WO2010074400A2

WO2010074400A2 - 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법

Info

Publication number: WO2010074400A2
Application number: PCT/KR2009/006329
Authority: WO
Inventors: 정용현; 백철하; 이승재; 최용; 김광현
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-07-01
Also published as: KR101111011B1; KR20100076453A; WO2010074400A3

Abstract

본 발명은 감마선 영상측정을 위한 다층평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법에 관한 것으로, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기모듈 및 3차원 위치검출방법을 제공하여, 실험적인 색인테이블 생성시 검출신호의 왜곡을 줄이기 위해서 광학 유리층을 도입함으로써 감마선이 입사한 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 하여 감마 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성할 수 있게 한다.

Description

감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법

본 발명은 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핀홀 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성하기 위해 감마선의 섬광결정내 반응위치를 3차원으로 측정할 수 있는 핀홀 감마카메라의 반응깊이 측정용 다층 섬광결정 검출기 및 3차원 위치 검출방법에 관한 것이다.

현재 환경감시용 또는 갑상선 촬영용 감마카메라는 핀홀 조준기, 섬광결정, 광센서로 구성되며, 핀홀 조준기를 사용할 경우, 감마카메라의 촬영시야 중앙 부분에는 감마선이 비교적 평행하게 입사하여 고분해능의 영상을 획득할 수 있으나, 촬영시야 외곽으로 갈수록 감마선이 비스듬하게 입사하므로 공간분해능 저하 현상이 나타나는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 검출기 내의 감마선 반응깊이를 측정하는 기술의 도입이 필요하다.

현재까지 개발된 반응깊이 측정 감마카메라 기술은 다음과 같다.

여러 층의 섬광결정 배열을 이용하는 포스위치 검출기(phoswich detector), 배열형 섬광결정 양쪽 끝에 광센서를 부착하여 두 광센서에서 측정된 신호 크기의 비로 감마선 반응이 일어난 깊이를 판별하는 섬광결정 양단 검출기, 배열형 섬광결정 옆면에 광센서를 부착하여 구성되는 광결정 옆면 검출기, 블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기, 준블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기 등이 있다.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 LGSO와 GSO 두 층의 섬광결정을 사용하여 각 섬광결정의 서로 다른 감쇠시간을 측정함으로써 감마선과 반응한 섬광결정을 구별하는 방법이 있다. 이 방법에서는 LGSO와 GSO 두 층에 감마선이 입사하면 에너지에 따른 빛이 발생하게 되고, 이때 발생된 빛이 사라질 때까지의 시간이 다른 차이점을 사용하여 위치를 판별하게 된다.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는 LSO와 LuYAP 두 층의 섬광결정을 사용하여 출력신호의 파형 변화를 분석함으로써 반응이 일어난 섬광결정을 판별하는 방법이 있다. 이 방법에서도 또한 위에서 설명한 것과 마찬가지로 섬광체의 감쇠시간이 다른 차이점을 이용하여 위치를 판별하게 된다.

포스위치 검출기와 관련된 기술 중의 또 다른 하나로는 동일 섬광결정을 어긋나게 여러 층으로 쌓아 구조적 차이에 의한 위치검출로 반응이 일어난 섬광결정층을 판별하는 방법이 있다. 이 방법에서는 구조적으로 어긋나게 쌓인 섬광체의 출력 영상에서 각 층별로 다른 위치에 영상이 나타나게 되는 것을 이용하여 위치를 판별하게 된다.

섬광결정 양단 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 LSO 섬광결정(1)의 한 끝에 광전자 증배관(2;PMT)을 부착하고 다른 한 끝에 애벌런시 광센서(3;APD)를 부착하는 방식이 있으며, 도 1에 예시되어 있다. 따라서 섬광결정과 감마선이 반응하여 발생된 빛은 양단의 PMT와 APD에서 검출되고, 검출된 광량 분포를 통해서 발생 위치를 찾게 된다. 즉, APD 근처에서 반응이 일어났다면 APD에서 더 많은 빛이 검출되고 상대적으로 PMT에서는 적은 양의 빛이 검출되는 것이다.

섬광결정 양단 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는 LSO 섬광결정 양끝단에 핀 광다이오드를 부착하는 방식이 있다. 이 방법에서는 단지 검출 센서가 핀 광다이오드로 변경된 것으로서, 위에 설명한 방법과 동일하게 위치를 검출하게 된다.

광결정 옆면 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는 섬광결정(1) 옆면에 APD(3)를 부착하는 방식이 있으며, 도 2에 예시되어 있다. 이 방법은 배열형으로서 감마선이 입사하여 반응하였을 때 발생되는 빛이 가장 가까운 배열 부분에서 가장 많이 검출되는 원리를 이용하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.

블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기와 관련된 기술 중의 하나로는, 블록형 LSO 섬광결정에 감마선의 입사방향별 색인테이블(look-up table;LUT)을 몬테칼로 모사방법 또는 실험으로 구하여 반응의 위치 및 깊이(x,y,z)를 추적 하는 방식과, 블록형 LSO 섬광결정과 APD 배열을 사용하여 입사 감마선의 각도를 추적하는 방식이 있으며, 도 3의 (a) 내지 (c)에 예시되어 있다. 이러한 두가지 방식은 섬광결정에 감마선을 각도별로 입사시킨 후 광센서(3)에 검출되는 분포를 획득하고, 그 획득된 분포를 바탕으로 각도별 색인테이블(LUT)을 작성하여, LUT와 입사된 감마선의 빛 출력 분포와 비교하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.

블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기와 관련된 기술 중의 다른 하나로는, 블록형 LSO 섬광결정 내의 각 위치에서 발생되는 감마선의 신호의 색인테이블(LUT)을 몬테칼로 모사방법을 통해 구하여 반응의 위치 및 깊이(x,y,z)를 최대우도 위치판별방법으로 추적하는 방식이다. 이 방법은 몬테칼로 모사 방법을 통하여 각 위치별로 감마선 반응시켜 그 위치에서 발생된 신호로 색인테이블을 작성하게 되며, 이 작성된 색인테이블과 입사된 감마선의 빛 출력 분포를 비교하여 그 위치를 찾을 수 있게 된다.

한편, 최근 개발된 준블록형 섬광결정과 최대우도 위치검출방식을 적용한 검출기는, 다수 개의 슬라이스형 섬광결정이 밀착 배열된 준블록 배열형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 광전자 증배관(2)에 광결합하여 구현되며, 도 4에 예시되어 있다. 이 방식에서는 준블록 배열형 섬광결정의 구조를 이용하여 감마선 반응의 축방향 위치를 결정하고 감마선 반응위치에 따른 광전자 증배관의 채널별 데이터를 실험적으로 측정하여 기록한 색인테이블과 최대우도 위치판별방법을 이용하여 횡단면 위치와 반응깊이를 결정할 수 있게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 블록형 섬광결정의 넓은 면이 광센서와 접촉될 수 있도록 하고 실험적인 색인테이블 생성을 위해 블록형 섬광결정의 구조를 다층 구조로 설계하여 각 층별로 색인테이블을 작성할 수 있도록 함으로써, 감마선이 입사한 위치를 정확하게 찾을 수 있도록 하여 감마 카메라의 고분해능 및 고민감도를 동시에 달성할 수 있는 감마선 영상측정을 위한 다층평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실험적인 색인테이블 생성시 검출신호의 왜곡을 줄이기 위해서 광학 유리층을 도입함으로써, 최대우도 위치판별방법(Maximum-Likelihood Position Estimation)을 이용하여 섬광체 내의 감마선 반응위치를 3차원으로 정확하게 측정할 수 있도록 하는 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법을 제공하고자 하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기모듈이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 감마카메라 검출기 모듈에 있어서, 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한, 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 광결합하여 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 방법에 있어서, (a) 상기 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정으로 구현하여 2차원 광센서에 결합하는 단계; (b) 상기 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정에 각 층별 2차원 감마선 반응을 실시하여 각 층별 2차원 색인테이블을 작성하는 단계; (c) 상기 각 층별 2차원 색인테이블을 취합하여 3차원 색인테이블을 획득하는 단계;를 포함하는, 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법이다.

상기 본 발명 방법은, (d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 3차원의 제2 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 결합하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 구성된 3차원의 다층 블록형 섬광결정으로부터 감마선 반응에 대한 응답특성을 검출하는 단계; (f) 상기 (c)단계에서 획득된 3차원 색인테이블을 이용하여 상기 (e) 단계에서 검출된 응답특성에 대한 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계;를 더 포함하여 또 다른 실시 형태를 구현할 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 각 실시예에서, 제1 다층 블록형 섬광결정은, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정으로 이루어지고, 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기와 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되며, 2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층이 서로 층 이동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 배열형 섬광결정에 비해 고민감도이고, 블록형 섬광결정에 비해 고분해능의 특성을 지닌 다층 블록형 감마선 영상검출기, 반응깊이 측정 최대우도화 알고리즘과 그 적용기술을 확보할 수 있게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 환경감시, 핵의학영상 등에 필수적인 감마선 영상 검출기, 신호처리, 위치판별 알고리즘 등의 핵심 기술을 확보함으로써 국내 기술력을 세계적인 수준으로 올릴 수 있는 기반을 구축할 수 있게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명이 적용된 분자영상용 고분해능 소형 PET의 경우 실험동물영상, 유전자 발현이나 치료, 암진단 및 치료연구, 신약개발 분야 등에 넓게 응용될 수 있을 것이며, 핵물리학, 핵의학, 핵공학, 재료공학, 전기전자공학, 제어공학, 컴퓨터 공학 및 신소재공학의 복합적 기술을 필요로 하는 첨단의료기기분야의 개발 및 국내 의료산업계와 여러 학술 분야의 발전에 공헌할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 종래 기술에 의한 섬광결정 양단 검출기의 한 구성 예시도이다.

도 2는 종래 기술에 의한 광결정 옆면 검출기의 한 구성 예시도이다.

도 3은 종래 기술에 의한 블록형 섬광결정과 인공지능 위치검출 방식을 적용한 검출기의 한 구성 예시도이다.

도 4는 최근 개발된 종래의 준블록형 섬광결정과 최대우도 위치검출방식을 적용한 검출기의 한 구성 예시도이다.

도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈에서 광 센서에 다층 블록형 섬광결정이 광결합된 상태를 예시한 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 3차원 위치정보 검출방법을 설명하기 위하여 예시한 동작 흐름도이다.

이하, 본 발명에 의한 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치정보 검출방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈에서 광 센서에 다층 블록형 섬광결정(10,20)이 광결합된 상태를 예시한 사시도로서, 본 발명에 의한 검출기 모듈은, 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 2차원 블록형 섬광결정(11)과 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정(10)과, 광신호 검출을 위한 2차원 광센서(30)로 구성되며, 이들을 광결합시킴으로써 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈이 구성된다.

또한 본 발명에 의한 검출기 모듈은, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 이용하여 3차원 색인 테이블을 셋업한 이후에, 제1 다층 블록형 섬광결정을 대신해서, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정(21-23)만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합시킴으로써 3차원 섬광결정의 감마선 반응에 대한 위치정보의 판별이 가능한 검출기 모듈이 구성된다.

상기 2차원 광센서(30)는 위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나로 구성된다.

상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)은, 3차원 감마선 반응에 대한 실험적인 위치정보를 획득할 수 있는 섬광결정으로서, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정(11)으로 이루어지고, 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 광학 유리층(flint glass;12,13)으로 구성된다. 또한 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)은, 상기 2차원 블록형 섬광결정(11)과 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)이 서로 층간 이동이 가능하도록 구성된다.

상기 2차원 블록형 광학 유리층(12,13)은 감마선과 반응하지 않은 물질로서, 섬광체는 아니지만 섬광체와 같은 굴절율 가진 유리 재질로 구성된다. 이와 같이 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 나머지층을 섬광결정과 같은 굴절율의 광학 유리층으로 구성하는 이유는, 예를 들어 한 층(2차원 블록형 섬광결정층)에서 감마선 반응이 일어나 빛이 발생하게 되면 이 섬광결정체의 굴절율에 따라서 빛이 굴절되어 광센서에서 측정하게 된다. 그런데, 이 때 만약에 굴절율이 다르다면 광센서에서 측정되는 빛의 분포나 양이 다르게 된다. 반대로 굴절율이 같다면 광센서에서는 모든 층에서 섬광결정체가 있는 때와 마찬가지로 측정된다. 따라서 이 광학 유리층(flint glass)를 사용하여 실험하게 된다면 모든 층을 섬광결정체로 놓고 실험했을 때와 같은 결과를 얻게 될 것이다.

따라서 본 발명에서와 같이 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 구조에 있어서, 한 층만 섬광결정으로 구성하고 나머지 층은 광학 유리층(12,13)으로 구성하여 그 위치별로 색인테이블(LUT)을 작성하게 되면 모든 위치에서 3차원 색인테이블을 작성할 수 있게 되며, 만약 어느 위치로 감마선이 입사했다면 그 위치에서 반응할 때의 출력값과 색인테이블과의 비교를 통해서 정확한 위치를 찾을 수 있게 될 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 감마선 영상측정을 위한 3차원 위치정보 검출방법을 설명하기 위하여 예시한 동작 흐름도로서, 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 광결합하여 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 방법을 예시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 위치정보 측정방법은, 제1 다층 블록형 섬광결정을 광센서에 결합하는 단계(S101,S103)와, (b) 2차원 블록형 섬광결정의 층을 이동시켜 가면서 제1 다층 블록형 섬광결정의 각 층별 2차원 색인테이블을 작성하는 단계(S105-S109)와, (c) 2차원 색인테이블로 3차원 색인테이블을 셋업하는 단계(S111)와, (d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정을 광센서에 결합하는 단계(S113,S115)와, (e) 상기 제2 다층 블록형 섬광결정에 감마선 반응을 실시하는 단계(S117)와, (f) 3차원 색인테이블과 최대우도 위치추적방법으로 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계(S119)를 포함하여 이루어진다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 모듈 및 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 반응위치 측정방법의 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을, 한 층은 2차원 블록형 섬광결정(11)으로 구성하고 나머지 층은 상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층(flint glass;12,13)으로 구성한다. 이렇게 구성된 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 위치민감형 광증배관, 배열형 애벌런시 광다이오드(Avalanche photodiode;APD), 배열형 실리콘형 광증배관(Silicon photo multiplier; SiPM) 중의 어느 하나로 구성되는 2차원 광센서(20)에 광결합한다.

이와 같이 구성된 검출기 모듈은 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈이다.

다음으로 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같은 3차원 색인테이블 셋업을 위한 검출기 모듈에서, 2차원 블록형 섬광결정의 층을 이동시켜 가면서 제1 다층 블록형 섬광결정에 감마선 반응을 실시하여, 각 층별 2차원 색인테이블을 작성(S105-S109)한다. 이와 같은 과정은 제1 다층 블록형 섬광결정(10)의 2차원 블록형 섬광결정이 모든 층에 위치하는 경우에 대하여 반복해서 실시한다.

모든 층에 대한 2차원 색인테이블의 작성이 완료되면 각 층별 2차원 색인테이블을 이용하여 3차원 색인테이블을 셋업(S111)함으로써, 3차원 색인테이블 셋업동작이 완료된다.

이어서 상기 제1 다층 블록형 섬광결정(10)을 이용하여 3차원 색인 테이블을 셋업한 이후에, 제1 다층 블록형 섬광결정을 대신해서, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정(21-23)만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합시킴으로써 3차원 섬광결정의 감마선 반응에 대한 위치정보의 판별이 가능한 검출기 모듈을 구성한다.

상기와 같이 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 광센서(30)에 광결합(S113,S115)한 후 상기 제2 다층 블록형 섬광결정(20)에 감마선 반응을 실시(S117)하고, 그 감마선 검출 결과를 3차원 색인테이블과 최대우도 위치추적방법으로 위치 판별함으로써, 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별(S119)할 수 있게 된다.

이러한 감마선 반응에 의한 위치측정은 미리 구해 놓은 감마선 반응위치별 검출기의 응답특성 즉, 3차원 색인테이블(LUT)을 바탕으로 한, 잘 알려진 최대우도 위치판별(maximum-likelihood position estimation, MLPE) 알고리즘을 적용하는 것으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 섬광결정 내 3차원 감마선 반응위치의 실험적 측정을 통한 LUT 작성방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 섬광결정 물질이 CsI(Na)이고, 검출기 모듈이 3층으로 이루어진다면, 색인테이블 획득 실험시 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이 1층은 섬광결정 물질인 CsI(Na), 2층 및 3층은 같은 크기와 같은 굴절율의 광학 유리층(flint glass)으로 제작하여 감마선원을 이동시키면서 검출기 응답특성을 측정할 수 있게 된다. 이렇게 측정하는 경우 도 5의 (a)에서는 반응깊이 1층에서의 2차원 색인테이블 획득이 가능하게 된다. 다음은 도 5의 (b)에서와 같이 1층과 3층을 광학 유리층으로, 2층은 CsI(Na)로 제작하게 되면 이 구성에서는 반응깊이 2층에서의 2차원 색인테이블의 획득이 가능하게 된다. 다시 도 5의 (c)에서와 같이 1층과 2층은 광학 유리층으로, 3층은 CsI(Na)로 제작하게 되면 반응깊이 3층에서의 2차원 색인테이블 획득이 가능하게 된다.

상기와 같은 구성에서, 섬광결정 물질인 CsI(Na)의 굴절율은 1.84이므로, 같은 굴절율의 광학 유리층(즉, 납 함유량에 따라 굴절율을 1.45~2.0까지 조절 가능함)를 이용하게 되면 광학 유리층에서의 감마선에 의한 추가적 섬광발생은 없으면서도 섬광결정 물질인 CsI(Na) 층에서 생성된 섬광의 분포를 왜곡없이 측정 가능하므로, 각 층의 감마선 응답특성에 대한 위치 정보를 포함하는 3차원 색인 테이블의 획득이 가능하게 된다.

이와 같이 3차원 색인테이블을 획득한 이 후에는, 도 5의 (d)에 예시된 바와 같이 모든 층이 섬광결정(21-23)으로 이루어진 제2 다층 블록형 섬광결정(20)을 제작한 후 광센서(30)에 광결합하고, 상기 3차원 색인테이블과 최대우도 위치판별 알고리즘을 적용하여 감마선을 측정하게 되면, 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 획득할 수 있게 될 것이다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

