KR101111011B1 - Multi-layer scintillation detector with 3D positioning capability for pinhole gamma camera - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감마선 영상측정을 위한 다층평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법에 관한 것으로, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기모듈 및 3차원 위치검출방법을 제공하여, 실험적인 색인테이블 생성시 검출신호의 왜곡을 줄이기 위해서 광학 유리층을 도입함으로써 감마선이 입사한 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 하여 감마 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성할 수 있게 한다.The present invention relates to a multi-layered plate detector and a three-dimensional position detection method for gamma ray image measurement, comprising: a first multi-layer block composed of a two-dimensional block scintillation crystal and a two-dimensional block optical glass layer in a gamma camera detector module By providing a multi-layered flat panel detector module and a three-dimensional position detection method for gamma-ray image measurement, which are formed by optically combining a type of scintillation crystal with a two-dimensional optical sensor for detecting an optical signal, it is possible to prevent distortion of the detection signal when an experimental index table is generated. In order to reduce the optical glass layer, the position where the gamma ray is incident can be accurately found, thereby achieving high resolution and high sensitivity of the gamma camera.

감마선, 감마카메라, 검출기, 3차원, 위치검출 Gamma Ray, Gamma Camera, Detector, 3D, Position Detection

Description

감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법{Multi-layer scintillation detector with 3D positioning capability for pinhole gamma camera}Multi-layer scintillation detector with 3D positioning capability for pinhole gamma camera}

본 발명은 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핀홀 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성하기 위해 감마선의 섬광결정내 반응위치를 3차원으로 측정할 수 있는 핀홀 감마카메라의 반응깊이 측정용 다층 섬광결정 검출기 및 3차원 위치 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-layered flat panel detector and a three-dimensional position detection method for gamma ray image measurement, and more particularly, to measure the reaction position of the gamma ray in the scintillation crystal in three dimensions in order to simultaneously achieve high resolution and high sensitivity of the pinhole camera. A multilayer scintillation crystal detector and a three-dimensional position detection method for measuring the reaction depth of a pinhole gamma camera.

현재 환경감시용 또는 갑상선 촬영용 감마카메라는 핀홀 조준기, 섬광결정, 광센서로 구성되며, 핀홀 조준기를 사용할 경우, 감마카메라의 촬영시야 중앙 부분에는 감마선이 비교적 평행하게 입사하여 고분해능의 영상을 획득할 수 있으나, 촬영시야 외곽으로 갈수록 감마선이 비스듬하게 입사하므로 공간분해능 저하 현상이 나타나는 문제가 있다. Currently, the gamma camera for environmental surveillance or thyroid imaging consists of a pinhole collimator, a scintillation crystal, and an optical sensor. When using the pinhole collimator, a gamma ray is incident in parallel in the center of the field of view of the gamma camera to obtain a high resolution image. However, since gamma rays are obliquely incident toward the outside of the photographing field, there is a problem of deterioration of spatial resolution.

이를 해결하기 위하여 검출기 내의 감마선 반응깊이를 측정하는 기술의 도입이 필요하다.To solve this problem, it is necessary to introduce a technique for measuring the gamma ray response depth in the detector.

현재까지 개발된 반응깊이 측정 감마카메라 기술은 다음과 같다.The response depth measurement gamma camera technology developed to date is as follows.

여러 층의 섬광결정 배열을 이용하는 포스위치 검출기(phoswich detector), 배열형 섬광결정 양쪽 끝에 광센서를 부착하여 두 광센서에서 측정된 신호 크기의 비로 감마선 반응이 일어난 깊이를 판별하는 섬광결정 양단 검출기, 배열형 섬광결정 옆면에 광센서를 부착하여 구성되는 광결정 옆면 검출기, 블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기, 준블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기 등이 있다.Four-switch detector using multiple layers of scintillation crystal arrays, scintillation crystal detectors at both ends of array scintillation crystals to determine the depth of gamma-ray reaction at the ratio of the signal size measured by the two scintillation sensors, Photonic crystal side detector formed by attaching an optical sensor to the side of an array scintillation crystal, a detector using a block scintillation crystal and an artificial intelligence position detection method, and a detector using a quasi-block type scintillation crystal and an artificial intelligence position detection method.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 LGSO와 GSO 두 층의 섬광결정을 사용하여 각 섬광결정의 서로 다른 감쇠시간을 측정함으로써 감마선과 반응한 섬광결정을 구별하는 방법이 있다. 이 방법에서는 LGSO와 GSO 두 층에 감마선이 입사하면 에너지에 따른 빛이 발생하게 되고, 이때 발생된 빛이 사라질 때까지의 시간이 다른 차이점을 사용하여 위치를 판별하게 된다.One technique related to four-switch detectors is the use of two layers of flash crystals, LGSO and GSO, to determine the flash crystals that react with gamma rays by measuring the different decay times of the flash crystals. In this method, when gamma rays are incident on two layers of LGSO and GSO, light is generated according to the energy. At this time, the time until the disappeared light disappears is used to determine the position by using a difference.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는 LSO와 LuYAP 두 층의 섬광결정을 사용하여 출력신호의 파형 변화를 분석함으로써 반응이 일어난 섬광결정을 판별하는 방법이 있다. 이 방법에서도 또한 위에서 설명한 것과 마찬가지로 섬광체의 감쇠시간이 다른 차이점을 이용하여 위치를 판별하게 된다.Another technique related to four-switch detectors is the use of two layers of LSO and LuYAP scintillation crystals to analyze the variation of the waveform of the output signal to determine the scintillation in which the reaction occurred. In this method also, as described above, the position of the scintillator is determined using different differences.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 또 다른 하나로는 동일 섬광결정을 어긋나게 여러 층으로 쌓아 구조적 차이에 의한 위치검출로 반응이 일어난 섬광결정층을 판별하는 방법이 있다. 이 방법에서는 구조적으로 어긋나게 쌓인 섬광체의 출력 영상에서 각 층별로 다른 위치에 영상이 나타나게 되는 것을 이용하여 위치를 판별하게 된다.Another technique related to the four-switch detector is a method of determining a scintillation crystal layer in which a reaction occurs by detecting a position due to structural difference by stacking the same scintillation crystal in multiple layers. In this method, the position is determined by using an image appearing at a different position for each floor in the output image of the scintillation body stacked structurally.

