KR100715803B1 - 3개 이상의 결정층이 형성된 섬광검출기 및 이를 이용한양전자 방출 단층촬영장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결정층들로부터의 섬광신호를 감지하는 감지셀들을 포함하고 감지셀들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전자증배관 및 감지셀들이 위치한 광전자증배관의 일면 위에 순차적으로 형성된 결정층들이 적어도 3개 이상인 복층식 결정층을 포함하는 섬광검출기에 관한 발명으로서, 복층식 결정층의 결정층들은 각각 동일한 섬광결정으로 형성되며 각각의 결정층을 이루는 섬광결정의 종류는 적어도 2이상이고, 상기 복층식 결정층의 적층구조는 결정층들 사이에 적어도 1 이상의 오프셋이 존재하는 것을 특징으로 함으로써, 종래의 섬광검출기와 비교하여 γ-선과 섬광결정간의 상호작용의 깊이(DOI)에 대한 보다 상세한 정보를 검출하고, 따라서 γ-선의 초기 발생위치를 더욱 정확하게 결정하며, 민감도를 유지하면서도 향상된 공간분해능을 가진 섬광검출기 및 이를 이용한 양전자 방출 단층촬영장치를 제공함에 그 목적이 있다.
양전자 방출 단층촬영장치, 섬광결정, 신틸레이터, 광전자증배관, 상호작용깊이, DOL, BGO, LSO, LuAP, LuYAP, LYSO, GSO, PET, PMT
Description
도 1은 섬광검출기의 개략적인 형태를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 섬광검출기 결정층의 종래의 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도.
도 3은 섬광검출기 결정층의 종래의 또 다른 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3층식 섬광검출기 결정층의 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4층식 섬광검출기 결정층의 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도.
도 6은 결정의 섬광신호 형태를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 섬광검출기를 사용하여 이용한 양전자 방출 단층촬영장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 양전자 방출 단층촬영장치의 반경방향 공간분해능을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 양전자 방출 단층촬영장치의 접선방향 공간분해능을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200, 300, 400: 섬광검출기
110, 210, 310, 410: 광전자증배관
111, 211, 311, 411: 감지셀
121, 221, 321, 421: 제 1결정층
122, 222, 322, 422: 제 2결정층
323, 423: 제 3결정층
424: 제 4결정층
500: 검출기링
610: 검출부
620: 신호처리부
630: 디스플레이부
O: 내부공간의 중심
P: 방사성 핵종의 위치
R: 내부공간의 반경
L11: LSO 섬광신호
L12: LuYAP80 섬광신호
L13: LuYAP70 섬광신호
L21 , L31: 2층식 섬광검출기의 공간분해능
L22 , L32: 3층식 섬광검출기의 공간분해능
본 발명은 의료용 장비 등으로 널리 쓰이는 영상기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 핵의학 영상기기 중에서 양전자 방출 단층촬영(PET:Positron Emission Tomography)장치를 위한 섬광검출기 및 이를 이용한 양전자 방출 단층촬영장치에 관한 것이다.
PET는 X선 전산화 단층촬영(CT:Computerized Tomography), 단일광자 방출 전산화 단층촬영(SPECT:Single Photon Emission Computerized Tomography)과 같이 방사선을 이용한 단층촬영으로서, 통상적으로 연구 및 진단을 위하여 생체 내에 양전자를 방출하는 방사성 시료를 정맥주사 또는 흡입에 의해 주입한 후 이를 검출함으로써 이물질의 체내 분포를 영상화하는 기술이다. 예를 들어, 일부 암세포는 다른 세포보다 포도당을 더 많이 축적한다는 사실에 기초하여 반감기가 약 110분인 방사성 동위원소 F18 를 포도당에 결합한 FDG가 암세포의 추적에 이용되는 것과 같다. 이와 같이 PET는 인체의 물질대사 연구, 암진단, 심장 및 신경계통의 이상 등 여러가지 질병의 진단 및 연구에 사용되고 있다.
