KR20090057831A - Multi-layer scintillator detector and positron emission tomography device therewith - Google Patents

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Abstract

A multi-layer scintillation detector and a positron emission tomography device by using the same are provided to improve spatial resolution without sensitivity degradation by sensing a scintillation signal including DOI(Depth Of Interaction) between scintillation crystals. A scintillation crystal layer group(100) comprises crystalline layers(110,120,130,140), which are laminated as stepped. A first scintillation layer comprises a plurality of scintillation crystals(111) arranged as a NxN array, and a second scintillation layer comprises a plurality of scintillation crystals(121) arranged as a NxN array. A third scintillation layer comprises a plurality of scintillation crystals(131) arranged as (N-1) x (N-1) array. The fourth scintillation layer comprises a plurality of scintillation crystals(141) arranged as (N-1) x (N-2) array form.

Description

다층 구조의 섬광 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치{Multi-layer Scintillator Detector and Positron Emission Tomography device therewith}Multi-layer Scintillator Detector and Positron Emission Tomography device therewith}

본 발명은 다층 구조의 섬광 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것으로, 특히 다층으로 적층되는 섬광결정층이 각각 좌우로 섬광결정의 1/2폭만큼 오프셋을 둠으로써, 민감도를 유지하면서도 보다 향상된 공간분해능을 갖는 다층 구조의 섬광 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-layer scintillation detector and a positron emission tomography apparatus using the same. In particular, the scintillation layers stacked in multiple layers are offset by 1/2 the width of the scintillation crystals from side to side, respectively, thereby maintaining sensitivity. The present invention relates to a multi-layered scintillation detector having an improved spatial resolution and a positron emission tomography apparatus using the same.

일반적으로 인체의 생화학적인 변화를 영상화하여 이상을 찾아내고 각종 질병의 조기 진단을 할 수 있는 의학 분야의 방사선 영상장치로는 크게 자기공명찰영장치(Magnetic Resonance Imaging; MRI), 컴퓨터단층촬영장치(computer tomography; CT) 그리고 양전자방출 촬영장치(Positron Emission Tomography; PET)를 들 수 있다.In general, as a radiological imaging apparatus in the medical field that can detect abnormalities and diagnose various diseases early by imaging biochemical changes of the human body, magnetic resonance imaging (MRI) and computer tomography (computer) tomography (CT) and Positron Emission Tomography (PET).

특히, PET는 생체 내에 방사선 시료를 정맥주사 또는 흡입 등의 방법으로 주입하고, 이를 검출하여 이물질의 체내 분포를 영상화하는 장치로, 인체의 물질대사 연구, 암진단, 심장 및 신경계통의 이상 등 여러가지 질병의 진단 및 연구에 사용되고 있다.In particular, PET is a device for injecting a radiation sample into a living body by intravenous injection or inhalation, and imaging the body distribution of foreign substances by detecting it, and researching metabolism of the human body, diagnosing cancer, abnormalities in the heart and nervous system. It is used for the diagnosis and research of diseases.

이러한 PET는 불안정한 방사선 시료가 양전자를 방출하면서 소위 쌍소멸(pair aN×Nihilation) 현상에 의해 서로 반대방향으로 방출되는 감마선을 섬광검출기로 검출하여 방사선 핵종의 분포를 통해 영상을 얻는다. 여기서, PET의 구조에 대하여 간단하게 살펴보면, 크게 검출수단과 영상장치로 구분된다.The PET detects gamma rays emitted in opposite directions by a so-called pair aN x Nihilation phenomenon while the unstable radioactive sample emits positrons, thereby obtaining an image through distribution of radionuclides. Here, the structure of the PET will be briefly divided into a detection means and an imaging device.

검출수단은 감마선을 검출하는 섬광결정 및 섬광결정으로부터 검출된 신호를 전기적 신호로 바꿔주는 광전소자를 포함하는 섬광검출기를 포함하여 이루어지며, 특히 복수의 섬광검출기를 링 형태로 배치하여 반대방향으로 방출되는 감마선을 검출한다.The detection means comprises a scintillation detector including a scintillation crystal for detecting a gamma ray and a photoelectric element for converting a signal detected from the scintillation crystal into an electrical signal, and in particular, a plurality of scintillation detectors are disposed in a ring shape and emitted in the opposite direction. Detects gamma rays.

영상장치는 검출수단으로부터 검출한 데이터를 저장하고 이를 영상처리하는 컴퓨터와 같은 제어부와, 실제 영상을 볼 수 있도록 디스플레이부를 포함한다.The imaging apparatus includes a control unit, such as a computer, which stores data detected by the detection means and image-processes it, and a display unit to view an actual image.

이와 같이 이루어지는 PET는 보통 섬광검출기의 공간분해능 및 민감도에 따라 얻을 수 있는 영상에 큰 차이를 보이게 된다. 그러나, 종래의 섬광검출기는 다음과 같은 문제가 있다.PET made in this way usually shows a large difference in the image that can be obtained according to the spatial resolution and sensitivity of the scintillation detector. However, the conventional scintillation detector has the following problems.

1) 직경이 200mm 이하인 소동물용 PET의 종래 섬광검출기는 상호작용의 깊이(DOI) 정보를 알 수 없기 때문에 중심에서 멀어질수록 공간분해능을 악화시키는 페럴렉스 오차(Parallex error) 때문에 섬광결정의 길이를 길게 할 수 없어 민감도가 떨어지는 문제가 있다.1) Since the conventional scintillation detector for small animal PET with a diameter of 200 mm or less cannot know the depth of interaction (DOI) information, the length of the scintillation crystal due to the parallax error deteriorates the spatial resolution as the distance from the center is increased. There is a problem that the sensitivity can not be reduced long.

2) 직경이 200mm 이하인 소동물용 PET의 종래 섬광검출기는 섬광결정의 길이 를 길게 하여 민감도를 증가시키고자 하면 중심에서 멀어질수록 공간분해능이 떨어진다.2) The conventional scintillation detector for small animal PET with a diameter of 200mm or less decreases the spatial resolution as the distance from the center increases the sensitivity of the scintillation crystal.

3) APD를 사용하여 섬광결정의 양쪽에서 신호를 읽는 경우, 섬광검출기 및 검출기로부터 검출된 신호를 처리하는 신호처리부의 갯수가 그만큼 늘어나기 때문에 제작 비용이 늘어나게 된다.3) When signals are read from both sides of the scintillation crystal using APD, the manufacturing cost increases because the number of signal processing units that process the signals detected from the scintillation detector and the detector increases.

4) 이러한 섬광검출기는 종래의 섬광검출기를 이용하는 양전자방출 단층촬영장치의 공간분해능과 민감도와 같은 성능에도 영향을 준다.4) These scintillation detectors also affect performance such as spatial resolution and sensitivity of conventional positron emission tomography apparatuses using scintillation detectors.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 다층구조로 적층되는 각각의 섬광결정층이 좌우측으로 번갈아 가면서 일정 오프셋을 둠으로써, 종래의 섬광검출기보다 더 상세한 섬광결정간의 상호작용의 깊이(DOI) 정보를 가진 섬광신호를 검출할 수 있기 때문에 민감도를 그대로 유지하면서도 향상된 공간분해능을 갖는 다층 구조의 섬광 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of this point, and in particular, each of the scintillation crystal layers stacked in a multi-layer structure has a certain offset alternately to the left and right, so that the depth of interaction between the scintillation crystals in more detail than the conventional scintillation detector (DOI It is an object of the present invention to provide a multi-layered scintillation detector having an improved spatial resolution while maintaining a sensitivity, and a positron emission tomography apparatus using the same.

또한, 본 발명은 섬광결정층군을 2단 또는 3단으로 구성함으로써, 민감도의 저하없이 중심 방향의 공간분해능이 현저하게 향상된 섬광검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a scintillation detector and a positron emission tomography apparatus using the scintillation crystal layer group having two or three stages, thereby significantly improving the spatial resolution in the center direction without degrading sensitivity.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따르는 다층 구조의 섬광검출기는,The multi-layered scintillation detector according to the present invention for achieving this object,

각 섬광결정층(110,120,130,140)이 단차진 형태가 되도록 적층된 섬광결정층군(100); 및A scintillation crystal layer group 100 in which the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 are stacked to form a stepped shape; And

섬광결정층군(100)으로부터 섬광신호를 감지하는 감지셀들을 포함하고, 감지셀들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전소자(200);을 포함하는 섬광검출기(300)로서,A scintillation detector 300, comprising: sensing cells sensing a scintillation signal from the scintillation crystal layer group 100 and amplifying and outputting photoelectrons emitted from the sensing cells.

섬광검출기(300)는 각 섬광결정층(110,120,130,140)이 적층될 때마다 적층면의 가로(X) 및 세로(Y)방향으로 각각 교번하여 섬광결정의 1/2폭의 길이만큼 오프 셋을 두고 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.The scintillator detector 300 is alternately stacked in the horizontal (X) and vertical (Y) directions of the stacking surface each time the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 are stacked, and is laminated with an offset of 1/2 the length of the scintillation crystal. Characterized in that made.

또한, 섬광결정층군(100)은, 다수의 섬광결정(111)이 N×N 행렬 형태로 배치된 제1섬광결정층(110); 다수의 섬광결정(121)이 N×(N-1) 행렬 형태로 배치된 제2섬광결정층(120); 다수의 섬광결정(131)이 (N-1)×(N-1) 행렬 형태로 배치된 제3섬광결정층(130); 및 다수의 섬광결정(141)이 (N-1)×(N-2) 행렬 형태로 배치된 제4섬광결정층(140);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the scintillation crystal layer group 100 includes: a first scintillation crystal layer 110 in which a plurality of scintillation crystals 111 are arranged in an N × N matrix form; A second scintillation crystal layer 120 having a plurality of scintillation crystals 121 arranged in an N × (N−1) matrix form; A third scintillation crystal layer 130 in which a plurality of scintillation crystals 131 are arranged in a (N-1) × (N-1) matrix form; And a fourth scintillation crystal layer 140 in which a plurality of scintillation crystals 141 are arranged in a (N-1) × (N-2) matrix form.

또한, 섬광결정층군(100)은 각 섬광결정층(110,120,130,140)의 두께가 1~10mm이고, 가로 및 세로의 길이가 각각 0.5~5.0mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the scintillation crystal layer group 100 is characterized in that the thickness of each scintillation crystal layer (110, 120, 130, 140) and the length of the horizontal and vertical are 0.5 to 5.0mm, respectively.

또한, 섬광결정층군(100)은 각 섬광결정층(110,120,130,140)을 구성하는 각각의 섬광결정(111,121,131,141)이 LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, 및 BaF 중에서 선택된 동일 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the scintillation crystal layer group 100 is characterized in that each scintillation crystal (111,121,131,141) constituting each scintillation crystal layer (110,120,130,140) is made of the same scintillator material selected from LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, and BaF It is done.

또한, 각각의 섬광결정(111,121,131,141)은 섬광이 반응하는 광전소자(200)로 유도될 수 있도록 각각 반사체(112,122,132,142)로 싸여 있는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 may be surrounded by reflectors 112, 122, 132, and 142, respectively, so that the scintillation crystals may be led to the photoelectric device 200 to which the scintillation is reacted.

또한, 광전소자(200)는 실리콘 광증배관(SiPM), 다중픽셀 광계수기(MPPC), 또는 반도체 광증배관(SSPM)인 것을 특징으로 한다.In addition, the optoelectronic device 200 may be a silicon photomultiplier tube (SiPM), a multipixel photometer (MPPC), or a semiconductor photomultiplier tube (SSPM).

한편, 본 발명에 따르는 다른 실시예로서의 다층 구조의 섬광 검출기는, 섬광검출기(300a)를 구성함에 있어서, 섬광검출기(300a)는 섬광결정층군(100)이 2단으로 적층된 섬광결정층군(100a)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이때의 섬광결정층군(100a)은 각 섬광결정층군(100)이 각각 다른 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, in a multi-layered scintillation detector according to another embodiment of the present invention, in the scintillation detector 300a, the scintillation detector 300a includes the scintillation crystal layer group 100a in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in two stages. Characterized in that consisting of. At this time, the scintillation crystal layer group 100a is characterized in that each scintillation crystal layer group 100 is made of different scintillation materials.

한편, 본 발명에 따르는 또 다른 실시예로서의 다층 구조의 섬광 검출기는, 섬광검출기(300b)를 구성함에 있어서, On the other hand, in the multi-layered scintillation detector as another embodiment according to the present invention, in the scintillation detector 300b,

섬광검출기(300b)는 섬광결정층군(100)이 3단으로 적층된 섬광결정층군(100b)을 포함하여 이루어지며, 섬광결정층군(100b)은 각 섬광결정층군(100)이 각각 다른 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.The scintillation detector 300b includes a scintillation crystallization layer group 100b in which the scintillation crystallization layer group 100 is stacked in three stages, and the scintillation crystallization layer group 100b is composed of different scintillation materials. Characterized in that made.

한편, 본 발명에 따르는 양전자방출 단층촬영장치는,On the other hand, the positron emission tomography apparatus according to the present invention,

다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410a)로 형성된 검출링(410) 및 검출링(410)으로부터 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means (400) including a detection ring (410) formed of a plurality of flash detectors (410a) having a multi-layer structure and a signal processor (420) for analyzing and processing the optical signal detected by the detection ring (410);

신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same;

각 섬광검출기(410a)는 제 1 항 내지 제 6 항중에서 택일된 섬광검출기(300)이고,Each scintillation detector 410a is a scintillation detector 300 selected from claims 1 to 6,

서로 마주보는 섬광검출기(410a) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 한다.The diameter R between the flash detectors 410a facing each other is characterized in that the 50mm to 500mm.

한편, 본 발명에 따르는 다른 실시예로의 양전자방출 단층촬영장치는,On the other hand, the positron emission tomography apparatus according to another embodiment of the present invention,

다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410b)로 형성된 검출링(410) 및 검출링(410)으로부터 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means (400) including a detection ring (410) formed of a plurality of flash detectors (410b) having a multi-layer structure and a signal processor (420) for analyzing and processing the optical signal detected by the detection ring (410);

신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same;

각 섬광검출기(410b)는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 다층 구조의 섬광검출기(300)이고,Each scintillation detector 410b is a scintillation detector 300 having a multilayer structure according to any one of claims 1 to 6,

섬광검출기(300)는 섬광결정층군(100)이 2단으로 적층된 섬광결정층군(100a);을 포함하여 이루어지고,The scintillation detector 300 includes a scintillation crystal layer group 100a in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in two stages.

섬광결정층군(100a)은 각각의 섬광결정층군(100)이 서로 다른 섬광물질로 이루어지고,Scintillation crystal layer group (100a) each scintillation crystal layer group 100 is made of a different flash material,

서로 마주보는 섬광검출기(410b) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 한다.The diameter R between the flash detectors 410b facing each other is characterized in that the 50mm to 500mm.

또한, 본 발명에 따른 다른 실시예로서의 양전자방출 단층촬영장치는, In addition, a positron emission tomography apparatus as another embodiment according to the present invention,

다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410c)로 형성된 검출링(410) 및 검출링(410)으로부터 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means (400) including a detection ring (410) formed of a plurality of flash detectors (410c) having a multilayer structure and a signal processor (420) for analyzing and processing the optical signal detected by the detection ring (410);

신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same;

각 섬광검출기(410c)는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 다층 구조의 섬광검출기(300)이고,Each scintillation detector 410c is a scintillation detector 300 having a multilayer structure according to any one of claims 1 to 6,

섬광검출기(300)는 섬광결정층군(100)이 3단으로 적층된 섬광결정층군(100b);을 포함하여 이루어지고,The scintillation detector 300 includes a scintillation crystal layer group 100b in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in three stages.

섬광결정층군(100b)은 각각의 섬광결정층군(100)이 서로 다른 섬광물질로 이루어지고,Scintillation crystal layer group (100b) each scintillation crystal layer group 100 is made of a different flash material,

서로 마주보는 섬광검출기(410c) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 한다.The diameter R between the flash detectors 410c facing each other is characterized in that the 50mm to 500mm.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention has the following effects.

1) 감마선의 상호작용이 일어난 섬광결정층을 검출할 수 있기 때문에, PET 장치에서 잘 알려져 있는 "반경방향 신장왜곡", 즉 반경길이(환형의 검출기링에서 중심축으로부터의 수직거리)가 커질수록 그 위치에서의 공간분해능이 급격히 감소하는 기하학적인 한계를 크게 감소시킬 수 있다.1) Since the scintillation crystal layer in which the gamma ray interaction has occurred can be detected, the larger the "radial extensional distortion", or radial length (vertical distance from the central axis in the annular detector ring), which is well known in PET devices, The geometrical limit at which the spatial resolution at that location is drastically reduced can be greatly reduced.

2) 4층의 섬광결정을 사용하여 총 섬광결정길이를 증가시켜 민감도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 같은 종류의 섬광결정을 사용함으로써 섬광결정의 선택폭을 넓힐 수 있으며, 전자장치 또한 간단해지는 장점이 있다. 2) Four layers of scintillation crystals can be used to increase the total scintillation crystal length to improve sensitivity. In addition, the present invention can widen the selection of the flash crystal by using the same kind of flash crystal, there is an advantage that the electronic device is also simplified.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다층구조의 섬광검출기를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a flash detector of a multilayer structure according to the present invention.

본 발명의 다층구조의 섬광검출기(300)는 감마선으로부터 섬광신호를 검출하는 섬광결정층군(100)과, 이 섬광결정층군(100)으로부터 검출된 섬광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력시켜 주는 광전소자(200)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 설명의 편의를 위해 섬광결정층(110,120,130,140)을 제1~제4섬광결정층으로 구분하 여 설명하기로 한다.The multi-layered scintillation detector 300 of the present invention has a scintillation crystal layer group 100 for detecting a scintillation signal from a gamma ray, and an optoelectronic device for converting the scintillation signal detected from the scintillation crystal layer group 100 into an electrical signal and outputting the electrical signal. 200 is made. For convenience of description, the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 will be described by dividing them into first to fourth scintillation crystal layers.

섬광결정층군(100)은 4개의 섬광결정층(110,120,130,140)으로 구성되어 있으며, 각 섬광결정층(110,120,130,140)은 각각 복수의 섬광결정(111,121,131,141)이 일정한 간격을 두고 행렬 형태로 배치되어 구성된다. 즉, 제1섬광결정층(110)은 복수의 제1섬광결정(111)이 일정한 간격을 두고 행렬 형태로 배치되게 되는 것이다. 그리고, 다른 섬광결정층(120,130,140)도 각각 복수의 섬광결정(121,131,141)이 일정한 간격을 두고 행렬 형태로 배치되어 이루어진다. 특히, 각각의 섬광결정(111,121,131,141)은 낱개로 양단면을 제외한 둘레를 반사체(112,122,132,142)로 감싸 섬광과의 반응시 섬광이 대응하는 섬광결정(111,121,131,141)의 광전소자(200)로 유도될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.The scintillation crystal layer group 100 is composed of four scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140, and each scintillation crystal layer 110, 120, 130, and 140 is composed of a plurality of scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 arranged in a matrix form at regular intervals. That is, in the first scintillation crystal layer 110, the plurality of first scintillation crystals 111 are arranged in a matrix form at regular intervals. The other scintillation crystal layers 120, 130, and 140 are also arranged in a matrix form with a plurality of scintillation crystals 121, 131, and 141 disposed at regular intervals. Particularly, each of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 is individually enclosed by the reflectors 112, 122, 132, and 142, except for the two end faces, so that the scintillation may be induced to the photoelectric device 200 of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 corresponding to the scintillation. It is desirable to.

또한, 각 섬광물질(111,121,131,141)은 LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, 및 BaF 중에서 선택된 하나의 섬광물질을 이용하여 단면이 정사각형인 직육면체 형태로 제작하게 된다. 이는 감마선의 일정 펄스에 대해서만 반응을 감지할 수 있도록 하고, 특히 직육면체 형태로 이루어진 섬광물질(111,121,131,141)의 중심을 통해 섬광이 광전소자(200)를 향하도록 하기 위함이다. 이러한 섬광물질(111,121,131,141)은 정사각형 단면의 가로와 세로가 각각 0.5~5.0mm이고, 두께(높이)가 1~10mm이 되도록 제작하여 사용한다. 본 발명의 바람직한 실시예에, 섬광물질(111,121,131,141)은 정사각형 단면의 가로와 세로가 각각 1.5mm이고, 두께(높이)가 5mm로 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.In addition, each of the scintillation materials 111, 121, 131, and 141 may be manufactured in a rectangular parallelepiped shape using one scintillation material selected from LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, and BaF. This is to allow the reaction to be detected only for a certain pulse of gamma rays, and in particular, to direct the flash toward the optoelectronic device 200 through the center of the scintillator material 111, 121, 131, and 141. The scintillation materials 111, 121, 131, and 141 are 0.5 to 5.0 mm in width and length of the square cross-section, respectively, and are manufactured to be 1 to 10 mm in thickness (height). In a preferred embodiment of the present invention, the flash material (111, 121, 131, 141) is 1.5mm in width and length of the square cross-section, respectively, it is preferable to produce and use the thickness (height) of 5mm.

이와 같이 이루어진 각각의 섬광결정층(110,120,130,140)은 단차진 형태로 적층하여 섬광결정층군(100)을 형성한다. 이를 위해, 본 발명에 따르는 각 섬광결정층(110,120,130,140)은 다음의 규칙에 따라 각각의 섬광물질(111,121,131,141)을 행렬 형태로 배치한다. 여기서의 섬광물질(111,121,131,141)은 각각 반사체(112,122,132,142)로 둘러싸인 것을 이용한다.Each of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 thus formed is stacked in a stepped form to form the scintillation crystal layer group 100. To this end, each of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 according to the present invention arranges the scintillator materials 111, 121, 131, and 141 in a matrix form according to the following rule. Here, the flash material 111, 121, 131, and 141 may be surrounded by the reflectors 112, 122, 132, and 142, respectively.

제1섬광결정층(110)은 섬광결정(111)을 N×N 행렬 형태로 배치하고,The first scintillation crystal layer 110 arranges the scintillation crystal 111 in an N × N matrix form.

제2섬광결정층(120)은 섬광결정(121)을 N×(N-1) 행렬 형태로 배치하고,The second scintillation crystal layer 120 arranges the scintillation crystal 121 in an N × (N−1) matrix form.

제3섬광결정층(130)은 섬광결정(131)을 (N-1)×(N-1) 행렬 형태로 배치하며,The third scintillation crystal layer 130 arranges the scintillation crystals 131 in a (N-1) × (N-1) matrix form.

제4섬광결정층(140)은 섬광결정(141)을 (N-1)×(N-2) 행렬 형태로 배치한다. 이때, N은 2보다 큰 자연수이다.The fourth scintillation crystal layer 140 arranges the scintillation crystals 141 in a (N-1) × (N-2) matrix form. At this time, N is a natural number larger than two.

상기한 행렬의 배치 형태를 보면, 위에 적층되는 섬광결정층이 아래의 섬광결정층과 비교해 볼 때, 가로 또는 세로의 행 또는 열수가 1씩 작아지는 것을 알 수 있다. 본 발명에서는, 이러한 행 또는 열의 1/2폭, 즉 섬광결정(111,121,131,141)의 단면폭의 절반만큼 오프셋으로 두어 각각의 섬광결정층(110,120,130,140)을 적층하게 된다. 이때, 적층방향에 있어서, 직각으로 좌우 교번하여 적층하게 된다.From the arrangement of the above matrix, it can be seen that the number of horizontal or vertical rows or columns decreases by one when the scintillation crystal layer stacked above is compared with the scintillation crystal layer below. In the present invention, each of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 is laminated by offsetting the width of one half of the row or column, that is, the cross-sectional width of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141. At this time, in the lamination direction, they are alternately stacked at right angles.

이하, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 본 발명에 따르는 섬광결정층(110,120,130,140)의 적층방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of stacking the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 섬광결정층(110,120,130,140)의 적층 상태를 보여주는 평면도이다. 여기서, 설명의 편의를 위해 제1섬광결정층(110)이 7X7이고, 제2섬광결정층(120)이 6X7이고, 제3섬광결정층(130)이 6X6이고, 제4섬광결정층(140)이 5X6인 것을 예로 들어 설명한다.2A to 2C are plan views illustrating stacking states of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 according to the present invention. Here, for convenience of description, the first scintillation crystal layer 110 is 7X7, the second scintillation crystal layer 120 is 6X7, the third scintillation crystal layer 130 is 6X6, and the fourth scintillation crystal layer 140 ) Is 5X6.

먼저, 도 2a와 같이 제1섬광결정층(110)을 중심으로 기준좌표(X축과 Y축)을 설정한다. 이어, 제1섬광결정층(110) 위에 제2섬광결정층(120)을 적층한다. 이때, 제2섬광결정층(120)은 가로변인 X축이 1열이 적기 때문에, 제1섬광결정층(120)의 X축 상에서 섬광결정(111)의 1/2폭만큼 오프셋시켜 적층하면 도 2a와 같이 적층된다. 이어, 제3섬광결정층(130)을 제2섬광결정층(120)에 적층하게 되는데, 이때는 Y축 상에서 섬광결정(121)의 1/2폭만큼 오프셋시켜 적층하면 도 2b와 같이 적층된다. 마지막으로, 제4섬광결정층(140)을 제3섬광결정층(130)에 적층하게 되는데, 이때는 다시 X축 상에서 섬광결정(131)의 1/2폭만큼 오프셋시켜 적층하면 도 2c와 같이 적층된다.First, reference coordinates (X-axis and Y-axis) are set around the first scintillation crystal layer 110 as shown in FIG. 2A. Subsequently, the second scintillation crystal layer 120 is stacked on the first scintillation crystal layer 110. In this case, since the second scintillation crystal layer 120 has only one row of the X-axis having horizontal sides, the second scintillation crystal layer 120 may be offset by 1/2 the width of the scintillation crystal 111 on the X-axis of the first scintillation crystal layer 120. It is laminated as 2a. Subsequently, the third scintillation crystal layer 130 is stacked on the second scintillation crystal layer 120. In this case, when the stack is offset by half the width of the scintillation crystal 121 on the Y axis, the third scintillation crystal layer 130 is stacked as shown in FIG. 2B. Finally, the fourth scintillation crystal layer 140 is laminated on the third scintillation crystal layer 130. In this case, when the stack is offset by 1/2 the width of the scintillation crystal 131 on the X-axis, the stack is stacked as shown in FIG. 2C. do.

이와 같이 적층을 하게 되면, 섬광결정층군(100)은, 도 3a 및 도 3b에서 도시한 바와 같이, 각 섬광결정층(110,120,130,140)은 인접한 다른 섬광결정층과 한면이 일치하고 다른 한면이 어긋난 상태로 배치된다. 여기서, 도면부호 200은 광전소자를 나타낸다.When the stacking is performed in this manner, the scintillation crystal layer group 100 has a state in which the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 coincide on one side with other scintillation scintillation layers as shown in FIGS. 3A and 3B, and the other side is shifted. Is placed. Here, reference numeral 200 denotes an optoelectronic device.

광전소자(200)는 각각의 섬광결정(111,121,131,141)로부터 섬광신호를 검출하게 되면, 이 신호를 받아서 전기신호로 변환 및 증폭 작용을 통해 외부의 미도시 된 영상장치로 송신해 주게 된다. 이러한 광전소자(200)로 본 발명에서는 실리콘 광증배관(SiPM), 다중픽셀 광계수기(MPPC), 또는 반도체 광증배관(SSPM)을 이용할 수 있다. 또한, 광전소자(200)는 첨부도면에서는 도시하지 않았지만, 실제 섬광신호를 수신하는 감지셀을 포함하고 있다는 것은 이미 주지되어 있다.When the photoelectric device 200 detects a flash signal from each of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141, the photoelectric device 200 receives the signal and converts the signal into an electrical signal and transmits the signal to an externally illustrated image device. As the optoelectronic device 200, in the present invention, a silicon photomultiplier tube (SiPM), a multi-pixel photometer (MPPC), or a semiconductor photomultiplier tube (SSPM) may be used. In addition, although the optoelectronic device 200 is not shown in the accompanying drawings, it is already known that the sensing cell for receiving the actual flash signal.

한편, 본 발명에 따르는 다층구조의 섬광검출기의 다른 실시예로서, 섬광결정층군(100)을 2단 또는 3단으로 구성하는 것도 가능하다. 도 4a는 섬광결정층군(100)이 2단으로 적층된 섬광검출기(300a)를 보여주고, 도 4b는 섬광결정층군(100)이 3단으로 적층된 섬광검출기(300b)를 각각 보여준다. 본 발명에 따른 다른 실시예로서의 섬광검출기(300a,300b)는 상술한 섬광검출기(300)와 비교해 볼때 그 구성이 동일하되, 섬광결정층군(100)이 2단 및 3단으로 동일선상에 위치하도록 설치하여 각각의 섬광결정층군(100a,100b)을 구성한 것이다. 이에, 각 섬광결정층군(100)에 대한 설명은 상술한 바와 같기 때문에 여기서는 각 섬광결정층군(100a,100b)에 관한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, as another embodiment of the multi-layer scintillation detector according to the present invention, it is possible to configure the scintillation crystal layer group 100 in two or three stages. 4A shows a flash detector 300a in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in two stages, and FIG. 4B shows a flash detector 300b in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in three stages, respectively. The flash detectors 300a and 300b according to another embodiment of the present invention have the same configuration as compared with the above-described flash detector 300, but are installed such that the flash crystal layer group 100 is positioned in the same line in two stages and three stages. Each of the scintillation crystal layer groups 100a and 100b is formed. Therefore, since the description of each of the scintillation crystal layer groups 100 is as described above, detailed descriptions of the scintillation crystal layer groups 100a and 100b are omitted here.

여기서, 상술한 섬광결정층군(100)과 각 섬광결정층군(100a,100b)을 비교할 때의 차이점은, 각 섬광결정층군(100a,100b)을 구성하는 각 섬광결정층군(100)의 섬광결정이 다른 것을 이용한다는 것이다. 이는, 예를 들어, 2단 섬광검출기(300a)의 경우 각각 다른 섬광결정으로 이루어진 2개의 섬광결정층군(100)이 동일선상에 위치하도록 적층된다. 따라서, 2개의 섬광결정층군(100)은 섬광의 검출위치가 같아지게 되는데, 이때 섬광결정이 다르기 때문에 섬광결정간의 상호작용의 깊이(DOI)에 대한 보다 상세한 정보를 검출하여 감마선의 초기 발생위치를 더욱 정확하게 결정할 수 있다. 따라서, 민감도를 유지하면서도 향상된 공간분해능을 얻을 수 있다.Here, the difference in comparing the above-described flash crystal layer group 100 and each of the flash crystal layer groups 100a and 100b is that the flash crystals of the flash crystal layer groups 100 constituting the flash crystal layer groups 100a and 100b are different from each other. Is to use something else. For example, in the case of the two-stage scintillation detector 300a, two scintillation crystal layer groups 100 made of different scintillation crystals are stacked on the same line. Therefore, the two scintillation crystal layer groups 100 have the same detection position of the scintillation. At this time, since the scintillation crystals are different, more detailed information on the depth of interaction (DOI) between the scintillation crystals is detected to determine the initial position of the gamma ray. More accurate decisions can be made. Thus, improved spatial resolution can be obtained while maintaining sensitivity.

이하, 본 발명에 따르는 섬광검출기(300)를 이용하여 섬광을 검출하는 과정에서 반응을 판별하는 과정을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the process of determining the reaction in the process of detecting the flash using the scintillation detector 300 according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 섬광검출기를 이용하여 섬광을 검출하여 판별하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 여기서, 제1섬광결정층(110)은 4X4인 경우를 예로 든다.5A to 5D are schematic diagrams for explaining a process of detecting and determining flashes using a flash detector according to the present invention. Here, the case where the first scintillation crystal layer 110 is 4 × 4 is taken as an example.

도 5a는 제1섬광결정층(110)만을 이용하여 섬광을 검출한 경우이다. 이때에는 각 섬광결정(111)은 4X4 즉, 16개의 점이 일정한 간격을 두고 나타나게 된다. 이때의 각 점은 각각의 섬광결정(111)의 중심점에 해당하는 위치에 각각 제1대응점(113)이 형성된다.5A illustrates a case where the flash is detected using only the first scintillation crystal layer 110. In this case, each of the scintillation crystals 111 is 4 × 4, that is, 16 points appear at regular intervals. In this case, each of the first correspondence points 113 is formed at a position corresponding to the center point of each of the scintillation crystals 111.

제2섬광결정층(120)은 3X4인 경우로, 도 5b에서 좌우측으로 섬광결정(111)의 1/2폭만큼 오프셋되어 있다. 따라서, 제2섬광결정층(120)을 통해 얻은 섬광에 대응하는 제2대응점(123)은 도 5a의 점과 점 사이, 특히 격자의 세로변의 길이가 변하지 않기 때문에 제2대응점(123)은 제1대응점(113)의 가로줄 사이에 찍힌다.The second scintillation crystal layer 120 is 3 × 4, and is offset by 1/2 of the scintillation crystal 111 to the left and right in FIG. 5B. Therefore, the second corresponding point 123 corresponding to the flash obtained through the second scintillation crystal layer 120 has a second corresponding point 123 because the length of the vertical side of the lattice is not changed between the point and the point of FIG. 5A. It is stamped between the horizontal lines of one corresponding point 113.

제3섬광결정층(130)은 3X3인 경우로, 도 5c에서 보는 바와 같이, 위에서 아래로 섬광결정(121)의 1/2폭만큼 오프셋되어 있다. 제2대응점(123)의 가로변이 변하지 않기 때문에, 제3대응점(133)은 세로줄에서 제2대응점(123) 사이에 찍히게 된다.The third scintillation crystal layer 130 is 3X3, and as shown in FIG. 5C, the third scintillation crystal layer 130 is offset by 1/2 the width of the scintillation crystal 121 from the top to the bottom. Since the horizontal side of the second corresponding point 123 does not change, the third corresponding point 133 is taken between the second corresponding points 123 in the vertical line.

마지막으로, 제4섬광결정층(140)은 2X3인 경우로, 도 5d에서 도시한 바와 같이, 좌우측으로 섬광결정(131)의 1/2폭만큼 오프셋되어 있다. 따라서, 제4대응점(143)은 제1대응점(113)을 잇는 세로선상의 형성된다.Finally, the fourth scintillation crystal layer 140 is 2X3, and is offset by the width of 1/2 of the scintillation crystal 131 to the left and right, as shown in FIG. 5D. Therefore, the fourth corresponding point 143 is formed on the vertical line connecting the first corresponding point 113.

이와 같은 대응점(113~143)은 섬광결정층군(100)이 2단 또는 3단으로 설치한 섬광검출기(300a,300b)인 경우도 동일한 위치에 형성된다. 그러나, 2단 또는 3단으로 설치한 섬광검출기(300a,300b)는 각각의 섬광결정층군(100)이 다른 섬광결정으로 이루어져 있기 때문에, 섬광결정의 상호작용의 깊이(DOI:Depth of Interaction)가 달라지게 된다.The corresponding points 113 to 143 are formed at the same position even when the flash detectors 300a and 300b are installed in two or three stages of the flash crystal layer group 100. However, since the scintillation detectors 300a and 300b installed in two or three stages have different scintillation crystals in each scintillation crystal layer group 100, the depth of interaction (DOI) of scintillation crystals is increased. Will be different.

한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 이루어진 섬광검출기(300)를 이용한 양전자방출 단층촬영장치를 포함한다.On the other hand, the present invention includes a positron emission tomography apparatus using the scintillation detector 300 made as described above.

양전자방출 단층촬영장치는, 도 6에서와 같이, 크게 감마선을 검출하는 검출수단(400)과, 이 검출수단(400)으로부 검출된 섬광신호를 통해 영상을 얻는 모니터와 같은 영상장치(500)를 포함한다. 특히, 검출수단(400)은 섬광검출기(410a)가 링 형태로 형성된 검출링(410) 및 검출된 신호를 처리하여 영상장치(500)에 영상 신호를 제공하는 신호처리부(420)를 포함하여 이루어진다.The positron emission tomography apparatus includes, as shown in Fig. 6, a detection means 400 for largely detecting gamma rays, and an imaging device 500 such as a monitor for obtaining an image through a flash signal detected by the detection means 400. It includes. In particular, the detection means 400 includes a detection ring 410 in which the flash detector 410a is formed in a ring shape, and a signal processor 420 which processes the detected signal and provides an image signal to the image device 500. .

여기서, 본 발명의 양전자방출 단층촬영장치는 종래의 구성과 동일하나 섬광검출기(410a)의 구성에 있어서, 상술한 섬광결정층군(100)이 하나인 섬광검출기(300)를 이용한다. 뿐만 아니라 섬광검출기로서 2단 및 3단으로 각각 적층된 각각의 섬광검출기(410b,410c)를 적용하여 본 발명의 양전자방출 단층촬영장치를 구성하는 것도 가능하다. 여기서, 도면부호 410b와 410c는 섬광결정층군(100)의 적층 갯수에 관한 부분만 차이가 있고 나머지 구성에 대해서는 도 6과 동일하기 때문에 별도로 도면에 표시하지 않는다.Here, the positron emission tomography apparatus of the present invention is the same as the conventional configuration, but in the configuration of the scintillation detector 410a, the scintillation detector 300 having one scintillation crystal layer group 100 described above is used. In addition, it is also possible to configure the positron emission tomography apparatus of the present invention by applying each of the scintillator detectors 410b and 410c stacked in two stages and three stages as the scintillator detector. Here, reference numerals 410b and 410c differ only in terms of the number of stacked layers of the scintillation crystal layer group 100, and the rest of the configurations are the same as those in FIG.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 검출링(410)을 구성하는 각 섬광검출기(410a,410b,410c)는 그 단부와 단부 사이의 직경(R)을 50mm ~ 500mm로 제작하는 것이 바람직하다. 이는 검출링(410)의 반경이 200mm 이상이면 중심에서 멀어질수록 공간분해능을 악화시키는 페럴렉스 오차(Parallex error)를 무시할 수 있기 때문이며, 이 범위는 생쥐와 같은 소동물 및 인체를 촬상할 수 있는 크기를 고려한 것이다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, each of the scintillation detectors 410a, 410b, and 410c constituting the detection ring 410 is preferably made of the diameter (R) between the end and the end of 50mm ~ 500mm. This is because when the radius of the detection ring 410 is 200 mm or more, the parallax error, which deteriorates the spatial resolution as the distance from the center, can be ignored, and this range can capture a small animal such as a mouse and a human body. Considering the size.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 제1섬광결정층(110)부터 제4섬광결정층(140)까지 각각 단일층으로 하여 섬광을 검출한 상태를 보여주는 플로드(flood) 이미지 및 3차원 영상이다. 여기서, 각 좌우측 그래프의 X축과 Y축은 각각 본 발명의 섬광검출기로 섬광신호를 검출하여 얻어지는 가로변 및 세로변의 길이를 나타내고, 오른쪽 그래프는 왼쪽 그래프와 마찬가로 X축과 Y축은 동일하며, Z축은 깊이를 각각 나타낸다.7A to 7D are a float image and a three-dimensional image showing a state in which a glare is detected as a single layer from the first scintillation crystal layer 110 to the fourth scintillation crystal layer 140 according to the present invention. to be. Here, the X and Y axes of the left and right graphs represent the lengths of the horizontal and vertical sides obtained by detecting the flash signal with the flash detector of the present invention, respectively. The right graph is the same as the left graph, and the X and Y axes are the same. Depth is shown respectively.

도 7a~7d에서 보는 바와 같이, 각 섬광결정층(110,120,130,140)만을 이용하여 얻은 영상에서 보는 바와 같이, 각각 다른 위치에서 섬광결정(111,121,131,141)을 나타내는 영상의 피크 위치가 다르게 나타나게 된다.As shown in FIGS. 7A to 7D, as shown in the image obtained using only the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140, the peak positions of the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 appear at different positions, respectively.

본 발명에서는 이와 같이 각 각 섬광결정층(110,120,130,140)에서 얻어진 영상을 오버랩시키게 되면 이들 피크 위치가 겹치지 않기 때문에 섬광 반응이 어느 층에서 일어났는지를 쉽게 알 수 있게 된다.In the present invention, when the images obtained from the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 overlap each other, it is easy to know in which layer the scintillation reaction occurs because these peak positions do not overlap.

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.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, these embodiments are intended to more clearly disclose the present invention, and various modifications without adding new ones in the scope of the matter described in the specification and drawings. Or it will be possible to make modifications. Accordingly, the appended claims should be understood to include such modifications and variations as may be inferred by those skilled in the art based on the matters described in this specification and drawings and their descriptions.

도 1은 본 발명에 따른 다층구조의 섬광검출기의 일예를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing an example of a flash detector of a multilayer structure according to the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 섬광결정층(110,120,130,140)의 적층 상태를 보여주는 평면도.2A to 2C are plan views illustrating stacking states of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 according to the present invention.

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 섬광결정층(110,120,130,140)의 적층 상태를 보여주는 정면도 및 측면도.3A and 3B are front and side views illustrating a stacking state of the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 according to the present invention.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 섬광검출기의 다른 실시예를 보여주는 사시도.4A and 4B are perspective views showing another embodiment of the scintillation detector according to the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 섬광검출기를 이용하여 섬광을 검출하여 판별하는 과정을 설명하기 위한 모식도.5A to 5D are schematic diagrams for explaining a process of detecting and determining a flash using a flash detector according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 섬광검출기를 이용하는 PET의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도.Figure 6 is a schematic diagram showing the configuration of a PET using a scintillation detector according to the present invention.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 각 섬광결정층을 통해 얻은 플로드 이미지 및 3차원 영상을 보여주는 그래프.7A to 7D are graphs showing a flode image and a three-dimensional image obtained through each scintillation crystal layer according to the present invention.

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

100 : 섬광결정층군100: scintillation crystal group

110, 120, 130, 140 : 섬광결정층110, 120, 130, 140: scintillation crystal layer

111, 121, 131, 141 : 섬광물질111, 121, 131, 141: scintillation material

112, 122, 132, 142 : 반사체112, 122, 132, 142: reflector

113, 123, 133, 143 : 대응점113, 123, 133, 143: correspondence points

200 : 광전소자200: photoelectric device

300, 300a, 300b, 410a, 410b, 410c : 섬광검출기300, 300a, 300b, 410a, 410b, 410c: scintillation detector

400 : 검출수단400 detection means

410 : 검출링410: detection ring

420 : 신호처리부420: signal processing unit

500 : 영상장치500: Imaging device

Claims (13)

각 섬광결정층(110,120,130,140)이 단차진 형태가 되도록 적층된 섬광결정층군(100); 및A scintillation crystal layer group 100 in which the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 are stacked to form a stepped shape; And 상기 섬광결정층군(100)으로부터 섬광신호를 감지하는 감지셀들을 포함하고, 감지셀들로부터 방출된 광전자를 증폭시켜 출력하는 광전소자(200);을 포함하는 섬광검출기(300)로서,A scintillation detector (300) comprising: a photovoltaic device (200) including sensing cells sensing a scintillation signal from the scintillation crystal layer group (100) and amplifying and outputting photoelectrons emitted from the sensing cells; 상기 섬광검출기(300)는 상기 각 섬광결정층(110,120,130,140)이 적층될 때마다 적층면의 가로(X) 및 세로(Y)방향으로 각각 교번하여 섬광결정의 1/2폭의 길이만큼 오프셋을 두고 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.When the scintillation detector 300 is stacked, each scintillation crystal layer 110, 120, 130, and 140 are alternately disposed in the horizontal (X) and vertical (Y) directions of the stacking surface, and offset by a length of 1/2 the width of the scintillation crystal. Multi-layered scintillation detector, characterized in that the stack is made. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 섬광결정층군(100)은,The scintillation crystal layer group 100, 다수의 섬광결정(111)이 N×N 행렬 형태로 배치된 제1섬광결정층(110);A first scintillation crystal layer 110 in which a plurality of scintillation crystals 111 are arranged in an N × N matrix form; 다수의 섬광결정(121)이 N×(N-1) 행렬 형태로 배치된 제2섬광결정층(120);A second scintillation crystal layer 120 having a plurality of scintillation crystals 121 arranged in an N × (N−1) matrix form; 다수의 섬광결정(131)이 (N-1)×(N-1) 행렬 형태로 배치된 제3섬광결정층(130); 및A third scintillation crystal layer 130 in which a plurality of scintillation crystals 131 are arranged in a (N-1) × (N-1) matrix form; And 다수의 섬광결정(141)이 (N-1)×(N-2) 행렬 형태로 배치된 제4섬광결정층(140);을 포함하여 이루어지며, 여기서 N은 2보다 큰 자연수인 것을 특징으로 하 는 다층 구조의 섬광 검출기.A plurality of scintillation crystals 141 is formed of (N-1) × (N-2) matrix formed in the fourth scintillation crystal layer 140, wherein N is a natural number greater than 2 Multi-layer scintillation detector. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 섬광결정층군(100)은 각 섬광결정층(110,120,130,140)의 두께가 1~10mm이고, 가로 및 세로의 길이가 각각 0.5~5.0mm인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The scintillation crystal layer group 100 is a scintillation detector of a multi-layered scintillation layer, characterized in that the thickness of each scintillation crystal layer (110, 120, 130, 140) and the length of the horizontal and vertical, respectively 0.5 to 5.0mm. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 섬광결정층군(100)은 각 섬광결정층(110,120,130,140)을 구성하는 각각의 섬광결정(111,121,131,141)이 LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, 및 BaF 중에서 선택된 어느 하나의 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.In the scintillation crystal layer group 100, the scintillation crystals 111, 121, 131, and 141 constituting the scintillation crystal layers 110, 120, 130, and 140 are made of any one scintillation material selected from LSO, LYSO, LGSO, GSO, BGO, LuYAP, and BaF. A flash detector having a multi-layer structure. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 각각의 섬광결정(111,121,131,141)은 섬광이 반응하는 광전소자(200)로 유도될 수 있도록 각각 반사체(112,122,132,142)로 싸여 있는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.Each of the scintillation crystals (111, 121, 131, 141) is a multi-layer scintillation detector, characterized in that it is wrapped with a reflector (112, 122, 132, 142) to be guided to the photoelectric device (200). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광전소자(200)는 실리콘 광증배관(SiPM), 다중픽셀 광계수기(MPPC), 또 는 반도체 광증배관(SSPM)인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The photoelectric device (200) is a multi-layer scintillation detector, characterized in that the silicon photomultiplier (SiPM), multi-pixel photocounter (MPPC), or semiconductor photomultiplier (SSPM). 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 섬광검출기(300a)로서,As the scintillation detector 300a according to any one of claims 1 to 6, 상기 섬광검출기(300a)는 상기 섬광결정층군(100)이 2단으로 적층된 섬광결정층군(100a)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The scintillation detector 300a comprises a scintillation crystal layer group 100a in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in two stages. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 섬광결정층군(100a)은 각 섬광결정층군(100)이 각각 다른 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The scintillation crystal layer group (100a) is a scintillation detector of a multi-layer structure, characterized in that each scintillation crystal layer group (100) is made of a different flash material. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 섬광검출기(300b)로서,As the scintillator detector 300b according to any one of claims 1 to 6, 상기 섬광검출기(300b)는 상기 섬광결정층군(100)이 3단으로 적층된 섬광결정층군(100b)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The scintillation detector (300b) is a scintillation detector of a multi-layer structure, characterized in that comprises a scintillation crystal layer group (100b) in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in three stages. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 섬광결정층군(100b)은 각 섬광결정층군(100)이 각각 다른 섬광물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 구조의 섬광 검출기.The scintillation crystal layer group (100b) is a scintillation detector of a multi-layer structure, characterized in that each scintillation crystal layer group (100) is made of a different flash material. 다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410a)로 형성된 검출링(410) 및 상기 각 섬광검출기(410a)에 의해 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리 부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means 400 including a detection ring 410 formed of a plurality of flash detectors 410a having a multi-layer structure, and a signal processing unit 420 for analyzing and processing the optical signals detected by the flash detectors 410a. ); 상기 신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same; 상기 각 섬광검출기(410a)는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 다층 구조의 섬광검출기(300)이고,Each of the scintillation detector 410a is a scintillation detector 300 having a multilayer structure according to any one of claims 1 to 6, 서로 마주보는 상기 섬광검출기(410a) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치.Positron emission tomography apparatus, characterized in that the diameter (R) between the scintillation detector (410a) facing each other is 50mm to 500mm. 다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410b)로 형성된 검출링(410) 및 상기 복수의 섬광검출기(410b)에 의해 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means 400 including a detection ring 410 formed of a plurality of flash detectors 410b having a multi-layer structure and a signal processor 420 for analyzing and processing optical signals detected by the plurality of flash detectors 410b. ); 상기 신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same; 상기 각 섬광검출기(410b)는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 다층 구조의 섬광검출기(300)이고,Each of the scintillator detector 410b is a scintillator detector 300 having a multilayer structure according to any one of claims 1 to 6, 상기 섬광검출기(300)는 상기 섬광결정층군(100)이 2단으로 적층된 섬광결정층군(100a);을 포함하여 이루어지고,The scintillation detector 300 includes a scintillation crystal layer group 100a in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in two stages. 상기 섬광결정층군(100a)은 각각의 섬광결정층군(100)이 서로 다른 섬광물질로 이루어지고,The scintillation crystal layer group (100a) each scintillation crystal layer group 100 is made of a different flash material, 서로 마주보는 상기 섬광검출기(410b) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치.Positron emission tomography apparatus, characterized in that the diameter (R) between the scintillation detector (410b) facing each other is 50mm to 500mm. 다층 구조로 이루어진 복수의 섬광검출기(410c)로 형성된 검출링(410) 및 상기 복수의 섬광검출기(410c)에 의해 검출된 광신호를 분석하여 처리하는 신호처리부(420)을 포함하는 검출수단(400);Detection means 400 including a detection ring 410 formed of a plurality of flash detectors 410c having a multilayer structure and a signal processor 420 for analyzing and processing the optical signals detected by the plurality of flash detectors 410c. ); 상기 신호처리부(420)로부터 얻은 데이터를 영상신호로 변환하여 이를 표시해 주는 영상장치(500);를 포함하여 이루어진 양전자방출 단층촬영장치로서,A positron emission tomography apparatus, comprising: an imaging device 500 for converting data obtained from the signal processor 420 into an image signal and displaying the same; 상기 각 섬광검출기(410c)는 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 의한 다층 구조의 섬광검출기(300)이고,Each of the scintillator detector 410c is a scintillator detector 300 having a multilayer structure according to any one of claims 1 to 6, 상기 섬광검출기(300)는 상기 섬광결정층군(100)이 3단으로 적층된 섬광결정층군(100b);을 포함하여 이루어지고,The scintillation detector 300 includes a scintillation crystal layer group 100b in which the scintillation crystal layer group 100 is stacked in three stages. 상기 섬광결정층군(100b)은 각각의 섬광결정층군(100)이 서로 다른 섬광물질로 이루어지고,The scintillation crystal layer group (100b) each scintillation crystal layer group 100 is made of a different flash material, 서로 마주보는 상기 섬광검출기(410c) 사이의 직경(R)이 50mm 내지 500mm인 것을 특징으로 하는 양전자방출 단층촬영장치.Positron emission tomography apparatus, characterized in that the diameter (R) between the scintillation detector (410c) facing each other is 50mm to 500mm.
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