JP2017538132A

JP2017538132A - Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント

Info

Publication number: JP2017538132A
Application number: JP2017541162A
Authority: JP
Inventors: マリア、レオノール、トリゴ、フランコ、フラザオ; ステファーン、ポール、カッパ、タベルニエ; ジョアオ、マヌエル、コエーリョ、ドス、サントス、バレラ
Original assignee: Petsys Electronics Medical Pet Detectors SA
Current assignee: Petsys Electronics Medical Pet Detectors SA
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-12-21
Also published as: EP3210042A1; WO2016062799A1; CN107110981A; EP3210042C0; US10203419B2; US20170336519A1; EP3210042B1

Abstract

Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント（４０）であって、複数のシンチレータ結晶ピクセル（４１）を有するシンチレータ結晶であって、各シンチレータ結晶ピクセル（４１）は、１つの寸法が他の２つの寸法よりも大きく、及び、各シンチレータ結晶ピクセル（４１）は、１又は複数の光の射出面を有する、シンチレータ結晶と、各シンチレータ結晶ピクセル（４１）の前記光の射出面の少なくとも１つに関連付けられた、フォトディテクタ（４２）と、を備え、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセルが互いに隣接するように配置されており、第１のシンチレータ結晶ピクセルとのＸ線又はガンマ線の相互作用が少なくとも１つの光子の生成を引き起こしており、前記少なくとも１つの生成された光子の光クロストークが前記第１及び前記第２シンチレータ結晶ピクセル間に発生し、前記第１シンチレータ結晶ピクセル内におけるＸ線又はガンマ線の相互作用が前記第２シンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連付けられた前記フォトディテクタの使用中において検出される、Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント（４０）を提供する。

Description

本発明は、Ｘ線又はガンマ線を検出するためのディテクタコンポーネント並びにＸ線又はガンマ線を検出するためのディテクタに関し、特に限定するものではないが、シンチレータ結晶ピクセルの側に相互作用点をより正確に位置決めするＸ線又はガンマ線を検出するためのシンチレーションディテクタコンポーネントに関する。

陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ：Positron Emission Tomography）は、核医学において頻繁に用いられるイメージング技術である。ＰＥＴでは、生理学的に関連する化合物は、陽電子放出同位体で認識される。ある時点において、放射性同位体は陽電子を放出し、この陽電子は、数百ｋｅＶの運動エネルギを有する。ヒト組織中の陽電子の範囲は、通常１ｍｍ未満である。静止した後、陽電子は消滅し、主に２つの反対方向の５１１ｋｅＶのガンマ線となる。人体における５１１ｋｅＶのガンマ線の平均自由行程は約１０ｃｍである。多くの場合、この２つのガンマ線は、散乱を受けることなく、すなわち、それらの元の方向が荷電されずに身体から離れる。

ＰＥＴスキャナは、基本的に、例えば、５１１ｋｅＶのガンマ線を検出すために患者を囲むディテクタである。もし２つの５１１ｋｅＶのガンマ線が同時に検出されるとすると、これらはおそらく同じ消滅事象に由来するものである。したがって、消滅、そして放射線導体を含む分子は、２つの検出点を結ぶ直線上のどこかにあると推定することができる。このラインは、ＬＯＲ（Line Of Response）と呼ばれる。この方法により多数の陽電子消滅を観察することにより、消滅事象の３次元分布を導出することが可能であり、この標識分子の本体における３次元分布と同じである。

