 상기 섬광체의 하부 또는 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛이 모든 광센서에 분포될 수 있게 분산 입사되도록 구성되는 광가이드 부재를 포함할 수 있다.In the present invention, the light transmission module may include a light guide member provided below the scintillator or between the scintillator and the optical sensor so that light generated from the scintillator is distributed and incident to all optical sensors. can
본 발명에 있어서, 상기 광 전달 모듈은, 상기 섬광체에 구비되어 그 섬광체에서 발생된 빛이 상기 광센서에 전달되도록 구성되는 반사 부재; 및 상기 섬광체의 하부 또는 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛이 모든 광센서에 분포될 수 있게 분산 입사되도록 구성되는 광가이드 부재를 포함할 수 있다.In the present invention, the light transmission module may include a reflective member provided on the scintillator and configured to transmit light generated from the scintillator to the optical sensor; and a light guide member provided below the scintillator or between the scintillator and the optical sensor so that the light generated from the scintillator can be distributed and incident to all optical sensors.
본 발명에 있어서, 상기 반사 부재는 무작위 반사 각도를 갖는 난반사체로 이루어지며, 상기 광가이드 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어질 수 있다.In the present invention, the reflective member may be made of a diffuse reflector having a random reflection angle, and the light guide member may be made of a mirror reflector having the same reflection angle.
본 발명에 있어서, 상기 반사 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지며, 상기 광가이드 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어질 수 있다.In the present invention, the reflective member may be made of a mirror reflector having the same reflection angle, and the light guide member may be made of a mirror reflector having the same reflection angle.
본 발명에 있어서, 상기 광가이드 부재는 3mm ~ 5mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.In the present invention, the light guide member preferably has a thickness of 3 mm to 5 mm.
본 발명에 따른 최적화된 광센서 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 의하면, 종래 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 비하여 상대적으로 적은 수의 광센서 모듈과 단순한 회로 구성으로 구성할 수 있어 전체적인 비용을 절감할 수 있으면서, 동일한 검출 성능은 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized optical sensor module according to the present invention, compared to the radiation detection device of a conventional positron emission imaging device, it can be configured with a relatively small number of optical sensor modules and a simple circuit configuration. There is an effect of maintaining the same detection performance while reducing the overall cost.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 종래 검출 모듈을 포함하는 일 예로서 Cannon 사의 Cartesion Prime PET/CT와 이에 사용되는 검출기를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 다른 검출 모듈로서 36개의 섬광 픽셀과 이와 동일한 수의 광센서가 사용된 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 최적화된 검출 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치를 도식화하여 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험을 위하여 6 × 6 GAGG 섬광 픽셀 배열과 4개의 SiPM 픽셀 배열을 사용한 방사선 검출 모듈을 설계 사항을 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험에서 섬광 픽셀과 광가이드의 반사체를 모두 난반사체로 처리한 결과를 나타내는 평면 영상이다.
도 6은 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험에서 섬광 픽셀은 거울반사체를 적용하고, 광가이드는 난반사체를 적용하였을 경우 각 광가이드의 두께에 따라 획득한 평면 영상이다.
도 7은 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험에서 섬광 픽셀은 난반사체, 광가이드는 거울반사체로 처리하였을 경우 획득한 평면 영상이다.
도 8은 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험에서 섬광 픽셀과 광가이드에 모두 거울반사체를 사용하여 획득한 평면 영상이다.
도 9는 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험에서 광가이드의 두께에 따른 프로파일을 나타내는 도면으로, (a)는 섬광 픽셀을 난반사체로 처리하였을 경우 광가이드의 두께에 따른 프로파일을 나타내고, (b)는 섬광 픽셀을 거울반사체로 처리하였을 경우를 나타내는 도면이다.1 is a view showing Cannon's Cartesion Prime PET/CT and a detector used therefor as an example including a conventional detection module.
2 is a view showing an example in which 36 flash pixels and the same number of optical sensors are used as another conventional detection module.
3 is a schematic configuration diagram of a radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized detection module according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating design details of a radiation detection module using a 6 × 6 GAGG scintillation pixel array and 4 SiPM pixel arrays for an experiment of a radiation detection device of a positron emission imaging device according to the present invention.
FIG. 5 is a planar image showing the result of treating both the scintillation pixels and reflectors of the light guide with diffuse reflectors in an experiment of the radiation detection device of the positron emission imaging device according to the present invention.
6 is a plane image obtained according to the thickness of each light guide when a specular reflector is applied to a scintillating pixel and a diffuse reflector is applied to a light guide in an experiment of a radiation detection device of a positron emission imaging device according to the present invention.
FIG. 7 is a plane image obtained when the scintillating pixel is treated with a diffuse reflector and the light guide is treated with a mirror reflector in an experiment of a radiation detection device of a positron emission imaging device according to the present invention.
8 is a plane image obtained by using a mirror reflector for both a scintillating pixel and a light guide in an experiment of a radiation detection device of a positron emission imaging device according to the present invention.
9 is a diagram showing the profile according to the thickness of the light guide in the experiment of the radiation detection device of the positron emission imaging device according to the present invention. and (b) is a diagram showing a case where the flashing pixel is treated with a mirror reflector.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.Additional objects, features and advantages of the present invention may be more clearly understood from the following detailed description and accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention may make various changes and may have various embodiments, and the examples described below and shown in the drawings are not intended to limit the present invention to specific embodiments. No, it should be understood to include all changes, equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "...unit", "...unit", and "...module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and It can be implemented as a combination of software.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 최적화된 검출 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a radiation detection device of a positron emission imaging apparatus having an optimized detection module according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치는, 특정 배치 구조의 광센서와 검출 모듈 중심에 위치한 섬광 픽셀에서 발생된 빛을 각 광센서에서 획득하기 위해 광가이드와 반사체를 포함하여 구성된다.A radiation detection device for a positron emission imaging device according to the present invention includes an optical sensor having a specific arrangement structure and a light guide and a reflector to acquire light generated from a scintillation pixel located at the center of a detection module in each optical sensor.
도 3은 본 발명에 따른 최적화된 검출 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치를 도식화하여 나타내는 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized detection module according to the present invention.
본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 섬광체(섬광 픽셀)(100: 110); 광센서(200); 및 광 전달 모듈(300);을 포함한다.As shown in FIG. 3, the radiation detection device of the positron emission imaging device according to the present invention largely includes a scintillator (scintillation pixel) (100:110);
구체적으로, 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 섬광 픽셀(110)로 이루어지는 섬광체(100); 상기섬광체(100)에서 방출된 방사선과 상호작용하여 발생된 빛을 검출하도록 구성되며, 상기 섬광체(100)의 섬광 픽셀(110)의 개수보다 적은 개수로 이루어지는 복수의 광센서(200); 및 상기 섬광체(100), 및 상기 섬광체(100)와 광센서(200) 사이에 구비되며, 상기 섬광체(100)의 섬광 픽셀(110)에서 발생된 빛, 즉 상기 복수의 섬광 픽셀(110) 모두에서 발생된 빛을 상기 광센서(200)로 제공하도록 구성되는 광 전달 모듈(300):을 포함한다.Specifically, the radiation detection device of the positron emission imaging apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 3, includes a
본 발명에서 상기 섬광체(100)의 섬광 픽셀(110)은 일 예로 GAGG 섬광 픽셀로 구성되는 것이 바람직하다. GAGG 섬광 픽셀은 고체로서, 밀도가 6.5g/cm3으로, 3.67g/cm3의 NaI(Tl) 보다 고밀도로서 고에너지 측정 효율이 우수하고, 감쇠 시간(decay time)이 짧기 때문에 더 많은 광자를 받을 수 있는 장점이 있다.In the present invention, it is preferable that the
본 발명에서 상기 광센서(200)는 실리콘 광증배소자(SiPM)로 구성될 수 있다.In the present invention, the
본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치는, 복수의 섬광 픽셀(110)로 이루어지는 섬광체(100)를 평면적으로 투영시킬 때 생성되는 투영면에 대하여 모서리 4개소에 광센서(200)가 구비되는 것으로 구성될 수 있다.In the radiation detection device of the positron emission imaging device according to the present invention,
다음으로, 상기 광 전달 모듈(300)은 상기 섬광체(100) 및 상기 섬광체(100)와 광센서(200) 사이에 구비되며, 상기 섬광체(100)의 섬광 픽셀(110)에서 발생된 빛, 즉 상기 복수의 섬광 픽셀 (110) 모두에서 발생된 빛을 상기 광센서(200)로 제공하도록 구성되는 구성부이다.Next, the