섬광결정 양단 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 LSO 섬광결정(1)의 한 끝에 광전자 증배관(2;PMT)을 부착하고 다른 한 끝에 애벌런시 광센서(3;APD)를 부착하는 방식이 있으며, 도 1에 예시되어 있다. 따라서 섬광결정과 감마선이 반응하여 발생된 빛은 양단의 PMT와 APD에서 검출되고, 검출된 광량 분포를 통해서 발생 위치를 찾게 된다. 즉, APD 근처에서 반응이 일어났다면 APD에서 더 많은 빛이 검출되고 상대적으로 PMT에서는 적은 양의 빛이 검출되는 것이다.One technique related to the scintillation crystal double detector is to attach a photomultiplier tube (PMT) at one end of the LSO scintillation crystal (1) and an avalanche optical sensor (APD) at the other end. It is illustrated in FIG. 1. Therefore, the light generated by the reaction between the scintillation crystal and the gamma ray is detected at both ends of the PMT and the APD, and the generation position is found through the detected light quantity distribution. In other words, if a reaction occurs near the APD, more light is detected in the APD and a relatively small amount of light is detected in the PMT.

섬광결정 양단 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는 LSO 섬광결정 양끝단에 핀 광다이오드를 부착하는 방식이 있다. 이 방법에서는 단지 검출 센서가 핀 광다이오드로 변경된 것으로서, 위에 설명한 방법과 동일하게 위치를 검출하게 된다.Another technique related to scintillation crystal double detector is to attach a pin photodiode at both ends of the LSO scintillation crystal. In this method, only the detection sensor is changed to a pin photodiode, and the position is detected in the same manner as described above.

광결정 옆면 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 섬광결정(1) 옆면에 APD(3)를 부착하는 방식이 있으며, 도 2에 예시되어 있다. 이 방법은 배열형으로서 감마선이 입사하여 반응하였을 때 발생되는 빛이 가장 가까운 배열 부분에서 가장 많이 검출되는 원리를 이용하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.One technique related to the photonic crystal side detector is to attach the APD 3 to the side of the scintillation crystal 1, which is illustrated in FIG. This method is an array type, and it is possible to find the position by using the principle that the light generated when the gamma ray is incident and reacted is most detected in the nearest array portion.

블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는, 블록형 LSO 섬광결정에 감마선의 입사방향별 색인테이블(look-up table;LUT)을 몬테칼로 모사방법 또는 실험으로 구하여 반응의 위치 및 깊이(x,y,z)를 추적 하는 방식과, 블록형 LSO 섬광결정과 APD 배열을 사용하여 입사 감마선의 각도를 추적하는 방식이 있으며, 도 3의 (a) 내지 (c)에 예시되어 있다. 이러한 두가지 방식은 섬광결정에 감마선을 각도별로 입사시킨 후 광센서(3)에 검출되는 분포를 획득하고, 그 획득된 분포를 바탕으로 각도별 색인테이블(LUT)을 작성하여, LUT와 입사된 감마선의 빛 출력 분포와 비교하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.One of the technologies related to the detector using the block-type scintillation crystal and the artificial intelligence position detection method is to obtain a look-up table (LUT) of gamma rays by the Monte Carlo simulation method or the experiment. There are a method of tracking the position and depth (x, y, z) of the reaction, and a method of tracking the angle of the incident gamma ray using a block-type LSO scintillation crystal and APD array, and (a) to (c) of FIG. Is illustrated in These two methods obtain the distribution detected by the optical sensor 3 after injecting gamma rays into the scintillation crystal for each angle, and create an index table (LUT) for each angle based on the obtained distributions, and the gamma rays incident to the LUT. The position can be found by comparing with the light output distribution of.

블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는, 블록형 LSO 섬광결정 내의 각 위치에서 발생되는 감마선의 신호의 색인테이블(LUT)을 몬테칼로 모사방법을 통해 구하여 반응의 위치 및 깊이(x,y,z)를 최대우도 위치판별방법으로 추적하는 방식이다. 이 방법은 몬테칼로 모사 방법을 통하여 각 위치별로 감마선 반응시켜 그 위치에서 발생된 신호로 색인테이블을 작성하게 되며, 이 작성된 색인테이블과 입사된 감마선의 빛 출력 분포를 비교하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.Another technique related to a detector using a block scintillation crystal and an AI position detection method is to obtain an index table (LUT) of a gamma ray signal generated at each position in a block LSO scintillation crystal using Monte Carlo simulation method. This method is to track the location and depth of (x, y, z) by the maximum likelihood location discrimination method. This method uses the Monte Carlo simulation method to generate gamma-ray reactions for each location and creates an index table with the signals generated at that location. The index table is compared with the light output distribution of the incident gamma rays to find the location. do.