業務用のＰＥＴスキャナは、典型的には、ガンマ線を検出するために、シンチレータ結晶及びフォトディテクタを使用する。シンチレータ結晶内でガンマ線が相互作用すると、短時間の弱い光信号が生成される。光の放射は、光学スペクトルの可視光領域、紫外又は赤外である。ＰＥＴに一般的に使用されるシンチレータ物質は、ＢＧＯ（Bi₄Ge₃O₁₂）、ＬＳＯ（Lu₂SiO₅:Ce）、ＬＹＳＯ（Lu_2-2xY_2xSiO₅:Ce）、ＧＳＯ（Gd₂SiO₅:Ce）及びＮａｌ：ＴＩである。ＰＥＴスキャナにおいて使用されるシンチレータの最も重要な特性は、短い消滅時間を有し、Ｘ線及びガンマ線に対して大きな阻止能を有し、そして、よいエネルギ分解能を有することである。短い消滅時間は、よい時間分解能を有することを可能とすることから重要であり、これは、検出される２つのガンマ線が、２つの無関係な消滅事象からではなく、同じ消滅事象から実際に来ることを保証する。阻止能は、これにより大きな検出効率が保証されるから重要であり、したがって、消滅事象の大部分が観察されるであろう。よいエネルギ分解能は、ガンマ線の１つが検出される前にコンプトン散乱を受ける事象の拒否を可能とする。

商業的に入手可能なＰＥＴスキャナは、人体におけるプロセスの３次元画像を提供することができるが、それらは、常に所望の正確な画像を提供するとは限らない。

本発明者らは、シンチレータ結晶ピクセルの内部における相互作用点をより正確に配置するための改良されたディテクタコンポーネント及びディテクタが必要であることを認識している。

したがって、本発明の形態によれば、Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネントであって、
複数のシンチレータ結晶ピクセルを有するシンチレータ結晶であって、各シンチレータ結晶ピクセルは、１つの寸法が他の２つの寸法よりも大きく、及び、各シンチレータ結晶ピクセルは、１以上の光の射出面を有する、シンチレータ結晶と、
各シンチレータ結晶ピクセルの前記光の射出面の少なくとも１つに関連付けられた、フォトディテクタと、を備え、
第１及び第２シンチレータ結晶ピクセルが互いに隣接するように配置されており、第１シンチレータ結晶ピクセルとＸ線又はガンマ線の相互作用が少なくとも１つの光子の生成を引き起こしており、前記少なくとも１つの生成された光子の光クロストークが前記第１及び前記第２シンチレータ結晶ピクセル間に発生し、前記第１シンチレータ結晶ピクセル内におけるＸ線又はガンマ線の相互作用が前記第２シンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連付けられた前記フォトディテクタにおいて使用中に検出される、ディテクタコンポーネントを提供する。

シンチレータ結晶は、２以上のシンチレータ結晶ピクセルへと分割され、各シンチレータ結晶ピクセルは、１以上の光射出面を有する。光射出面又は光射出側面は、Ｘ線又はガンマ線がシンチレータ結晶に当たる場合に生成される光子（又は二次的に生成された光子）がそこを通って射出するシンチレータ結晶ピクセルの面である。

いくつかの例において、各シンチレータ結晶ピクセルは、１つの光射出面を有していてもよく、又は、各シンチレータ結晶ピクセルは、２つの光射出面を有していてもよい。シンチレータ結晶ピクセルは、１つの寸法が他の２つの寸法よりも大きい。いくつかの好ましい例において、１以上の光射出面は、より大きい寸法を有するシンチレータ結晶ピクセルの端部に配置されていてもよい。例えば、シンチレータ結晶ピクセルが、ａ＞ｂかつａ＞ｃの寸法ａ、ｂ及びｃを有する直方体である例においては、１以上の光射出面がｂ×ｃの面に配置されてもよい。

フォトディテクタは、ディテクタコンポーネントの１以上のシンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連していてもよく、特定の光射出面に関連するフォトディテクタは、常に当該光射出面において又は当該光射出面に近接して配置されることが好ましい。換言すると、シンチレータ結晶ピクセルごとに少なくとも２つのフォトディテクタが要求される現在のディテクタコンポーネントとは異なり、本発明のディテクタコンポーネントは、シンチレータ結晶ピクセルと同じ数のフォトディテクタ又はシンチレータ結晶ピクセルと比較してより少ない数のフォトディテクタを備えるようにしてもよい。このような構成の利点は、システムの全体的なコストが低減されることである。さらに、シンチレータ結晶ピクセルと検出する対象物との間の過剰なフォトディテクタ及びそれらに関連する電子機器の存在は、シンチレータ結晶ピクセルに到達する前に光子の相互作用の機会を増加させ、したがってディテクタコンポーネントの感度が低下し、結果として画質が低下する。したがって、これは、本発明の構成が、ディテクタコンポーネントを備えるディテクタ全体のよりよい効率と改善された画像品質を可能とする１つの理由である。

