KR101587339B1 - 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치 - Google Patents
양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치 Download PDFInfo
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Abstract
본원발명은 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 관한 것으로 상세하게는 방사상으로 검출기를 다수개 배치하여 만든 환형의 검출링을 이용하여 감마선을 검출하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 있어서, 하면이 상면보다 작은 크기로 측면이 사다리꼴 형태의 판 형상인 섬광결정체와 섬광결정체의 측면 중 적어도 일측면에 형성된 제1반사막으로 구성된 제1신틸레이터와, 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 제2반사막으로 구성되며, 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 섬광결정체의 상면에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 제2반사막이 위치하는 것을 특징으로 하는 제2신틸레이터와, 제2신틸레이터에 연결되어 복수의 섬광 결정셀과 섬광결정체로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부 및, 광전변환부에 연결되어 광전변환부로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 전송하는 검출회로부를 포함하여 구성되되, 제1신틸레이터는 사다리꼴 형상의 측면이 서로 맞닿도록 결합되어 링 형상의 검출링이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원발명은 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈를 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것으로 상세하게는 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈이 방사상으로 잇대어 배치됨으로써 형성된 환형의 검출링과, 검출회로부로부터 데이터를 전송받아 미리 설정된 분석 알고리즘을 통해 감마선의 발생위치를 분석하여 영상 신호로 출력하는 신호처리부 및, 신호처리부로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 검출기 모듈 간에 결합되는 부분이 서로 밀착되게 결합될 수 있도록 사다리꼴 형상으로 되어 있어 검출기 모듈 간에 공백 공간을 제거하여 감마선이 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써 감마선의 검출효율(민감도, sensitivity)을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 사다리꼴 형상의 섬광결정의 일단에 직육면체의 배열형 섬광결정을 결합시키는 방법으로 2층의 서로 다른 종류의 섬광결정을 구성하여 decay time의 차이에 의한 파형 분석을 통해 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상할 수 있다. 즉, 본 발명은 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본원발명은 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈를 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것으로 상세하게는 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈이 방사상으로 잇대어 배치됨으로써 형성된 환형의 검출링과, 검출회로부로부터 데이터를 전송받아 미리 설정된 분석 알고리즘을 통해 감마선의 발생위치를 분석하여 영상 신호로 출력하는 신호처리부 및, 신호처리부로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 검출기 모듈 간에 결합되는 부분이 서로 밀착되게 결합될 수 있도록 사다리꼴 형상으로 되어 있어 검출기 모듈 간에 공백 공간을 제거하여 감마선이 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써 감마선의 검출효율(민감도, sensitivity)을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 사다리꼴 형상의 섬광결정의 일단에 직육면체의 배열형 섬광결정을 결합시키는 방법으로 2층의 서로 다른 종류의 섬광결정을 구성하여 decay time의 차이에 의한 파형 분석을 통해 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상할 수 있다. 즉, 본 발명은 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 공간분해능과 민감도를 높인 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것이다.
일반적으로 양전자방출 단층촬영장치(PET : Positron Emission Tomography)는 인체 내에 주입된 방사성 물질에서 발생한 양전자가 이웃하는 전자와 충돌할 때 발생하는 한 쌍의 감마선을 검출하여, 감마선의 검출 위치를 통해 신체 내부에 대한 3차원 단층영상을 획득하는 단층촬영장치이다.
상술한 바와 같은 양전자방출 단층촬영장치는 크게 검출수단과 영상장치로 구분되는데, 이때, 검출수단의 경우 다수개의 검출기 모듈이 방사상으로 배치되어 검출링(Ring)을 형성함으로써 구성되며, 체내로부터 방사되는 감마선을 다수개의 검출기 모듈을 통해 검출하게 된다.