양전자 방출 핵종은 주로 핵의 중성자 수가 다소 많은 불안정한 동위원소로서, PET에 주로 이용되는 O15 , N13 , C11 , F18 등과 같은 핵종들은 양전자를 방출함으로써 안정화된다. 이른바 "쌍소멸(pair annihilation)"이라 불리는 현상에 의해, 인체 내에서 양전자 방출 핵종으로부터 방출된 양전자는 근처의 전자와 결합하여 γ-선을 방출시킨다. 질량-에너지 등가원리와 관계된 에너지 보존법칙 및 운동량 보존법칙에 따라서 정지상태에 이른 양전자는 근처의 전자와 결합하여 서로 반대방향으로 방출되는 511 keV 에너지를 가지는 소멸 감마선으로 변환된다.
반대방향으로 방출되는 한 쌍의 γ-선을 검출하여 이를 분석함으로써 γ-선의 발생 위치를 결정할 수 있으며, 결과적으로 γ-선의 발생 빈도, 즉 표지된 시료의 축적 농도를 공간 위치좌표의 함수로서 구할 수 있고, 그 결과를 디스플레이 수단 등을 이용하여 나타내면 피검자 인체내의 방사성 핵종의 분포를 알 수 있다.
이러한 원리를 기초로 한 종래의 PET장치들은 통상 도 7에 나타낸 바와 같이, 복수의 검출기(300)들이 방사상으로 배치되어 환형의 검출기링(500)을 형성하는 구조를 채택하고 있으며, 복수의 검출기링(500)을 축상으로 배치하고 피검체를 그 내부의 중심(O) 부근에 위치시킨 후 방사성 핵종의 3차원 공간분포를 측정한다.
PET장치의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소는 공간 분해능 및 민감도이다. 향상된 향상된 성능을 달성하기 위해서는 더 작은 크기의 검출기를 촘촘하게 배치하는 방법으로도 가능하지만, 이는 부품의 소형화에 따른 일정한 한계가 있으며, 더욱이 검출기 및 전자판독기 등의 갯수 증가로 인하여 비용이 확대되는 단점이 있 다.
PET장치에서 γ-선의 입사방향 및 위치를 감지하는 검출기는 그 검출수단에 따라 반도체 검출기와 섬광검출기로 나눌 수 있으며, 본 발명은 도 1에 나타낸 것과 같은 섬광검출기에 관한 것이다. 섬광체(scintillator)는 방사선이 충돌하여 발광하는 물질로서, NaI, BGO(Bismuth Germanate Oxide), LSO(Lutetium Oxyorthosilicate, 루테튬 옥시오르쏘실리케이트), LuYAP(Lutetium-Yttrium Aluminum Perovskite, 루테튬-이트륨 알루미늄 페로브스카이트)와 같은 섬광결정들이 섬광검출기에 이용된다.
도 7을 참조하여 설명하면, 검출부(610)의 검출기링(500) 내부공간의 중심 부근인 방사성 핵종의 위치(P)에서 발생된 γ-선은, 서로 반대방향에 위치한 2개의 섬광검출기(300)들에 도달하고 그 전단을 이루는 결정층들을 형성하는 섬광결정의 종류에 따라 상이한 파장의 섬광신호를 발생시킨다. 발생된 섬광신호는 검출기 후단의 광전자증배관(PMT:Photo-Multiplier Tube)의 감지셀들에 의해 감지되어 광전자가 방출된다. 이러한 광전자는 처리가 용이한 디지털 신호로 변환되어 출력되고, 이 신호는 컴퓨터 등으로 구성된 신호처리부장치에 의해 분석 및 재구성되어 디스플레이장치를 통해 3차원 정보를 담은 단층영상으로 표시된다.