한편, 최근 개발된 준블록형 섬광결정과 최대우도 위치검출방식을 적용한 검출기는, 다수 개의 슬라이스형 섬광결정이 밀착 배열된 준블록 배열형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 광전자 증배관(2)에 광결합하여 구현되며, 도 4에 예시되어 있다. 이 방식에서는 준블록 배열형 섬광결정의 구조를 이용하여 감마선 반응의 축방향 위치를 결정하고 감마선 반응위치에 따른 광전자 증배관의 채널별 데이터를 실험적으로 측정하여 기록한 색인테이블과 최대우도 위치판별방법을 이용하여 횡단면 위치와 반응깊이를 결정할 수 있게 된다. On the other hand, the recently-developed quasi-block scintillation crystal and the maximum likelihood position detection method apply a quasi-block array scintillation crystal in which a plurality of slice scintillation crystals are arranged in close contact with the photomultiplier tube 2 for optical signal detection. It is implemented in optical coupling and is illustrated in FIG. 4. In this method, the axial position of the gamma-ray reaction is determined using the structure of the quasi-block array scintillation crystal, and the index table and the maximum likelihood position discrimination method are measured by experimentally measuring the channel-specific data of the photomultiplier tube according to the gamma-ray reaction position. It is possible to determine the cross section position and the depth of reaction.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 블록형 섬광결정의 넓은 면이 광센서와 접촉될 수 있도록 하고 실험적인 색인테이블 생성을 위해 블록형 섬광결정의 구조를 다층 구조로 설계하여 각 층별로 색인테이블을 작성할 수 있도록 함으로써, 감마선이 입사한 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 하여 감마 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성할 수 있는 감마선 영상측정을 위한 다층평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to make the index table for each layer by designing the structure of the block-type scintillation crystal in a multi-layer structure so that the wide surface of the block-type scintillation crystal can be in contact with the optical sensor and to generate an experimental index table. The present invention aims to provide a multi-layered flat panel detector and a three-dimensional position detection method for gamma ray image measurement, which can attain the high resolution and high sensitivity of a gamma camera at the same time by accurately finding the position where the gamma ray is incident.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실험적인 색인테이블 생성시 검출신호의 왜곡을 줄이기 위해서 광학 유리층을 도입함으로써, 최대우도 위치판별방법(Maximum-Likelihood Position Estimation)을 이용하여 섬광체 내의 감마선 반응위치를 3차원으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법을 제공하고자 하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to introduce an optical glass layer in order to reduce the distortion of a detection signal when generating an experimental index table, thereby using gamma-ray reaction position in the scintillator by using a maximum-likelihood position estimation method. An object of the present invention is to provide a multi-layered flat panel detector and a three-dimensional position detection method for gamma ray image measurement that can accurately measure in three dimensions.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기모듈이다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, in the gamma camera detector module, the first multi-layer block-type scintillation crystal composed of a two-dimensional block-type scintillation crystal and a two-dimensional block-type optical glass layer optical signal It is a multilayer flat panel detector module for gamma ray image measurement, which is configured by optical coupling to a two-dimensional optical sensor for detection.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈이다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, in the gamma camera detector module, the second multi-layer block-type scintillation crystal composed of only two-dimensional block-type scintillation crystals of at least two or more layers for the optical signal detection It is a multilayer flat panel detector module for gamma ray imaging, which is configured by optical coupling to a dimensional optical sensor.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 광결합하여 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 방법에 있어서, (a) 상기 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정으로 구현하여 2차원 광센서에 결합하는 단계; (b) 상기 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정에 각 층별 2차원 감마선 반응을 실시하여 각 층별 2차원 색인테이블을 작성하는 단계; (c) 상기 각 층별 2차원 색인테이블을 취합하여 3차원 색인테이블을 획득하는 단계;를 포함하는, 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법이다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, in the method for measuring a three-dimensional gamma-ray reaction position by optically coupling a three-dimensional multilayer block-type scintillation crystal to a two-dimensional optical sensor, (a) the Implementing a three-dimensional multilayer block scintillation crystal as a first multilayer block scintillation crystal for creating a three-dimensional index table and coupling it to a two-dimensional optical sensor; (b) generating a two-dimensional index table for each layer by performing a two-dimensional gamma ray reaction for each layer on the first multi-layer block type scintillation crystal for creating the three-dimensional index table; and (c) collecting the two-dimensional index tables for each layer to obtain a three-dimensional index table.

상기 본 발명 방법은, (d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 3차원의 제2 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 결합하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 구성된 3차원의 다층 블록형 섬광결정으로부터 감마선 반응에 대한 응답특성을 검출하는 단계; (f) 상기 (c)단계에서 획득된 3차원 색인테이블을 이용하여 상기 (e) 단계에서 검출된 응답특성에 대한 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계;를 더 포함하여 또 다른 실시 형태를 구현할 수 있을 것이다.The method of the present invention comprises the steps of: (d) coupling a three-dimensional second multilayer block scintillation crystal composed of only two-dimensional block scintillation crystal to the two-dimensional optical sensor; (e) detecting a response characteristic to gamma-ray reaction from the three-dimensional multilayer block scintillation crystal configured in step (d); (f) using the three-dimensional index table obtained in the step (c), determining three-dimensional reaction position information of the gamma rays in the scintillation crystal with respect to the response characteristic detected in the step (e). Other embodiments may be implemented.

상기 본 발명의 각 실시예에서, 제1 다층 블록형 섬광결정은, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정으로 이루어지고, 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기와 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되며, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층이 서로 층 이동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In each of the embodiments of the present invention, the first multilayer block scintillation crystal is composed of two layers of two-dimensional block scintillation crystals, and the other layer has a refractive index equal to the same size as the two-dimensional block scintillation crystals. It is composed of a two-dimensional block-type optical glass layer, characterized in that the two-dimensional block-type scintillation crystal and the two-dimensional block-type optical glass layer is configured to enable the layer movement with each other.

본 발명에 의하면, 배열형 섬광결정에 비해 고민감도이고, 블록형 섬광결정에 비해 고분해능의 특성을 지닌 다층 블록형 감마선 영상검출기, 반응깊이 측정 최대우도화 알고리즘과 그 적용기술을 확보할 수 있게 되는 이점이 있다.Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a multilayer block-type gamma-ray image detector having a higher sensitivity than an array-type scintillation crystal and having a higher resolution than a block-type scintillation crystal, a response depth measurement maximum likelihood algorithm, and an advantage thereof can be obtained. There is this.

또한 본 발명에 의하면, 환경감시, 핵의학영상 등에 필수적인 감마선 영상 검출기, 신호처리, 위치판별 알고리즘 등의 핵심 기술을 확보함으로써 국내 기술력을 세계적인 수준으로 올릴 수 있는 기반을 구축할 수 있게 되는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, by securing the core technologies such as gamma-ray image detector, signal processing, location discrimination algorithm, etc., which is essential for environmental monitoring, nuclear medical imaging, etc., there is an advantage in that it is possible to build a foundation to raise domestic technology to the world level. .

또한 본 발명이 적용된 분자영상용 고분해능 소형 PET의 경우 실험동물영상, 유전자 발현이나 치료, 암진단 및 치료연구, 신약개발 분야 등에 넓게 응용될 수 있을 것이며, 핵물리학, 핵의학, 핵공학, 재료공학, 전기전자공학, 제어공학, 컴퓨터 공학 및 신소재공학의 복합적 기술을 필요로 하는 첨단의료기기분야의 개발 및 국내 의료산업계와 여러 학술 분야의 발전에 공헌할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, the high resolution small PET for molecular imaging to which the present invention is applied may be widely applied to experimental animal imaging, gene expression or treatment, cancer diagnosis and therapeutic research, new drug development, nuclear physics, nuclear medicine, nuclear engineering, materials engineering, It is expected to contribute to the development of high-tech medical devices requiring complex technologies of electrical and electronic engineering, control engineering, computer engineering and new materials engineering, and to the development of the domestic medical industry and various academic fields.

이하, 본 발명에 의한 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치정보 검출방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.Hereinafter, exemplary embodiments of a multi-layered flat panel detector and a method for detecting 3D position information for gamma ray image measurement according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is merely presented as an example, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈에서 광 센서에 다층 블록형 섬광결정(10,20)이 광결합된 상태를 예시한 사시도로서, 본 발명에 의한 검출기 모듈은, 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 2차원 블록형 섬광결정(11)과 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)으로 구성 되는 제1 다층 블록형 섬광결정(10)과, 광신호 검출을 위한 2차원 광센서(30)로 구성되며, 이들을 광결합시킴으로써 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈이 구성된다.5A to 5D are perspective views illustrating a state in which the multi-layer block-type scintillation crystals 10 and 20 are optically coupled to an optical sensor in a multilayer flat panel detector module for gamma ray imaging according to the present invention. The detector module according to the present invention, as shown in (a) to (c) of FIG. 5, includes a first two-dimensional block scintillation crystal 11 and a first two-dimensional block optical glass layers 12 and 13. A multi-layer block scintillation crystal 10 and a two-dimensional optical sensor 30 for detecting an optical signal are optically coupled and a detector module for setting up a three-dimensional index table is optically coupled.

또한 본 발명에 의한 검출기 모듈은, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 이용하여 3차원 색인 테이블을 셋업한 이후에, 제1 다층 블록형 섬광결정을 대신해서, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정(21-23)만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합시킴으로써 3차원 섬광결정의 감마선 반응에 대한 위치정보의 판별이 가능한 검출기 모듈이 구성된다.In addition, the detector module according to the present invention replaces the first multi-layer block-type scintillation crystal after setting up the three-dimensional index table using the first multi-layer block-type scintillation crystal 10, (d) of FIG. Gamma-ray reaction of a three-dimensional scintillation crystal by photocoupling the second multilayer block scintillation crystal 20 composed of at least two or more two-dimensional block scintillation crystals 21-23 to the optical sensor 30 as shown in FIG. The detector module is configured to determine the position information for the.

상기 2차원 광센서(30)는 위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나로 구성된다.The two-dimensional optical sensor 30 is composed of any one of position sensitive photomultiplier (PSPMT), array avalanche photodiode (APD), array silicon photomultiplier (SiPM).

상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)은, 3차원 감마선 반응에 대한 실험적인 위치정보를 획득할 수 있는 섬광결정으로서, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정(11)으로 이루어지고, 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 광학 유리층(flint glass;12,13)으로 구성된다. 또한 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)은, 상기 2차원 블록형 섬광결정(11)과 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)이 서로 층간 이동이 가능하도록 구성된다.The first multilayer block scintillation crystal 10 is a scintillation crystal capable of acquiring experimental positional information about a three-dimensional gamma ray reaction. One layer is composed of a two-dimensional block scintillation crystal 11 and the other layer Is composed of at least two or more two-dimensional block-type optical glass layers 12 and 13 having the same size and the same refractive index as the two-dimensional block-type scintillation crystal. In addition, the first multilayer block scintillation crystal 10 is configured such that the two-dimensional block scintillation crystal 11 and the two-dimensional block-type optical glass layers 12 and 13 can be moved between layers.

상기 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)은 감마선과 반응하지 않은 물질로서, 섬광체는 아니지만 섬광체와 같은 굴절율 가진 유리 재질로 구성된다. 이와 같이 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 나머지층을 섬광결정과 같은 굴절율의 광학 유리층으로 구성하는 이유는, 예를 들어 한 층(2차원 블록형 섬광결정층)에서 감마선 반응이 일어나 빛이 발생하게 되면 이 섬광결정체의 굴절율에 따라서 빛이 굴절되어 광센서에서 측정하게 된다. 그런데, 이 때 만약에 굴절율이 다르다면 광센서에서 측정되는 빛의 분포나 양이 다르게 된다. 반대로 굴절율이 같다면 광센서에서는 모든 층에서 섬광결정체가 있는 때와 마찬가지로 측정된다. 따라서 이 광학 유리층(flint glass)를 사용하여 실험하게 된다면 모든 층을 섬광결정체로 놓고 실험했을 때와 같은 결과를 얻게 될 것이다. The two-dimensional block type optical glass layers 12 and 13 are materials that do not react with gamma rays and are made of a glass material having a refractive index that is not the scintillator but the scintillator. The reason why the remaining layer of the first multilayer block scintillation crystal 10 is composed of an optical glass layer having the same refractive index as that of the scintillation crystal is because, for example, a gamma ray reaction occurs in one layer (two-dimensional block scintillation crystal layer). When light is generated, the light is refracted according to the refractive index of the scintillation crystal and measured by the optical sensor. However, if the refractive index is different at this time, the distribution or amount of light measured by the optical sensor is different. Conversely, if the refractive indices are the same, the optical sensor is measured as if there were scintillation crystals in all layers. Therefore, if you experiment with this optical glass (flint glass), you will get the same result when you experiment with all the layers as scintillation crystal.

따라서 본 발명에서와 같이 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 구조에 있어서, 한 층만 섬광결정으로 구성하고 나머지 층은 광학 유리층(12,13)으로 구성하여 그 위치별로 색인테이블(LUT)을 작성하게 되면 모든 위치에서 3차원 색인테이블을 작성할 수 있게 되며, 만약 어느 위치로 감마선이 입사했다면 그 위치에서 반응할 때의 출력값과 색인테이블과의 비교를 통해서 정확한 위치를 찾을 수 있게 될 것이다.Therefore, in the structure of the first multilayer block type scintillation crystal 10 as in the present invention, only one layer is composed of the scintillation crystal and the other layer is composed of the optical glass layers 12 and 13, and the index table (LUT) for each position is used. If you write, you will be able to create a 3D index table at all positions. If a gamma ray enters at any position, you will find the exact position by comparing the output with the index table.

도 6은 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 3차원 위치정보 검출방법을 설명하기 위하여 예시한 동작 흐름도로서, 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 광결합하여 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 방법을 예시하고 있다.6 is a flowchart illustrating a method for detecting 3D position information for measuring gamma ray images according to the present invention. FIG. 6 is a 3D gamma ray reaction position by optically coupling a 3D multilayer block type scintillation crystal to a 2D optical sensor. The method of measuring is illustrated.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 위치정보 측정방법은, 제1 다층 블록형 섬광결정을 광센서에 결합하는 단계(S101,S103)와, (b) 2차원 블록형 섬광결정의 층을 이동시켜 가면서 제1 다층 블록형 섬광결정의 각 층별 2차원 색인 테이블을 작성하는 단계(S105-S109)와, (c) 2차원 색인테이블로 3차원 색인테이블을 셋업하는 단계(S111)와, (d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정을 광센서에 결합하는 단계(S113,S115)와, (e) 상기 제2 다층 블록형 섬광결정에 감마선 반응을 실시하는 단계(S117)와, (f) 3차원 색인테이블과 최대우도 위치추적방법으로 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계(S119)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 6, the method for measuring three-dimensional position information according to the present invention comprises the steps of (S101, S103) coupling the first multi-layer block-type scintillation crystal to the optical sensor, and (b) two-dimensional block-type scintillation crystal Step (S105-S109) to create a two-dimensional index table for each layer of the first multi-layer block-shaped flash crystal while moving the layers of (S105), and (c) setting up the three-dimensional index table with the two-dimensional index table (S111) And (d) coupling the second multilayer block scintillation crystal composed of only the two-dimensional block scintillation crystal to the optical sensor (S113, S115), and (e) subjecting the second multilayer block scintillation crystal to gamma ray reaction. Step (S117) is carried out, and (f) step (S119) of determining the three-dimensional reaction position information of the gamma rays in the scintillation crystal by the three-dimensional index table and the maximum likelihood position tracking method.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈 및 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 반응위치 측정방법의 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. The operation of the multi-dimensional flat panel detector module and the three-dimensional reaction position measuring method in the multi-layer block scintillation crystal according to the present invention configured as described above will be described as follows.

먼저, 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정(11)으로 구성하고 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층(flint glass;12,13)으로 구성한다. 이렇게 구성된 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 위치민감형 광증배관, 배열형 애벌런시 광다이오드(Avalanche photodiode;APD), 배열형 실리콘형 광증배관(Silicon photo multiplier; SiPM) 중의 어느 하나로 구성되는 2차원 광센서(20)에 광결합한다.First, the first multilayer block scintillation crystal 10 is composed of one layer of the two-dimensional block scintillation crystal 11 and the other layer is the two-dimensional block having the same size and the same refractive index as the two-dimensional block scintillation crystal. It consists of flint glass layers 12 and 13. The first multilayer block scintillation crystal 10 configured as described above is composed of any one of position sensitive photomultiplier, array avalanche photodiode (APD), and array silicon photomultiplier (SiPM). Optically coupled to the two-dimensional optical sensor 20 is.

이와 같이 구성된 검출기 모듈은 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈이다. The detector module configured as described above is a detector module for 3D index table setup.

다음으로 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같은 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈에서, 2차원 블록형 섬광결정의 층을 이동시켜 가면서 제1 다층 블록형 섬광결정에 감마선 반응을 실시하여, 각 층별 2차원 색인테이블을 작 성(S105-S109)한다. 이와 같은 과정은 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 2차원 블록형 섬광결정이 모든 층에 위치하는 경우에 대하여 반복해서 실시한다.Next, in the detector module for setting up the 3D index table as shown in FIGS. 5A to 5C, the gamma ray response to the first multilayer block scintillation crystal is moved by moving a layer of the 2D block scintillation crystal. Then, two-dimensional index tables for each floor are created (S105-S109). This process is repeated for the case where the two-dimensional block scintillation crystal of the first multilayer block scintillation crystal 10 is located in all layers.

모든 층에 대한 2차원 색인테이블의 작성이 완료되면 각 층별 2차원 색인테이블을 이용하여 3차원 색인테이블을 셋업(S111)함으로써, 3차원 색인테이블 셋업동작이 완료된다.When the creation of the two-dimensional index table for all the layers is completed, the three-dimensional index table setup operation is completed by setting up the three-dimensional index table using the two-dimensional index table for each layer (S111).

이어서 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 이용하여 3차원 색인 테이블을 셋업한 이후에, 제1 다층 블록형 섬광결정을 대신해서, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정(21-23)만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합시킴으로써 3차원 섬광결정의 감마선 반응에 대한 위치정보의 판별이 가능한 검출기 모듈을 구성한다.Subsequently, after setting up the three-dimensional index table using the first multilayer block scintillation crystal 10, at least two layers as shown in FIG. It is possible to discriminate the positional information on the gamma-ray reaction of the three-dimensional scintillation crystal by optically coupling the second multilayer block scintillation crystal 20 composed of only the two-dimensional block scintillation crystals 21-23 to the optical sensor 30. Configure the detector module.

