(57)【要約】  固定又は汎用の機械的、電気的及び冷却インターフェースについて固定の外寸を有する交換可能なセンサタイルを備えたスケーラブルな医用イメージング検出器配置が提供される。性能グレードや製造コストが異なる様々なセンサタイルタイプが、医用イメージングデバイスに結合するために共通のインターフェースで構成され、イメージングシステムの残りの部分は変わらないままにすることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用イメージングシステム内のスケーラブル検出器用の検出器ブロックであって、
少なくとも１つの交換可能なセンサタイルと、
汎用機械的インターフェースと、
を含み、
前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用外寸を有し、
前記汎用機械的インターフェースは、前記交換可能なセンサタイルタイプに関係なく、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルを前記スケーラブル検出器に結合し、
前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、各センサダイに結合された複数のシンチレータ結晶を有する、
検出器ブロック。
【請求項２】
前記センサダイのアレイは、４×４アレイ、４×５アレイ、５×５アレイ、５×６アレイ及び６×６アレイのうちの１つを含む、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項３】
前記複数のシンチレータ結晶のそれぞれは、２×２アレイ及び３×３アレイの一方で配置される、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項４】
前記機械的インターフェースは、１つ又は複数の機械的留め具によって、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルに結合された冷却プレート又はヒートシンクを含む、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項５】
前記１つ又は複数の機械的留め具は、はんだ付けされたねじナット及びスナップフィットの少なくとも一方である、請求項４に記載の検出器ブロック。
【請求項６】
前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは更に、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルのセンサ側に誘電体反射体マスクを含み、前記誘電体反射体マスクは、シンチレーション結晶が装着されていない前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルの領域を覆う、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項７】
前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは更に、低減されたフィルファクターを含み、これにより、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイルのすべてよりも少ない数の交換可能なセンサタイルが前記センサダイとともに装着される、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項８】
前記複数のシンチレータ結晶は、それぞれが少なくとも４つのそれぞれのセンサダイの上に配置される複数のモノリス結晶を含む、請求項７に記載の検出器ブロック。
【請求項９】
前記複数のシンチレータ結晶は、それぞれが２つ以上のセンサダイに広がる複数のスラブシンチレータ結晶を含む、請求項７に記載の検出器ブロック。
【請求項１０】
前記複数のスラブシンチレータ結晶は、前記少なくとも１つの交換可能なセンサタイル上の前記センサダイのピッチ未満の幅を有する、請求項９に記載の検出器ブロック。
【請求項１１】
各交換可能なセンサタイルタイプは、異なるフィルファクターを有し、フィルファクターの低下は、タイミング分解能の低下及び製造コストの削減と相関する、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項１２】
前記複数のシンチレータ結晶は、ビスマスゲルマニウムオキサイド（ＢＧＯ）、ルテチウム−イットリウムオキシオルソシリケート（ＬＹＳＯ）結晶、ルテチウムオキシオルソシリケート（ＬＳＯ）、ガドリニウムオキシオルソシリケート（ＧＳＯ）のうちの１つである、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項１３】