도 2 및 도 3 은 PET장치를 위한 2층식 섬광검출기들에 있어서, 공간분해능을 향상시키기 위한 종래의 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도이다.
도 2의 섬광검출기는 2종류의 결정을 사용하여 2개의 결정층을 형성한 2층식 섬광검출기(100)이다. 광전자증배관(110)의 감지셀(111)이 있는 평면 위에 적층된 제 1결정층(121) 및 제 2 결정층(122)에 γ-선이 입사할 때 도 6과 같이 각각 다른 시간적 특성이나 크기의 섬광신호를 방출한다는 것에 기초하여 γ-선과 상호작용이 일어난 층을 식별할 수 있다. γ-선과 결정의 상호작용의 깊이(DOI:Depth of Interaction)를 종래의 검출기과 비교하여 더 상세히 검출함으로써 γ-선의 입사방향에 대한 보다 상세한 측정 및 분석이 가능하다. 따라서 γ-선의 초기발생위치를 더욱 정밀하게 결정할 수 있고, 결과적으로 출력신호의 분석과정에서 공간분해능의 향상이 이루어진다.
도 3의 섬광검출기는 같은 종류의 결정을 사용하여 2개의 결정층을 형성한 2층식 섬광섬출기(200)이다. 광전자증배관(210)의 감지셀(211)이 있는 평면 위에 적층된 제 1결정층(221)과 제 2결정층(222) 사이에 일정한 오프셋이 존재하는 적층구조를 채택함으로써, 상호작용이 일어난 층을 구별하여 보다 상세한 DOI정보를 제공하게 된다.
이 밖에도 다른 접근방식에 의해서도 PET장치의 공간분해능 및 민감도를 향상시키기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 그 동안 점진적인 개선이 있었음에도 불구하고, PET장치들의 성능은 여전히 불만족스러운 단계에 머물러 있고, 공간분해능과 민감도의 향상이 계속 요구되고 있다. 더욱이, 이러한 공간분해능에 대한 한계 뿐만 아니라, PET 장치에서 잘 알려져 있는 "반경방향 신장왜곡", 즉 반경길이(환형의 검출기링에서 중심축으로부터의 수직거리)가 커질수록 그 위치에서의 공간분해능이 급격히 감소하는 기하학적인 한계가 있다.
본 발명에 따른 복층식 섬광검출기는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 서로 다른 종류의 섬광결정을 사용하여 3개 이상의 결정층을 형성함 과 동시에, 섬광검출기의 결정층 사이에 일정한 오프셋을 두어 결정층을 형성함으로써, 종래의 섬광검출기와 비교하여 더 상세한 DOI 정보를 가진 섬광신호를 검출할 수 있다. 특히 본 발명은 상기 종래의 섬광검출기들을 단순 주합하는 경우에 공간분해능의 향상을 위해 민감도를 희생하여야만 하는 단점을 제거하여, 민감도의 저하없이 공간분해능이 향상된, 특히 반경방향의 공간분해능이 현저히 향상된 섬광검출기 및 이를 이용한 PET장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 섬광 검출기에서 2종류 이상의 섬광결정을 사용하여 3개 이상의 결정층을 형성하고, 결정층과 결정층 사이에 적어도 1개 이상의 오프셋을 두는 것을 기술적인 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 섬광검출기의 바람직한 실시예를 나타낸 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용에 대하여 설명하기로 한다. 도 2 및 도 3은 종래의 2층식 섬광검출기들의 적층구조를, 도 4는 본 발명에 따른 실시예인 3층식 섬광검출기의 적층구조를, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예인 4층식 섬광검출기의 적층구조를 나타내는 정면도 및 우측면도들이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3층식 섬광검출기(300)는 광전자증배관(310)의 감지셀(311)들이 위치한 평면 위에 제 1결정층(321)을 형성하고, 제 1결정층(321) 위에 오프셋없이 제 1결정층(321)과 일치하도록 제 2결정층(322)을 형성하고, 계속하여 제 2결정층(322) 위에 일정한 오프셋을 두어 제 3결정층(323)이 형성된 적층구조를 가진다.