生成された少なくとも１つの光子の光クロストークは、第２シンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連するフォトディテクタを使用することにより検出された第１シンチレータ結晶ピクセル内における（少なくとも１つの光子の放出を引き起こす）ガンマ線又はＸ線の相互作用が生じるように、互いに隣接する第１及び第２のシンチレータ結晶ピクセル間のディテクタコンポーネントにおいて発生する。したがって、光クロストークが第１シンチレータ結晶ピクセルのフォトディテクタの位置する反対の端部に到達した光を隣接するシンチレータ結晶ピクセルを介してフォトディテクタの側へと戻すことから、ＤＯＩ情報は、シンチレータ結晶ピクセルの一端からのみからの光を読むことにより導出され、第２シンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連する信号をフォトディテクタへと与える。したがって、シンチレータ結晶ピクセルの長さに沿って光子相互作用がどこで発生するかを識別することが可能であるので、フォトディテクタによって、より正確なピクセル読み出しを達成することが可能となる。

例えば、ＰＥＴスキャナ、ＣＴスキャナ、ガンマカメラのような用途のＸ線又はガンマ線ディテクタにおいてディテクタコンポーネントが使われる場合、複数のシンチレータ結晶ピクセルは、リング状のディテクタを形成してもよく、各シンチレータ結晶ピクセルは、少なくとも２つの他のシンチレータ結晶ピクセルと隣接する。このように、複数のシンチレータ結晶ピクセルは、使用時には、患者又は動物を取り囲む又は部分的に取り囲んでもよい。代わりに、複数のシンチレータ結晶ピクセルは、直線的又は表面にわたって配置されてもよく、形成されたディテクタのこの構成は、例えば、Ｘ線セキュリティ等の特定のトモグラフィ用途に特に有用であり得る。あるいは、複数のシンチレータ結晶ピクセルは、単一のディテクタ又は２以上のディテクタ又は異なる形状に形成してもよい。

フォトディテクタは、内部利得を有する固体のフォトディテクタであってもよい。フォトディテクタはまた、シリコン光電子増倍管、マルチピクセルフォトンカウンタ又はデジタルシリコン光電子増倍管であってもよい。

シンチレータ結晶ピクセルは、結晶の１射出端又は各射出端に到達する光量がシンチレータ結晶ピクセルの長さに沿ったＸ線又はガンマ線の相互作用点に依存するように、光をわずかに吸収してもよい。

ディテクタコンポーネントはさらに、少なくとも第１シンチレータ結晶ピクセルと第２シンチレータ結晶ピクセルとの間に反射物質を備えていてもよく、当該反射物質は、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセル間の共通する側面の一部又は全部を覆っている。この反射物質は、全反射であることが好ましい。

もし、反射物質が第１及び第２シンチレータ結晶ピクセル間の共通する側面の一部を覆うように設置されている場合、光クロストークは、反射物質が無いギャップ内の光の漏れにより可能にされうる。この場合、共通する側面の覆われていない部分は、シンチレータ結晶ピクセルのフォトディテクタが位置する場所の反対側の端部に、又は、実質的に反対側の端部にあることが好ましい。反射物質がない場所のギャップは、透明物質により満たされていてもよい。

もし、反射物質が第１及び第２シンチレータ結晶ピクセルの共通する側面の全てを覆うように配置されている場合、以下でさらに詳しく説明するように、光クロストークを可能にするように、フォトディテクタが配置されている光射出面の遠位の結晶アレイの端部に透明物質片が設けられ、及び／又は、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセルが光学的に研磨されることが好ましい。