종래의 양전자방출 단층촬영장치의 검출기 모듈은, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 감마선을 입사 받는 다수개의 섬광체가 검출링의 축에 대하여 수직(Transaxial)방향으로 위치되어 있으며, 이러한 다수개의 섬광체들 끝단에는 섬광신호를 감지하는 광센서 어레이 및 섬광신호의 전기적신호를 검출하는 검출회로부가 연결된다. 이와 같은 종래의 검출기 모듈을 이용하여 검출링을 구성하는 경우, 도면에서 나타나는 바와 같이 검출기 모듈들 사이에 공백공간이 형성되어, 체내로부터 방출되는 감마선이 검출링의 외부로 이탈됨으로써, 이러한 감마선 손실로 인해 감마선 검출에 대한 민감도(Sensitivity)가 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 민감도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 본 출원인은 특허등록 제1088057호와 같은 발명을 제안하여 검출기 모듈들 사이에 공백공간이 형성되지 않도록 하여 민감도를 높였으나 감마선이 검출기와 반응한 깊이를 제대로 측정할 수 없어 공간 분해능이 저하되는 패럴랙스 오차(parallax error)가 발생되는 문제가 있다. 즉, 기존의 검출기 모듈로는 공간 분해능과 민감도를 동시에 향상시킬 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 발명된 것으로 패럴랙스 오차에 의한 공간 분해능 불균일도의 향상과 민감도의 향상을 동시에 이룰 수 있는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 제공하기 위함이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본원발명은 방사상으로 검출기를 다수개 배치하여 만든 환형의 검출링을 이용하여 감마선을 검출하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 있어서, 하면이 상면보다 작은 크기로 측면이 사다리꼴 형태의 판 형상인 섬광결정체와 섬광결정체의 측면 중 적어도 일측면에 형성된 제1반사막으로 구성된 제1신틸레이터와, 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀과, 각 섬광 결정셀의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 제2반사막으로 구성되며, 복수의 섬광 결정셀은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀의 측면에 접하도록 섬광결정체의 상면에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀 사이에는 적어도 하나의 제2반사막이 위치하는 것을 특징으로 하는 제2신틸레이터와, 제2신틸레이터에 연결되어 복수의 섬광 결정셀과 섬광결정체로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부 및, 광전변환부에 연결되어 광전변환부로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 전송하는 검출회로부를 포함하여 구성되되, 제1신틸레이터는 사다리꼴 형상의 측면이 서로 맞닿도록 결합되어 링 형상의 검출링이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈을 제공한다.
또한, 본원발명은 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈이 방사상으로 잇대어 배치됨으로써 형성된 환형의 검출링과, 검출회로부로부터 데이터를 전송받아 미리 설정된 분석 알고리즘을 통해 감마선의 발생위치를 분석하여 영상 신호로 출력하는 신호처리부 및, 신호처리부로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈을 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 제공한다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 검출기 모듈 간에 결합되는 부분이 서로 밀착되게 결합될 수 있도록 사다리꼴 형상으로 되어 있어 검출기 모듈 간에 공백 공간을 제거하여 감마선이 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써 감마선의 검출효율(민감도, sensitivity)을 높일 수 있다.
둘째, 본 발명은 사다리꼴 형상의 섬광결정의 일단에 직육면체의 배열형 섬광결정을 결합시키는 방법으로 2층의 서로 다른 종류의 섬광결정을 구성하여 decay time의 차이에 의한 파형 분석을 통해 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상할 수 있다. 즉, 본 발명은 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 검출링을 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 검출기 모듈과 이를 이용한 검출링을 나타내는 사시도이다.
도3은 검출기 모듈을 나타내는 사시도이다.
도4는 제1신틸레이터의 섬광결정체 상면 위에 제2신틸레이터의 섬광 결정셀이 배열되어 있는 것을 나타내는 상세도이다.
도5는 본 발명의 검출링을 이용한 양전자방출 단층촬영장치의 개략도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 검출기 모듈과 이를 이용한 검출링을 나타내는 사시도이다.
도3은 검출기 모듈을 나타내는 사시도이다.
도4는 제1신틸레이터의 섬광결정체 상면 위에 제2신틸레이터의 섬광 결정셀이 배열되어 있는 것을 나타내는 상세도이다.
도5는 본 발명의 검출링을 이용한 양전자방출 단층촬영장치의 개략도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치의 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 검출링을 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 검출기 모듈과 이를 이용한 검출링을 나타내는 사시도이고, 도3은 검출기 모듈을 나타내는 사시도이다.
도4는 제1신틸레이터의 섬광결정체 상면 위에 제2신틸레이터의 섬광 결정셀이 배열되어 있는 것을 나타내는 상세도이다.
본원발명은 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 관한 것으로 상세하게는 방사상으로 다수개 배치되어 환형의 검출링으로 형성하여 감마선을 검출하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 있어서, 하면이 상면보다 작은 크기로 측면이 사다리꼴 형태의 판 형상인 섬광결정체(110)와 섬광결정체(110)의 측면 중 적어도 일측면에 형성된 제1반사막(120)으로 구성된 제1신틸레이터(100)와, 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀(210)과, 각 섬광 결정셀(210)의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 제2반사막(220)으로 구성되며, 복수의 섬광 결정셀(210)은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀(210)의 측면에 접하도록 섬광결정체(110)의 상면에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀(210) 사이에는 적어도 하나의 제2반사막(220)이 위치하는 것을 특징으로 하는 제2신틸레이터(200)과, 제2신틸레이터(200)에 연결되어 복수의 섬광 결정셀(210)과 섬광결정체(110)로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부(300) 및, 광전변환부(300)에 연결되어 광전변환부(300)로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 전송하는 검출회로부(400)를 포함하여 구성되되, 제1신틸레이터(100)는 사다리꼴 형상의 측면이 서로 맞닿도록 결합되어 링 형상의 검출링(10)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본원발명은, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 제1신틸레이터(100), 제2신틸레이터(200), 광전변환부(300), 검출회로부(400)로 구성되는 검출기 모듈(20)에 관한 것으로 본 발명에 따르면 단층 촬영시 공간 분해능과 민감도가 우수하여 촬영된 영상의 질을 높일 수 있는 발명이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈(20)을 이용한 검출링(10)은 각 검출기 모듈(20)들의 제1신틸레이터(100)가 사다리꼴 육면체의 형상으로 구성되어 있어 각 측면을 통해 서로 밀착되어 결합되어 있다. 이에 따라, 각 검출기 모듈(20)들 간의 공백 공간을 최소화하여 감마선이 검출링 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써, 감마선의 손실을 줄여 감마선의 검출 효율을 높일 수 있다. 또한, 검출기 모듈(20)은 제1신틸레이터에 직육면체의 배열형 섬광결정인 제2신틸레이터가 결합되어 있는 방법으로 2층의 서로 다른 종류의 섬광결정으로 구성되어 있어 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상하는 방법으로 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
일반적으로 양전자방출 단층촬영장치(PET : Positron Emission Tomography)는 인체 내에 주입된 방사성 물질에서 발생한 양전자가 이웃하는 전자와 충돌할 때 발생하는 한 쌍의 감마선을 검출하여, 감마선의 검출 위치를 통해 신체 내부에 대한 3차원 단층영상을 획득하는 단층촬영장치이다.
상술한 바와 같은 양전자방출 단층촬영장치는 크게 검출수단과 영상장치로 구분되는데, 이때, 검출수단의 경우 다수개의 검출기 모듈이 방사상으로 배치되어 검출링(Ring)을 형성함으로써 구성되며, 체내로부터 방사되는 감마선을 다수개의 검출기 모듈을 통해 검출하게 된다.
종래의 양전자방출 단층촬영장치의 검출기 모듈은, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 감마선을 입사 받는 다수개의 섬광체가 검출링의 축에 대하여 수직(Transaxial)방향으로 위치되어 있으며, 이러한 다수개의 섬광체들 끝단에는 섬광신호를 감지하는 광센서 어레이 및 섬광신호의 전기적신호를 검출하는 검출회로부가 연결된다. 이와 같은 종래의 검출기 모듈을 이용하여 검출링을 구성하는 경우, 도면에서 나타나는 바와 같이 검출기 모듈들 사이에 공백공간이 형성되어, 체내로부터 방출되는 감마선이 검출링의 외부로 이탈됨으로써, 이러한 감마선 손실로 인해 감마선 검출에 대한 민감도(Sensitivity)가 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 민감도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 본 출원인은 특허등록 제1088057호와 같은 발명을 제안하여 검출기 모듈들 사이에 공백공간이 형성되지 않도록 하여 민감도를 높였으나 감마선이 검출기와 반응한 깊이를 제대로 측정할 수 없어 공간 분해능이 저하되는 패럴랙스 오차(parallax error)가 발생되는 문제가 있다. 즉, 기존의 검출기 모듈로는 공간 분해능과 민감도를 동시에 향상시킬 수 없는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 본 발명의 목적은 패럴랙스 오차에 의한 공간 분해능 불균일도의 향상과 민감도의 향상을 동시에 이룰 수 있는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 제공하기 위함이다. 즉, 본 발명은 검출기 모듈 간에 결합되는 부분이 서로 밀착되게 결합될 수 있도록 사다리꼴 형상으로 되어 있어 검출기 모듈 간에 공백 공간을 제거하여 감마선이 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써 감마선의 검출효율(민감도, sensitivity)을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 사다리꼴 형상의 섬광결정의 일단에 직육면체의 배열형 섬광결정을 결합시키는 방법으로 2층의 서로 다른 종류의 섬광결정을 구성하여 decay time의 차이에 의한 파형 분석을 통해 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상할 수 있다. 즉, 본 발명은 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
제1신틸레이터(100)는 섬광결정체(110)와 제1반사막(120)으로 구성되어 있는 섬광결정이다. 제1신틸레이터(100)는 검출기 모듈(20)을 이용하여 검출링(10)을 만들시 검출기 모듈(20) 간에 공백 공간을 제거하여 감마선이 외부로 이탈되는 것을 방지함으로써 감마선의 검출효율(민감도, sensitivity)을 높이는 역할을 하는 구성이다. 섬광결정체(110)는 하면이 상면보다 작은 크기로 측면이 사다리꼴 형태의 판 형상의 부재이다. 섬광결정체(110)는 측면이 사다리꼴 형태로 되어 있어서 사람의 뇌(Brain) 또는 작은 동물 등과 같이 크기가 작은 대상을 검출하기 위한 소구경의 검출링(10)을 형성하는 경우에도, 검출링(10)의 제작 크기에 상관없이, 최대한 서로 밀접하여 결합될 수 있어, 각 섬광결정체(110)들 간의 공백공간을 최소화하여 민감도의 저하 없이 감마선을 검출할 수 있다. 섬광결정체(110)는 다양한 크기로 형성할 수 있는데 일례로 상면은 50mm x 50mm 크기의 사각형이고, 하면은 44mm x 44mm 크기의 사각형으로 형성되어 있는 판 형상의 부재이다. 제1반사막(120)은 섬광결정체(110)의 측면 중 적어도 일측면에 형성되어 있는 구성으로 바람직하게는 제1반사막(120)은 섬광결정체(110)의 4개의 측면에 형성되어 있다. 섬광결정체(110)의 측면에 위치한 제1반사막(120)은 서로 동일한 두께(t)를 가진다. 섬광결정체(110)는 감마선을 섬광신호로 변환할 수 있는 재료면 다양한 재료가 사용될 수 있으나 바람직하게는 크리스탈이 사용된다.
제2신틸레이터(200)는 섬광 결정셀(210)과 제2반사막(220)으로 구성되어 있는 섬광결정이다. 제2신틸레이터(200)는 제1신틸레이터(100)에 결합되어 검사시 감마선의 위치를 측정하여 검출기 모듈(20)의 공간 분해능을 향상시키는 역할을 하는 구성이다. 즉, 제2신틸레이터(200)는 제1신틸레이터(100)와 다른 종류의 섬광결정으로 결합되어 있어 검사시 감마선의 decay time 차이에 의한 파형 분석을 통해 패럴랙스 오차(parallax error)를 보상하는 방법으로 공간 분해능을 향상시킬 수 있다. 제2신틸레이터(200)는 다양한 섬광결정으로 이루어질 수 있으나 일례로 각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀(210)과, 각 섬광 결정셀(210)의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 제2반사막(220)으로 구성되며, 복수의 섬광 결정셀(210)은 그 측면이 다른 인접한 섬광 결정셀(210)의 측면에 접하도록 섬광결정체(110)의 상면에 배열되고, 서로 인접한 섬광 결정셀(210) 사이에는 적어도 하나의 제2반사막(220)이 위치하는 것을 특징으로 한다. 섬광 결정셀(210)은 섬광결정체(110)의 상면에 다수개가 배열될 수 있는데 일례로 섬광결정체(110)의 상면에 가로 23개 X 세로23개로 배열될 수 있다. 제2반사막(220)은 각 섬광 결정셀(210)의 모든 측면에 형성되어 있을 수 있다. 섬광 결정셀(210)의 각 계면에 위치한 제2반사막(220)은 서로 동일한 두께(t)를 가진다. 여기서, 각 섬광 결정셀(210)은 사각 기둥 형상으로 도시하였으나, 다각형 기둥 형상으로 구현될 수 있으며, 다각형은, 삼각형, 오각형, 육각형 등 가장 이상적 형태인 원기둥 모양의 단결정 가공에 근접한 형태이면서도 단결정 간의 접합시, 빈틈이 없이 밀집되어(close-packing) 배열될 수 있는 형태로 가공되면 된다.
제1반사막(120)과 제2반사막(220)은 섬광결정체(110)와 섬광 결정셀(210)의 각각의 측면에 형성되는 물질이다. 제1반사막(120)은 섬광결정체(110)의 모든 측면에 테플론 페인트(Teplon paint)물질(Saint-Gobain BC-620 reflective paint, diffuse reflecting material)을 사용하여 면처리되고, 제2반사막(220)은 섬광 결정셀(210)의 각각의 측면에 ESR 3M 반사체 물질(3M사의 Enhanced Specular Reflector material)을 사용하여 면처리된다. 제1반사막(120)과 제2반사막(220)은 감마선이 변환된 광신호를 내부로 반사시켜 외부로 빠져나가는 것을 방지하는 구성이다. 이러한 제1, 제2반사막(120, 220)은 얇은 두께(nm)로 충분한 광신호의 차단 또는 광반사 기능이 확보 가능하면서, 각 섬광 결정셀(210)의 표면 또는 섬광결정체(110)의 측면에 증착이 용이한 금속물질 또는 그 합금 물질이 사용될 수 있다. 금속물질로는 Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Al, V, Ti, Mo, W, Cr 및 Co를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속물질 또는 이들의 합금물질일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 광신호의 차단 또는 광반사 기능을 갖는 물질이라면, 금속물질 이외에도 폴리머 등 다양한 물질이 사용되어 반사막이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 신틸레이터는 제1신틸레이터(100)와 제2신틸레이터(200)가 적층된 구조이며, 각 층은 동일한 결정 섬광결정으로 형성되며, 인접한 다른 결정층은 다른 종류의 결정으로 형성된다. 여기서, 다른 종류의 결정은 발광 펄스의 감쇠 시간이 다르거나 광출력 크기가 다른 것을 의미한다. 예를 들어 2개의 결정층이 발광 펄스의 감쇠 시간 차이가 클수록 빛의 구별이 용이하여 감마선의 입사방향에 대한 초기 발생위치를 정밀하게 결정할 수 있다. 이와 같이, 복수 개의 서로 성질이 다른 제1 및 제2 신틸레이터(100, 200)을 겹치도록 형성하게 되면, 반응 깊이(Depth Of Interaction, DOI)에 대한 보다 상세한 정보를 검출하고 민감도를 유지하면서도 빛의 출력을 증대시켜 고에너지 방사선 검출기의 공간 분해능을 향상시킬 수 있다.
광전변환부(photoelectric conversion element)(300)는 제2신틸레이터(200)에 연결되어 복수의 섬광 결정셀(210)과 섬광결정체(110)로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 구성이다. 광전변환부(300)는 다수개의 광센서로 구성되어 있어 제2신틸레이터(200)를 구성하는 다수개의 섬광 결정셀(210)과 각각 일대일 매칭되도록 구성되어 있을 수 있다. 광전변환부(300)는 제2신틸레이터(200)에 연결되어 제1, 제2신틸레이터(100, 200)부터 발생된 섬광 신호들을 전기적 신호로 변환하여 출력한다. 광전변환부(300)는 위치 민감형 광전자 증배관, 실리콘 광전자증배관 또는 반도체형 광센서로 구성될 수 있다.
검출회로부(400)는 광전변환부(300)에 연결되어 광전변환부(300)로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 전송하는 구성이다. 또한, 검출기 모듈(20)이 설치 장소에 따라 검출회로부(400)는 케이블을 통해 광전변환부(300)에 연결되어 검출링(10)과 소정 거리 이격된 위치에 구비될 수 있다.
도5는 본 발명의 검출링을 이용한 양전자방출 단층촬영장치의 개략도이다.
본원발명은 검출기 모듈(20)을 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것으로 상세하게는 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈(20)이 방사상으로 잇대어 배치함으로서 형성된 환형의 검출링(10)과, 검출회로부(400)로부터 데이터를 전송받아 미리 설정된 분석 알고리즘을 통해 감마선의 발생위치를 분석하여 영상 신호로 출력하는 신호처리부(30) 및, 신호처리부(30)로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본원발명은, 도5에 도시된 바와 같이, 민감도와 공간 분해능이 우수한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것으로 검출링(10)과 신호처리부(30), 디스플레이부(40)로 구성되어 있는 장치이다.
검출링(10)은 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈(20)이 방사상으로 잇대어 배치된 구성으로 상기 검출기 모듈(20)에 관한 설명에서 설명되어진 것으로 한다.
검출링(10)은 축상으로 복수개가 배치되고 피검체를 그 내부의 중심 부근에 위치시킨 후 방사성 핵종의 3차원 공간분포를 측정하는 구성이다.
검출링(10) 내부공간의 중심 부근인 방사성 핵종의 위치에서 발생된 감마선은, 검출기 모듈(20)의 전단을 이루는 섬광결정(섬광결정체(110)와 섬광 결정셀(210))에 도달하고 섬광결정의 종류에 따라 상이한 파장의 섬광 신호를 발생시킨다. 발생된 섬광 신호는 제2신틸레이터(200) 후단의 광전변환부(300)의 감지셀들에 의해 감지되어 광전자가 방출된다. 이러한 광전자는 처리가 용이한 디지털 신호로 변환되어 출력되고, 이 신호는 컴퓨터 등으로 구성된 신호처리부(30)에 의해 분석 및 재구성되어 디스플레이부(40)를 통해 3차원 정보를 담은 단층 영상으로 표시된다.
이상으로 본 발명에 따른 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치의 바람직한 실시예를 설시하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.
10 : 검출링 20 : 검출기 모듈
30 : 신호처리부 40 : 디스플레이부
100 : 제1신틸레이터
110 : 섬광결정체 120 : 제1반사막
200 : 제2신틸레이터
210 : 섬광 결정셀 220 : 제2반사막
300 : 광전변환부 310 : 광확산층
400 : 검출회로부
30 : 신호처리부 40 : 디스플레이부
100 : 제1신틸레이터
110 : 섬광결정체 120 : 제1반사막
200 : 제2신틸레이터
210 : 섬광 결정셀 220 : 제2반사막
300 : 광전변환부 310 : 광확산층
400 : 검출회로부
Claims (11)
- 방사상으로 검출기를 다수개 배치하여 만든 환형의 검출링을 이용하여 감마선을 검출하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈에 있어서,
하면이 상면보다 작은 크기로 측면이 사다리꼴 형태의 판 형상인 섬광결정체(110)와 상기 섬광결정체(110)의 측면 중 적어도 일측면에 형성된 제1반사막(120)으로 구성된 제1신틸레이터(100);
각각 다각형 기둥 형상을 갖는 복수의 섬광 결정셀(210)과, 각 섬광 결정셀(210)의 측면 중 적어도 일 측면에 형성된 제2반사막(220)으로 구성되며, 상기 복수의 섬광 결정셀(210)은 그 측면이 다른 인접한 상기 섬광 결정셀(210)의 측면에 접하도록 상기 섬광결정체(110)의 상면에 배열되고, 서로 인접한 상기 섬광 결정셀(210) 사이에는 적어도 하나의 상기 제2반사막(220)이 위치하는 것을 특징으로 하는 제2신틸레이터(200);
상기 제2신틸레이터(200)에 연결되어 상기 복수의 섬광 결정셀(210)과 상기 섬광결정체(110)로부터 발생된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시키는 광전변환부(300); 및
상기 광전변환부(300)에 연결되어 상기 광전변환부(300)로부터 전달되는 전기적 신호를 미리 설정된 검출 알고리즘을 통해 데이터로 변환하여 전송하는 검출회로부(400);를 포함하여 구성되되,
상기 제1신틸레이터(100)는 사다리꼴 형상의 측면이 서로 맞닿도록 결합되어 링 형상의 검출링(10)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 광전변환부(300)는 위치 민감형 광전자 증배관, 실리콘 광전자 증배관 또는 반도체형 광센서 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 광전변환부(300)는 다수개의 광센서로 구성되어 있어 상기 제2신틸레이터(200)를 구성하는 다수개의 섬광 결정셀(210)과 각각 일대일 매칭되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 검출회로부(400)는 케이블을 통해 상기 광전변환부(300)에 연결되어 상기 검출링(10)과 소정 거리 이격된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1반사막(120)은 상기 섬광결정체(110)의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제2반사막(220)은 상기 각 섬광 결정셀(210)의 모든 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 섬광결정체(110)는 상면이 50mm x 50mm 크기의 사각형이고, 하면이 44mm x 44mm 크기의 사각형으로 형성되어 있는 판 형상의 부재인 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 섬광 결정셀(210)은 상기 섬광결정체(110)의 상면에 가로 23개 X 세로23개의 개수로 배열되는 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 모듈. - 제1항, 제4항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 검출기 모듈(20)이 방사상으로 잇대어 배치됨으로써 형성된 환형의 검출링(10);
상기 검출회로부(400)로부터 데이터를 전송받아 미리 설정된 분석 알고리즘을 통해 감마선의 발생위치를 분석하여 영상 신호로 출력하는 신호처리부(30); 및
상기 신호처리부(30)로부터 출력되는 영상 신호를 표시하기 위한 디스플레이부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출기 모듈을 이용한 양전자방출 단층촬영장치.
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