前記医用イメージングシステムは、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステム、ＰＥＴ−コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム、ＰＥＴ−磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム及び単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）イメージングシステムのうちの１つである、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項１４】
前記機械的インターフェースは、熱的インターフェースを含む、請求項１に記載の検出器ブロック。
【請求項１５】
医用イメージングシステム内の検出器ブロック内で使用するための交換可能なセンサタイルであって、
前記交換可能なセンサタイルに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、各センサダイに結合された複数のシンチレータ結晶を有し、
前記交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用機械的インターフェースと一致する外寸を有し、
各交換可能なセンサタイルタイプは、タイミング分解能の低下及び製造コストの削減と相関する異なるフィルファクターを有する、
交換可能なセンサタイル。
【請求項１６】
センサダイの前記アレイは、４×４アレイ、４×５アレイ、５×５アレイ、５×６アレイ及び６×６アレイのうちの１つを含む、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項１７】
前記複数のシンチレータ結晶のそれぞれが、２×２アレイ及び３×３アレイの一方で配置される、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項１８】
前記交換可能なセンサタイルのセンサ側に誘電体反射体マスクを更に含み、前記誘電体反射体マスクは、シンチレーション結晶が装着されていない前記交換可能なセンサタイルの領域を覆う、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項１９】
前記交換可能なセンサタイルは更に、前記交換可能なセンサタイルのすべてより少ない数の交換可能なセンサタイルが前記センサダイとともに装着されるように、低減されたフィルファクターを含む、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２０】
前記複数のシンチレータ結晶は、それぞれが少なくとも４つのそれぞれのセンサダイの上に配置される複数のモノリス結晶を含む、請求項１９に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２１】
前記複数のシンチレータ結晶は、それぞれが２つ以上のセンサダイに広がる複数のスラブシンチレータ結晶を含む、請求項１９に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２２】
前記複数のスラブシンチレータ結晶は、前記交換可能なセンサタイル上の前記センサダイのピッチよりも小さい幅を有する、請求項２１に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２３】
前記複数のシンチレータ結晶は、ビスマスゲルマニウムオキサイド（ＢＧＯ）、ルテチウム−イットリウムオキシオルソシリケート（ＬＹＳＯ）結晶、ルテチウムオキシオルソシリケート（ＬＳＯ）及びガドリニウムオキシオルソシリケート（ＧＳＯ）のうちの１つである、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２４】
前記医用イメージングシステムは、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステム、ＰＥＴ−コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム、ＰＥＴ−磁気共鳴（ＭＲ）イメージングシステム及び単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）イメージングシステムのうちの１つである、請求項１５に記載の交換可能なセンサタイル。
【請求項２５】
それぞれが汎用機械的インターフェースを含む複数の検出器ブロックと、
各それぞれの汎用機械的インターフェースに結合された交換可能なセンサタイルと、
を含む、核イメージングシステムであって、
各交換可能なセンサタイルは、
前記交換可能なセンサタイルに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、各センサダイに結合された複数のシンチレータ結晶を有し、
前記交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用機械的インターフェースと一致する外寸を有し、
各交換可能なセンサタイルタイプは、タイミング分解能の減少及び製造コストの削減と相関する異なるフィルファクターを有する、
核イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  以下は、一般に核イメージングシステムに関し、より具体的には、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  エネルギー、タイミング及び空間分解能の要件が異なるＰＥＴ検出器は、通常、異なる読み出しボード、制御ユニット、ガントリー及び冷却システムを含む異なるＰＥＴ検出器を必要とするため、単一のＰＥＴ検出器プラットフォームで異なる市場ニーズに対応することはほぼ不可能である。
【０００３】
[0003]  ルテチウム−イットリウムオキシオルソシリケート（ＬＹＳＯ）ベースのタイムオブフライト（ＴｏＦ）ＰＥＴイメージャのようなハイエンドの医用イメージングシステムは、ＴｏＦ−ＰＥＴの最適な同時計数タイミング分解能を得るために、シンチレータ面に対して最大フィルファクターのシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）センサが必要である。
【０００４】
[0004]  ローエンドの医用イメージングシステムは、通常、ビスマスゲルマニウムオキサイド（ＢＧＯ）シンチレータのような非ＴｏＦシンチレータに基づいており、タイミング分解能はそれほど重要ではなく、光共有の概念を使用してセンサのフィルファクターを下げることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]  どちらの概念も、センサや電子機器の構成が異なることがよくあり、新しい開発には非常にコストがかかる。
【０００６】
[0006]  以下に、幾つかの改良点を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  １つの開示される態様では、医用イメージングシステム内のスケーラブル検出器用の検出器ブロックが、少なくとも１つの交換可能なセンサタイルを含み、少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用外寸を有する。検出器ブロックは更に、交換可能なセンサタイルタイプに関係なく、交換可能なセンサタイルをスケーラブル検出器に結合する汎用機械的インターフェースを含む。少なくとも１つの交換可能なセンサタイルは、そこに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、そこに結合された複数のシンチレータ結晶を有する。
【０００８】
[0008]  別の開示される態様では、医用イメージングシステム内の検出器ブロック内で使用するための交換可能なセンサタイルが、交換可能なセンサタイルに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、そこに結合された複数のシンチレータ結晶を有する。交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用機械的インターフェースと一致する外寸を有し、各交換可能なセンサタイルタイプは、タイミング分解能の低下及び製造コストの削減と相関する異なるフィルファクターを有する。
【０００９】
[0009]  別の開示される態様では、核イメージングシステムが、それぞれが汎用機械的インターフェースを含む複数の検出器ブロックと、各それぞれの機械的インターフェースに結合された交換可能なセンサタイルとを含む。各交換可能なセンサタイルは、交換可能なセンサタイルに結合されたセンサダイのアレイを含み、各センサダイは、そこに結合された複数のシンチレータ結晶を有する。交換可能なセンサタイルは、複数の交換可能なセンサタイルタイプの１つであり、各交換可能なセンサタイルタイプは、汎用機械的インターフェースと一致する外寸を有する。各交換可能なセンサタイルタイプは、タイミング分解能の低下及び製造コストの削減と相関する異なるフィルファクターを有する。
【００１０】
[0010]  １つの利点は、製造コストが削減される点にある。
【００１１】
[0011]  別の利点は、デバイスのスケーラビリティが向上される点にある。
【００１２】
[0012]  本開示を読み、理解すれば当業者には明らかとなるように、所与の実施形態は、前述の利点のいずれも提供しない若しくは１つ、２つ以上若しくはすべての利点を提供するか、及び／又は、他の利点を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
[0013]  本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成、また、様々なステップ及びステップの構成の形を取ってよい。図面は、好適な実施形態を例示するに過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１４】
【図１】[0014]図１は、最適なエネルギー、タイミング及び空間分解能のための最大センサフィルファクターを有するセンサタイル配置を示す。
【図２】[0015]図２は、中程度の性能（エネルギー、タイミング及び空間分解能）のための中レベルのセンサフィルファクターを有するセンサタイル配置を示す。
【図３】[0016]図３は、図示する３つの例のうち最も低い単価を有するより低いレベルの値のＰＥＴ性能のセンサタイル配置を示す。
【図４】[0017]図４は、６×６センサレイで使用するための１２×１２アレイのシンチレータ結晶を含むシンチレータ構成を示す。
【図５】[0018]図５は、５×５センサレイで使用するための１０×１０アレイのシンチレータ結晶を含むシンチレータ構成を示す。
【図６】[0019]図６は、４×４センサレイで使用するための８×８アレイのシンチレータ結晶を含むシンチレータ構成を示す。
【図７】[0020]図７は、センサタイルが図１〜図６におけるのと同じ外寸を有するように、４．０×４．８ｍｍの結晶ピッチを有する５×６センサダイアレイを使用する構成を示す。
【図８】[0021]図８は、センサタイルが図１〜図７におけるのと同じ外寸を有するように、６．０×４．８ｍｍの結晶ピッチを有する４×５センサダイアレイを使用する構成を示す。
【図９】[0022]図９は、高反射性マスクの一例を詳細に示す。
【図１０】[0023]図１０は、異なるサイズのＬＹＳＯシンチレータについて、様々なシンチレータ結晶パラメータ（ピッチ、読み出しタイプ等）の相互関係を示す表を示す。
【図１１】[0024]図１１は、１つのセンサダイで９つのシンチレータを読み出すために各センサダイにローカルライトガイドを使用するＬＹＳＯシンチレータのＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念を示す。
【図１２】[0025]図１２は、すべてのシンチレータの明確な分離を示す対応するフラッドマップを示す。
【図１３】[0026]図１３は、（基本構成要素としてローカルライトガイドを有する）９つのシンチレータを有する高分解能スキャナーを示す。
【図１４】[0027]図１４は、シンチレータアレイとして組み立てられた後の９シンチレータダイのアレイを示す。
【図１５】[0028]図１５は、２．６ｍｍ×２．６ｍｍ×２２ｍｍの寸法を有するダイピッチの１／３であるシンチレータピッチを有する、ダイ毎の９つのシンチレータを有するフラッドマップを示す。
【図１６】[0029]図１６は、４つのモノリシックＬＹＳＯシンチレータブロックを有するセンサスタックの一例を示す。
【図１７】[0030]図１７は、最大フィルファクターとセンサダイの３×３ブロックを覆うモノリシックシンチレータとを有するＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図１８】[0031]図１８は、最大フィルファクターとセンサダイの２×２ブロックを覆うモノリシックシンチレータとを有するＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図１９】[0032]図１９は、フィルファクターが５５％に低減されたＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図２０】[0033]図２０は、フィルファクターが４４％に低減されたＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図２１】[0034]図２１は、ＬＹＳＯスラブ検出器アレイの一例を示す。
【図２２】[0035]図２２は、（例えば検出器のエッジ長に延在する）長いスラブを有するスラブ検出器アレイのＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図２３】[0036]図２３は、より短いスラブを有するスラブ検出器アレイのＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図２４】[0037]図２４は、低コストデザインのためにセンサフィルファクターが６７％に低減された上記スラブ検出器のＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【図２５】[0038]図２５は、センサフィルファクターが６７％に低減された上記スラブ検出器の第２のＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0039]  前述の課題を克服するために、ＳｉＰＭベースのソリッドステートＰＥＴ検出器の基本構成要素を本明細書で説明するＶｅｒｓａＴｉｌｅ  ＳｉＰＭ検出器を用いて実現し、これにより、ＰＥＴシステムのインフラストラクチャの残りの部分は更に変更することなく再利用することができる。センサの基本構成要素は、エネルギー及びタイミングの個別測定用の２×２又は４×４ＳｉＰＭを含む集積シリコンダイに基づいている。ＶｅｒｓａＴｉｌｅ検出器は、ＰＥＴ、ＰＥＴ−コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ＰＥＴ−磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）及び他の組み合わせだけでなく、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）イメージングにも使用することができる。
【００１６】
[0040]  本明細書では、ＶｅｒｓａＴｉｌｅセンサタイルは、同じ読み出しプラットフォーム並びに電気機械及び熱的インターフェースを使用するために、センサタイルに固定の外寸を有するスケーラブルＰＥＴ検出器の基本構成要素として説明する。例えば２次シンチレータ面の６×６、５×５及び４×４センサダイや、固定形状の２次センサタイルの長方形シンチレータ面の６×５又は５×４センサダイといった他の組み合わせといったように、幾つかのグレードのセンサフィルファクターが採用される。一実施形態では、ＶｅｒｓａＴｉｌｅセンサタイルは、例えば４８ｍｍ〜５４ｍｍの２次サイズを有する。
【００１７】
[0041]  機械的インターフェース（冷却プレートやヒートシンク等の熱的インターフェースを含んでよい）を読み出しに使用することができ、はんだ付けされたねじナット、スナップフィット又はその他の適切な留め具で取り付けられる。シンチレータをセンサタイル、ローカルライトガイド又は反射体マスクに取り付けるために液体接着剤を使用する必要はない。一実施形態では、感光性ではない誘電体反射体マスクがセンサ領域上に付けられる。反射体マスクを光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ、非液体接着剤）を用いてシンチレータに取り付けることができ、センサの非感応部分の上方にエアギャップが維持される。センサ間及びセンサの下方のギャップは、シンチレータアレイを取り付けた後にアンダーフィルで埋めることができる。
【００１８】
[0042]  別の実施形態では、ヒートシンク又は冷却プレートを含んでよいセンサＰＣＢ側面及び機械的インターフェースは、１つ又は幾つかの誘電体反射体で覆われ、これらはまた、機械的剛性及び集光効率の向上のために、センサタイルの周りのシンチレータ側面も覆う。シンチレータは、上部結晶面及び下部結晶面のみに取り付ければよい。シンチレータアレイの上面を２つ以上の誘電体反射体で覆って、集光効率を高めることができる。更に、シンチレータは、誘電体反射体（例えばＶｉｋｕｉｔｉ[３Ｍ社からの強化鏡面反射体]）を用いてセンサダイ間で離されて、光を通さないポケットが形成される。
【００１９】
[0043]  センサダイ上の２×２シンチレータの１対１の結合を、２×２ＳｉＰＭセンサだけでなく、より多くのピクセルを有するセンサダイ（例えば２×３、３×３又は４×４等）の光共有の概念とも使用することができる。センサピッチの２／３、センサピクセルピッチの４／３又は３／２のシンチレータも使用することができる。
【００２０】
[0044]  ローカルガラスライトガイドを、９つのシンチレータが、達成可能な最大センサ充填率によって与えられるダイピッチ（例えば８ｍｍダイピッチ等）を有する１つのセンサダイによって読み出される高分解能デザイン用のシンチレータアレイと併用することができる。ローカルガラスライトガイドはまた、緩和された充填率（例えば１２ｍｍダイピッチ）を有する１つのセンサダイで９つのシンチレータを読み出す場合にも使用することができる。
【００２１】
[0045]  別の実施形態では、複数のモノリシックシンチレータを、最大センサフィルファクター（例えば２×２又は３×３ブロック）か、又は、センサがセンサシンチレーターのコーナーに配置された状態（例えば１つのモノリスあたりに４又は５つのセンサ）での低減されたセンサフィルファクター（例えば２×２又は３×３ブロック）で読み出すことができる。更に又は或いは、４ｍｍ、２．６ｍｍ又は２．０ｍｍの間隔を実現するためにセンサのピクセルピッチ、即ち、センサダイピッチの１／２、１／３又は１／４にフィットするシンチレータスラブを読み出すことができる。シンチレータスラブは、センサタイルの完全な垂直又は水平の延長部分又はセンサタイルの１／２全体に使用することができる。別の実施形態では、１つのセンサタイル内で垂直及び水平の混合スラブが使用される。ここで、スラブの幅はセンサタイル幅の１／２である。センサダイがシンチレータスラブの端に配置された状態で、低減されたセンサフィルファクターもまたシンチレータスラブの読み出しに使用することができる。
【００２２】
[0046]  説明されるＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念によって、外寸だけでなく、電気機械及び熱的インターフェースを一定に保ちながら、可変のＰＥＴ性能及びコスト構造を有するセンサタイルのデザインが可能になる。ＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念は、可変数のシリコンダイを有するセンサユニット（「タイル」）に基づき、異なる性能グレード、即ち、最高のＴｏＦ性能のための最大センサ充填率、中程度のＴｏＦ性能のための中間の充填率、ローエンド又は非ＴｏＦ応用のための低センサ充填率等を実現する。１対１の結合を用いたピクセル化された読み出しだけでなく、各センサダイのローカルライトガイドを用いた光共有の概念も開示される。
【００２３】
[0047]  以下の例では、各センサダイが、１対１の直接結合で同じサイズの４つのシンチレータピクセルを読み出すことができると仮定している。しかし、当業者には理解されるように、本明細書で説明される例は、この仮定によって限定されない。
