KR101922450B1 - Pet장치의 다축 방향 가변형 검출모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 검출모듈의 직경이 축소되는 가변 작용에 있어서, 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축 길이를 변화시키되, 상기 검출기는 검출모듈의 둘레 방향으로 힌지 결합된 복수의 검출기 유닛들로 구성됨으로써 촬영 환경에 따라 플랫(flat) 또는 호(arc)형태로 가변될 수 있도록 한 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈에 관한 것이다.
이를 위해, 양측이 관통된 통공을 형성하는 겐트리;피검사체로부터 방출되는 감마선을 검출하는 복수의 검출기가 상기 겐트리 둘레를 따라 환형으로 배열된 검출모듈;상기 검출모듈을 구성하는 검출기를 검출모듈의 반경 방향으로 이동시키는 구동장치:를 포함하여 구성되며, 상기 각각의 검출기는 검출모듈의 종축방향으로 자전되어 검출모듈의 종축방향 길이를 가변시키되, 상기 각각의 검출기는, 복수의 검출기 유닛으로 분할 구성되고, 복수의 검출기 유닛들은 검출모듈의 횡축방향(둘레방향) 및 검출모듈의 종축방향으로도 분할 구성되며, 상기 검출기 유닛들은 횡축 및 종축으로 서로 힌지 결합되어 검출기의 일면을 플랫(flat) 또는 호(arc) 형태로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 검출기를 자전시키는 자전동력을 발생하고, 복수의 검출기 유닛 양측을 밀거나 당겨 검출기의 형태를 플랫 또는 호로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 직진구동 및 회전동력을 발생하는 제1구동부;상기 제1구동부의 동력에 의해 직진운동하거나 제1구동부를 중심으로 회전되는 구동축;상기 구동축으로부터 양측으로 분기되어, 검출기를 구성하는 맨 외측의 검출기 유닛에 대응되며, 직진동력을 발생하는 제2구동부:를 포함하여 구성되어, 구동장치를 통해 각 검출기들을 플랫하게 한 후 수직으로 회전시켜, 검출모듈의 종축 길이를 변화시키고, 검출기 유닛들을 검출모듈의 둘레방향으로 회전시켜 검출기를 호로 가변시킨 후 각 검출기를 반경방향으로 직진 이동시켜 검출모듈의 직경 및 종축 길이가 모두 가변되도록 하되 검출모듈의 직경 변화에 관계없이 검출모듈의 형태가 환형을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈을 제공한다.
이를 위해, 양측이 관통된 통공을 형성하는 겐트리;피검사체로부터 방출되는 감마선을 검출하는 복수의 검출기가 상기 겐트리 둘레를 따라 환형으로 배열된 검출모듈;상기 검출모듈을 구성하는 검출기를 검출모듈의 반경 방향으로 이동시키는 구동장치:를 포함하여 구성되며, 상기 각각의 검출기는 검출모듈의 종축방향으로 자전되어 검출모듈의 종축방향 길이를 가변시키되, 상기 각각의 검출기는, 복수의 검출기 유닛으로 분할 구성되고, 복수의 검출기 유닛들은 검출모듈의 횡축방향(둘레방향) 및 검출모듈의 종축방향으로도 분할 구성되며, 상기 검출기 유닛들은 횡축 및 종축으로 서로 힌지 결합되어 검출기의 일면을 플랫(flat) 또는 호(arc) 형태로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 검출기를 자전시키는 자전동력을 발생하고, 복수의 검출기 유닛 양측을 밀거나 당겨 검출기의 형태를 플랫 또는 호로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 직진구동 및 회전동력을 발생하는 제1구동부;상기 제1구동부의 동력에 의해 직진운동하거나 제1구동부를 중심으로 회전되는 구동축;상기 구동축으로부터 양측으로 분기되어, 검출기를 구성하는 맨 외측의 검출기 유닛에 대응되며, 직진동력을 발생하는 제2구동부:를 포함하여 구성되어, 구동장치를 통해 각 검출기들을 플랫하게 한 후 수직으로 회전시켜, 검출모듈의 종축 길이를 변화시키고, 검출기 유닛들을 검출모듈의 둘레방향으로 회전시켜 검출기를 호로 가변시킨 후 각 검출기를 반경방향으로 직진 이동시켜 검출모듈의 직경 및 종축 길이가 모두 가변되도록 하되 검출모듈의 직경 변화에 관계없이 검출모듈의 형태가 환형을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈을 제공한다.
Description
본 발명은 PET장치의 가변형 검출모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피검사체의 크기 및 촬영 목적에 따라 검출모듈의 배열이 횡축방향 및 종축방향으로도 가변될 수 있도록 하며, 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축 방향 길이가 연장될 수 있도록 하되 검출모듈의 직경 변화에 관계없이 검출모듈의 형태가 환형을 유지할 수 있도록 한 PET장치의 가변형 검출모듈에 관한 것이다.
