KR20210005720A - 탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용 - Google Patents

탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용 Download PDF

Info

Publication number
KR20210005720A
KR20210005720A KR1020207034751A KR20207034751A KR20210005720A KR 20210005720 A KR20210005720 A KR 20210005720A KR 1020207034751 A KR1020207034751 A KR 1020207034751A KR 20207034751 A KR20207034751 A KR 20207034751A KR 20210005720 A KR20210005720 A KR 20210005720A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hole
collimator
segment
shielding
imaging
Prior art date
Application number
KR1020207034751A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102565843B1 (ko
Inventor
얀송 후
하이펑 왕
리레이 가오
티안펑 쑤
동링 티안
니안밍 장
창 치
마이 리우
Original Assignee
베이징 노벨 메디컬 이큅먼트 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201820647942.2U external-priority patent/CN209220307U/zh
Priority claimed from CN201810409873.6A external-priority patent/CN108685591B/zh
Application filed by 베이징 노벨 메디컬 이큅먼트 엘티디. filed Critical 베이징 노벨 메디컬 이큅먼트 엘티디.
Publication of KR20210005720A publication Critical patent/KR20210005720A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102565843B1 publication Critical patent/KR102565843B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/405—Source units specially adapted to modify characteristics of the beam during the data acquisition process
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/037—Emission tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/06—Diaphragms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/164—Scintigraphy
    • G01T1/1641—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras
    • G01T1/1642—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions using one or several scintillating elements; Radio-isotope cameras using a scintillation crystal and position sensing photodetector arrays, e.g. ANGER cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
    • G01T1/295—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using coded aperture devices, e.g. Fresnel zone plates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

탐지기(600)용 콜리메이터(10)에 있어서, 콜리메이터(10)는 밑판(100), 차폐 링(200) 및 상판(300)을 포함하고, 밑판(100)에는 어레이로 분포된 이미징 스루 홀(110)이 설치되고, 이미징 스루 홀(110)은 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)를 포함하고, 제1 홀 세그먼트(111)의 가로 치수는 자유단을 따라 제2 홀 세그먼트(112)를 향해 점차적으로 작아지며, 상기 제2 홀 세그먼트(112)의 가로 치수는 자유단을 따라 제1 홀 세그먼트(111)를 향해 점차적으로 작아지고, 차폐 링(200)은 밑판(100)에 형성되고, 상판(300)은 차폐 링(200)에 설치되고, 차폐 링(200)의 부분 개구를 폐쇄하고 상판(300)에는 어레이로 분포된 차폐 스루 홀(310)이 설치되어 있으며 이미징 스루 홀(110)과 차폐 스루 홀(310)은 일일이 대응되게 설치된다.

Description

탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용
본 발명은 핵 의학 영상 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 탐지기용 콜리메이터 및 응용에 관한 것이고 더 구체적으로 탐지기용 콜리메이터 및 탐지기에 관한 것이다.
방출 단층 이미징 기술은 비 침습적 핵 의학 영상 방법이다. 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 이미징(SPECT, 이미징Single Photon Emission Computed Tomography)은 일종의 방출 단층 이미징으로 전임상 약물 연구 및 임상 질환 진단에 광범히 응용되고 있다. 공간 해상도와 탐지 효율은 SPECT 이미징 성능을 평가하는 두 가지 중요한 기술적 지표이다. SPECT 이미징은 사선을 시준해야 하며 기존의 임상 SPECT에는 평행 구멍 콜리메이터가 장착되어 있다. 그러나 핵 의학의 발전에 따라 평행 구멍 콜리메이터 SPECT의 공간 해상도와 탐지 효율은 더 높은 임상 수요를 만족시킬 수 없다. 심장, 갑상선, 뇌 등과 같은 작은 기관의 이미징을 위해 만약 기존의 SPECT 탐지기에 전용 핀홀 콜리메이터를 장착 할 경우이미징 시야를 좁히고, 적절한 핀홀 확대 배수 및 핀홀 배열 방식을 설계하는 것을 통해 더 높은 탐지 효율과 더 나은 공간 해상도를 획득하므로 다중 핀홀 SPECT 이미징 시스템은 현재 방출 단층 이미징 기술의 중요한 발전 방향이다.
그러나 다중 핀홀 콜리메이터를 임상에 적용하는 데에는 여전히 극복해야 할 문제가 있다. 다중 핀홀 콜리메이터의 목표 시야는 인체의 작은 기관이지만 인체의 다른 부분에서 나오는 방사성 사선도 핀홀을 통과하여 탐지기에 투영이 생성될 수 있다. 이 부분의 투영이 작은 기관의 투영과 겹치면 재구성 공간 해상도가 낮아지거나 합리적인 이미지를 재구성하기 어려울 것이다. 더 높은 탐지 효율을 얻으려면 다중 핀홀 콜리메이터의 핀홀 구경을 비교적 크게 설계해야 한다. 이때 핀홀 투영 반그림자 영역의 영향으로 투영의 겹침이 더 심각해질 수 있다. 콜리메이터 평판플레이트의 두께를 증가하는 것을 통해 반그림자 영역을 어느 정도 줄일 수 있지만 너무 두꺼운 콜리메이터는 재료 원가가 많이 들고 가공하기 힘들어 실제로 응용할 수 없다.
따라서 다중 핀홀 콜리메이터에서 서로 다른 핀홀 투영의 겹침을 효과적으로 제거하고 탐지 효율, 공간 해상도 및 재구성된 이미지 품질을 고려할 수 있는 콜리메이터는 연구할 필요가 있다.
본 발명은 기존 기술에 존재하고 있는 문제 중 적어도 하나를 해결하려는 것을 취지로 한다. 이를 위해, 본 발명의 하나의 목적은 탐지기용 콜리메터를 제공하려는 데 있다. 이는 상판을 이용하여 이미징 스루 홀을 통과하는 사선에 2차 차단을 하여 서로 다른 핀홀 돌출부 사이의 겹침을 효과적으로 감소하여 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 현저히 제고되고 재구성된 이미지의 품질이 더 좋아진다.
본 발명의 일 측면에 따르면 본 발명은 탐지기용 콜리메이터를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면 상기 콜리메이터는 밑판, 차폐 링 및 상판을 포함한다. 상기 밑판에는 어레이로 분포된 이미징 스루 홀이 설치되고, 상기 이미징 스루 홀은 제1 홀 세그먼트와 제2 홀 세그먼트를 포함하고 제1 홀 세그먼트의 가로 치수는 자유단을 따라 상기 제2 홀 세그먼트를 향해 점차적으로 작아지고, 상기 제2 홀 세그먼트의 가로 치수는 자유단을 따라 상기 제1 홀 세그먼트를 향해 점차적으로 작아진다. 상기 차폐 링은 상기 밑판에 형성된다. 상기 상기 상판은 상기 차폐 링 내에 설치되고 상기 차폐 링의 부분 개구를 폐쇄하고 상기 상판에는 어레이로 분포된 차폐 스루 홀이 설치되어 있으며 상기 이미징 스루 홀과 상기 차폐 스루 홀은 일일이 대응되게 설치된다.
본 발명의 실시예의 콜리메이터에 따르면, 상판을 이용하여 이미징 스루 홀을 통과하는 사선에 2차 차단을 하여 서로 다른 핀홀 돌출부 사이의 겹침을 효과적으로 감소하고 조건상판과 밑판 사이의 거리 및 이미징 스루 홀과 차폐 스루 홀의 파라미터를 통해 차광율의 비율을 개변시킬 수 있어 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 현저히 향상되고 얻을 수 있으므로 재구성된 이미지의 품질이 더 좋아진다. 이외에 상기 콜리메이터의 재료 가공원가가 낮아 대중화 응용에 보급하기 쉽다.
그 외에 본 발명의 상기 실시예의 콜리메이터에 따르면 아래와 같은 부가 기술적 특징이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 세그먼트홀 세그먼트는 상하로 대칭되어 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 세그먼트홀 세그먼트는 독립적으로 원추대 또는 각뿔대이다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 차폐 스루 홀은 직선 구멍 또는 사선 구멍이다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 차폐 스루 홀의 하단 가장자리는 제1 홀 세그먼트의 내벽이 위치한 원환면의 연장면과 상판의 하부 표면의 교선과 중합된다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 콜리메이터의 차광율은 10%이하이고, 상기 차광율은 아래의 공식에 의해 확정된다.
차광율 =
Figure pct00001
여기서,
S1은 상기 콜리메이터의 반그림자 영역 투영 면적을 나타낸다.
S2는 상기 콜리메이터의 본그림자 영역 투영 면적을 나타낸다.
H는 상기 이미징 스루 홀의 중심에서 탐지기 표면까지의 거리를 나타낸다.
α는 상기 이미징 스루 홀의 대각선의 협각을 나타낸다.
D는 상기 이미징 스루 홀의 최대 구경을 나타낸다.
T는 상기 밑판의 밑면에서 상기 상판의 윗 표면까지의 거리를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 상판과 상기 밑판의 두께는 모두 3.5mm이상이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 밑판의 두께는 10-14mm이고 상기 상판의 두께는 2-6mm이다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 차폐 스루 홀의 구경은 3-6mm이고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 차폐 스루 홀의 구경은 4.5mm이다.
이를 바탕으로 본 발명은 탐지기를 더 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면 상기 탐지기는 전술한 콜리메이터를 포함하고, 이로부터, 당해 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 높고 재구성된 이미지의 품질이 좋다. 여기서 설명해야 할 것은 당해 콜리메이터는 전술한 콜리메이터의 모든 기술적 특징과 기술 효과를 구비하여 더 이상 일일이 설명하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 탐지기는 가변 각도 이중 검출기SPECT이다.
본 발명의 추가적인 측면과 우점은 이하 설명에서 일부 제기되고 다른 일부는 이하 설명에서 더욱 명확해지거나 또는 본 발명의 실천을 통하여 이해될 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 탐지기는 전술한 콜리메이터를 포함하고, 이로부터, 당해 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 높고 재구성된 이미지의 품질이 좋다.
본 발명의 상기 및/또는 추가적인 측면과 우점은 이하 첨부된 도면을 결합하여 행한 실시예에 대한 설명으로부터 더욱 명확해지고 용이하게 이해될 것이며, 여기서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터의 일부분 구조도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밑판의 구조도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밑판의 종단면의 구조도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상판의 구조도를 나타낸다.
도 5는 기존 콜리메이터의 차광 원리의 개략도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차광율의 결과 개략도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상판의 종단면 구조도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터의 차광 원리의 개략도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터의 차광 결과 개략도를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터의 차광 결과 개략도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이중 검출기 SPECT 이미징의 개략도를 나타낸다.
본 발명은 2018년 5월 2일 중국지식산권국에 제출한 특허 출원 번호가 201810409873.6이고 발명 명칭이 "탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용"이고, 특허 출원 번호가 201820647942.2이고 발명 명칭이 "탐지기용 콜리메이터 및 콜리메이터를 포함하는 탐지기"인 특허 발명의 우선권을 청구하며, 그의 모든 내용은 인용을 통해 본 발명에 결합된다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 상기 실시예의 예시는 도면에 예시되었는 바 그중 동일하거나 유사한 부호는 시종일관하게 동일하거나 유사한 소자 또는 동일하거나 유사한 기능을 구비한 소자를 가리킨다. 아래 도면을 참조하여 설명된 실시예는 예시적인 것으로 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 이해하여서는 안된다.
본 발명에 대한 설명에서, 용어 "세로방향", "가로방향", "위", "아래", "앞", "뒤", "좌", "우", "수직", "수평", "상부", "하부" 등이 지칭하는 방위 또는 위치 관계는 도면을 기초로 하여 나타낸 방위 또는 위치 관계이며, 본 발명의 실시예를 편리하게 설명하고 설명을 단순화하기 위한 것일 뿐, 지칭되는 장치 또는 부품이 특정 방위를 가져야 하거나 또는 특정 방위로 구성되고 작동되는 것을 가리키거나 또는 암시하지 않음으로 이해하여야 하며 따라서 본 발명의 실시예에 대한 한정으로 이해해서는 안된다.
이 외에, 용어 "제1", "제2"는 단지 설명의 목적을 위한 것일 뿐, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것 또는 지시된 기술적 특징의 수량을 함축적으로 제시하는 것으로 이해해서는 안된다. 이에 따라, "제1", "제2"로 한정된 특징은 하나 또는 복수의 당해 특징을 명시하거나 함축적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 설명에서, 별도로 명확하게 구체적인 한정을 하지 않는 한 "복수"의 함의는 적어도 두개 또는 두개 이상이다.
콜리메이터
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 탐지기용 콜리메이터를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터는 천판을 통해 이미징 스루 홀을 통과하는 방사성 사선에 대해 2차 차단하여 서로 다른 핀홀 투영 사이의 겹침을 효과적으로 줄이고, 상판과 밑판 사이의 거리 및 이미징 스루 홀과 차폐 스루 홀의 파라미터를 조절함으로써 차광율의 비율을 개변시킬 수 있다. 또한 탐지기의 이미징 시스템의 탐지 효율과 공간 해상도를 크게 향상하고, 재구성된 이미지의 품질도 더 향상시킨다. 이외에 상기 콜리메이터의 가공 원가가 저렴해 대중화 응용에 보급하기 쉽다.
상기 콜리메이터의 이해의 편리를 위해 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예의 콜리메이터에 대해 설명을 한다. 당해 콜리메이터 루트는 밑판(100), 차폐 링(200)과 상판(300)이 포함된다. 다음에 콜리메이터의 여러 부품에 대해 구체적으로 설명한다.
밑판(100): 도2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 밑판(100)에는 어레이로 분포된 이미징 스루 홀이 설치되어 있고, 상기 이미징 스루 홀(110)은 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)를 포함하고 제1 홀 세그먼트의 가로 치수는 자유단을 따라 상기 제2 홀 세그먼트의 방향을 향해 점차적으로 작아지고, 제2 홀 세그먼트(112)의 가로 치수는 자유단을 따라 제1 홀 세그먼트의 방향을 향해 점차적으로 작아진다. 즉 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)는 자유단에서 밑판의 중심방향으로 가로 치수는 점차적으로 작아진다. 발명인은 하나의 스루 홀 세그먼트를 사용하는것에 비해 본 발명의 실시예의 이미징 홀 세그먼트(110)이 사용한 2개의 스루 홀 세그먼트를 사용하는 것은 가로 치수가 가장 작은 재료의 두께를 증가할 수 있고, 사선이 당해 부분으로부터 관통하는 강도를 낮출 수 있다는 것을 발견한다.
그 중, 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)의 성질은 대칭일 수도 있고 비대칭일 수도 있다. 즉 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)의 모양, 높이 및 가로 치수 등 파라미터는 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)는 상하 방향으로 대칭으로 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면 부동한 이미징 스루 홀(110)의 방향(즉 원추 축선 방향)은 부동한 방향을 가리키고, 모든 방향은 이미징 시야의 중심에 모인다. 이로부터 부동한 이미징 스루 홀이 동일한 이미징 시야에 대한 이미징을 구현할 수 있고, 서로 다른 각도에서 이미징될 물체의 투영을 동시에 획득하여 재구성하는데 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)는 독립적인 원추대 또는 각뿔대일 수 있다. 다시 말하자면, 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)는 임의의 원추대 또는 각뿔대일 수 있다. 그 중 원추대의 상하 표면은 원형, 타원형일 수 있고, 기타 불규칙적인 원형일 수 있다
차폐 링(200): 본 발명의 실시예에 따르면, 당해 차폐 링(200)은 밑판(100)에 형성된다. 이로부터 차폐 링은 외부 환경에서 콜리메이터로 들어온 광선을 차단한다.
상판(300): 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예의 당해 상판(300)은 차폐 링(200) 내에 설치되어 있고 당해 차폐 링의 적어도 부분 개구를 폐쇄하고, 당해 상판(300)에는 어레이로 분포된 차폐 스루 홀(310)이 설치되어 있고, 당해 이미징 스루 홀(310)과 차폐 스루 홀(110)은 일일이 대응되게 설치된다. 다시 말하자면, 상판(300)은 밑판(100)의 상부에 상대적으로 설치되어 있고, 주변은 차폐 링(200) 내에 위치한다. 이로부터, 이는 상판을 통해 이미징 스루 홀을 통과하는 방사성 사선에 대해 2차 차단을 하여, 서로 다른 핀홀 투영 사이의 겹침을 효과적으로 감소하고, 천판과 밑판 사이의 거리 및 이미징 스루 홀과 차폐 스루 홀의 파라미터를 조절함으로써 차광율의 비율을 개변시킬 수 있다. 또한, 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도를 크게 향상하고, 재구성된 이미지의 품질을 더 향상시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면 밑판(100)과 상판(300)은 평행 설치된다. 이로부터 구조 설계를 간소화하고, 조립이 용이해질 수 있다.
여기서, 콜리메이터의 차광 원리에 대해 더 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 목표 시야는 핀홀 필드 앵글 α가 커버되는 영역 내에 있지만, 실제 허용되는 방사성 사선이 입사하는 각도는 β이다. 핀홀의 방향이 제1 평판에 수직될 때, α와 β의 관계는 다음과 같다.
Figure pct00002
(1)
여기서,
α는 상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 홀 세그먼트의 연결면의 중점으로부터 상기 제1 홀 세그먼트의 자유단까지의 협각을 나타낸다.
β는 상기 이미징 스루 홀(110)의 대각선의 협각을 나타낸다.
T0은 밑판(100)의 두께, 즉 T0 = T1 + T2를 나타낸다.
D는 상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 홀 세그먼트의 연결면의 최대 구경 치수를 나타낸다.
본그림자 영역(umbra region)과 반그림자 영역(penumbra region)의 투영 범위는 도 5와 같다. 본그림자 영역는 도 5의 필드 앵글 α가 커버하는 투영 범위를 말하고. 반그림자 영역는 도 5의 β필드 앵글이 커버하는 구역에서 본그림자 영역을 덜어낸 후의 나머지 부분을 말한다. 탐지기(600) 평면에는 본그림자 영역의 투영도 있고 반그림자 영역의 투영도 있다. 투영의 형태는 모두 원형이다. 본그림자 영역 투영 면적을 S2로 표시하고 반그림자 영역 투영 면적을 S1로 표시하고, T1=0일 경우, 양자의 비율은 아래와 같은 관계를 만족한다.
Figure pct00003
(2)
여기서,
S1은 콜리메이터의 반그림자 영역 면적을 나타낸다. 즉 도 5의 β필드 앵글이 커버하는 영역에서 본그림자 영역의 나머지 면적을 뺀 것이다. S2는 콜리메이터의 본그림자 영역 면적을 나타낸다. 즉 도 5의 α필드 앵글이 커버하는 투영 면적이다.
H는 이미징 스루 홀(110)의 중심으로부터 탐지기 표면까지의 거리를 나타낸다.
α는 제1 홀 세그먼트(111)와 제2 홀 세그먼트(112)의 연결면의 중점에서 제1 홀 세그먼트(111) 자유단까지의 협각을 나타낸다.
D는 이미징 스루 홀(110)의 최대 구경을 나타낸다.
T는 밑판(100)의 밑면으로부터 상판(300)의 윗면까지의 거리를 나타낸다.
여기서, 차광율은 반그림자 영역 투영 면적 S1과 본그림자 영역 투영 면적 S2의 비율이다. 차광율과 콜리메이터 투께의 변화 관계는 도 6과 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, 반그림자 영역의 면적을 본그림자 영역 면적의 10%로 줄이려면 즉 차광율이 10%로 될려면, 콜리메이터의 투께는 적어도 약 80mm는 되어야 된다. 하지만 콜리메이터를 만드는 데 사용되는 재료는 상대적으로 비싸고 일부 재료(예를 들어: 텅스텐)는 가공하기 어렵고, 두꺼운 콜리메이터를 사용하는 것은 비현실적이다. 그러나 발명인은 연구 과정에서 상판(300)에2 차 차폐를 설치 하는 것, 다시 말하자면, 밑판(100)과 상판(300)이 공동으로 도 5의 차광판의 작용을 구현 하는것 또는 밑판(100)과 상판(300)사이의 부분으로 도 5의 차광판(400)을 공통으로 구성하는 것을 통해 밑판(100)과 상판(300)의 두께를 크게 줄일 수 있고, 밑판(100)과 상판(300)의 두께, 밑판(100)과 상판(300) 사이의 거리, 부동한 형태와 치수의 이미징 스루 홀(110)과 차폐 스루 홀(310)은 부동한 디자인 요구에 만족할 수 있어 상당한 영활성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 상판(300)의 12개의 타원형 차폐 스루 홀(310)과 밑판의 이미징 스루 홀(110)은 일일이 대응된다.
본 발명의 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이 차폐 스루 홀(310)은 직선 구멍(도 7의 A 참조) 또는 사선 구멍(도 7의 B 참조)이다. 사선 구멍을 직선 구멍으로 고치면 가공하는데 더 편리하고, 차단 효과에 대한 영항을 무시할 수 있으며, 당업자는 가공 난이도에 의해 스스로 선택할 수 있다.
더 나아가, 타원형 홀의 크기의 디자인은 최대한 이미징 스루 홀의 반그림자 영역 투영을 차단하고, 본그림자 영역 투영에 영향을 주지 않고, 차단 효과는 도 8, 9 및 10에 도시된 바와 같다. 도 10에서, 이미징 탐지기의 반그림자 영역는 매우 작아 인접한 본그림자 영역과 겹치는 경우가 거의 없다. 발명인은 차폐 스루 홀(310)의 하단 가장자리가 제1 홀 세그먼트(111)의 내벽이 위치한 원환면의 연장면과 상판(300)의 하부 표면의 교선과 중합될 때, 다시 말하자면, 제1 홀 세그먼트(111)의 내벽이 위치한 원환면의 연장면과 상판(300)의 하부 표면이 교차하면서 이루어진 도형은 차폐 스루 홀(310)의 하부를 구성할 때, 이때, 차광율은 작고 반그림자 영역 S1의 면적은 0에 접근하는 것을 발견한다.
이 외에 설명해야 할 것은 밑판(100)과 상판(300) 사이의 거리 및 부동한 형태와 치수의 이미징 스루 홀(110)과 차폐 스루 홀(310)은 부동한 디자인 수요에 따라 조절할 수 있고, 상당한 영활성을 가질 수 있다. 따라서, 선택성 있게 비 목표 기관으로부터 오는 사선에 추가된 일부 각도의 투영에 대해 추가 차단을 수행하여 원치 않거나 이미징 품질에 영향을 미치는 테이터를 차폐하여, 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 현저히 향상되고 재구성된 이미징 품질이 더 좋다.
전술한 바와 같이, 기존의 콜리메이터에 비해 본 발명의 실시예의 콜리메이터의 등가 두께는 밑판(100)의 밑면으로부터 상판(300)의 윗면까지의 거리, 다시 말하자면, 밑판(100)의 두께, 상판(300)의 두께와 밑판(100)과 상판(300) 사이의 거리의 합에 등가된다. 공식(2)와 설정한 차광율 S1/S2의 값에 따라 D를 계산한 후, 두 평판 사이의 거리는 D에서 제1 평판의 두께와 제2 평판 두께를 빼서 확정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 밑판(100), 상판(300) 및 차폐 부재(200)는 금, 탄탈, 백금, 텅스텐, 납 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
더 나아가 본 발명의 바람직한 실시예에서 밑판(100), 상판(300) 및 차폐 부재(200)는 같은 재료로 형성될 수 있다.
여기서, 밑판 (100)과 상판 (300)의 두께는 사선이 투과되지 않도록 보장해야한다. 사선 에너지가 140keV이면, 평판 재료는 텅스텐이고 평판은 적어도 99.999%의 사선을 차단하도록 설정되어 평판의 최소 두께 T는 다음 공식으로 계산할 수 있다.
Figure pct00004
(2)
여기서 μ=3.268 mm-1는 에너지 140keV의 광자에 대한 재료 텅스텐의 선형 감쇠 파라미터이다.
상응하게, 본 발명의 실시예에 따르면 상판(300)과 밑판(100)의 두께는 모두 3.5mm 이상이다. 이는 효과적으로 사선을 차단하고 사선에 의한 침투를 방지할 수 있다.
동시에, 하나의 이미징 스루 홀(110)을 통과하는 사선은 대응되는 하나의 차폐 스루 홀(310)에만 도달할 수 있게 하기 위해서는 밑판의 두께가 너무 얇아서는 안된다.본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 밑판(100)의 두께는 10-14mm이고 상판(300)의 두께는 2-6mm이다. 이로부터 밑판과 상판의 두께가 적절하면 이미징 스루 홀의 사선은 그와 대응되는 차폐 스루 홀에만 도달할 수 있어 차광율이 더 낮고, 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 현저히 제고되고 재구성 이미지 품질이 더 좋다.
구체적으로 말하면 본 발명 바람직한 실시예에 따르면 차폐 스루 홀(310)의 구경은 3-6mm이고 차폐 스루 홀(310)의 구경은 4.5mm이다. 따라서 차폐 스루 홀의 구경이 적절하고, 이미징 스루 홀의 사선은 그와 대응되는 차폐 스루 홀에만 도달할 수 있어 차광율이 더 낮다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 콜리메이터는 지탱 부재(500)를 더 포함한다. 상기 지탱 부재(500)는 상판(300)과 밑판(100) 사이에 설치되어 있고, 상판(300)과 밑판(100)을 고정하고 지탱하는데 사용된다.
본 발명의 실시예에 따르면 당해 지탱 부재(500)는 텅스텐, 납, 금, 백금, 탄탈 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 지탱 부재(500)는 상판(300) 및 밑판(100)과 같은 재료로 형성될 수도 있다.
탐지기
이를 바탕으로 본 발명은 탐지기를 더 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면 당해 탐지기는 전술한 콜리메이터를 포함하고, 이로부터, 당해 탐지기의 탐지 효율과 공간 해상도가 높고 재구성 이미지 품질이 좋다. 본 발명의 실시예에 따르면 상기 콜리메이터가 장착된 이중 검출기 SPECT는 회전할 필요가 없이 인체의 작은 기관에 대해 단층 이미징 및 동적 단층 이미징을 수행할 수 있다. 그 중, 상기 콜리메이터는 앞서 언급한 콜리메이터의 모든 기술적 특징과 기술적 효과를 구비하여 더 이상 일일이 설명하지 않는다.
이외에 설명해야 할 것은 본 발명의 실시예의 탐지기는 심장, 갑상선 또는 뇌와 같은 인체의 작은 기관에 이미징을 수행하는데 특히 적합하지만 상기 탐지기의 용도는 인체의 작은 기관에 단층 이미징과 동적 단층 이미지를 수행하는데 제한되지 않고 동물의 일부 기관이나 장기에도 적용이 가능할 뿐만 아니라 본 발명의 실시예의 탐지기로 이미징을 수행하는 목표물은 모두 본 발명의 실시예의 탐지기에 적용한다.
본 발명의 실시예에 따르면 탐지기는 가변 각도 이중 검출기 SPECT이다. 도 11에 도시된 바와 같이 이중 검출기 SPECT가 인체의 작은 기관에 이미징을 수행하는 개략도이다. 전술한 콜리메이터(10)의 다중 핀홀 SPECT의 이미징 장치를 구비하고, 두 탐지기는 무조건 일정한 협각으로 배치되고 이미징 시야는 두 탐지기의 협각 사이에 위치하고 모든 핀홀은 모든 심장 영역을 포함할 수 있는 구형 시야를 커버할 수 있다. 따라서 당해 SPECT는 고감도를 달성할 수 있다. 예를 들면 회전할 필요 없이 빠른 속도로 심장에 단층 이미징을 구현할 수 있고 심장에 대한 동적 이미징도 구현할 수 있다.
본 명세서의 설명에서 참조 용어 "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적 예시", 또는 "일부 예시", 등의 설명은 당해 실시예 또는 예시를 결합하여 설명하는 구체적인 특징, 구조, 재료 또는 특점이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 상술한 용어에 대한 함축적인 설명이 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 가리키는 것은 아니다. 그리고, 설명된 구체적 특징, 구조, 재료 또는 특점은 임의의 하나 또는 복수의 실시예 또는 예시에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
비록 위에서 본 발명의 실시예를 제시하고 설명하였으나, 당업자는 발명의 원리와 주지를 벗어나지 않은 상황에서 이러한 실시예에 대해 다양한 변경, 수정, 교체 및 변형할 수 있고, 본 발명의 범위는 청구항 및 그 등가물에 의해 한정됨을 이해할 수 있다.
100: 밑판 110: 이미징 스루 홀
200: 차폐 링 300: 상판
310: 차폐 스루 홀 400: 차광판
500: 지탱 부재

Claims (12)

  1. 탐지기용 콜리메이터에 있어서,
    밑판, 차폐 링 및 상판을 포함하고,
    상기 밑판에는 어레이로 분포된 이미징 스루 홀이 설치되고, 상기 이미징 스루 홀은 제1 홀 세그먼트와 제2 홀 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 홀 세그먼트의 가로 치수는 자유단을 따라 상기 제2 홀 세그먼트를 향해 점차적으로 감소하고, 상기 제2 홀 세그먼트의 가로 치수는 자유단을 따라 상기 제1 홀 세그먼트를 향해 점차적으로 감소하고,
    상기 차폐 링은 상기 밑판에 형성되고,
    상기 상판은 상기 차폐 링 내에 설치되고, 상기 차폐 링의 부분 개구를 폐쇄하고 상기 상판에는 어레이로 분포된 차폐 스루 홀이 설치되어 있고, 상기 이미징 스루 홀과 상기 차폐 스루 홀은 일일이 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 세그먼트홀 세그먼트는 상하로 대칭되어 설치되는것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 세그먼트홀 세그먼트는 독립적으로 원추대 또는 각뿔대인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐 스루 홀은 직선 구멍 또는 사선 구멍인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐 스루 홀의 하단 가장자리는 상기 제1 홀 세그먼트의 내벽이 위치한 원환면의 연장면과 상기 상판의 하부 표면의 교선과 중합되는 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콜리메이터의 차광율은 10%이하이고, 상기 차광율은 아래의 공식에 의해 확정되고,
    차광율 =
    Figure pct00005

    S1은 상기 콜리메이터의 반그림자 영역 투영 면적을 나타내고,
    S2는 상기 콜리메이터의 본그림자 영역 투영 면적을 나타내고,
    H는 상기 이미징 스루 홀의 중심에서 상기 탐지기 표면까지의 거리를 나타내고,
    α는 상기 제1 홀 세그먼트와 상기 제2 홀 세그먼트의 연결면의 중점으로부터 상기 제1 홀 세그먼트 자유단까지의 협각을 나타내고,
    D는 상기 이미징 스루 홀의 최대 구경을 나타내고,
    T는 상기 밑판의 밑면에서 상기 상판의 윗 표면까지의 거리를 나타내는 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상판과 상기 밑판의 두께는 모두 3.5mm이상인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밑판의 두께는 10-14mm이고, 상기 상판의 두께는 2-6mm인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐 스루 홀의 구경은 3-6mm인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐 스루 홀의 구경은 4.5mm인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  11. 탐지기에 있어서,
    상기 탐지기에는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 콜리메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탐지기의 탐지기는 가변 각도 이중 검출기 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 이미징 장치인 것을 특징으로 하는,
    탐지기용 콜리메이터.