구체적으로, 상기 광 전달 모듈(300)은 상기 섬광체(100)에 구비되어 그 섬광체(100)에서 발생된 빛이 최대한 상기 광센서(200)에 전달되도록 구성되는 반사 부재(반사체)(310)를 포함할 수 있다.Specifically, the
또한, 상기 광 전달 모듈(300)은 상기 섬광체(100)의 하부 또는 섬광체(100)와 광센서(200) 사이에 구비되어 상기 섬광체(100)에서 발생된 빛이 모든 광센서(200)에 분포될 수 있게 분산 입사되도록 구성되는 광가이드 부재(320)를 포함할 수 있다.In addition, the
다시 말해서, 본 발명의 광 전달 모듈(300)은 상기 섬광체(100)에 구비되어 그 섬광체(100)의 각 섬광 픽셀(110)에서 발생된 빛이 상기 광센서(200)에 전달되도록 구성되는 반사 부재(반사체)(310); 및 상기 섬광체(100)의 하부(즉, 빛이 광센서(200)로 전달되는 부분)에 구비되어 그 섬광체(100)의 각 섬광 픽셀(110)에서 발생된 빛이 모든 광센서(200)에 분산되어 입사되도록 구성되는 광가이드 부재(320); 및 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.In other words, the
본 발명에서 상기 반사 부재(반사체)(310)는 무작위 반사 각도를 갖는 난반사체 또는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체(바람직하게는 거울반사체)로 이루어지고, 상기 광가이드 부재(320)는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 반사 부재(반사체)(310)가 무작위 반사 각도를 갖는 난반사체나 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지고, 광가이드 부재(320)가 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지는 것이 명확한 영상을 얻는데 바람직함은 아래에서 상세히 설명될 실험을 통해 확인하였으며, 이에 대해서는 후술한다.In the present invention, the reflective member (reflector) 310 is composed of a diffuse reflector having a random reflection angle or a mirror reflector (preferably a mirror reflector) having the same reflection angle, and the
또한, 본 발명에서 상기 광가이드 부재(320)의 두께는 3mm ~ 5mm인 것이 바람직하다. 이러한 광가이드 부재(320)의 두께에 대한 범위 또한 아래에서 상세히 설명될 실험을 통해 명확한 영상을 얻는데 확인하였으며, 이에 대해서는 아래에서 설명한다.In addition, in the present invention, it is preferable that the
한편, 본 발명의 발명자는 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치를 도출하는데 포함되는 광가이드의 두께 및 반사체의 종류, 섬광 픽셀에 적용된 반사체의 종류에 따른 평면 영상에 대한 실험을 실시하였으며, 이에 대하여 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다.On the other hand, the inventor of the present invention conducted an experiment on a plane image according to the thickness of the light guide, the type of reflector, and the type of reflector applied to the scintillation pixel included in deriving the radiation detection device of the positron emission imaging device according to the present invention. , This will be described with reference to FIGS. 4 to 9.
1. 양전자방출촬영기기(PET)의 방사선 검출기 설계1. Radiation detector design for positron emission imaging (PET)
상대적으로 적은 수의 광센서를 사용한 PET 검출기를 설계하기 위해 DETECT2000을 사용하여 검출기를 구성 후 성능을 평가하였다. DETECT2000은 섬광체와 광센서로 이루어진 검출기에서 감마선과 상호작용하여 발생된 빛의 이동과 반사 및 흡수, 산란 등을 모사할 수 있다. DETECT2000을 사용하여 섬광체에서 발생된 빛은 광센서로 설계한 영역을 통해 검출이 가능하며, 이를 통해 평면 영상을 획득할 수 있다. 그러므로 광센서의 수에 따른 검출된 빛 분포를 분석할 수 있으며, 빛의 분포에 따라 다른 양상의 평면 영상이 나타난다.In order to design a PET detector using a relatively small number of optical sensors, DETECT2000 was used to configure the detector and evaluate its performance. DETECT2000 can simulate the movement, reflection, absorption, and scattering of light generated by interacting with gamma rays in a detector composed of a scintillator and an optical sensor. By using DETECT2000, the light generated from the scintillator can be detected through the area designed with the optical sensor, and through this, a flat image can be obtained. Therefore, it is possible to analyze the distribution of detected light according to the number of optical sensors, and a flat image of different aspects appears according to the distribution of light.
검출기의 섬광체는 빛의 발생량이 우수하고, 밀도가 높으며 자연방사선이 발생하지 않는 GAGG 섬광체를 사용하였으며, 광센서로는 3mm × 3mm 크기의 SiPM을 사용하여 검출기를 구성하였다. 도 4는 본 발명에 따른 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치의 실험을 위하여 6 × 6 GAGG 섬광 픽셀 배열과 4개의 SiPM 픽셀 배열을 사용한 방사선 검출 모듈을 설계 사항을 도식화하여 나타내는 도면이다.The scintillator of the detector uses a GAGG scintillator that has excellent light generation, high density and does not generate natural radiation, and a 3mm × 3mm SiPM was used as the optical sensor to configure the detector. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating design details of a radiation detection module using a 6 × 6 GAGG scintillation pixel array and 4 SiPM pixel arrays for an experiment of a radiation detection device of a positron emission imaging device according to the present invention.