反射物質の提供の代わりに又は加えて、ディテクタコンポーネントはさらに、フォトディテクタが設置される光射出面の遠位の結晶アレイの端部に透明な物質片を備えていてもよく、これは、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセル間の光クロストークを可能とする。

反射物質の提供及び透明な物質片の提供の代わりに又は加えて、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセル間の共通する側面の全部又は一部は、光学的に研磨されていなくてもよく、これは、第１及び第２シンチレータ結晶ピクセル間の光クロストークを可能とする。

隣接するシンチレータ結晶ピクセル間の光クロストークは、フォトディテクタの位置する光射出面の遠位のシンチレータ結晶ピクセルの端部において発生することが好ましい。これの有利なところは、フォトディテクタの近くのシンチレータ結晶ピクセルの端部において光クロストークが発生する場合よりも信号がより遠くへ、より長い期間にわたって移動することである。

第１シンチレータ結晶ピクセル内の光信号の振幅と、第２ピクセル内の光信号の振幅の比は、第１シンチレータ結晶ピクセル内のＸ線又はガンマ線相互作用点の相互作用深度（ＤＯＩ：Depth Of Interaction）に依存してもよい。ＤＯＩは、以下のように定義される測定可能な量Ｒから導出することが可能である。

本発明の第２形態によれば、Ｘ線又はガンマ線ディテクタであって、少なくとも２つの上述したディテクタコンポーネントを備えるディテクタが提供される。

当該２つのディテクタコンポーネントは、シンチレータ結晶ピクセル内において相互作用する相補的なＸ線又はガンマ線を検出することができる。

本発明の特定の好ましい実施形態は、以下の添付の図面を参照し、単なる例示として記載され、対比例と対比される。
図１は、ＰＥＴスキャナの原理を示す。図２は、ＰＥＴスキャナにおけるフォトディテクタ及び読み出しチャネルの数の低減を可能にするブロックディテクタコンポーネントの原理を示す。図３は、ＰＥＴスキャナにおける相互作用の深さを示す。図４は、本発明のディテクタコンポーネントの一例の動作を示す。図５は、本発明のディテクタコンポーネントの別例の動作を示す。図６は、本発明のディテクタコンポーネントの一例によって信号を変化させるための相互作用分解能の深さを示す。図７は、本発明のディテクタコンポーネントの一例によって得られる相互作用分解能の深さを示す。

最も単純な形状においては、ＰＥＴスキャナはシンチレータブロックの１以上のリングで構成され、シンチレータブロックの各リングは、患者を取り囲むフォトディテクタを備える。人間の患者１１用の典型的なＰＥＴスキャナ１０が図１に示されている。光の収集を強化するために、シンチレータ結晶の側面は、通常、光学的品質の研磨剤で研磨されている。シンチレータリング１２の外側において、シンチレータ結晶１３のそれぞれは、フォトディテクタ１４を有する。直線は、いくつかの消滅事象に由来するガンマ線の飛行方向を表す。これらのガンマ線はシンチレータブロック内において相互作用する。２つのガンマ線が２つのシンチレータブロック１３内で同時に相互作用する場合、２つのシンチレータ物質のブロックの中心を結ぶ線に沿って陽電子消滅が発生した可能性が最も高い。もし、５１１ｋｅＶのガンマ線１５の１つが１つのシンチレータブロック内で相互作用すると、この相互作用点の位置精度は、シンチレータ結晶のサイズに等しい。したがって、多くの小さいシンチレータ結晶を使用するのが通常であり、それぞれには、それ自身のフォトディテクタを搭載されている。いくつかのＰＥＴシステムは、実際にこの手法を使用している。

しかしながら、コストを下げるために、多くの商業的なＰＥＴスキャナは、結晶よりも少ないフォトディテクタを備えるシステムを使用している。この方法の実現可能性は、図２に示されている。この設計では、グローブは、それが６４の個々の結晶ピクセル２１に分割されるようにシンチレータ結晶２０の大きな部分に切断されており、シンチレータ２０のこのブロックは、わずか４つの光電子増倍管２２、２３、２４、２５と接触する。それから、グローブは、近隣の結晶ピクセル間における光クロストークを減少するために何らかの物質により満たされる。シンチレータ内にカットされたグローブは、シンチレータ結晶２０のブロックの底辺までずっと深淵していない。このように、光は、ガンマ線が相互作用したシンチレータ結晶の位置に応じて、光の分布とともに４つの光電子増倍管２２、２３、２４、２５に広がることが可能となる。光電子増倍管２２、２３、２４、２５における信号の振幅から、以下のように量Ｘと量Ｙを計算することができる。

量Ｘ及び量Ｙは、相互作用が起こったシンチレータ結晶２０のブロックの位置の（Ｘ、Ｙ）平面内における大まかな位置である。（Ｘ、Ｙ）の計測された値と、結晶の本当の位置との間のマッピングは、実験的に決定されるべきである。

陽電子放出トモグラフィにおける画像解像度を制限する要因の１つは、いわゆる「相互作用の深さ（ＤＯＩ：Depth Of Interaction）」効果である。この効果は、図３に示され、例示的な寸法も与えられる。この図において、１つの光子の消滅の結果生じる２つのガンマ線は、それぞれ結晶３１、３２において相互作用する。これらの結晶３１、３２は、結晶３１、３２からの光信号を記録するフォトディテクタ３３、３４から受信した信号から識別される。通常、結晶３１、３２の長さに沿って相互作用が起こる場所は知られていない。もし、スキャナの中心から離れた場所において陽電子消滅が起こるとしたら、これは、２つのガンマ相互作用点を結ぶ直線の位置、そして、したがって陽電子消滅点の位置について大きな不確実性をもたらす。この結果、画像の品質が著しく低下する。

ＤＯＩ効果のための解像度劣化を回避する１つの可能性のある方法は、結晶の両端にフォトディテクタを備えることである。もし、結晶が完全に研磨され、その長辺に高反射性の箔を被膜していれば、両端で集められる光量は、結晶の長さに沿ったガンマ線の相互作用点の位置とは無関係となる。しかしながら、結晶の側面が完全には研磨されていないと、両端で集められる光量は、結晶の長さに沿ったガンマ線の相互作用点に依存する。

結晶の両端にフォトディテクタを有することは、いくつかの欠点を有する。フォトディテクタ及び関連する電子機器は、ＰＥＴスキャナのコストの大部分を占める。したがって、この方法は、そのようなシステムのコストをかなり増加させる。さらに、シンチレータ結晶と患者との間のフォトディテクタ及びその関連する電子機器の存在は、シンチレータ結晶に到達する前にガンマ線がどこかで相互作用して感度を低下させ、画質に影響を及ぼす可能性を高める。

したがって、本発明の目的は、結晶の一端のみから結晶光を読み取り、ＤＯＩ情報を導出する方法を提供することである。これは、フォトディテクタと反対側において隣接する結晶間で光クロストークを引き起こすことにより達成することができる。このような光クロストークは、第１のシンチレータ結晶ピクセルの反対側の端部に到達する光を隣接するシンチレータ結晶ピクセルを介してフォトディテクタに戻し、隣接するシンチレータ結晶ピクセルに関連するフォトディテクタ上に信号を与える。もし、結晶が、例えば、結晶の１以上の側面（好ましくは長い側面である１以上の側面）をわずかに研磨しないようすることにより、わずかに光を吸収するようにすると、結晶の１又は各光の射出面又は射出の端部に到達する光量は、シンチレータ結晶ピクセルの長さに沿ったＸ線又はガンマ線の相互作用点の位置に依存する。

シンチレータ結晶が２つの光の射出面又は２つの光の射出の側面を含む例においては、両端のパルス振幅の比は、シンチレータ結晶ピクセルに沿った相互作用の位置に関連してもよい。さらに、このようにして隣接するフォトディテクタに戻る光量は、シンチレータ結晶ピクセルの長さに沿った相互作用の位置に依存するであろう。相互作用が発生したシンチレータ結晶ピクセル内の光量の他の全てのピクセル内の光量に対する比率は、Ｘ線又はガンマ相互作用のＤＯＩに依存する。

原則として、任意のフォトディテクタを使用してもよい。例えば、光電子増倍管を使用してもよい。しかしながら、光電子増倍管はあまり実用的ではなく、商業的なＰＥＴシステムでは使用されていない。光電子増倍管を使用することが困難な理由は、光電子増倍管では、結晶と光電陰極との間に少なくとも２ｍｍの厚さのガラスが常に存在するからである。このガラスに光が拡がることは、ＤＯＩを正確に導出して相互作用が発生した結晶を得ることが非常に困難とする。しかしながら、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ：Silicon Photomultipliers）のようなフォトディテクタは、はるかに実用的である。さらに、ＳｉＰＭでは、フォトディテクタよりも多くのシンチレータ結晶が存在する場合に、相互作用が生じた結晶を識別するために光を共有することも可能である。

望んでいる光クロストークを生じさせる最も直接的な方法は、シンチレータ結晶アレイ上のフォトディテクタと反対側に透明な物質のプレート（例えば、ガラスのプレート）を配置することである。透明な物質のプレートは、好ましくは、シンチレータ結晶に光学的に結合されるべきである。このような光結合は、シンチレータ結晶と透明な物質のプレートとの間に透明な接着剤又は透明なグリースを塗布することにより得ることができる。本発明の一例によるこの例を、図４に示す。図４には、ディテクタコンポーネント４０が示されている。ディテクタコンポーネント４０は、４×４アレイのフォトディテクタ４２上に配置された８×８アレイのシンチレータ結晶ピクセル４１を有し、これはＳｉＰＭアレイであってもよい。本発明のこの例示的な実現においては、フォトディテクタ４２の反対側の光クロストークは、シンチレータ結晶ピクセル４１のアレイのフォトディテクタ４２側と逆の側に透明な物質片４３を設置することにより得られる。透明な物質は、１つのピースであってもよいし、複数の別個のピースであってもよく、透明な物質は、反対側の全ての表面を覆うものであってもよいし、又は、その一部のみを覆うものであってもよい。透明な物質は、シンチレータ結晶と光学的に結合することができ、又は、透明な物質は、光学的接触をすることなくシンチレータ結晶に押しつけられていてもよい。

本発明の実施例によるディテクタコンポーネント５０のもう１つの実現可能性を図５に示す。本発明のこの例示的な実現において、シンチレータ結晶ピクセル５１、５２は、隣接する結晶ピクセル５１、５２の間の隙間に全反射物質であってもよい反射物質５３とともに接着され、隣接する結晶ピクセル５１、５２の光の漏れが防止される。シンチレータ結晶ピクセル５１、５２のフォトディテクタ５４、５５の反対側の側面の分離ギャップのごく一部でのみ、ギャップ５６内に反射物質が無く、光の一部が隣接するシンチレータ結晶ピクセル５１、５２へと漏れることを許す。隣接するシンチレータ結晶ピクセル５１、５２に光が漏れるギャップ５６は、好ましくは、透明な材料で充填されているべきである。

図４及び図５のいずれにおいても、シンチレータ結晶ピクセル４１、５１、５２は、１つの寸法（幅、奥行き、高さの寸法。以下同じ。）が他の２つの寸法よりも長い。さらに、結晶ピクセルの最小の長さが吸収のために要求されるので、生成された光子が最長の寸法を横切って移動するように、シンチレータ結晶ピクセルを構成することが有利であり、典型的には、５１１ｋｅＶの光子を吸収するために、十分な空間分解能を達成するためには、最長寸法が１．５ｃｍ又は２ｃｍである、セリウムがドープされたルテチウムイットリウムオルトシリケート（ＬＹＳＯ：Lutetium Yttrium Orthosilicate）又はセリウムがドープされたルテチウムオキシオルトシリケート（ＬＳＯ：Lutetium-oxyorthosilicate）の結晶ピクセルが必要とされる。

このアイディアの妥当性を証明するために、図４に示す配置をシミュレートし、その結果を図６及び図７に示す。このシミュレーションにおいては、シンチレータ結晶ピクセルの寸法は、１．５３×１．５３×１５ｍｍであり、透明な材料は１ｍｍの厚さのガラスプレートであった。シミュレーションは、シミュレーションソフトウェアＧＥＡＮＴ４により行われた。シミュレーションでは、結晶ピクセル管の分離は、ビキュイティＥＳＲ（Vikuity ESR：Enhanced Specular Reflector）の反射箔により満たされていると仮定した。このような箔は、高い反射性であるが、それにも拘わらず、光の一部が隣接するシンチレータ結晶に漏れることを可能とする。

図６及び図７において、ＤＯＩは、測定可能な量Ｒから導出することができ、これは、次のように定義される：

図６は、パラメータＲに対するＳｉＰＭアレイのエッジ以外のシンチレータ結晶ピクセルの１つに対する相互作用の真のＤＯＩの分布のプロットを示す。この図において、ＤＯＩとＲ値との間にきれいな相関関係が見られる。相関帯域外にもまた多数の散乱点があることが見られる。これらの点は、ガンマ線が最初に結晶の１つにおいてコンプトン散乱を受け、続いてアレイのもう１つの結晶において相互作用するガンマ相互作用に起因する。このような事象は、これらの事象から得られた位置情報が不正確であるため、受け入れないようにするべきである。

図７は、ディテクタ内の図４のディテクタコンポーネントの例により得られ得るＤＯＩ分解能を示す。このプロットは、パラメータＲの実験的に計測されうる値の異なるビンについてのＤＯＩ値のヒストグラムを示す。１６のヒストグラムは、０．６から０．８にわたる変数Ｒの１６のビンに対応する。横軸は、ＤＯＩ値をｍｍで表したものである。ＤＯＩ分解能は、約３ｍｍの半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）であることが分かる。

上記の本発明の実施例のいくつかは、好ましい実施例及び実施形態を参照するが、これらの実施例の原理は、請求項のいずれかに定義されるものを含む本発明の全ての形態、実施例及び実施形態に適用しうることは理解されるであろう。さらに、別個の実施例又は実施形態の文脈で記載される特徴は、単一の実施例又は実施形態において組み合わせて提供されてもよく、逆に、単一の実施例又は実施形態の文脈で記載される特徴は、別個に又は任意の適切なサブコンビネーションにおいて提供されるものでもよい。

以下は、本開示による特に好ましい態様である。

第１項
Ｘ線又はガンマ線ディテクタであって、ディテクタは、少なくとも２つのシンチレータ結晶を備える複数のシンチレータ結晶を有し、シンチレータ結晶は、１つの寸法が２つの他の寸法よりも大きく、１又は２の光の射出面を備え、少なくともいくつかのシンチレータ結晶のピクセル間に設置された反射物質を備え、反射物質は、２つの隣接する結晶の間の共通する側面の一部又は全部を覆い、光の射出面の１つにフォトディテクタが備えられる、Ｘ線又はガンマ線ディテクタ。

第２項
フォトディテクタは、内部利得を備える固体フォトディテクタである、第１項に記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第３項
フォトディテクタは、シリコン光電子増倍管、マルチピクセルフォトンカウンタ又はデジタルシリコン光電子増倍管である場合の第１又は第２項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第４項
シンチレータ結晶は、結晶の各端部に到達する光量が結晶の長さに沿ったガンマ線の相互作用点の位置に依存するように、シンチレーション光をわずかに吸収する第１、第２又は第３項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第５項
結晶の各端部に到達したシンチレーション光の吸収は、光学的に研磨されていないシンチレータ結晶の少なくとも１側面の一部又は全部を有することにより得られる第１、第２、第３又は第４項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第６項
光は、１つのピクセルから隣接するピクセルへと漏れるようにされ、その光の漏れは、結晶アレイのフォトディテクタが存在する光の射出側と逆側に主に存在する第１、第２、第３、第４又は第５項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第７項
隣接ピクセルへの光の漏れは、結晶アレイの光の射出側と逆側上に透明な物質片を設置することにより生じる第１、第２、第３、第４、第５又は第６項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。透明な物質は、１つのピース又は別個の複数のピースであってもよく、透明な物質は、反対側の面の全て又はその一部のみを覆ってもよい。透明な物質は、シンチレータ結晶と光学的に結合していてもよく、又は、透明な物質は、光学的な接触をすること無くシンチレータ結晶に押しつけられていてもよい。

第８項
隣接ピクセルへの光の漏れは、反射物質で満たされていないフォトディテクタの反対側の結晶間の１又は複数の分離ギャップを有することにより生じさせられ、光の一部が隣接するシンチレータ結晶ピクセルへと漏れることを可能とする第１、第２、第３、第４、第５又は第６項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

第９項
ガンマ線が相互作用したシンチレータ結晶ピクセルにおける光信号の振幅と、１以上の別のピクセルにおける光信号の振幅の比は、相互作用する結晶におけるガンマ線又はＸ線の相互作用点のＤＯＩに依存する第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第８項のＸ線又はガンマ線ディテクタ。

Claims

Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネントであって、
複数のシンチレータ結晶ピクセルを有するシンチレータ結晶であって、各シンチレータ結晶ピクセルは、１つの寸法が他の２つの寸法よりも大きく、かつ、各シンチレータ結晶ピクセルは、１以上の光の射出面を有する、シンチレータ結晶と、
各シンチレータ結晶ピクセルの前記光の射出面の少なくとも１つに関連付けられた、フォトディテクタと、を備え、
第１及び第２シンチレータ結晶ピクセルが互いに隣接するように配置されており、第１のシンチレータ結晶ピクセルとＸ線又はガンマ線の相互作用が少なくとも１つの光子の生成を引き起こしており、前記少なくとも１つの生成された光子の光クロストークが前記第１及び前記第２シンチレータ結晶ピクセル間に発生し、前記第１シンチレータ結晶ピクセル内におけるＸ線又はガンマ線の相互作用が前記第２シンチレータ結晶ピクセルの光射出面に関連付けられた前記フォトディテクタにおいて使用中に検出される、Ｘ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記フォトディテクタは、内部利得を備える固体フォトディテクタである請求項１に記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記フォトディテクタは、シリコン光電子増倍管、マルチピクセルフォトンカウンタ又はデジタルシリコン光電子増倍管である請求項１又は請求項２に記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記シンチレータ結晶ピクセルは、光をわずかに吸収し、前記結晶の１又は各射出端に到達する前記光の量が前記シンチレータ結晶ピクセルの長さに沿ったＸ線又はガンマ線の前記相互作用の点の位置に依存する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記ディテクタコンポーネントはさらに、少なくとも前記第１シンチレータ結晶ピクセルと前記第２シンチレータ結晶ピクセルとの間に反射物質を備え、前記反射物質は、前記第１及び前記第２シンチレータ結晶ピクセル間の共通する側面の一部又は全部を覆う請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記ディテクタコンポーネントはさらに、前記フォトディテクタが位置する前記光射出面から遠位の前記結晶のアレイの端部に、透明な物質片を備える請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記第１及び前記第２シンチレータ結晶ピクセル間の共通する側面の全部又は一部は、光学的に研磨されていない請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
隣接するシンチレータ結晶ピクセル間の光クロストークは、前記フォトディテクタが位置する前記光射出面から遠位の前記結晶のアレイの端部において生じる請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
前記第１のシンチレータ結晶ピクセル内の前記光信号の振幅と前記第２ピクセル内の前記光信号の振幅との比は、前記第１シンチレータ結晶ピクセル中のＸ線又はガンマ線の相互作用点の相互作用の深さに依存する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のＸ線又はガンマ線ディテクタ用のディテクタコンポーネント。
少なくとも２つの請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のディテクタコンポーネントを備えるＸ線又はガンマ線ディテクタ。