KR1020207034751A 2018-05-02 2019-05-06 탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용 KR102565843B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201820647942.2U CN209220307U (zh) 2018-05-02 2018-05-02 用于探测器的准直器及含有准直器的探测器
CN201820647942.2 2018-05-02
CN201810409873.6 2018-05-02
CN201810409873.6A CN108685591B (zh) 2018-05-02 2018-05-02 用于探测器的准直器及其应用
PCT/CN2019/085728 WO2019210883A1 (zh) 2018-05-02 2019-05-06 用于探测器的准直器及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210005720A true KR20210005720A (ko) 2021-01-14
KR102565843B1 KR102565843B1 (ko) 2023-08-10

Family

ID=68386990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207034751A KR102565843B1 (ko) 2018-05-02 2019-05-06 탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11576633B2 (ko)
EP (1) EP3811868A4 (ko)
JP (1) JP7102610B2 (ko)
KR (1) KR102565843B1 (ko)
WO (1) WO2019210883A1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001503508A (ja) * 1996-05-10 2001-03-13 アカデミッシュ・ジーケンヒュイス・ユトレヒト 断層撮影像作成装置
US20040232348A1 (en) * 2001-05-11 2004-11-25 Beekman Frederik Johannes Method of obtaining a tomographic image
US20130161520A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 General Electric Company System and method for collimation in imaging systems
CN105232074A (zh) * 2015-09-17 2016-01-13 清华大学 小动物spect设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4599504B2 (ja) * 2005-02-24 2010-12-15 国立大学法人横浜国立大学 Ｘ線用コリメータ、その製法、ｘ線検出装置及びｘ線入射場所の決定方法
DK2510521T3 (en) * 2009-12-09 2017-06-06 Molecubes PROCEDURES AND SYSTEMS FOR COLLIMATION
CN102008314B (zh) * 2010-12-17 2012-11-14 清华大学 用于小动物成像的准直器装置
JP2012189345A (ja) * 2011-03-09 2012-10-04 Hitachi Ltd 放射線撮像装置および核医学診断装置
CN108685591B (zh) * 2018-05-02 2023-09-26 北京永新医疗设备有限公司 用于探测器的准直器及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001503508A (ja) * 1996-05-10 2001-03-13 アカデミッシュ・ジーケンヒュイス・ユトレヒト 断層撮影像作成装置
US20040232348A1 (en) * 2001-05-11 2004-11-25 Beekman Frederik Johannes Method of obtaining a tomographic image
US20130161520A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 General Electric Company System and method for collimation in imaging systems
CN105232074A (zh) * 2015-09-17 2016-01-13 清华大学 小动物spect设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP3811868A4 (en) 2022-01-26
US20210236071A1 (en) 2021-08-05
WO2019210883A1 (zh) 2019-11-07
JP7102610B2 (ja) 2022-07-19
JP2021524043A (ja) 2021-09-09
EP3811868A1 (en) 2021-04-28
KR102565843B1 (ko) 2023-08-10
US11576633B2 (en) 2023-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6696686B1 (en) SPECT for breast cancer detection
US9066649B2 (en) Apparatus for phase-contrast imaging comprising a displaceable X-ray detector element and method
US9076563B2 (en) Anti-scatter collimators for detector systems of multi-slice X-ray computed tomography systems
US7579600B2 (en) Preclinical SPECT system using multi-pinhole collimation
US20130161520A1 (en) System and method for collimation in imaging systems
EP0246264A1 (en) X-RAY APPARATUS.
US20060065840A1 (en) Stationary multi-pinhole cardio vascular SPECT system
CA2041664A1 (en) Transmission/emission registered image (teri) computed tomography scanners
JP2015529811A (ja) 可変型ピンホールタイプコリメータ装置及びこれを用いた放射線画像装置
JP5283382B2 (ja) 核医学用検出器
US20220287659A1 (en) Collimator structure for an imaging system
US20130077738A1 (en) Collimator, detector arrangement, and ct system
Nakajima et al. IQ· SPECT technology and its clinical applications using multicenter normal databases
CN108685591B (zh) 用于探测器的准直器及其应用
JP2014210183A (ja) 医用撮像システム及び検出器アレイ
US8476610B2 (en) Composite segment collimators for SPECT without dead zones
KR102565843B1 (ko) 탐지기용 콜리메이터 및 그의 응용
CN111557679A (zh) 用于脑部的多孔准直器、探头及核医学设备
CN111743565A (zh) 四维动态断层扫描定位方法、探测器及核医学设备
US4831261A (en) Compound collimator and tomography camera using same
CN209220307U (zh) 用于探测器的准直器及含有准直器的探测器
JP2006513764A (ja) 非対称コーンビーム
Kemp et al. Transmission computed tomography imaging of the head with a SPECT system and a collimated line source
US11364001B2 (en) Imaging device and tomography apparatus comprising the imaging device
CN212816282U (zh) 用于脑部的多孔准直器、探头及核医学设备

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant