JP2007514143A

JP2007514143A - Ｐｅｔ検出器用のシンチレーション層

Info

Publication number: JP2007514143A
Application number: JP2006540723A
Authority: JP
Inventors: フィードラー，クラオス; ゾルフ，トルステン; トン，アンドレーアス
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2007-05-31
Also published as: EP1690114A1; CN1886677A; WO2005052637A1; US20070194242A1

Abstract

本発明は、PET検出器のシンチレーション層（20）に関する。シンチレーション層（20）は、複数のシンチレーション素子（21）で構成され、これらの素子は、実質的に隙間が生じないように相互に接合され、曲率の中心（24）に向かうように配向される。シンチレーション層（20）の形態に応じて、シンチレーション素子（21）は、例えば先端が面取りされたくさび状またはピラミッド状に定形される。

Description

本発明は、PET検出器用のシンチレーション層、そのようなシンチレーション層を有するPET検出器、およびそのようなシンチレーション層を製作する方法に関する。

PET検出器用のシンチレーション層は、ガンマ量子を可視光線に変換するために必要となる。その後可視光線は、例えば光電子増倍管のような別のセンサによって検出される。シンチレーション層は、しばしば複数の直方体状のシンチレーション素子で構成され、これらの素子は、シンチレーション層内に並べて配置される。また、シンチレーション層は、しばしば曲面状である。従って、直方体状のシンチレーション素子は、これらの軸がシンチレーション層の曲率の中心に向かうように組み立てられ、半径方向外側に向かって広がるテーパー状の隙間が生じる。米国特許第6 285 028B1から、相互に平行に配置された直方体状シンチレーション素子を有する湾曲シンチレーション層は、公知である。異なる高さでシンチレーション素子を配置することにより、ステップ状の外表面と内表面を有する湾曲したシンチレーション層を製作することができる。例えば、シンチレーション層の曲率の中心から放射されるガンマ線は、伝播方向に応じて、異なる角度でシンチレーション素子に至る。これにより、シンチレーション層でのガンマ線の変換の間、位置に依存した偽像が生じる。
米国特許第6 285 028号明細書

本発明は、この状況に鑑みなされたものであり、シンチレーション層でのガンマ線の検出を改良するための手段を提供することを課題とする。

前記課題は、請求項1に記載のシンチレーション層、請求項4に記載のPET検出器、および請求項6に記載の方法によって解決される。好適な実施例は、従属項に示されている。

本発明によるシンチレーション層は、PET検出器への使用に特に適している。このシンチレーション層は、湾曲した内表面および／または湾曲した外表面を有する。内表面および外表面は、同心円上にあること、すなわち相互に平行で、同一の曲率中心を有することが好ましい。また、シンチレーション層は、複数のシンチレーション素子で構成され、このシンチレーション素子は、これらの間の隙間が最小となるように相互に接合され、（それらの体軸および／または側面は、）シンチレーション層の曲率の中心に向かって配向される。シンチレーション素子間の隙間がゼロよりも大きい場合、通常それらの隙間は、シンチレーション層の機能を最適化するため、必要な材料で充填される。そのような材料の重要な一例は、クロストークを避けるための、シンチレーション素子に戻る光を反射する反射性フォイルである。

シンチレーション素子の結合の緻密性のため、特にギャップレス（すなわち、反射性フォイルまたは同等物に必要な空間以外に隙間が存在しない）結合のため、シンチレーション層内を進行するガンマ線の平均経路長は、最大になる。従って、ガンマ量子の検出確率および光収率もまた、最大となる。さらに、曲率の中心から放射されるガンマ線は、シンチレーション層の全ての位置において、シンチレーション素子の体軸に対してほぼ平行となり、ガンマ線の伝播方向には依存しなくなる。従ってガンマ線は、シンチレーション層のいずれの位置においても、幾何学的に均一な条件となり、米国特許第6 285 028B1号による検出器のような位置に依存した偽像は、生じなくなる。

特に、シンチレーション層は、くさびまたはくさび錐台状の、それぞれのシンチレーション素子を有する円筒状であっても良い。

あるいは、シンチレーション層は、楕円状に湾曲していても良い。特に、シンチレーション層は、球状に湾曲していても良く、すなわち帽子状構造であっても良い。この場合、シンチレーション素子は、ピラミッドの錐台状である。

また本発明は、前述のいずれかの方法で構成されたシンチレーション層を有するPET検出器を有する。すなわちPET検出器の詳細、利点および改良点に関する更なる情報については、前述の説明を参照することができる。

さらに本発明は、PET検出器用のシンチレーション層を製作する方法に関する。当該方法では、複数のシンチレーション素子は、それらの間の隙間が最小になるように相互に接合され、通常隙間は、反射性フォイルのような介在材料で充填される。シンチレーション素子は、得られるシンチレーション層が湾曲して、シンチレーション素子がシンチレーション層内に設置されたとき、シンチレーション素子の体軸がシンチレーション層の曲率の中心に向かって配向されるように定形される。

当該方法によって、前述のようなシンチレーション層が製作される。なお、当該方法の詳細、利点および改良点に関する更なる情報については、該当箇所の記載を参照することができる。

当該方法の好適実施例では、シンチレーション素子は、大きなシンチレーション結晶から切断される。従って特に、平坦な表面を有するシンチレーション素子を製作することができる。

別の方法では、シンチレーション素子は、プレス成形法によって、セラミックシンチレーション材料から製作される。プレス成形法では、必要であれば、湾曲した外表面を有するシンチレーション素子を製作することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一例について説明する。