본 발명은 감마선 영상측정을 위한 다층 평판형 검출기 및 3차원 위치검출방법에 관한 것으로서, 본 발명은 배열형 섬광결정에 비해 고민감도이고, 블록형 섬광결정에 비해 고분해능의 특성을 지닌 다층 블록형 감마선 영상검출기, 반응깊이 측정 최대우도화 알고리즘과 그 적용기술을 확보할 수 있다. 따라서 본 발명은 환경감시, 핵의학영상 등에 필수적인 감마선 영상 검출기, 신호처리, 위치판별 알고리즘 등의 핵심 기술을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 본 발명이 적용된 분자영상용 고분해능 소형 PET의 경우 실험동물영상, 유전자 발현이나 치료, 암진단 및 치료연구, 신약개발 분야 등에 넓게 응용될 수 있을 것이며, 핵물리학, 핵의학, 핵공학, 재료공학, 전기전자공학, 제어공학, 컴퓨터 공학 및 신소재공학의 복합적 기술을 필요로 하는 첨단의료기기분야의 개발 및 국내 의료산업계와 여러 학술 분야의 발전에 공헌할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

감마카메라 검출기 모듈에 있어서,

2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 제1 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.
감마카메라 검출기 모듈에 있어서,

적어도 2층 이상의 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 제2 다층 블록형 섬광결정을 광신호 검출을 위한 2차원 광센서에 광결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기모듈.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2차원 광센서는,

위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은,

3차원 감마선 반응에 대한 실험적인 위치정보를 획득할 수 있는 섬광결정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은,

한 층은 2차원 블록형 섬광결정으로 이루어지고, 나머지 층은 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.
제5항에 있어서, 상기 2차원 블록형 광학 유리층은,

상기 2차원 블록형 섬광결정과 같은 크기, 같은 굴절율을 가진 2차원 블록형 광학 유리층인 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.
제5항에 있어서, 상기 제1 다층 블록형 섬광결정은,

2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층이 서로 층 이동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 평판형 검출기 모듈.
3차원의 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 광결합하여 3차원 감마선 반응위치를 측정하는 방법에 있어서,

(a) 상기 3차원의 다층 블록형 섬광결정을 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정으로 구현하여 2차원 광센서에 결합하는 단계;

(b) 상기 3차원 색인테이블 작성을 위한 제1 다층 블록형 섬광결정에 각 층별 2차원 감마선 반응을 실시하여 각 층별 2차원 색인테이블을 작성하는 단계;

(c) 상기 각 층별 2차원 색인테이블을 취합하여 3차원 색인테이블을 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 2차원 광센서는,

위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제8항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 다층 블록형 섬광결정은,

(a1) 한 층이 2차원 블록형 섬광결정으로 구성되고, 나머지 층이 2차원 블록형 광학 유리층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제10항에 있어서, 상기 (a) 단계의 제1 다층 블록형 섬광결정은,

2차원 블록형 섬광결정과 2차원 블록형 광학 유리층이 서로 층 이동이 가능하도록 적어도 2층 이상의 다층 블록형 섬광결정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제11항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

2차원 광센서와 인접되는 제1 다층 블록형 섬광결정의 제1층부터 최상층까지 각 층별로 상기 2차원 블록형 섬광결정을 순차적으로 이동시켜가면서 2차원 감마선 반응에 대한 2차원 색인테이블을 작성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

(d) 2차원 블록형 섬광결정만으로 구성되는 3차원의 제2 다층 블록형 섬광결정을 2차원 광센서에 결합하는 단계;

(e) 상기 (d) 단계에서 구성된 3차원의 다층 블록형 섬광결정으로부터 감마선 반응에 대한 응답특성을 검출하는 단계;

(f) 상기 (c)단계에서 획득된 3차원 색인테이블을 이용하여 상기 (e) 단계에서 검출된 응답특성에 대한 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제13항에 있어서, 상기 (f) 단계는,

최대우도 위치판별방법을 적용하여 섬광결정 내 감마선의 3차원 반응위치 정보를 판별하는 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.
제13항에 있어서, 상기 (d) 단계의 2차원 광센서는,

위치민감형 광전자증배관(PSPMT), 배열형 애벌런시 광다이오드(APD), 배열형 실리콘 광증배관(SiPM) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 블록형 섬광결정 내의 3차원 감마선 반응위치 측정방법.