제 2결정층(322)과 제 3결정층(323)은 같은 종류의 섬광결정으로 형성되고 제 1결정층(321)은 이들과 다른 섬광결정으로 형성된다. 제 1결정층(321)을 형성하는 섬광결정 및 제 2결정층(322)과 제 3결정층(323)을 구성하는 섬광결정은 NaI, BGO(Bismuth Germanate Oxide), LSO (Lutetium Oxyorthosilicate, 루테튬 옥시오르쏘실리케이트), LuYAP(Lutetium-Yttrium Aluminum Perovskite, 루테튬-이트륨 알루미늄 페로브스카이트) 등과 같은 섬광결정들 중에서 임의로 선택될 수 있다. 도 6에 나타난 바와 같이 LSO와 LuYAP의 섬광신호는 펄스형태가 비교적 현저한 차이가 있음을 알 수 있는데, 이것은 두 결정의 붕괴시간상수의 차이가 큰 것에 기인하며, 따라서 더 식별력 있는 DOI정보를 검출하기 위해서 LSO와 LuYAP로 된 섬광결정체들을 사용하여 제 1결정층 내지 제 3결정층을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 적층된 3개 결정층의 총 두께는 종래의 2층식 섬광검출기(100,200)의 결정층 두께보다 더 길지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는 결정층 두께의 증가에 의해 민감도가 저하되기 때문이며, 또한 결정층들의 두께를 동일하게 하는 경우에는 결정층만을 교체하여 기존의 PET장치를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에 따른 3층식 섬광검출기(300)의 적층구조는 도 4에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 광전자증배관(310)의 감지셀(311)이 있는 평면 위에 N2개의 직육면체 형상의 결정체를 사용하여 제 1결정층(321)을 형성하고 그 위에 제 1결정층(321)과 일치하도록 N2개의 결정체를 사용하여 제 2결정층(322)을 형성한다. 계속하여 제 2결정층(322) 위에 형성되는 제 3결정층(323)의 결정체 갯수는 (N-1)2개이며, 제 2결정층(322)에서 4개의 결정들이 이루는 정방형의 중심과 제 3결정층(323) 결 정체의 중심이 일치하도록 제 3결정층을 형성한다. 따라서 제 3결정층은 제 2결정층에 대하여 결정의 한 변의 길이와 결정체들 사이의 간격의 길이를 합한 길이의 반과 같은 오프셋을 두고 적층된다. 광전자증배관(310)의 감지셀(311)들은 제 1결정층(321) 및 제 2결정층(322)과 일치할 수도 있고, 제 3결정층(323)과 일치할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예인 4층식 섬광검출기(400)를 나타내는 정면도 및 우측면도이다. 본 실시예에 따른 4층식 섬광검출기(400)는 도 4의 3층식 섬광검출기(300)와 마찬가지로, 서로 다른 2종류 이상의 섬광결정을 사용하는 동시에 결정층 사이에 오프셋이 존재하는 공통적인 기술적 특징을 가진다. 본 4층식 섬광검출기(400)의 적층구조는 제 1결정층(421) 및 제 2결정층(422)은 오프셋 없이 일치되도록 형성하고, 제 3결정층(423)은 도 4와 관련하여 설명한 것과 같은 오프셋을 두고 형성하며, 제 4결정층(424)은 다시 제 3결정층(423)과 오프셋없이 일치되도록 형성한다. 사용되는 섬광결정은 제 1결정층(421) 및 제 3결정층(423)은 LuYAP이고 제 2결정층(422) 및 제 4결정층(424)는 LSO인 것이 바람직하다. 4층식 섬광검출기(400)는 3층식 섬광검출기(300)보다 세분화된 DOI 정보를 제공함으로써 향상된 공간분해능의 달성이 가능하나, 검출기의 제작 및 출력데이터의 분석과정에서의 복잡성 및 비용의 증가를 수반한다.
이하에서는 본 발명의 다른 측면으로서, 상기 3층식 섬광검출기(300)를 이용한 광전자 방출 단층촬영장치에 대해서 설명한다. 통상의 PET장치는 도 7에 나타낸 것과 같은 검출기링(500)을 포함하는 검출부(610), 신호처리부(620), 및 디스플레 이부(630)를 포함한다.
검출부(610)는 상기 설명한 복수의 3층식 섬광검출기(300)가 방사상으로 배치되어 검출기링(500)을 형성하고 검출기링(500)의 축방향으로 1이상의 검출기링(500)들을 적층하여 형성된 것이다. 섬광검출기(300)의 제 3결정층(323)의 선단이 이루는 원통형의 내부공간에 피검체가 거치된다. 특히 내부공간의 반경(R)이 100 내지 200mm인 PET장치는 소동물을 이용한 생체내 유전자 발현, 단백질 상호작용 등의 연구 및 진단에 널리 이용된다.
신호처리부(620)는 검출부(610)에서 출력된 데이터를 분석하여 γ-선의 발생위치를 결정하는 프로그램이 내장된 컴퓨터 기타 연산장치를 포함한다. 본 장치에 사용되는 프로그램은 검출부에서 출력된 데이터가 결정의 종류 및 결정층 간의 오프셋에 기초한 DOI정보를 포함하므로 펄스의 파형에 기초하여 각 출력 펄스의 DOI를 결정하는 연산을 수행한다. 신호처리부(620) 및 디스플레이부(630)는 종래의 양전자 방출 단층촬영장치에 통상적으로 이용되는 수단에 의한다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 3층식 섬광검출기(300)를 사용한 양전자 방출 단층촬영장치에 대한 반경방향의 공간분해능을 나타내는 그래프이다. 환형의 검출기링의 축에 수직한 평면상에서, 도 8은 반경방향의 공간분해능을, 그리고 도 9는 접선방향의 공간분해능을 20mm씩 반경길이를 증가시키면서 측정한 것이다. 소동물용 양전자 방출 단층촬영장치에 대한 도 8 및 도 9의 측정에서는 본 발명의 일실시예에 따른 3층식 섬광검출기(300)의 공간분해능과 도 2의 2단 섬광검출기(100)의 공간분해능을 동일한 민감도를 기준으로 비교하기 위하여 각 섬광검출기의 결정층 의 총 두께가 일치하도록 한다.
적층에 사용되는 각각의 결정체들은 모두 단면이 정사각형이고 가로 및 세로의 길이는 2mm인 직육면체 형상이다. 종래의 2층식 섬광검출기(100)의 제 1결정층(121) 및 제 2결정층(122)은 각각 LuYAP 및 LSO이고 결정층의 두께(즉, 직육면체 결정의 길이)는 각각 9.5mm이다. 본 발명에 따른 3층식 섬광검출기(300)는 제 1결정층(321)이 LuYAP이고 제 2결정층(322) 및 제 3결정층(323)은 LSO이며, 그리고 제 1결정층(321) 및 제 2결정층(322)의 두께는 7mm이고 제 3결정층(323)의 두께는 5mm이다. 따라서 적층된 총 두께는 양자 모두 19mm로 동일하다. 동일 결정층에 있는 각각의 결정체들은 모두 0.3mm의 간격을 유지한다.
이렇게 형성된 섬광검출기들이 통상의 양전자 방출 단층촬영장치에서와 같이 복수개가 결합되어 검출기링(500)을 형성하고, 4개의 검출기링(500)들이 축방향으로 배열되어 피검체가 거치되는 원통형상의 내부공간을 가진 검출부(610)를 형성하도록 하였다. 도 8 및 도 9의 측정값은 방사성 핵종 시료가 각각 반경길이(축으로부터의 수직거리) 0, 10, 20, 30, 40 및 50mm인 위치에 놓여있을 때의 측정값으로서 가로축은 반경길이를 mm 단위로, 세로축은 방출 스펙트럼의 반치전폭(FWHM:Full Width Half Maximum)을 mm 단위로 나타낸 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 2종류 이상의 섬광결정을 3층 이상 적층하여 복층식 결정층을 형성하는 동시에, 결정층 사이에 오프셋이 존재하는 적층구조를 채택함으로써 다음과 같은 특성 및 장점들을 갖는다.
도 8 및 도 9에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 3층식 섬광검출기(300)를 이용한 양전자 방출 단층촬영장치는 반경길이가 증가할수록 종래의 2층식 섬광검출기(100)를 이용한 경우와 비교하여 공간분해능이 현저히 향상된 것을 알 수 있다. 섬광검출기의 성능, 나아가 양전자 방출 단층촬영장치의 성능은 주로 공간분해능 및 민감도에 의해 결정되는 바, 상기 결과는 민감도를 희생시키지 않고도 공간분해능을 현저히 향상시키는 효과를 보여주고 있다.
본 발명에 따른 3층식 섬광검출기의 상기 효과는 이러한 섬광검출기를 포함하는 양전자 방출 단층촬영장치의 효과로서 그대로 인용하여 설명될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌으나, 이러한 실시예는 본 발명을 더욱 명확히 개시하기 위한 것이며, 본 명세서 및 도면에 기재된 사항의 범위에서 신규사항을 추가함이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다 할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 명세서 및 도면에 기재된 사항 및 그 기재에 의하여 당업자가 일의적으로 추론할 수 있는 범위내에서 이러한 수정이나 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (14)
- 결정층들로부터의 섬광신호를 감지하는 감지셀(311)들을 포함하고, 감지셀(311)들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전자증배관(310); 및상기 감지셀(311)들이 위치한 광전자증배관(310)의 평면 위에 순차적으로 형성된 결정층들이 적어도 3개 이상인 복층식 결정층;을 포함하는 섬광검출기로서,상기 각 결정층 내에는 동일한 섬광결정이 형성되며,상기 복층식 결정층을 이루는 섬광결정의 종류는 층별로 적어도 2개 이상이고,상기 복층식 결정층은, 상기 순차적으로 형성된 결정층이 제 1결정층(321), 제 2결정층(322) 및 제 3결정층(323)이며, 상기 오프셋은 제 2결정층(322)과 제 3결정층(323) 사이에 존재하고, 상기 제 1결정층(321)은 제 1결정으로 형성되며 상기 제 2결정층(322) 및 제 3결정층(323)은 제 2결정으로 형성되고, 상기 제 1결정 및 제 2결정은 섬광신호가 발생한 결정층을 식별할 수 있도록 각각의 결정에서 발생되는 섬광신호의 특성이 다르며,상기 제 1결정은 루테튬-이트륨 알루미늄 페로브스카이트(LuYAP)이며, 상기 제 2결정은 루테튬 옥시오르쏘실리케이트(LSO)인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
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- 제 1 항에 있어서,상기 제 1결정층(321) 및 제 2결정층은(322) 각각 직육면체 형상인 N2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층이고, 상기 제 3결정층(323)은 직육면체 형상인 (N-1)2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 제 1결정층(321) 및 제 2결정층(322)은 두께가 각각 7mm이고, 상기 제 3결정층(323)은 두께가 5mm이며, 결정층을 형성하는 상기 섬광결정체들은 가로 및 세로의 길이가 각각 2mm인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
- 결정층들로부터의 섬광신호를 감지하는 감지셀(311)들을 포함하고, 감지셀(311)들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전자증배관(310); 및상기 감지셀(311)들이 위치한 광전자증배관(310)의 평면 위에 순차적으로 형성된 결정층들이 적어도 3개 이상인 복층식 결정층;을 포함하는 섬광검출기로서,상기 각 결정층 내에는 동일한 섬광결정이 형성되며,상기 복층식 결정층을 이루는 섬광결정의 종류는 층별로 적어도 2개 이상이고,상기 복층식 결정층은, 상기 순차적으로 형성된 결정층이 제 1결정층(421), 제 2결정층(422), 제 3결정층(423) 및 제 4결정층(424)이며, 상기 오프셋은 제 2결정층(422)과 제 3결정층(423) 사이에 존재하며,상기 제 1결정층(421) 및 제 3결정층(423)은 제 1결정으로 형성되며, 상기 제 2결정층(422) 및 제 4결정층(424)은 제 2결정으로 형성되고, 상기 제 1결정 및 제 2결정은 섬광신호가 발생한 결정층을 식별할 수 있도록 각각의 결정에서 발생되는 섬광신호의 특성이 다르며,상기 제 1결정은 루테튬-이트륨 알루미늄 페로브스카이트(LuYAP)이며, 상기 제 2결정은 루테튬 옥시오르쏘실리케이트(LSO)인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
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- 제 6 항에 있어서,상기 제 1결정층(421) 및 제 2결정층(422)은 각각 직육면체 형상인 N2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층이고, 상기 상기 제 3결정층(423) 및 제 4결정층(424)은 각각 직육면체 형상인 (N-1)2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
- 복수의 섬광검출기(300)로 형성된 검출기링(500)을 포함하는 검출부(610);상기 복수의 섬광검출기(300)에 의해 출력된 신호를 분석하여 영상신호를 출력하는 신호처리부(620); 및상기 신호처리부(620)로부터 출력되는 영상신호를 표시하기 위한 디스플레이부630);를 포함하는 양전자 방출 단층촬영장치로서, 상기 검출기링(500)을 형성하는 섬광검출기(300)는:결정층들로부터의 섬광신호를 감지하는 감지셀(311)들을 포함하고, 감지셀(311)들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전자증배관(310); 및상기 감지셀(311)들이 위치한 광전자증배관의 일면 위에 순차적으로 형성된 결정층들이 적어도 3개 이상인 복층식 결정층;을 포함하는 섬광검출기로서,상기 각 결정층 내에는 동일한 섬광결정이 형성되며, 상기 복층식 결정층을 이루는 섬광결정의 종류는 층별로 적어도 2개 이상이고,상기 섬광검출기(300)는 상기 순차적으로 형성된 결정층이 제 1결정층(321), 제 2결정(322)층 및 제 3결정층(323)이며, 상기 오프셋은 제 2결정층(322)과 제 3결정층(323) 사이에 존재하고, 상기 제 1결정층(321)은 제 1결정으로 형성되며 상기 제 2결정층(322) 및 제 3결정층(323)은 제 2결정으로 형성되고, 상기 제 1결정 및 제 2결정은 섬광신호가 발생한 결정층을 식별할 수 있도록 각각의 결정에서 발생되는 섬광신호의 특성이 다르며,상기 제 1결정은 루테튬-이트륨 알루미늄 페로브스카이트(LuYAP)이며, 상기 제 2결정은 루테튬 옥시오르쏘실리케이트(LSO)인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치를 위한 섬광검출기.
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- 제 10 항에 있어서,상기 섬광검출기(300)는 상기 제 1결정층(321) 및 제 2결정층(322)이 각각 직육면체 형상인 N2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층이고, 상기 제 3결정층(323)은 직육면체 형상인 (N-1)2개의 섬광결정체로 형성된 정방형의 결정층인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치.
- 제 13항에 있어서,상기 섬광검출기(300)들의 제 3결정층(323)의 선단이 형성하는 상기 검출기링(500)의 내부공간은 반경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 하는 양전자 방출 단층촬영장치.
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