도 4와 같이 6 × 6 GAGG 섬광 픽셀 배열과 4개의 SiPM 픽셀 배열을 사용하여, GAGG 섬광 픽셀과 SiPM의 사용 비율을 9:1로 설계하였다. GAGG 섬광 픽셀의 크기는 2mm × 2mm × 20mm이며, 2.1mm 간격으로 배열하였다. 섬광 픽셀 배열의 전체 크기는 12.5mm × 12.5mm이며, 4개의 SiPM 픽셀의 위치는 섬광 픽셀의 가장자리 영역에 놓이도록 위치시켰다. 적은 수의 SiPM을 사용하여 모든 GAGG 섬광 픽셀에서 발생된 빛을 획득하기 위해 섬광 픽셀과 SiPM 사이에 광가이드를 삽입하여, GAGG에서 발생된 빛이 모든 SiPM에 분산되어 입사하도록 설계하였다.As shown in FIG. 4, using a 6 × 6 GAGG scintillation pixel array and 4 SiPM pixel arrays, the ratio of GAGG scintillation pixels to SiPM was designed to be 9:1. The size of the GAGG scintillation pixels was 2 mm × 2 mm × 20 mm, and they were arranged at 2.1 mm intervals. The overall size of the scintillation pixel array is 12.5 mm × 12.5 mm, and the positions of the four SiPM pixels are positioned to lie on the edge area of the scintillation pixel. In order to acquire the light generated from all GAGG scintillation pixels using a small number of SiPMs, a light guide was inserted between the scintillation pixels and the SiPM, and the light generated from the GAGG was designed to be distributed and incident to all SiPMs.
GAGG 섬광 픽셀에서 발생된 빛을 최대한 SiPM에 전달시키기 위해 반사체를 사용하였다. 사용한 반사체는 무작위 반사각도를 지닌 난반사체와 입사각도와 동일한 반사각도를 지닌 거울반사체를 사용하여 획득한 영상의 특성을 분석하였다. 또한, 광가이드의 옆면과 SiPM의 영역 이외의 바닥면을 반사체 처리하여 최대한 빛을 SiPM에서 획득하도록 하였으며, 광가이드의 반사체 또한 난반사체와 거울반사체를 적용하여 획득된 영상을 분석하였다.A reflector was used to transmit the light generated from the GAGG scintillation pixel to the SiPM as much as possible. The characteristics of the acquired images were analyzed using a diffuse reflector with a random reflection angle and a mirror reflector with the same reflection angle as the incident angle. In addition, the side surface of the light guide and the bottom surface other than the area of the SiPM were treated with reflectors to obtain maximum light from the SiPM.
2. 평면 영상 획득2. Planar image acquisition
설계한 검출기의 평면 영상을 획득하기 위해 각 섬광 픽셀에서 소멸방사선의 에너지에 해당하는 빛을 발생시켜 광센서로 획득한 후 영상을 재구성하였다. 빛은 각 섬광 픽셀의 중심에서 발생시켰다. 평면 영상에서 각 섬광 픽셀의 위치가 구분되기 위해서는 4개의 SiPM에서 섬광 픽셀의 위치에 따라 서로 다른 빛의 신호가 획득되어야 한다. 이를 위해 각 섬광 픽셀에서 발생된 빛을 모든 SiPM에 분포시키기 위해 광가이드를 사용하였으며, 광가이드의 두께에 따라 획득된 평면 영상을 분석하여 최적의 두께를 평가하였다.In order to obtain a plane image of the designed detector, light corresponding to the energy of evanescent radiation was generated from each scintillation pixel, obtained with an optical sensor, and then the image was reconstructed. Light was generated at the center of each scintillation pixel. In order to distinguish the position of each scintillation pixel in a planar image, different light signals must be acquired according to the position of the scintillation pixel in the four SiPMs. To this end, a light guide was used to distribute light generated from each scintillation pixel to all SiPMs, and the optimal thickness was evaluated by analyzing plane images obtained according to the thickness of the light guide.