図1には、シンチレーション層10の一部分のみを示す。シンチレーション層10は、γ量子を可視光の光子に変換するために使用され、特にPET検出器において使用される。この場合、通常、シンチレーション層の領域は、（半）環状であり、約20cm×300cmの寸法である。また、消滅過程から2つのγ量子の同時検出が可能となるように、PET検出器には、少なくとも2つのそのようなシンチレーション層10が相互に対向して配置される。

図1に示されているシンチレーション層10は、円筒状に湾曲しており、曲率の中心は、軸14となる。シンチレーション層10は、複数の個々のシンチレーション素子11で構成される。接合されたシンチレーション素子11の間の隙間を排除または最小化するため、これらの素子は、くさび錐台状に構成される（すなわち、断面が台形のプリズム）。通常、2つの隣接するシンチレーション素子11の間には、反射性フォイル（図示されていない）が存在し、このフォイルは、あらゆる残留する隙間を埋める。（仮想の）対応するくさびの先端は、全て曲率軸14上にある。従って、シンチレーション素子11は、体軸および／またはそれらの側面15が、シンチレーション層10の曲率中心14に向かうように配向される。PET検出器内のシンチレーション層10の使用中、全てのガンマ線は、基本的に曲率の中心14近傍の領域から放射されるため、これらのガンマ線は、体軸と平行に、シンチレーション素子11に衝突する。この配置の回転対称性は、米国特許第6 285 028B1号のような、システム内で生じる偽像を回避することに役立つ。また、シンチレーション素子11の隙間を最小化した接合によって、シンチレーション層10でのガンマ量子の検出確率、および生成するガンマ量子の光収率は、いずれも最大となる。

シンチレーション素子11は、例えば、大きなシンチレーション結晶からそれらを切断することによって製作される。特に好適なシンチレーション材料は、GSO、LYSOおよびLaBr₃である。基本的に切断処理では、平坦な表面が得られるため、シンチレーション層10の内表面12および外表面13は、滑らかには湾曲せず、個々の平坦面を相互につなげて形成される。

図2には、球状に湾曲した別のシンチレーション層20の一部を示す。この場合、曲率の中心は、（中心）点24である。この場合も、シンチレーション層20は、同じ種類の複数のシンチレーション素子21で構成される。この場合、シンチレーション素子21の各々は、先端が面取りされたピラミッド状である（長方形および／または放物線状の断面を有する）。これらのシンチレーション素子は、ピラミッドの（仮想）先端が、曲率の中心24に属するように配置される。この場合も、隙間が実質的に生じなくなるようなシンチレーション素子21の接合により、また曲率の中心24に向かうシンチレーション素子の配向により、ガンマ線の検出確率、光収率および曲率の中心24に対する等方性が最大となる。

図2において、シンチレーション層20の内表面22および外表面23は、滑らかに球状に湾曲している。これを実現するためには、個々のシンチレーション素子21の内表面および外表面も、湾曲させる必要がある。そのようなシンチレーション素子21は、例えば、セラミックシンチレーション材料をプレス成形することによって製作される。この目的のために好適なシンチレーション材料は、LuAGである。

図3には、空間的に、球状、円筒状または他の形状に湾曲されたシンチレーション層30の一部の断面を示す。この例では、シンチレーション層30は、直方体状シンチレーション素子31aで組み立てられ、これらの素子は、体軸がシンチレーション層30の曲率の中心34に向かうように配向される。また、素子31aの間に生じるテーパー状の隙間は、くさび状シンチレーション素子31bによって充填される。これらのテーパー状シンチレーション素子31bもまた、体軸が曲率の中心34に向かうように配向される。これにより、実質的に隙間のないシンチレーション層30が提供され、ガンマ量子の検出確率および光収率が最大化される。

くさび状シンチレーション素子を有するシンチレーション層の一部の斜視図である。ピラミッド状シンチレーション素子を有するシンチレーション層の一部の斜視図である。別の形状のシンチレーション素子を有する、湾曲したシンチレーション層の断面図である。

Claims

湾曲した内表面および／または湾曲した外表面を有する、PET検出器用のシンチレーション層であって、隙間が最小となるように相互に接合され、当該シンチレーション層の曲率の中心に向かって配向された、複数のシンチレーション素子を有するシンチレーション層。
先端が面取りされたくさび状のシンチレーション素子を有し、円筒状に湾曲していることを特徴とする請求項1に記載のシンチレーション層。
先端が面取りされたピラミッド状のシンチレーション素子を有し、楕円状に湾曲していることを特徴とする請求項1に記載のシンチレーション層。
隣接するシンチレーション素子の間の隙間が、反射性材料で充填されていることを特徴とする請求項1に記載のシンチレーション層。
シンチレーション層を有するPET検出器であって、前記シンチレーション層は、湾曲した内表面および／または湾曲した外表面を有し、隙間が最小となるように相互に接合され、前記シンチレーション層の曲率の中心に向かって配向された、複数のシンチレーション素子を有する、PET検出器。
前記シンチレーション層は、請求項2乃至4のいずれか一つに記載のシンチレーション層であることを特徴とする請求項5に記載のPET検出器
最小の隙間で複数のシンチレーション素子を接合することによって、PET検出器用のシンチレーション層を製作する方法であって、前記シンチレーション素子は、得られるシンチレーション層が湾曲し、前記シンチレーション素子が前記シンチレーション層の湾曲の中心に向かって配向されるように定形されている、方法。
前記得られるシンチレーション層は、請求項2乃至4のいずれか一つに記載のシンチレーション層であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
前記シンチレーション素子は、シンチレーション結晶を切断して得られることを特徴とする請求項7に記載の方法。
前記シンチレーション素子は、セラミックシンチレーション材料のプレス成形によって製作されることを特徴とする請求項7に記載の方法。