【００２４】
[0048]  図１〜図３は、３つの性能グレードを有するＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念の例を示す。図１では、最大センサフィルファクターを有するセンサタイル配置１０が、最適なエネルギー、タイミング及び空間分解能のために使用されている。図２は、中程度の性能（エネルギー、タイミング及び空間分解能）のための中レベルのセンサフィルファクターを有するセンサタイル配置１２を示す。図３は、図示する３つの例のうちの最も低い部品表（ＢＯＭ）又は単価を有するより低いレベルの値のＰＥＴ性能のセンサタイル配置１４を示す。タイル形状は、それぞれがセンサタイル１６上のシンチレータ結晶アレイを構成するセンサダイ１５によって示される。センサタイル１６の可視領域にはシリコンがない。光を通さない封入のために、この領域は誘電体反射フィルム（図示せず）で覆われる。図１〜図３の各図は、幾つかのシンチレータマトリックス構成、例えば左上隅に示す１対１の結合の結晶アレイ構成２０、右上隅に示すセンサダイピッチ毎に２×３の長方形シンチレータを有する構成２２、及び、右下に示す３×３シンチレータを有する高分解能構成２４を示す。図１〜図３の各センサタイル内に複数のシンチレータ結晶アレイ構成が例示目的で示されているが、一実施形態では、センサタイル内の各センサダイに共通の単一の結晶アレイ構成を使用することができることが理解されよう。シンチレータ結晶２６も示されている。
【００２５】
[0049]  図４〜図６は、３つの性能グレードの例を有する上で提案したＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念の側面図を示し、アレイ状のシンチレータ結晶２６、センサダイ１５及びセンサタイル１６を示す。この例では４つのシンチレータを封入する反射体は図４〜図６には示されていない。図４は、６×６センサレイで使用するための１２×１２アレイのシンチレータ結晶２６を含むシンチレータ構成４０を示し、各センサダイは外寸を保ちつつ、４．０ｍｍのピッチを有する。
【００２６】
[0050]  図５は、５×５センサレイで使用するための１０×１０アレイのシンチレータ結晶２６を含むシンチレータ構成５０を示し、各センサダイは４．８ｍｍのピッチを有し、外寸を保つセンサレイが得られる。
【００２７】
[0051]  図６は、４×４センサレイで使用するための８×８アレイのシンチレータ結晶２６を含むシンチレータ構成６０を示し、各センサダイは６．０ｍｍのピッチを有し、外寸を保つセンサレイが得られる。
【００２８】
[0052]  一実施形態では、シンチレータの充填率がすべての場合で最大化される。ＢＯＭにおける利点は、異なるシンチレータ（例えばＬＹＳＯ、ＬｕＧＡＧＧ、ルテチウムオキシオルソシリケート（ＬＳＯ）、ガドリニウムオキシオルソシリケート（ＧＳＯ）及びＢＧＯ、これらのいずれも本明細書に説明される様々な実施形態に従って使用することができる）を、異なるシンチレータピッチ（例えば４．０ｍｍ、４．８ｍｍ、６．０ｍｍ）とともに、センサタイル及び読み出しインフラストラクチャを変えることなく使用する点である。一例によれば、シリコンフィルファクターは、タイプ１では１００％、タイプ２では７０％及びタイプ３では４４％に対応する。これは主要な原価要素である。例えばＰＣＢの取り付け、テストに関連するセンサタイルあたりの固定コストや、歩留まりの考慮等により、低減は、シリコンフィルファクターに過度に比例する。
【００２９】
[0053]  センサタイルの不感域は、高反射性の誘電体ミラーで覆われ、シンチレータの光を通さない封入を作成する。これにより、セットアップの光損失を効率的に低減することができる。一般に、ＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念はまた、図７及び図８に示すように、ｘ方向及びｙ方向に異なる数のダイを有するデザインも可能にする。
【００３０】
[0054]  図７及び図８は、ｘ方向及びｙ方向に異なるピッチを有して、長方形ピクセルのピクセル化された読み出しを可能にするＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念の例を示す。この概念は、軸方向視野の分解能がＰＥＴスキャナーのｘ−ｙ平面におけるのとは異なるコスト効率のよいデザインを可能にする。図７は、センサタイル１６の側面の寸法が約４８ｍｍであるように、４．０×４．８ｍｍの結晶ピッチを有する５×６センサダイアレイ１５を使用する構成７０を示す。図８は、外寸を保ちつつ、６．０×４．８ｍｍの結晶ピッチを有する４×５センサダイアレイ１５を使用する構成８０を示す。センサダイ１５は、センサタイル１６上に配置される。
【００３１】
[0055]  ＢＧＯシンチレータに関して、請求項に係る革新の１つの態様は、より低いシリコンフィルファクターについて、エネルギー分解能の低下を低減するためのマッチング反射体マスクの使用を伴う。センサタイルの不感域は、高反射性の誘電体ミラーで覆われ、低いシリコンフィルファクターによる光の損失を効率的に最小限に抑える。
【００３２】
[0056]  図９は、より小さいシリコンフィルファクターについて光損失を調べるための高反射性マスク９４の一例を詳細に示す。
【００３３】
[0057]  ＬＹＳＯシンチレータもまた、本明細書で説明される概念と併用することができる。シリコンフィルファクターの低減は、達成可能なタイムオブフライト（ＴｏＦ）の精度に大きな影響を与える。測定及びシミュレーションでは、シンチレータの長さが等しい場合、タイミングがｌ／ｓｑｒｔ（ｆｉｌｌ＿ｆａｃｔｏｒ）で悪化することが示されている。ＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念は、異なるデザインを可能にして、コストとタイミング性能との最適な妥協点を見つけることができる。より大きなシンチレータでは、正味の画像分解能が低下する。この低下に対処するために、非ピクセル化読み出しを使用して、空間分解能を高く保つことができる。
【００３４】
[0058]  図１０は、異なるサイズのＬＹＳＯシンチレータについて、様々なシンチレータ結晶パラメータ（ピッチ、読み出しタイプ等）の相互関係を示す表１１０を示す。固有の基本構成要素は、誘電体反射グリッド内に封入されてシンチレータアレイが形成される。
【００３５】
[0059]  図１１及び図１２に、ＬＹＳＯシンチレータ及びＢＧＯシンチレータのＶｅｒｓａＴｉｌｅ光共有概念を示す。図１１は、１つのセンサダイで９つのシンチレータを読み出すために各センサダイにローカルライトガイド（図示せず）を使用するＬＹＳＯシンチレータ１２０のＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念を示す。図１２は、すべてのシンチレータの明確な分離を示す対応するフラッドマップ１３０を示す。同じ概念はまた、（光収率が低いことによって）フラッドマップ分解能が低いＢＧＯシンチレータでも機能する。
【００３６】
[0060]  一実施形態では、上面が研削されたシンチレータが使用される。ＬＹＳＯ結晶では、このアプローチは、光収率を３５％〜４０％増加し、ＢＧＯ結晶では、約６０％〜７０％増加する。このアプローチはまた、５０％未満のセンサ領域を使用しながら、１０．５％よりも良い有効エネルギー分解能を有するＬＹＳＯの光共有の概念を可能にする。
【００３７】
[0061]  シンチレータの基本構成要素の取り付け及び製作に関して、一実施形態では、光学的に透明な接着剤を使用して、接着剤をこぼさずにシンチレータをガラス板に取り付けて、シンチレータのすべての側面にエアポケットを維持することができる。Ｖｉｋｕｉｔｉ誘電体ミラーフィルムをダイ間に使用することができる。
【００３８】
[0062]  高分解能のＬＹＳＯシンチレータを使用する場合、局部的な光共有を使用して、センサピクセルよりも小さいピッチのシンチレータを読み出すこともできる。図１１の例は、８ｍｍピッチを有するダイ毎のローカルライトガイドを使用して、２．６ｍｍのシンチレータサイズを有するダイ毎の９つのシンチレータを示す。９つのシンチレータのパッケージは、誘電体反射体によって次のダイから分離されている。
【００３９】
[0063]  図１３は、基本構成要素としてローカルライトガイド１４２を有する、９つのシンチレータ（例えば２．６ｍｍ×２．６ｍｍ×２２ｍｍ又は他の適切なサイズ）を有する高分解能スキャナー１４０を示す。図１４は、シンチレータアレイとして組み立てられた後の９シンチレータダイ１５２のアレイ１５０を示す。
【００４０】
[0064]  図１５は、２．６ｍｍ×２．６ｍｍ×２２ｍｍの寸法を有するダイのピッチの１／３であるシンチレータピッチを有する、ダイ毎の９つのシンチレータを有するフラッドマップ１６０を示す。
【００４１】
[0065]  図１６は、４つのモノリシックＬＹＳＯシンチレータブロック２１２を有するセンサスタック２１０の一例を示す。
【００４２】
[0066]  図１７及び図１８は、最大フィルファクターを有するＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す（つまり、２つの異なるモノリシックシンチレーターサイズ：３×３ブロック２２０（図１７）又は２×２ブロック２３０（図１８）を読み出すために、ダイ１５間の間隔が最小又はゼロである）。１６ｍｍ×１６ｍｍ×１９ｍｍのＬＹＳＯの小さなブロック２３０は、同等のシンチレータ価格で優れたエネルギー及びタイミング性能を示す。
【００４３】
[0067]  右の例は、１０．０％のエネルギー分解能を有するｌ６×ｌ６×ｌ９ｍｍのＬＹＳＯキューブで、Ｔｒｉｇ１で２３０ｐｓのＬＹＳＯブロックの優れたタイムオブフライト性能を示す。前述の高性能検出器デザインに加えて、センサダイ配置の自由度を活用することにより、ＶｅｒｓａＴｉｌｅ概念に基づいて低コストバージョンを作成することができる。モノリシックの読み出しでは、エッジ及びコーナーは優れたイベント位置決めに使用されるが、他の領域は除外することができる。これにより、２〜３ｍｍ未満の優れた空間分解能を保ちつつ、５５％又は４４％のセンサフィルファクターを有するセンサデザインが可能になる。
【００４４】
[0068]  図１９は、フィルファクターが５５％に低減されたＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成２６０を示す。ダイ１５は、各モノリシックシンチレータ２６２がその中心及び各コーナーの下にセンサダイを有するように、チェッカー盤配置で示されている。センサダイ間の空間は占有されていない。
【００４５】
[0069]  図２０は、フィルファクターが４４％に低減されたＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成２７０を示す。ダイ１５は、各モノリシックシンチレータ２７２が、各コーナーの下にセンサダイを有するように、コーナーのみの配置で示されている。センサダイ間の空間は占有されていない。これらの（及び他の）フィルファクターが低減されているＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成は、モノリシックシンチレータの読み出し、例えば高分解能の非ＴｏＦ応用用の低コストのＢＧＯ検出器に使用することができる。
【００４６】
[0070]  ＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成は、シンチレータスラブ用に最適化することもできる。つまり、センサの概念により、ＰＥＴイメージング用に検出器スラブを有するスタックが可能になる。図２１は、光収率を増加させるために研磨されるか又は上面が研削された各スラブ２８４間に誘電体ミラー２８２を有するＬＹＳＯスラブ検出器アレイ２８０の一例を示す。この特徴は、ピクセル化シンチレータ読み出しとモノリシックシンチレータ読み出しとの妥協点を提供する。ここでは、同時計数イベントを垂直スラブ及び水平スラブによって自動的にコリメートすることができるため、較正手順をシステムレベルで簡略化して実現することができる。スラブを使用した測定では、Ｔｒｉｇｌで２３０ｐｓのタイミング分解能と、１１．５％のエネルギー分解能とが示されている（３２ｍｍ長のスラブについて）。
【００４７】
[0071]  図２２は、長いスラブ２９２（例えば検出器のエッジ長に延在する）を有するスラブ検出器アレイのＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成２９０を示す。ダイ１５も示されている。図２３は、より短いスラブ３０２（例えば検出器の幅未満に広がる）を有するスラブ検出器アレイのＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成を示す。一実施形態では、スラブは、センサピクセルピッチと一致する幅（例えば４ｍｍ又は他の何らかの幅）を有する。別の実施形態では、スラブは、センサダイピッチの１／３（例えば２．６ｍｍ）又はセンサダイピッチの１／４（例えば２ｍｍ）であってよい。垂直スラブと水平スラブとの組み合わせは、同時計数イベントが垂直方向のスラブによって検出されるならばイベントは常に１つの次元において既にコリメートされるため、システムレベルでの自動較正ルーチンを簡略化することができる。
【００４８】
[0072]  図２２及び図２３の例は、最適性能のための２つの異なるＶｅｒｓａＴｉｌｅデザインを示す。シンチレータの製造プロセスに応じて、スラブ検出器は、等しい感度のピクセル化又はモノリシックアプローチよりも安価であることが可能であるが、ＰＥＴ性能は向上される。空間分解能は、一方向のスラブ幅（例えば２．０ｍｍ、２．６ｍｍ、４．０ｍｍ）によって支配される。
【００４９】
[0073]  図２４は、低コストデザインのためにセンサフィルファクターが６７％に低減された上記スラブ検出器のＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成３１０を示す。ダイ１５も示されている。
【００５０】
[0074]  図２５は、低コストデザインのためにセンサフィルファクターが６７％に低減され、図２４に示すものとは異なるセンサダイ配向を有する上記スラブ検出器のＶｅｒｓａＴｉｌｅ構成３２０を示す。ダイ１５も示されている。
【００５１】
[0075]  上記スパースＶｅｒｓａＴｉｌｅセンサ構成は、ＴｏＦ分解能を妥協することにより、高空間分解能に重点を置いた低コストのＰＥＴシステムの提供を容易にする。
【００５２】
[0076]  本発明は、好適な実施形態を参照して説明した。前述の詳細な説明を読んで理解すると、他の人が修正態様及び変更態様を想到することができるであろう。例示的な実施形態は、このようなすべての修正態様及び変更態様を、それらが添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り含んでいると解釈されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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