실험 결과Experiment result
1. 반사체 처리에 따른 평면 영상 비교1. Planar image comparison according to reflector processing
GAGG 섬광 픽셀과 광가이드에 적용한 반사체의 종류에 따른 평면 영상을 획득 후 비교하였다. 도 5는 섬광 픽셀과 광가이드의 반사체를 모두 난반사체로 처리한 결과를 나타내는 평면 영상이다. (a)는 광가이드의 두께가 2mm일 경우, (b)는 3mm, (c)는 4mm, (d)는 5mm일 때 평면 영상이다. 모든 광가이드의 두께에서 6 × 6의 섬광 픽셀이 구분되지 않는 것을 확인할 수 있다Planar images according to the type of reflector applied to the GAGG scintillation pixel and the light guide were obtained and compared. 5 is a planar image showing the result of processing both the scintillation pixels and reflectors of the light guide as diffuse reflectors. (a) is a planar image when the thickness of the light guide is 2 mm, (b) is 3 mm, (c) is 4 mm, and (d) is 5 mm. It can be seen that 6 × 6 scintillation pixels are not distinguished in all thicknesses of light guides.
도 6은 섬광 픽셀은 거울반사체를 적용하고, 광가이드는 난반사체를 적용하였을 경우 각 광가이드의 두께에 따라 획득한 평면 영상이다. 광가이드의 두께는 도 5의 배열 순서와 동일하다. 도 5와 마찬가지로 섬광 픽셀들이 구분되지 않는 것을 확인할 수 있다. 도 7은 섬광 픽셀은 난반사체, 광가이드는 거울반사체로 처리하였을 경우 획득한 평면 영상이다. 광가이드의 모든 두께에서 6 × 6의 섬광 픽셀들이 모두 잘 구분되는 것을 확인할 수 있다. 도 8은 섬광 픽셀과 광가이드에 모두 거울반사체를 사용하여 획득한 평면 영상으로, 도 6과 마찬가지로 모든 두께의 광가이드에서 섬광 픽셀들이 모두 잘 구분되는 것을 확인할 수 있었다.6 is a plane image obtained according to the thickness of each light guide when a specular reflector is applied to the scintillation pixel and a diffuse reflector is applied to the light guide. The thickness of the light guide is the same as that of FIG. 5 . As in FIG. 5 , it can be confirmed that flash pixels are not distinguished. 7 is a plane image obtained when the flashing pixel is treated with a diffuse reflector and the light guide is treated with a mirror reflector. It can be seen that all 6 × 6 scintillation pixels are well distinguished in all thicknesses of the light guide. 8 is a plane image obtained by using a mirror reflector for both the scintillation pixels and the light guide. As in FIG. 6, it can be confirmed that all scintillation pixels are well distinguished in the light guides of all thicknesses.
2. 프로파일 비교 2. Profile comparison
광가이드는 거울반사체를 사용할 경우 섬광 픽셀에 어떠한 반사체를 사용하는 것이 우수한 평면 영상을 획득 가능한지를 평가하기 위해 인접한 두 섬광 픽셀의 영상의 프로파일을 획득하여 비교평가 하였다. 인접한 두 섬광 픽셀은 도 9의 (a)와 (b)의 노란색 선의 위치와 같이 모든 평면 영상에서 가장 인접한 위치로 나타난 곳을 선정하였다. 도 9의 (a)는 섬광 픽셀을 난반사체로 처리하였을 경우 광가이드의 두께에 따른 프로파일을 나타내고, (b)는 섬광 픽셀을 거울반사체로 처리하였을 경우를 나타낸다.When a mirror reflector is used for the light guide, the image profiles of two adjacent scintillation pixels were acquired and compared to evaluate which reflector was used for the scintillation pixel to evaluate whether an excellent plane image could be obtained. Two adjacent scintillation pixels were selected as the most adjacent locations in all plane images, as shown in the locations of the yellow lines in (a) and (b) of FIG. 9 . 9 (a) shows a profile according to the thickness of the light guide when the flashing pixels are treated with a diffuse reflector, and (b) shows a case when the flashing pixels are treated with a mirror reflector.
프로파일의 정량적 평가를 위해 그래프의 꼭대기 지점 간의 거리(peak to peak distance), 꼭대기 지점과 골짜기 지점의 거리(peak to valley distance), 골짜기 지점의 영상의 계수(valley counts)를 통해 평가하였다. 모든 결과에서 섬광 픽셀의 반사체를 거울반사체를 사용하였을 경우 우수한 결과로 나타났다. 꼭대기 지점 간의 거리는 모든 광가이드 두께에서 평균적으로 난반사체를 적용하였을 경우 9.6 픽셀이 거울반사체에서는 12.6 픽셀로 거울반사체를 사용하였을 경우 더욱 뚜렷이 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 꼭대기 지점과 골짜기 지점 간의 거리는 난반사체일 경우 평균적으로 5.4 픽셀, 거울반사체는 6.2 픽셀로 나타나 거울반사체일 경우가 더욱 우수하였다. 골짜기 계수는 난반사체일 경우 평균적으로 25.4, 거울반사체는 13.2로 마찬가지로 거울반사체일 경우 더욱 적은 수의 계수를 보여 두 섬광 픽셀의 평면 영상의 영역간 구분이 잘되는 것을 확인할 수 있었다.For the quantitative evaluation of the profile, the distance between the top points of the graph (peak to peak distance), the distance between the top point and the valley point (peak to valley distance), and the image counts of the valley points (valley counts) were evaluated. In all the results, excellent results were obtained when a mirror reflector was used as the reflector of the flashing pixel. The average distance between the top points was 9.6 pixels when the diffuse reflector was applied and 12.6 pixels when the specular reflector was used on average in all thicknesses of the light guide. The average distance between the peak point and the valley point was 5.4 pixels for the diffuse reflector and 6.2 pixels for the specular reflector, and the specular reflector was more excellent. The valley coefficient was 25.4 on average for the diffuse reflector and 13.2 for the specular reflector. Similarly, the specular reflector showed a smaller number of coefficients, confirming that the two scintillation pixels were well distinguished between the plane image areas.
또한, 난반사체와 거울반사체를 사용하여 획득한 영상에서 광가이드의 반사체 처리를 거울반사체로 할 경우, 섬광 픽셀은 어떤 반사체를 사용하더라도 모든 광가이드의 두께에서 섬광 픽셀이 모두 잘 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 평면 영상에서 섬광 픽셀의 반사체에 따른 영향보다는 광가이드의 적용 반사체에 따라 평면 영상에서 각 섬광 픽셀들이 모두 구분되는지가 결정된다.In addition, in the image acquired using a diffuse reflector and a specular reflector, when the reflector of the light guide is treated as a mirror reflector, it can be confirmed that the flash pixels are well distinguished in all thicknesses of the light guide no matter what reflector is used. there was. That is, it is determined whether all of the scintillation pixels are distinguished in the planar image according to the applied reflector of the light guide rather than the effect of the reflector of the scintillation pixel in the planar image.
광가이드 두께를 2mm를 사용하여 획득한 평면 영상은 대체적으로 모든 섬광 픽셀들이 뚜렷이 나타나지 않고 가장자리 4개의 섬광 픽셀만 잘 나타난 것을 확인할 수 있었다. 이는 가장자리 4개의 섬광 픽셀들은 영상에 퍼짐이 다른 위치의 섬광 픽셀들에 비해 적어 높은 카운트를 나타내 상대적으로 더욱 밝은 영상으로 나타났다. 그러나 이는 영상의 밝기 차이만 있는 것이며, 섬광 픽셀들 간의 구분 정도와는 관계가 없다.In the plane image obtained using a light guide thickness of 2 mm, it was confirmed that generally all the scintillation pixels did not appear clearly, but only the four scintillation pixels at the edges appeared well. This resulted in a relatively brighter image as the
본 발명의 발명자는 적은 수의 광센서를 사용한 PET 검출기를 DETECT2000 시뮬레이션 툴을 사용하여 설계하였고, 섬광체는 6 × 6 배열의 GAGG 섬광 픽셀을 사용하였고, 광센서로써 4개의 SiPM을 사용하여 검출기를 구성하였으며, 광가이드의 두께 및 반사체의 종류, 섬광 픽셀에 적용된 반사체의 종류에 따른 평면 영상을 획득하였고, 각 획득된 평면 영상의 비교 평가를 수행하였다. 섬광 픽셀 및 광가이드의 반사체를 모두 거울반사체를 사용할 경우 각 섬광 픽셀이 가장 잘 분리되어 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 광가이드의 두께에서는 모든 두께에서 각 섬광 픽셀이 잘 구분되었으나 5mm 두께에서 모든 수치가 우수하게 나타났으며, 광가이드 두께가 증가함에 따라 섬광 픽셀 하나의 영상이 커지므로 3mm의 광가이드를 사용하는 것이 가장 적합할 것으로 판단되었다.The inventor of the present invention designed a PET detector using a small number of optical sensors using the DETECT2000 simulation tool, used a 6 × 6 array of GAGG scintillation pixels as a scintillator, and constructed a detector using four SiPMs as optical sensors plane images were obtained according to the thickness of the light guide, the type of reflector, and the type of reflector applied to the scintillating pixel, and comparative evaluation of each acquired plane image was performed. It was confirmed that each scintillation pixel was best separated when mirror reflectors were used for both the scintillation pixel and the reflector of the light guide. In the thickness of the light guide, each scintillation pixel was well distinguished in all thicknesses, but all values were excellent at the thickness of 5 mm. As the thickness of the light guide increases, the image of one scintillation pixel becomes larger, so it was determined that the use of a 3 mm light guide would be most appropriate.
본 발명의 발명자는 이러한 연구와 실험을 통해 상대적으로 적은 수의 광센서를 사용하는 검출기를 구현함으로써 비용의 감소를 이룰 수 있고, 복잡한 회로를 간단히 구성함으로써 신호 처리의 편리함과 간결함을 도모할 수 있음을 확인하였다.Through these studies and experiments, the inventors of the present invention can achieve cost reduction by implementing a detector using a relatively small number of optical sensors, and can promote convenience and simplicity of signal processing by simply configuring a complex circuit. confirmed.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 최적화된 광센서 모듈을 갖는 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 의하면, 종래 양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치에 비하여 상대적으로 적은 수의 광센서 모듈과 단순한 회로 구성으로 구성할 수 있어 전체적인 비용을 절감할 수 있으면서, 명확한 영상 획득으로 검출 성능은 유지할 수 있는 이점이 있다.According to the radiation detection device of a positron emission imaging device having an optimized optical sensor module according to the present invention as described above, a relatively small number of optical sensor modules and a simple circuit configuration compared to the radiation detection device of a conventional positron emission imaging device. It can be configured to reduce the overall cost, but has the advantage of maintaining the detection performance with clear image acquisition.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in this specification and the accompanying drawings merely illustrate some of the technical ideas included in the present invention by way of example. Therefore, since the embodiments disclosed in this specification are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain it, it is obvious that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. All modified examples and specific examples that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 섬광체
110: 섬광 픽셀
200: 광센서
300: 광 전달 모듈
310: 반사 부재(반사체)
320: 광가이드 부재100: scintillator
110: flashing pixels
200: light sensor
300: light transmission module
310: reflective member (reflector)
320: light guide member
Claims (8)
상기섬광체에서 방출된 방사선과 상호작용하여 발생된 빛을 검출하도록 구성되며, 상기 섬광체의 섬광 픽셀의 개수보다 적은 개수로 이루어지는 복수의 광센서; 및
상기 섬광체, 및 상기 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛을 상기 광센서로 제공하도록 구성되는 광 전달 모듈:을 포함하는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
a scintillator composed of a plurality of scintillation pixels;
a plurality of optical sensors configured to detect light generated by interacting with radiation emitted from the scintillator, the number of which is smaller than the number of scintillation pixels of the scintillator; and
The scintillator, and a light transmission module provided between the scintillator and the optical sensor and configured to provide light generated by the scintillator to the optical sensor:
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 섬광체는 밀도가 6.5g/cm3인 GAGG 섬광 픽셀로 구성되고,
상기 광센서는 실리콘 광증배소자(SiPM)로 구성되며,
상기 광센서는 상기 섬광체를 평면적으로 투영시킬 때 생성되는 투영면에 대하여 모서리 4개소에 구비되는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to claim 1,
The scintillator is composed of GAGG scintillation pixels having a density of 6.5 g/cm 3 ,
The optical sensor is composed of a silicon photomultiplier (SiPM),
Characterized in that the optical sensor is provided at four corners with respect to the projection surface generated when the scintillator is projected in a plane
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 광 전달 모듈은,
상기 섬광체에 구비되어 그 섬광체에서 발생된 빛이 상기 광센서에 전달되도록 구성되는 반사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to claim 1,
The light transmission module,
Characterized in that it comprises a reflective member provided on the scintillator and configured to transmit light generated from the scintillator to the optical sensor.
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 광 전달 모듈은,
상기 섬광체의 하부 또는 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛이 모든 광센서에 분포될 수 있게 분산 입사되도록 구성되는 광가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to claim 1,
The light transmission module,
characterized in that it comprises a light guide member provided under the scintillator or between the scintillator and the optical sensor so that the light generated from the scintillator is distributed and incident to all optical sensors
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 광 전달 모듈은,
상기 섬광체에 구비되어 그 섬광체에서 발생된 빛이 상기 광센서에 전달되도록 구성되는 반사 부재; 및 상기 섬광체의 하부 또는 섬광체와 광센서 사이에 구비되어 상기 섬광체에서 발생된 빛이 모든 광센서에 분포될 수 있게 분산 입사되도록 구성되는 광가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to claim 1,
The light transmission module,
a reflective member provided on the scintillator and configured to transmit light generated by the scintillator to the optical sensor; And a light guide member provided below the scintillator or between the scintillator and the optical sensor to distribute the incident light generated from the scintillator to all optical sensors.