상기와 같이 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합(S113,S115)한 후 상기 제2 다층 블록형 섬광결정(20)에 감마선 반응을 실시(S117)하고, 그 감마선 검출 결과를 3차원 색인테이블과 최대우도 위치추적방법으로 위치 판별함으로써, 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별(S119)할 수 있게 된다.As described above, the second multilayer block-type scintillation crystal 20, which is composed of only the two-dimensional block-type scintillation crystal, is optically coupled (S113, S115) to the optical sensor 30, and then the second multilayer block-type scintillation crystal 20 is formed. Gamma-ray reaction is performed (S117), and the gamma-ray detection result is discriminated by the three-dimensional index table and the maximum likelihood position tracking method, so that the three-dimensional reaction position information of the gamma ray in the scintillation crystal can be determined (S119).

이러한 감마선 반응에 의한 위치측정은 미리 구해 놓은 감마선 반응위치별 검출기의 응답특성 즉, 3차원 색인테이블(LUT)을 바탕으로 한, 잘 알려진 최대우도 위치판별(maximum-likelihood position estimation, MLPE) 알고리즘을 적용하는 것으로 이루어질 수 있게 된다. The position measurement by gamma-ray response is based on the well-known maximum-likelihood position estimation algorithm based on the response characteristics of the gamma-ray response position detectors, that is, the three-dimensional index table (LUT). It can be made by applying.

상기 섬광결정 내 3차원 감마선 반응위치의 실험적 측정을 통한 LUT 작성방 법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The LUT creation method through experimental measurement of the reaction position of the three-dimensional gamma ray in the scintillation crystal is described in more detail as follows.

예를 들어, 섬광결정 물질이 CsI(Na)이고, 검출기 모듈이 3층으로 이루어진다면, 색인테이블 획득 실험시 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이 1층은 섬광결정 물질인 CsI(Na), 2층 및 3층은 같은 크기와 같은 굴절율의 광학 유리층(flint glass)으로 제작하여 감마선원을 이동시키면서 검출기 응답특성을 측정할 수 있게 된다. 이렇게 측정하는 경우 도 5의 (a)에서는 반응깊이 1층에서의 2차원 색인테이블 획득이 가능하게 된다. 다음은 도 5의 (b)에서와 같이 1층과 3층을 광학 유리층으로, 2층은 CsI(Na)로 제작하게 되면 이 구성에서는 반응깊이 2층에서의 2차원 색인테이블의 획득이 가능하게 된다. 다시 도 5의 (c)에서와 같이 1층과 2층은 광학 유리층으로, 3층은 CsI(Na)로 제작하게 되면 반응깊이 3층에서의 2차원 색인테이블 획득이 가능하게 된다.For example, if the scintillation crystal material is CsI (Na) and the detector module is composed of three layers, as shown in FIG. 5 (a) during the index table acquisition experiment, one layer is CsI (Na) which is the scintillation crystal material. The second and third layers may be made of an optical glass layer having the same size and the same refractive index as flint glass to measure the detector response while moving the gamma source. In this case, in FIG. 5A, the two-dimensional index table can be obtained at the depth of response. Next, as shown in (b) of FIG. 5, when the first and third layers are made of optical glass layers, and the second layer is made of CsI (Na), in this configuration, a two-dimensional index table can be obtained at the reaction depth in two layers. Done. Again, as shown in (c) of FIG. 5, when the first and second layers are made of optical glass layers and the third layer is made of CsI (Na), a two-dimensional index table can be obtained at the reaction depth of three layers.

상기와 같은 구성에서, 섬광결정 물질인 CsI(Na)의 굴절율은 1.84이므로, 같은 굴절율의 광학 유리층(즉, 납 함유량에 따라 굴절율을 1.45~2.0까지 조절 가능함)를 이용하게 되면 광학 유리층에서의 감마선에 의한 추가적 섬광발생은 없으면서도 섬광결정 물질인 CsI(Na) 층에서 생성된 섬광의 분포를 왜곡없이 측정 가능하므로, 각 층의 감마선 응답특성에 대한 위치 정보를 포함하는 3차원 색인 테이블의 획득이 가능하게 된다.In the above structure, since the refractive index of CsI (Na), which is a scintillation crystal material, is 1.84, when using an optical glass layer having the same refractive index (that is, the refractive index can be adjusted to 1.45 to 2.0 depending on the lead content), Since the distribution of glare generated in the CsI (Na) layer, which is a scintillation crystal material, can be measured without distortion, without generating additional scintillation by the gamma ray of the three-dimensional index table including position information on the gamma ray response characteristic of each layer Acquisition is possible.

이와 같이 3차원 색인테이블을 획득한 이 후에는, 도 5의 (d)에 예시된 바와 같이 모든 층이 섬광결정(21-23)으로 이루어진 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 제작한 후 광센서(30)에 광결합하고, 상기 3차원 색인테이블과 최대우도 위치판별 알 고리즘을 적용하여 감마선을 측정하게 되면, 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 획득할 수 있게 될 것이다.After acquiring the three-dimensional index table in this manner, as illustrated in FIG. 5D, after the second multilayer block type scintillation crystal 20 having all layers composed of scintillation crystals 21-23, By optically coupling to the optical sensor 30 and measuring the gamma ray by applying the 3D index table and the maximum likelihood position discrimination algorithm, it will be possible to obtain 3D reaction position information of the gamma ray in the scintillation crystal.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may variously change without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Could be done.

도 1은 종래 기술에 의한 섬광결정 양단 검출기의 한 구성 예시도이다.1 is an exemplary view of a configuration of a scintillation crystal end detector according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 의한 광결정 옆면 검출기의 한 구성 예시도이다.Figure 2 is an exemplary configuration of a photonic crystal side detector according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 의한 블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기의 한 구성 예시도이다.3 is an exemplary configuration diagram of a detector to which a block-type scintillation crystal and an artificial intelligence position detection method according to the prior art are applied.

도 4는 최근 개발된 종래의 준블록형 섬광결정과 최대우도 위치검출방식을 적용한 검출기의 한 구성 예시도이다.4 is an exemplary configuration diagram of a detector to which a conventionally developed conventional quasi-block type scintillation crystal and maximum likelihood position detection method are applied.

도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈에서 광 센서에 다층 블록형 섬광결정이 광결합된 상태를 예시한 사시도이다.5A to 5D are perspective views illustrating a state in which a multi-layer block-type scintillation crystal is optically coupled to an optical sensor in a multilayer flat panel detector module for gamma ray imaging according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 3차원 위치정보 검출방법을 설명하기 위하여 예시한 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an operation of detecting 3D location information for measuring gamma ray images according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 제1 다층 블록형 섬광결정 11,21-23 : 2차원 블록형 섬광결정10: first multilayer block-type scintillation 11,21-23: two-dimensional block-type scintillation crystal

12,13 : 2차원 블록형 광학 유리층 20 : 제2 다층 블록형 섬광결정12,13: two-dimensional block type optical glass layer 20: second multilayer block type scintillation crystal

30 : 광센서30: light sensor

Claims (15)

감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기모듈에 있어서,In the multi-layered flat panel detector module for gamma ray image measurement, 광신호 검출을 위한 2차원 광센서 위에, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 적층함에 의해, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정에서 빛이 굴절되어 상기 광센서에서 측정되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.Light in the first multi-layer block scintillation crystal is laminated by stacking a first multi-layer block scintillation crystal composed of a two-dimensional block type scintillation crystal and a two-dimensional block type optical glass layer on a two-dimensional light sensor for detecting an optical signal. The refraction is a multi-layer flat panel detector module, characterized in that made to be measured by the optical sensor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은The first multilayer block scintillation crystal 2차원 블록형 섬광결정을 1개 층 구비하며,1 layer of two-dimensional block scintillation crystal, 2차원 블록형 광학 유리층을 2개 층 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.A multi-layer flat plate detector module comprising two layers of two-dimensional block type optical glass layers. 제1항에 있어서, 상기 2차원 광센서는,The method of claim 1, wherein the two-dimensional optical sensor, 위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.A multi-layered flat panel detector module comprising any one of position sensitive photomultiplier (PSPMT), array avalanche photodiode (APD), and array silicon photomultiplier (SiPM). 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은The first multilayer block scintillation crystal 2차원 블록형 섬광결정의 층 위에, 2층으로 이루어진 2차원 블록형 광학 유리층을 적층하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.A multi-layered flat panel detector module comprising a two-dimensional block type optical glass layer formed of two layers on a layer of a two-dimensional block type scintillation crystal. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은The first multilayer block scintillation crystal 2개의 2차원 블록형 광학 유리층 사이에, 2차원 블록형 섬광결정이 위치되도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.And a two-dimensional block-type scintillation crystal positioned between two two-dimensional block type optical glass layers. 제2항에 있어서, 상기 2차원 블록형 광학 유리층은,The method of claim 2, wherein the two-dimensional block type optical glass layer, 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층인 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.And a two-dimensional block type optical glass layer having the same size and the same refractive index as the two-dimensional block type scintillation crystal. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은The first multilayer block scintillation crystal 2층으로 이루어진 2차원 블록형 광학 유리층 위에, 2차원 블록형 섬광결정의 층을 적층하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.A multilayer flat panel detector module, comprising a layer of a two-dimensional block-type scintillation crystal stacked on a two-dimensional block-type optical glass layer composed of two layers. 2차원 광센서 위에, 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 적층함에 의해, 상기 3차원의 다층 블록형 섬광결정에서 빛이 굴절되어 상기 2차원 광센서에서 측정하도록 이루어져, 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법에 있어서,By stacking a three-dimensional multilayer block scintillation crystal on the two-dimensional optical sensor, light is refracted in the three-dimensional multilayer block scintillation crystal to be measured by the two-dimensional optical sensor, thereby measuring a three-dimensional gamma ray reaction position. In the three-dimensional gamma-ray reaction position measurement method in a multi-layer block flash crystal, (a) 상기 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정으로 구현하여 2차원 광센서에 결합하는 단계;(a) realizing the three-dimensional multilayer block-type scintillation crystal as a first multilayer block-type scintillation crystal for creating a three-dimensional index table and coupling it to a two-dimensional optical sensor; (b) 상기 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정에 각 층별 2차원 감마선 반응을 실시하여 각 층별 2차원 색인테이블을 작성하는 단계;(b) generating a two-dimensional index table for each layer by performing a two-dimensional gamma ray reaction for each layer on the first multi-layer block type scintillation crystal for creating the three-dimensional index table; (c) 상기 각 층별 2차원 색인테이블을 취합하여 3차원 색인테이블을 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.and (c) collecting the two-dimensional index tables for each layer to obtain a three-dimensional index table. 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 2차원 광센서는,The method of claim 8, wherein the two-dimensional optical sensor of step (a), 위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.Position sensitive photoelectron multiplier (PSPMT), array avalanche photodiode (APD), array silicon photomultiplier (SiPM), characterized in that the three-dimensional gamma-ray reaction position measurement method in a multi-layer block scintillation crystal . 제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 다층 블록형 섬광결정은,The method of claim 8, wherein the first multi-layer block scintillation crystal of step (a), (a1) 한 층이 2차원 블록형 섬광결정으로 구성되고, 나머지 층이 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.(a1) A method for measuring a three-dimensional gamma ray reaction position in a multilayer block scintillation crystal, wherein one layer is composed of a two-dimensional block scintillation crystal and the other layer is composed of a two-dimensional block scintillation crystal glass layer. 제10항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 다층 블록형 섬광결정은,The method of claim 10, wherein the first multi-layer block scintillation crystal of step (a), 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층이 서로 층 이동이 가능하도록 적어도 2층 이상의 다층 블록형 섬광결정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.3D gamma-ray reaction position measuring method in a multi-layer block scintillation crystal, characterized in that the two-dimensional block scintillation crystal and the two-dimensional block optical glass layer is composed of at least two or more multi-layer block scintillation crystal to enable the layer movement . 제11항에 있어서, 상기 (b) 단계는,The method of claim 11, wherein step (b) comprises: 2차원 광센서와 인접되는 제1 다층 블록형 섬광결정의 제1층부터 최상층까지 각 층별로 상기 2차원 블록형 섬광결정을 순차적으로 이동시켜가면서 2차원 감마선 반응에 대한 2차원 색인테이블을 작성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법. A two-dimensional index table for two-dimensional gamma-ray reactions is created by sequentially moving the two-dimensional block-type scintillation crystals on each layer from the first layer to the uppermost layer of the first multilayer block-type scintillation crystal adjacent to the two-dimensional light sensor. A method for measuring a three-dimensional gamma ray reaction position in a multilayer block scintillation crystal comprising a step. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 8 to 12, (d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 3차원의 제2 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 결합하는 단계;(d) coupling a three-dimensional second multilayer block scintillation crystal composed of only two-dimensional block scintillation crystals to a two-dimensional optical sensor; (e) 상기 (d) 단계에서 구성된 3차원의 다층 블록형 섬광결정으로부터 감마선 반응에 대한 응답특성을 검출하는 단계; (e) detecting a response characteristic to gamma-ray reaction from the three-dimensional multilayer block scintillation crystal configured in step (d); (f) 상기 (c)단계에서 획득된 3차원 색인테이블을 이용하여 상기 (e) 단계에서 검출된 응답특성에 대한 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.(f) using the three-dimensional index table obtained in step (c), determining three-dimensional reaction position information of gamma rays in the scintillation crystal with respect to the response characteristic detected in step (e). A method for measuring a three-dimensional gamma ray reaction position in a multilayer block scintillation crystal characterized by the above-mentioned. 제13항에 있어서, 상기 (f) 단계는, The method of claim 13, wherein step (f) comprises: 최대우도 위치판별방법을 적용하여 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.A method for measuring a three-dimensional gamma ray reaction position in a multi-layer block scintillation crystal, characterized by determining the three-dimensional reaction position information of the gamma ray in the scintillation crystal by applying the maximum likelihood position discrimination method. 제13항에 있어서, 상기 (d) 단계의 2차원 광센서는,The method of claim 13, wherein the two-dimensional optical sensor of step (d), 위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.Position sensitive photoelectron multiplier (PSPMT), array avalanche photodiode (APD), array silicon photomultiplier (SiPM), characterized in that the three-dimensional gamma-ray reaction position measurement method in the multi-layer block scintillation crystal .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103513266A (en) * 2012-06-21 2014-01-15 苏州瑞派宁科技有限公司 Multilayer scintillation crystal and PET prober
KR20160001254A (en) 2014-06-27 2016-01-06 동서대학교산학협력단 High resolution scintillating module for detecting gamma rays and gamma rays image machine and gamma rays spectroscopy
KR20210089439A (en) 2020-01-08 2021-07-16 강원대학교산학협력단 Interaction depth measurement method and interaction depth measurement device of gamma radiation for radiation detector based on energy separation

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2740262B1 (en) 2011-08-03 2020-09-09 Koninklijke Philips N.V. Position-sensitive readout modes for digital silicon photomultiplier arrays
CN102981179B (en) * 2012-11-05 2014-12-03 中国科学院高能物理研究所 Position table generating method for scintillation detector
EP3924754A4 (en) 2019-02-15 2022-12-07 The Research Foundation for The State University of New York High resolution depth-encoding pet detector with prismatoid light guide array
KR102554026B1 (en) * 2021-03-11 2023-07-11 강원대학교산학협력단 Digital location signal acquiring method of detector module for gamma-ray signal photographic equipment using maximum likelihood function
US11539936B2 (en) 2021-03-25 2022-12-27 H3D, Inc. Imaging system for three-dimensional source localization
KR102541734B1 (en) * 2021-06-30 2023-06-12 서강대학교산학협력단 Positron emission tomography apparatus and method using multi-layer flat scintillator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035777A (en) 2001-07-19 2003-02-07 Hitachi Medical Corp X-ray detector and x-ray ct equipment using the same
JP2004361402A (en) 2003-06-02 2004-12-24 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc X-ray and ct image detector
JP2004361302A (en) 2003-06-06 2004-12-24 Shimadzu Corp Radiation detector
JP2005043104A (en) * 2003-07-23 2005-02-17 Shimadzu Corp Method for calibrating radiation position detector

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100488768B1 (en) * 2002-09-03 2005-05-11 한국과학기술원 Pixellated crystal array and compact gamma imager system having pixellated crystal array

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035777A (en) 2001-07-19 2003-02-07 Hitachi Medical Corp X-ray detector and x-ray ct equipment using the same
JP2004361402A (en) 2003-06-02 2004-12-24 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc X-ray and ct image detector
JP2004361302A (en) 2003-06-06 2004-12-24 Shimadzu Corp Radiation detector
JP2005043104A (en) * 2003-07-23 2005-02-17 Shimadzu Corp Method for calibrating radiation position detector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103513266A (en) * 2012-06-21 2014-01-15 苏州瑞派宁科技有限公司 Multilayer scintillation crystal and PET prober
KR20160001254A (en) 2014-06-27 2016-01-06 동서대학교산학협력단 High resolution scintillating module for detecting gamma rays and gamma rays image machine and gamma rays spectroscopy
KR20210089439A (en) 2020-01-08 2021-07-16 강원대학교산학협력단 Interaction depth measurement method and interaction depth measurement device of gamma radiation for radiation detector based on energy separation

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