양전자 단층촬영(PET)은 양전자를 방출하는 방사성 의약품을 이용하여 인체에 대한 생리적, 화학적, 기능적 영상을 3차원으로 나타낼 수 있는 핵의학 검사 방법 중 하나이다.
현재 각종 암을 진단하는 데 주로 활용되고 있으며 암에 대한 감별 진단, 병기 설정, 재발 평가, 치료 효과 판정 등에 유용한 검사로 알려져 있다.
이외에도 양전자 단층촬영을 이용해 심장 질환, 뇌 질환 및 뇌 기능 평가를 위한 수용체 영상이나 대사 영상도 얻을 수 있다.
음(-) 전하를 가지고 있는 전자와 물리적 특성이 유사하지만 정반대로 양(+) 전하를 가지고 있는 것을 양전자라는데, 이러한 양전자는 방사선의 한 종류로서, C-11, N-13, O-15, F-18 등의 방사성 동위원소에서 방출되며, 이러한 원소들은 생체 물질의 주요 구성 성분이기 때문에 이들을 이용하여 특정 생리적, 화학적, 기능적 변화를 반영하는 추적자(tracer)인 방사성 의약품을 만들 수 있다.
일례로, 가장 흔히 이용하는 방사성 의약품인 F-18-FDG는 포도당 유사 물질이어서, 이를 주사하면 몸 안에서 암과 같이 포도당 대사가 항진된 부위에 많이 모이게 된다.
방사성 동위원소에서 방출된 양전자는 방출 후 아주 짧은 시간 동안에 자체 운동에너지를 모두 소모하고 이웃하는 전자와 결합하여 소멸하게 되는데, 이때 180°의 각도로 2개의 소멸 방사선(511kev의 감마선)을 방출하게 된다.
원통형으로 만들어진 양전자 단층촬영 스캐너(이하, 'PET 장치'라 함)는 동시에 방출되는 2개의 소멸 방사선을 검출할 수 있는 장치로서, 이렇게 검출된 방사선을 이용해 영상을 재구성하면, 신체의 어떤 부위에 방사성 의약품이 얼마나 모여 있는지를 3차원 단층영상으로 나타낼 수 있다.
양전자 단층촬영 영상에서 방사성 의약품이 집적되어 비정상적으로 강한 신호를 보이는 부분은 암으로 진단할 수 있다.
PET 장치에 있어서, 민감도와 해상도는 그 성능을 평가하는데 매우 중요한 요소들이다.
현재 사람을 대상으로 주로 사용되고 있는 PET 장치는 촬영 대상에 따라 뇌전용 PET 장치(미도시)와, 도 1과 같은 전신형 PET 장치(1)로 구분될 수 있다.
상기 PET 장치(1)는 인체로부터 방출된 방사선을 검출하는 검출모듈(10)을 포함하며, 검출모듈(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 검출기(11)가 환형으로 구성되어 마련된다.
상기 검출기(11)는 섬광결정(크리스탈)과 PMT(광전자증배관)으로 구성되며, 상기 검출기(11)에 대한 내용은 등록특허 10-1123951에 개시되어 있다.
한편, 복수의 검출기(11)로 구성된 환형의 검출모듈(10)을 포함하는 통상의 PET장치(1)는 인체의 전신(全身)과 뇌(腦) 모두를 촬영할 수 있는 용도로 제공되는데, 동일한 종축(V) 방향 길이를 가진다고 가정했을 때, 검출모듈(10)의 직경(D0)이 전신 촬영에 적합하게 고정되어 있으므로, 뇌를 촬영하는 경우 전신 촬영에 비해 측정 결과의 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.
즉, 뇌의 경우 전신에 비해 직경이 작기 때문에, 뇌와 검출기(11)간 거리가 멀어, 민감도(sensitivity) 및 해상도(resolution)가 떨어짐으로써 동일 PET장치(1)에 있어서, 전신 촬영에 비해 뇌 촬영의 정확도가 떨어지는 문제가 있는 것이다.
PET장치(1)의 중요한 성능 지표인 민감도와 해상도는 PET장치(1)를 구성하는 검출모듈(10) 배열의 기하학적 구조에 영향을 받기 때문에, 구조적 측면에서 최상의 영상 품질을 얻기 위해서는 피검사체의 크기에 맞는 구조 즉, 피검사체의 직경에 적합한 구조를 갖는 장비를 각각 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 뇌와 같이 작은 피검사체를 촬영할 때에는 뇌 전용(專用) PET 장치를 사용하고, 그보다 큰 피검사체를 촬영할 때에는 전신용 PET 장치를 사용하는 것이 최상이라고 할 수 있다.
하지만, PET 촬영 목적에 따라, 검출모듈(10)의 직경이 다양한 PET장치(1)를 모두 갖추는 것은 사용자에게 경제적으로 큰 부담이 될 수 있다.
이러한 경제적 부담을 줄이기 위해, 피검사체의 크기에 맞게 검출모듈(10)의 직경을 가변하여 다양한 크기의 피검사체에게 대응될 수 있도록 한 가변형 다목적 PET장치(대한민국 특허출원 10-2016-50533)에 대한 기술이 개시되어 있는 상태이다.
하지만, 종래의 PET장치는 검출기가 반경 방향(radial direction)으로만 이동하여 횡축단면(transaxial plane)상의 직경만 피검사체의 크기에 맞게 변형 가능하였고, 종축방향(axial direction)으로의 효율성은 고려되지 않았다.
따라서, 전신을 기준으로 하는 직경을 갖는 검사모듈(10)이 전신보다 작은 피검사체에 대응되기 위해 검사모듈(10)의 직경으로 가변되는 것에 있어서, 검출모듈의 종축방향 확장이 고려된 검출모듈이 요구되고 있다.
이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 검출모듈(10)을 구성하는 각 검출기(11)의 자전을 통해, 종축방향으로의 길이를 구현하기 위한 장치가 제안되었으나, 이는 다음과 같은 문제가 있었다.
종축방향으로의 길이를 충분히 확보하기 위해서는 횡축단면 상의 검출모듈(10) 크기도 커져야 하는데, 이로 인해 검출모듈(10)의 형태가 이상적인 환형과는 거리가 멀어져 횡축단면 상의 구조적 민감도가 떨어지는 문제가 있었다.
즉, 검출모듈(10)을 구성하는 검출기(11)의 장변이 길게 마련될 경우, 검출기(11)의 자전을 통해 종축방향으로의 길이가 확보될 수 있는 장점이 있지만, 상기 장변이 검출모듈(10)의 호(arc)룰 구성하게 될 경우, 과도한 길이의 플랫(flat)형태로 인해 검출모듈(10)의 형태가 환형을 이루기 어려워 민감도를 최적화하기 어려웠던 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 검출모듈의 반경방향 이동 및 검출모듈을 구성하는 검출기의 자전을 통해, 피검사체의 크기에 맞추어 횡축단면상 구조의 변형 뿐만 아니라 종축방향으로의 길이변화도 가능하도록 하며, 검출모듈을 구성하는 각 검출기는 복수의 검출기 유닛으로 분리되어 구성되되 각 복수의 검출기 유닛간에는 라운드지게 호(arc)를 형성할 수 있도록 힌지 결합됨으로써 검출모듈의 직경이 변하더라도 환형에 가까운 배열을 유지할 수 있어, 검출모듈의 직경에 관계없이 민감도가 유지될 수 있도록 한 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈을 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 양측이 관통된 통공을 형성하는 겐트리;피검사체로부터 방출되는 감마선을 검출하는 복수의 검출기가 상기 겐트리 둘레를 따라 환형으로 배열된 검출모듈;상기 검출모듈을 구성하는 검출기를 검출모듈의 반경 방향으로 이동시키는 구동장치:를 포함하여 구성되며, 상기 각각의 검출기는 검출모듈의 종축방향으로 자전되어 검출모듈의 종축방향 길이를 가변시키되, 상기 각각의 검출기는, 복수의 검출기 유닛으로 분할 구성되고, 복수의 검출기 유닛들은 검출모듈의 횡축방향(둘레방향) 및 검출모듈의 종축방향으로도 분할 구성되며, 상기 검출기 유닛들은 횡축 및 종축으로 서로 힌지 결합되어 검출기의 일면을 플랫(flat) 또는 호(arc) 형태로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 검출기를 자전시키는 자전동력을 발생하고, 복수의 검출기 유닛 양측을 밀거나 당겨 검출기의 형태를 플랫 또는 호로 가변시킬 수 있도록 구성되며, 상기 구동장치는, 직진구동 및 회전동력을 발생하는 제1구동부;상기 제1구동부의 동력에 의해 직진운동하거나 제1구동부를 중심으로 회전되는 구동축;상기 구동축으로부터 양측으로 분기되어, 검출기를 구성하는 맨 외측의 검출기 유닛에 대응되며, 직진동력을 발생하는 제2구동부:를 포함하여 구성되어, 구동장치를 통해 각 검출기들을 플랫하게 한 후 수직으로 회전시켜, 검출모듈의 종축 길이를 변화시키고, 검출기 유닛들을 검출모듈의 둘레방향으로 회전시켜 검출기를 호로 가변시킨 후 각 검출기를 반경방향으로 직진 이동시켜 검출모듈의 직경 및 종축 길이가 모두 가변되도록 하되 검출모듈의 직경 변화에 관계없이 검출모듈의 형태가 환형을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈을 제공한다.
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본 발명에 따른 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 검출모듈을 구성하는 검출기의 횡축방향 길이가 검출기의 종축방향 길이보다 길게 이루어질 수 있도록 구성하여 검출기 자전을 통해 검출모듈의 종축방향 길이를 연장시키되, 상기 검출기는 서로 힌지 결합된 복수의 검출기 유닛들로 구성됨으로써, 상기 힌지를 중심으로 검출기 유닛들이 회동되어 호(arc)형태를 구현할 수 있으므로 검출기의 횡축방향이 플랫하게 이루어짐으로 인해 발생할 수 있는 민감도 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 검출모듈의 형태는 최적의 민감도를 위해 이상적인 원형(환형)으로 구성되어야 하는바, 검출기의 횡축방향 길이가 종축방향 길이에 비해 길게 형성될 경우 검출모듈의 곡률이 원형에 가까워지기 어렵기 때문에, 상기 검출기 유닛의 힌지축 회전을 통해 검출기를 인위적으로 라운드지게 형성하여 검출모듈의 형태를 원형으로 유지시킬 수 있는 것이다.
이에 따라, 검출모듈의 직경에 관계없이 상기 검출모듈의 형태는 원형을 유지할 수 있으므로, PET 촬영시 민감도가 떨어지는 일은 발생하지 않게 된다.
둘째, 검출모듈을 구성하는 검출기의 횡축방향 길이는 검출모듈의 종축방향 길이에 대응되는데, 검출기의 횡축방향 길이가 연장될 수 있도록, 두 개 이상의 검출기를 서로 힌지 결합시킴으로써 검출기의 횡축방향 길이 연장을 통해 검출모듈의 종축방향 길이를 연장할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 사이즈가 작은 피검사체를 촬영하기 위하여 검출모듈의 직경을 작게 가변시키는 과정에서 검출모듈은 종방향으로 길이가 연장될 수 있게 된다.
이에 따라, 검출모듈의 입체각 증가로 인해, 구조적 민감도가 향상될 수 있는 효과가 있다.
즉, 피검사체로부터 방출되는 방사선 방출공간이 검출모듈의 길이 방향으로도 더 확보됨으로써, 방사선이 새어나가는 로스(loss)를 방지할 수 있어 검출 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있는 것이다.
특히, 3차원 영상 재구성시에는 종방향으로 확장된 검출모듈 덕에, 재구성에 포함되는 반응선(Line of response, LOR)의 숫자가 증가하므로 PET 촬영의 민감도가 추가적으로 향상될 수 있는 효과가 있다.
넷째, 피검사체의 사이즈에 따라 별도의 추가 장비가 마련되지 않더라도, 피검사체에 맞는 적절한 촬영 조건을 제공할 수 있으므로, 촬영에 따른 민감도를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 추가 장비 소요에 따른 비용을 절감할 수 있으므로, 장비 운용에 대한 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 PET 장치를 나타낸 개념도
도 2는 종래 기술에 따른 PET 장치를 구성하는 환형의 검출모듈을 나타낸 사시도
도 3은 종래 기술에 따른 PET 장치를 구성하는 환형의 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 겐트리에 설치된 상태를 나타낸 정면도
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기 유닛이 힌지를 중심으로 회동되어 검출기가 호(arc)형태로 구성된 상태를 개략적으로 나타낸 요부도
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기 유닛이 힌지를 중심으로 회동되어 검출기가 플랫(flat)한 상태를 개략적으로 나타낸 요부도
도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기가 구동축을 중심으로 자전된 상태를 나타낸 요부도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 반경 방향으로 직경이 가변되는 과정을 나타낸 정면도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출 모듈이 반경 방향으로 직경이 가변되는 과정을 나타낸 측면도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 겐트리에 설치된 상태를 나타낸 정면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 PET 장치를 구성하는 환형의 검출모듈을 나타낸 사시도
도 3은 종래 기술에 따른 PET 장치를 구성하는 환형의 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 겐트리에 설치된 상태를 나타낸 정면도
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기 유닛이 힌지를 중심으로 회동되어 검출기가 호(arc)형태로 구성된 상태를 개략적으로 나타낸 요부도
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기 유닛이 힌지를 중심으로 회동되어 검출기가 플랫(flat)한 상태를 개략적으로 나타낸 요부도
도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈을 구성하는 검출기에 구동장치가 설치된 상태로서, 검출기가 구동축을 중심으로 자전된 상태를 나타낸 요부도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 반경 방향으로 직경이 가변되는 과정을 나타낸 정면도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출 모듈이 반경 방향으로 직경이 가변되는 과정을 나타낸 측면도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 겐트리에 설치된 상태를 나타낸 정면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈이 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축방향으로 길이가 가변되는 상태를 나타낸 사시도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 4 내지 도 8을 첨부하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PET 장치의 가변형 검출모듈에 대하여 설명하도록 한다.
PET 장치의 다축방향 가변형 검출모듈은 검출모듈의 직경이 반경 방향(횡축 방향)으로 축소되는 과정에서 검출모듈의 종축 방향 길이는 연장될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.
이에 따라, 검출모듈의 입체각 증가로 인해 구조적으로, 방사선을 검출할 수 있는 민감도가 더욱 향상될 수 있으며, 모든 검출기 사용을 통해 검출기 사용의 효율성을 높일 수 있게 된다.
PET 장치의 가변형 검출모듈은 도 4에 도시된 바와 같이 겐트리(100)와, 검출모듈(200)과, 구동장치(300)를 포함하여 구성된다.
겐트리(100)는 피검사체를 수용하기 위해 양측이 관통된 통공(110)을 형성하며, 검출모듈(200)과 각 구동장치들이 설치될 수 있도록 패널 형태로 구성된다.
이때, 겐트리(100)의 형태는 제한되지 않지만, 검출모듈(200)이 환형으로 배열될 수 있는 구조를 제공할 수 있는 형태이면 무방하다
다음으로, 검출모듈(200)은 복수의 검출기(210)로 구성되며, 겐트리(100)의 둘레를 따라 환형으로 배열된다.
상기 검출기(210)는 감마선을 빛으로 바꿔주는 하나 이상의 섬광결정과 빛을 전기신호로 바꿔주는 하나 이상의 광전자증배관(photomultiplier tube, PMT)으로 구성된다.
이때, 광전자증배관을 대신하여 애벌랜치 포로다이오드 또는 실리콘 광전자증배기 등의 고체형 광센서가 사용될 수 있다.
상기 검출모듈(200) 배열의 횡축단면상 형태는 링형 또는 다각형으로 구성될 수 있는데, 높은 민감도를 얻기 위해서는 원에 가까운 환형으로 제공됨이 가장 바람직하다.
한편, 상기 검출모듈(200)을 구성하는 검출기(210)는 복수의 검출기 유닛(211)들로 구성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 검출기(211) 유닛들이 모여 검출기(210)의 장변(횡축방향) 길이를 구성하는 것이다
이때, 복수의 검출기 유닛(211)들은 검출모듈의 둘레 방향으로 서로 힌지 결합되어 구성된다.
이와 같은 구성은 검출기(210)의 자전을 통해 검출기(210)의 장변이 검출모듈의 종축방향 길이로 가변되는 것에 있어서, 장변의 길이가 길수록 유리한데, 검출기(210) 장변의 길이가 길 경우 검출모듈(200) 전체의 형태는 환형보다는 각이 진 다각형의 형태로 구성되므로, 방사선 검출에 대한 민감도 로스가 발생할 수 있게 된다.
이에 따라, 상기와 같이 검출기(210)가 힌지를 중심으로 라운드지게 만곡질 수 있는 복수의 검출기 유닛(211)으로 구성되도록 함으로써, 검출기(210) 장변의 길이가 길게 마련되더라도 검출모듈(200) 전체 형태는 환형을 유지할 수 있어 민감도가 로스(loss)되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 검출기(210)를 구성하는 검출기 유닛(211)의 개수는 한정되지 않으며, 섬광결정과 PMT의 개수가 반드시 동일하게 제공되지 않아도 무방하다.
예컨대 PMT 1개당 여러 개의 섬광결정이 설치되게 할 수도 있으나, PMT 1개마다 각각 섬광결정이 설치되도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 구동장치(300)는 검출기(210)를 검출모듈의 횡축방향(반경방향)으로 구동시키면서 검출모듈(200)의 직경을 가변시키는 동력을 발생한다.
구동장치(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 겐트리(100)에 설치되며, 각각의 검출기(210)를 밀어내거나 당기면서 검출모듈(200)의 직경을 가변시킨다.
상기 구동장치(300)는 겐트리(100)의 전면부 또는 후면부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 구동장치(300)는 직선 방향의 움직임을 만들어낼 수 있는 장치이면 무방하며, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 더욱 상세히 살펴보도록 한다.
구동장치(300)는 겐트리(100)의 통공(110)을 중심으로 검출기(210)를 직진구동하거나, 검출기(210)를 자전시킬 수 있는 동력 및 복수의 검출기 유닛(211)을 모으거나 펼치는 동력을 발생한다.
구동장치(300)는 제1구동부(310)와, 구동축(320)과, 제2구동부(330)를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
제1구동부(310)는 직진구동 및 회전동력을 발생하며, 구동축(320)을 밀어내거나 당기는 역할을 한다.
또한, 제1구동부(310)는 상기 구동축(320)을 회전시키는 동력을 발생한다.
이러한 구성의 구동축(320)은 제1구동부(310)로부터 인출되거나 제1구동부(310) 내부에 인입되며, 제1구동부(310)를 중심으로 회전(자전)될 수 있도록 설치된 것이다.
그리고, 제2구동부(330)는 구동축(320)으로부터 양측으로 분기되며, 복수의 검출기 유닛(211) 맨외측에 대응되도록 설치된다.
제2구동부(330)는 맨 외측의 검출기 유닛(211)을 밀어내거나 당기는 동력을 발생한다.
이와 같이 제2구동부(330)가 각 검출기 유닛(211)의 맨 외측을 밀어내거나 당길 수 있으므로, 상기 검출기 유닛(211)들은 힌지를 중심으로 회동되어 도 5a에 도시된 바와 같이 호(arc) 형태로 펼쳐지거나 도 5b에 도시된 바와 같이 플랫(flat) 형태로 모이게 된다.
그리고, 제1구동부(310)의 회전동력에 의해 구동축(320)은 검출기(210)를 도 5c에 도시된 바와 같이 회전시키게 된다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 바람직한 실시예에 따른 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈의 작용에 대하여 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 가변형 검출모듈(200)이 검출모듈(200)의 반경 방향(횡축방향)으로 직경이 축소되게 가변되는 과정을 개념적으로 나타낸 사시도이다.
이를 통해 알 수 있듯이, 검출모듈(200)의 직경이 최대인 최초 상태에서, 피검사체의 직경이 작은 경우를 위해 검출모듈(200)의 직경을 축소시키기 위해서는, 각 검출기 유닛(211)들을 회동하여 검출기(210)가 플랫(flat)해지도록 모은 후, 각 검출기(210)의 자전을 통해 검출모듈(200)의 종축 길이를 연장한다.
이는 검출기(210)의 단면이 직사각형으로 제공된 것으로서, 검출기(210)의 자전을 통해 상기 검출기(210)의 장변은 검출모듈(200)의 내주면 곡률을 형성하다가 검출모듈(200)의 종축길이를 형성하게 되는 원리인 것이다.
이후, 피검사체의 직경에 맞게 검출기(210)를 검출모듈(200)의 횡축 방향(반경방향)으로 직진 구동시킴으로써, 횡축방향으로의 검출모듈 직경이 가변됨과 더불어 검출모듈(200)의 종축방향으로도 길이가 연장되어 피검사체의 방사선 방출 공간은 검출모듈(200)의 종축방향으로 더욱 크게 확보될 수 있게 된다.
이때, 검출모듈(200)을 최초 상태로 복원 즉, 피검사체의 사이즈가 큰 경우에 대한 촬영 환경을 만들기 위해서는 전술한 과정을 반대로 수행하게 된다.
이때, 검출기(210)의 장변은 검출모듈(200)의 내주면 곡률을 형성하되, 복수의 검출기 유닛(211)들은 힌지를 중심으로 회동되어 호(arc) 형태를 유지하게 되므로, 검출기(210)의 긴 장변이 검출모듈(200)의 내주면을 형성하더라도 환형을 유지할 수 있어 방사선 검출 로스(loss)를 최대한 억제할 수 있게 된다.
이러한 일fus의 과정에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 각 단계별로 상세히 살펴보도록 한다.
도 7의 (a) 및 도 8의 (a)는 최초 상태의 검출모듈(200)이 겐트리(100)에 위치된 상태로서, 검출모듈(200)이 최대 직경인 상태이다.
이는 인체의 전신 촬영을 위한 촬영 환경으로서, 각 검출기 유닛(211)들은 회동하여 검출모듈(200)의 형태를 이상적인 원형(환형)에 가깝게 유지시키고 있다.
이때, 검출기(210)는 횡축 방향 길이(L1)가 검출기(210)의 종축 방향 길이(L2)에 비해 긴 직사각형의 형태로 마련된 상태이다.
다음으로, 구동장치(300)의 제1구동부(310)를 작동하여 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 각 검출기(210)를 통공(110)의 외측 방향으로 이동시킨다.
이는, 각 검출기(210)의 자전 반경을 확보하도록 하기 위함이다.
즉, 각 검출기(210)의 자전시 이웃하는 검출기(210)와의 간섭을 피할 수 있도록, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 각 검출기(210)를 검출모듈(200)의 반경 방향 외측으로 이동시키는 것이다.
다음으로, 제2구동부(330)를 작동하여 맨 외측의 검출기 유닛(211)을 당겨, 호(arc) 형태로 펼쳐져 있던 각 검출기 유닛(211)들을 회동시켜 검출기(210)가 플랫(flat) 형태가 되도록 모은다.
이에 따라, 각 검출기(210)는 도 7의 (c) 및 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 호 형태가 아닌 플랫한 형태가 된다.
다음으로, 제1구동부(310)를 통해 구동축(320)을 회전시킨다.
이에 따라, 각 검출기(210)는 제1구동부(310)를 중심으로 제자리에서 자전되며, 검출기(210)의 종축 방향 길이(L2)는 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 검출기(210)의 횡축길이로 짧게 가변되고, 검출기(210)의 횡축길이(L1)는 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 검출모듈(200)의 종축길이로 길게 가변된다.
다음으로, 제1구동부(310)를 직진 구동하여 종축 길이가 가변된 검출기(210)들을 통공(110)을 향해 이동시킨다.
이에 따라, 검출기(210)들은 도 7의 (e) 및 도 8의 (e)에 도시된 바와 같이 통공(110)을 향해 이동되며, 검출모듈(200)은 피검사체에 맞게 직경이 축소된다.
한편, 각 검출기(210)의 횡축길이(L1)과 종축길이(L2)는 동일하게 마련될 수도 있다.
즉, 바람직한 실시예에서는 검출기(210)의 단면 형태가 직사각형인 것을 예로 하였으나, 검출기(210)의 단면 형태가 정사각형으로 제공될 수도 있는 것이다.
이의 경우, 검출모듈(200)의 종축길이를 연장하기 위하여, 각 검출기(210)를 두 개 이상으로 결합하여 세트를 구성하고, 복수의 검출기 세트가 모여 검출모듈(200)을 구성하도록 한 것이다.
즉, 검출기(210)의 횡축방향 길이와 검출기(210)의 종축방향 길이가 동일하기 때문에, 이웃하는 검출기(210)와 횡축방향으로 결합되어 한 쌍으로 구성될 경우, 검출기(210)의 횡축방향 길이는 늘어날 수 있는 것이다.
이러한 구성을 본 발명의 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 9를 참조하여 간략하게 살펴보도록 한다.
설명하기에 앞서 바람직한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 환형의 검출모듈(200)이 제공되며, 검출모듈(200)을 구성하는 각 검출기(210)는 이웃하는 검출기(210)와 힌지 결합되어 한 쌍으로 구성된다.
이때, 검출기(210) 결합 개수는 두 개 이상이면 무방하며, 본 명세서에서는 설명의 편의상 두 개의 검출기(210)가 힌지 결합된 한 쌍이 세트를 구성하는 것에 대해서 설명하기로 한다.
이때, 각 검출기(210)는 바람직한 실시예와 마찬가지로 복수의 검출기 유닛(211)들로 구성되며, 그 검출기 유닛(211)들은 검출모듈(200)의 둘레 방향으로 서로 힌지 결합된 상태이다.
상기 검출기 유닛(211)들은 이상적인 원형(환형)을 구성하기 위하여, 힌지를 중심으로 펼쳐져 호(arc)형태를 이루고 있음은 이해 가능하다.
이와 같은 상태에서, 검출모듈(200)의 직경을 축소시키는 가변 작업을 하기 위해서는, 제1구동부(310)를 동작하여 한 쌍의 검출기(210)를 통공의 외측 방향으로 이동시켜 가변 동작을 위한 공간을 확보한다.
이후, 제2구동부(330)를 동작하여 펼쳐져 있는 각 검출기 유닛(211)들을 모아 호 형태에서 플랫 형태로 가변시시킨다.
또한, 제2구동부(330)는 일정 각을 유지한 상태로 벌어져 있는 한 쌍의 검출기(210)를 회동하여 모아 플랫한 형태로 가변시킨다.
이에 따라, 단면 형태가 정사각형인 검출기(200)인 경우라도, 검출기(210)의 횡축 길이는 검출기(210)의 종축 길이에 비해 긴 상태가 된다.
다음으로, 구동축(320)을 회전하여 한 쌍의 검출기(200)를 자전시키면 검출모듈(200)의 종축길이는 연장될 수 있게 된다.
이후, 구동축(320)을 직진 구동하여 통공(110) 주변에 자전된 검출기(210)를 이동시킴으로써, 검출모듈(200)의 직경은 축소되어 피검사체 예컨대 뇌, 소동물 등의 촬영환경을 제공하게 된다.
한편, 검출모듈(200)이 횡축방향으로의 직경 축소와 함께 종축방향으로의 길이가 가변된 상태에서는, 도 6 및 도 7을 통해 알 수 있듯이 검출기(210)의 단변이 검출모듈(200)의 횡축방향(둘레방향) 곡률을 형성하게 된다.
이때, 검출기(210)의 단변 역시 플랫(flat)한 상태이므로, 이상적인 환형과는 거리가 멀어져 횡축단면 상의 구조적 민감도가 떨어질 수 있다.
이와 같이 검출모듈(200)이 횡축방향으로의 직경 축소 및 종축방향으로 길이가 가변된 상태에서도 구조적 민감도가 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 검출기(200)는 횡축방향 뿐만아니라 종축방향으로도 분할 구성될 수 있다.
이를 본 발명의 또 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.
설명하기에 앞서 앞서 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 검출모듈(200)을 구성하는 복수의 검출기(210)가 마련되며, 상기 각각의 검출기(210)는 검출모듈(200)의 횡축방향 및 종축방향으로 분할 구성된 검출기 유닛(211)들로 이루어진다.
이때, 복수의 검출기 유닛(211)들은 서로 힌지 결합됨으로써, 각각의 검출기(210)는 검출모듈(200)의 횡축방향 뿐만아니라 검출모듈(200)의 종축방향으로도 힌지를 중심으로 호(arc) 형태로 라운드질 수 있게 된다.
도 10을 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 검출모듈(200)이 횡축방향 및 종축방향으로 가변되는 과정에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
환형의 검출모듈(200) 구성을 위하여, 검출모듈(200)의 횡축방향으로 라운드지게 회동되어 있던 검출기 유닛(210)들은 힌지를 중심으로 회동되어 플랫하게 가변된 후, 자전을 통해 검출모듈(200)의 종축방향 길이를 가변시킨다.
이후, 플랫하게 자전된 검출기(210)는, 종축 방향으로 힌지 결합된 검출기 유닛(211)들의 회동을 통해 도 10에 도시된 바와 같이 호(arc)형태로 라운드지게 가변된다.
이후, 상기 검출기(210)를 통공(110)측으로 이동시킴으로써 검출모듈(200)의 직경은 축소되되, 환형을 유지할 수 있으므로 검출모듈(200)이 다축 방향으로 가변되더라도 구조적 민감도가 떨어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 PET장치의 다축방향 가변형 검출모듈은 피검사체의 사이즈에 맞게 직경이 축소되는 가변 과정에서 검출모듈의 사이즈는 횡축방향 뿐만 아니라 종축방향으로도 가변될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.
이에 따라, 피검사체의 사이즈가 작은 경우라도 추가 장비를 마련하지 않고도 피검사체에 맞는 최적의 촬영환경을 제공할 수 있으며, 검출모듈의 종축방향 공간 확보를 통해 검출 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다.
특히, 검출모듈을 구성하는 각 검출기의 자전을 통해 검출모듈의 종축 방향 길이를 연장하되, 각 검출기는 복수의 검출기 유닛들이 서로 힌지 결합되도록 제공됨으로써 필요에 따라 검출기를 플랫(flat)하게 하거나 호(arc)형태로 만들 수 있도록 한 것이다.
이에 따라, 검출모듈의 길이 연장을 위해, 검출기의 일측 길이가 길게 마련되더라도, 검출모듈의 형태가 이상적인 환형을 유지할 수 있으므로 방사선 검출시 방사선 로스를 최대한 억제할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 겐트리 110 : 통공
200 : 검출모듈 210 : 검출기
211 : 검출기 유닛 300 : 구동장치
310 : 제1구동부 320 : 구동축
330 : 제2구동부
200 : 검출모듈 210 : 검출기
211 : 검출기 유닛 300 : 구동장치
310 : 제1구동부 320 : 구동축
330 : 제2구동부
Claims (5)
- 양측이 관통된 통공을 형성하는 겐트리;
피검사체로부터 방출되는 감마선을 검출하는 복수의 검출기가 상기 겐트리 둘레를 따라 환형으로 배열된 검출모듈;
상기 검출모듈을 구성하는 검출기를 검출모듈의 반경 방향으로 이동시키는 구동장치:를 포함하여 구성되며,
상기 각각의 검출기는 검출모듈의 종축방향으로 자전되어 검출모듈의 종축방향 길이를 가변시키되,
상기 각각의 검출기는,
복수의 검출기 유닛으로 분할 구성되고, 복수의 검출기 유닛들은 검출모듈의 횡축방향(둘레방향) 및 검출모듈의 종축방향으로도 분할 구성되며, 상기 검출기 유닛들은 횡축 및 종축으로 서로 힌지 결합되어 검출기의 일면을 플랫(flat) 또는 호(arc) 형태로 가변시킬 수 있도록 구성되며,
상기 구동장치는,
검출기를 자전시키는 자전동력을 발생하고, 복수의 검출기 유닛 양측을 밀거나 당겨 검출기의 형태를 플랫 또는 호로 가변시킬 수 있도록 구성되며,
상기 구동장치는,
직진구동 및 회전동력을 발생하는 제1구동부;
상기 제1구동부의 동력에 의해 직진운동하거나 제1구동부를 중심으로 회전되는 구동축;
상기 구동축으로부터 양측으로 분기되어, 검출기를 구성하는 맨 외측의 검출기 유닛에 대응되며, 직진동력을 발생하는 제2구동부:를 포함하여 구성되어,
구동장치를 통해 각 검출기들을 플랫하게 한 후 수직으로 회전시켜, 검출모듈의 종축 길이를 변화시키고, 검출기 유닛들을 검출모듈의 둘레방향으로 회전시켜 검출기를 호로 가변시킨 후 각 검출기를 반경방향으로 직진 이동시켜 검출모듈의 직경 및 종축 길이가 모두 가변되도록 하되 검출모듈의 직경 변화에 관계없이 검출모듈의 형태가 환형을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 PET장치의 다축 방향 가변형 검출모듈.
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