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 반사 부재는 무작위 반사 각도를 갖는 난반사체로 이루어지며,
상기 광가이드 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to any one of claims 2 to 5,
The reflective member is made of a diffuse reflector having a random reflection angle,
The light guide member is characterized in that made of a mirror reflector having the same reflection angle
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 반사 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지며,
상기 광가이드 부재는 동일한 반사 각도를 갖는 거울반사체로 이루어지는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.
According to any one of claims 2 to 5,
The reflective member is made of a mirror reflector having the same reflection angle,
The light guide member is characterized in that made of a mirror reflector having the same reflection angle
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
상기 광가이드 부재는 3mm ~ 5mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는
양전자방출촬영기기의 방사선 검출 장치.According to any one of claims 2 to 5,
The light guide member is characterized in that it has a thickness of 3mm ~ 5mm
Radiation detection device for positron emission imaging equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210124757A KR20230041307A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210124757A KR20230041307A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230041307A true KR20230041307A (en) | 2023-03-24 |
Family
ID=85872526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210124757A KR20230041307A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230041307A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101174485B1 (en) | 2009-12-03 | 2012-08-17 | 서강대학교산학협력단 | Positron Emission Tomogrphy and Signal Process Method of Positron Emission Tomogrphy |
| KR101450806B1 (en) | 2013-05-02 | 2014-10-15 | 서강대학교산학협력단 | Sensor gain control method and system for Positron Emission Tomography |
| KR101595929B1 (en) | 2013-10-11 | 2016-02-19 | 서강대학교산학협력단 | Interaction positioning method for Positron Emission Tomography and system using the same |
| KR102063828B1 (en) | 2018-02-02 | 2020-01-08 | 서강대학교산학협력단 | Signal detection method of radiographic imaging device and radiographic imaging device |
-
2021
- 2021-09-17 KR KR1020210124757A patent/KR20230041307A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101174485B1 (en) | 2009-12-03 | 2012-08-17 | 서강대학교산학협력단 | Positron Emission Tomogrphy and Signal Process Method of Positron Emission Tomogrphy |
| KR101450806B1 (en) | 2013-05-02 | 2014-10-15 | 서강대학교산학협력단 | Sensor gain control method and system for Positron Emission Tomography |
| KR101595929B1 (en) | 2013-10-11 | 2016-02-19 | 서강대학교산학협력단 | Interaction positioning method for Positron Emission Tomography and system using the same |
| KR102063828B1 (en) | 2018-02-02 | 2020-01-08 | 서강대학교산학협력단 | Signal detection method of radiographic imaging device and radiographic imaging device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102449504B (en) | Solid-state pet detector system with improved capabilities for quantification | |
| US10365385B2 (en) | Apparatus, method and system for sparse detector | |
| US20100282972A1 (en) | Indirect radiation detector | |
| US8884239B2 (en) | High resolution medical imaging detector | |
| US8299437B2 (en) | Gamma ray detector and gamma ray reconstruction method | |
| US10466371B2 (en) | Apparatus and methods for depth-of-interaction positron tomography detector using dichotomous sensing | |
| KR101542836B1 (en) | Detector for Positron Emission Tomography and Positron Emission Tomography system using the same | |
| US8063377B2 (en) | Crystal identification for high resolution nuclear imaging | |
| US20040227091A1 (en) | Methods and apparatus for radiation detecting and imaging using monolithic detectors | |
| US10349904B2 (en) | Positron CT apparatus | |
| US20090310735A1 (en) | Nuclear medical diagnostic device | |
| US9612344B2 (en) | Positron emission tomography and single photon emission computed tomography based on intensity attenuation shadowing methods and effects | |
| US8148697B2 (en) | Implementation of colored wavelength shifters in phoswich detectors | |
| KR20230041307A (en) | Radiation detector of position emission tomography having optimized detecting module | |
| CN109891268B (en) | Gamma radiation detector with parallax compensation | |
| KR102449932B1 (en) | Sensitivity enhancing method and system for radiation using compton effect | |
| JP4997603B2 (en) | Method and apparatus for improving the sensitivity of positron images |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |