KR101334669B1 - 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조 - Google Patents
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Abstract
감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조에 관한 발명이다. 상기 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조는, 섬광체에서 발생되는 가시광선을 반사시켜 감마선 영상장치의 광센서에 반응하도록 하는 반사체; 및 상기 섬광체를 형성하는 픽셀들 사이에 배치되어 인접 픽셀로 전달되는 산란 방사선을 차폐하는 산란 방사선 차폐부재를 포함한다.
Description
본 발명은, 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인접 픽셀로 전달되는 산란 방사선을 차폐하여 영상 번짐을 감소시킬 수 있는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조에 관한 것이다.
핵의학 영상장치 중 PET(positron emission tomography), SPECT(single photon emission tomography), gamma-camera 등의 진단용 영상장치에는 섬광체와 광센서를 사용하여 제작한 섬광검출기가 사용된다.
핵의학 영상장치용 섬광체 배열 구조는 방사선의 반응 수율을 높이기 위해 섬광체의 길이가 길어진 구조를 개시한다.
하지만, 이와 같이, 긴 섬광체를 사용할 경우, 반응율은 높아질 수 있지만 각 픽셀(P, 도 2 참조)에서 산란된 방사선이 인접 픽셀로 전달되어 영상의 번짐 현상이 일어나는 문제점이 있다.
이에 대해 살펴보면, 현재 기술의 경우, 각 픽셀(P) 사이에 Al, Au, Ag, Pt, Ti, Cu, TiO2, MgO, AlO3, Teflon, Glossy PTFE, VM2000, VM2002, VM3000, Tyvek paper, Lumirror, Melindex 등의 반사체(A)만이 삽입되어 섬광체에서 발생하는 가시광선의 퍼짐만을 막을 수 있게 제작되고 있기 때문이다. 도 2의 경우, 300 ㎛의 Teflon으로 된 반사체(A)를 적용하고 있다.
따라서 높은 에너지의 방사선이 입사하였을 경우, 컴프턴산란, 러더퍼드산란 등에 의한 산란 방사선이 발생하며, 이러한 산란 방사선은 가시광선 반사체를 뚫고 인접된 픽셀(P)과 반응하여 영상의 번짐의 원인이 된다.
결과적으로 종래기술의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 감마선 영상장치용 섬광체 배열 구조는 픽셀(P) 간의 감마선 산란으로 인한 분해능 저감이 일어나고 있으며, 특히 인접 픽셀(P)로 전달되는 산란 방사선으로 인해 영상 번짐이 심화되고 있으므로 이에 대한 연구 개발이 요구된다.
본 발명의 목적은, 인접 픽셀로 전달되는 산란 방사선을 차폐하여 영상 번짐을 감소시킬 수 있는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 섬광체에서 발생되는 가시광선을 반사시켜 감마선 영상장치의 광센서에 반응하도록 하는 반사체; 및 상기 섬광체를 형성하는 픽셀들 사이에 배치되어 인접 픽셀로 전달되는 산란 방사선을 차폐하는 산란 방사선 차폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조에 의해 달성된다.
상기 산란 방사선 차폐부재는 금속 재질로 제작될 수 있다.
상기 금속 재질은 100㎛ 내지 500㎛ 두께의 납 또는 텅스텐일 수 있다.
상기 산란 방사선 차폐부재는 섬광체 픽셀의 반사체 위에 호일의 형태로 코팅될 수 있다.
상기 반사체는 상기 섬광체에 독립적으로 코팅될 수 있다.
상기 반사체는 Al, Au, Ag, Pt, Ti, Cu, TiO2, MgO, AlO3, Teflon, Glossy PTFE, VM2000, VM2002, VM3000, Tyvek paper, Lumirror, Melindex 등의 물질 중 적어도 어느 하나의 물질에 의해 제작될 수 있다.
상기 섬광체가 NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), LiI(Eu), BaF2, CaF2(Eu), ZnS(Ag), CaWO4, CdWO4, YAG(Ce), LSO, LYSO, YSO, BGO, LaBr3, SrI(Eu) 등 중에서 어느 하나를 포함하는 무기섬광체이며, 감마선과 상호작용을 일으켜 빛(가시광선)을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 인접 픽셀로 전달되는 산란 방사선을 차폐하여 영상 번짐을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 감마선 영상장치용 섬광체 배열 구조의 이미지이다.
도 2는 종래기술에 따른 감마선 영상장치용 섬광체 배열 구조의 이미지이다.
도 2는 종래기술에 따른 감마선 영상장치용 섬광체 배열 구조의 이미지이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 감마선 영상장치용 섬광체 배열 구조의 이미지이다.
핵의학 검사에 이용되는 방사성 동위원소가 분포된 곳에서는 4π 방향으로 알파선, 베타선, 감마선 또는 X선 등이 방출된다.
도시하지는 않았지만 감마 영상시스템은 검출기를 이용하여 입사된 감마선의 영상을 획득하여 2차원적 또는 3차원적인 동위원소의 분포도를 영상화하는 장치이다.
이러한 감마 영상시스템은 위치 정보, 즉, 감마선이 어느 방향에서 방출되는지를 알아내기 위해 조준기를 이용하며, 감마선을 검출 가능한 신호로 바꾸기 위해 도 1과 같은 섬광체(10)를 적용한다.
섬광체(10)에서 발생되는 빛은 광전자증배관(PMT: photomultiplier tube)을 통해 전기적인 신호인 광전자로 바뀌고, 검출 가능한 신호의 크기로 증배된다.
증배된 신호의 크기를 이용하여 감마선의 위치와 에너지 정보를 획득하여 신호처리를 한 후, 모니터 등을 통하여 감마선의 위치 정보 등을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명은 감마 영상시스템에 적용될 수 있는, 다시 말해, 핵의학 영상장치 중 PET(positron emission tomography), SPECT(single photon emission tomography), gamma-camera 등의 진단용 영상장치에서 검출기 모듈을 제작할 때 사용되는 섬광체 배열 구조에 관한 발명으로서, 섬광체(10)의 구조가 종래의 도 2와 달리 도 1처럼 개선되고 있다.
이에 대해 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
본 발명에 따른 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조는 반사체(20)와 산란 방사선 차폐부재(30)를 포함한다.
반사체(20)는 섬광체(10)에서 발생되는 가시광선을 반사시켜 감마선 영상장치의 광센서에 반응하도록 하는 역할을 한다.
그리고 산란 방사선 차폐부재(30)는 섬광체(10)를 형성하는 픽셀(P)들 사이에 배치되어 인접 픽셀(P)로 전달되는 산란 방사선을 차폐하는 역할을 한다.
본 실시예에서 섬광체(10)의 소재로는 NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), LiI(Eu), BaF2, CaF2(Eu), ZnS(Ag), CaWO4, CdWO4, YAG(Ce), LSO, LYSO, YSO, BGO, LaBr3, SrI(Eu) 등이 사용될 수 있다.
이러한 소재의 섬광체(10)는 무기섬광체이며, 감마선과 상호작용을 일으켜 빛(가시광선)을 발생시킨다.
반사체(20)는 섬광체(10)에서 발생되는 가시광선을 반사시켜 감마 영상시스템, 즉 감마선 영상장치의 광센서에 반응하도록 한다.
이러한 반사체(20)는 각각의 섬광체(10)에 독립적으로 코팅될 수 있으며, Teflon, Al, Cu, TiO2, MgO 등의 물질을 사용하여 제작할 수 있다.
한편, 산란 방사선 차폐부재(30)는 각 픽셀(P) 사이에 배치되어 인접 픽셀(P)로 전달되는 산란 방사선을 차폐하는 역할을 한다.
산란 방사선 차폐부재(30)는 금속 재질로 제작될 수 있다. 이때, 금속 재질은 납 또는 텅스텐일 수 있으며, 섬광체(10) 픽셀(P)의 반사체(20) 위에 호일의 형태로 코팅될 수 있다.
즉 픽셀(P) 사이에 100㎛ 내지 500㎛ 두께의 납 또는 텅스텐을 삽입하여 인접 픽셀(P)로 전달되는 산란 방사선을 차폐하여 영상 번짐을 감소시킬 수 있다.
이러한 산란 방사선 차폐부재(30), 즉 납 또는 텅스텐 등의 호일로 코팅된 산란 방사선 차폐부재(30)는 입사 감마선에 의해 발생되는 컴프턴산란, 러더퍼드산란 등에 의한 저에너지 방사선을 차폐하여 인접 픽셀(P)과의 연쇄 반응을 방지시킨다.
도 1은 예를 들어, 3 X 3 X 15 mm LYSO 섬광체(10)에 50㎛ Teflon 반사체(20)를 사용하고, 200㎛ 두께를 갖는 납 재질의 산란 방사선 차폐부재(30)를 사용하여 배열한 섬광체 배열 구조를 나타낸 것으로서, 도 1에 대해 Na-22, Tc-99m, I-131 세가지 동위원소에 대하여 테스트를 진행하였다.
PET(positron emission tomography)에 주로 사용되는 511keV의 방사선을 사용하여 테스트 한 결과, 인접 픽셀(P)로의 산란선 감소가 6% 정도 나타난 것을 확인할 수 있었다.
참고로, SPECT(single photon emission tomography), gamma-camera에 주로 사용되는 Tc-99m, I-131을 사용한 경우, 10%까지의 산란선 감소가 나타난 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 인접 픽셀(P)로 전달되는 산란 방사선을 차폐하여 영상 번짐을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 섬광체
20 : 반사체
30 : 산란 방사선 차폐부재
20 : 반사체
30 : 산란 방사선 차폐부재
Claims (7)
- 섬광체에서 발생되는 가시광선을 반사시켜 감마선 영상장치의 광센서에 반응하도록 상기 섬광체의 픽셀의 둘레를 감싸며 독립적으로 코팅되는 반사체; 및
상기 섬광체를 형성하는 픽셀들 사이에 배치되어 인접 픽셀로 전달되는 저에너지 산란 방사선을 차폐하기 위해 상기 섬광체 픽셀의 반사체 위에 호일의 형태로 코팅되는 산란 방사선 차폐부재를 포함하고,
상기 산란 방사선 차폐부재는 100㎛ 내지 500㎛ 두께의 납 또는 텅스텐의 금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조. - 삭제
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- 청구항 1에 있어서,
상기 반사체는 Al, Au, Ag, Pt, Ti, Cu, TiO2, MgO, AlO3, Teflon, Glossy PTFE, Tyvek paper 중 적어도 어느 하나의 물질에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조. - 청구항 1에 있어서,
상기 섬광체는 NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), LiI(Eu), BaF2, CaF2(Eu), ZnS(Ag), CaWO4, CdWO4, YAG(Ce), LSO, LYSO, YSO, BGO, LaBr3, SrI(Eu)중에서 어느 하나를 포함하는 무기섬광체이며, 감마선과 상호작용을 일으켜 빛(가시광선)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 감마선 영상장치용 저산란 섬광체 배열 구조.
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