(57)【要約】  検出器アレイ用の検出器ユニット（１５）は、光センサアレイ（３４）と、光導体（３２）と、光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメント（３０）とを含み、シンチレータエレメントは、吸収したエネルギーを光の形態で放出するように構成され、光導体は、シンチレータエレメントの少なくとも１つから受けた光を光センサに送るように構成され、光導体及び複数のシンチレータエレメントは同じ材料から形成され、光センサでカバーされる領域は、シンチレータエレメントでカバーされる領域よりも小さく、光センサの数がシンチレータエレメントの数よりも少ない。検出器アレイ及び検出器アレイを製造する方法についても本明細書で記載される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器アレイ用の検出器ユニットであって、当該検出器ユニットが、
光センサアレイと、
光導体と、
光導体と一体に形成された複数のシンチレータエレメントと
を備えており、シンチレータエレメントが、吸収したエネルギーを光の形態で放出するように構成されており、光導体が、シンチレータエレメントの少なくとも１つから受けた光を光センサに送るように構成されており、光導体と複数のシンチレータエレメントが同じ材料から形成され、光センサでカバーされる領域がシンチレータエレメントでカバーされる領域よりも小さく、光センサの数がシンチレータエレメントの数よりも少ない検出器ユニット。
【請求項２】
少なくとも３つのシンチレータエレメントをさらに備える、請求項１記載の検出器ユニット。
【請求項３】
光導体及び複数のシンチレータエレメントがゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）材料を用いて製造される、請求項１記載の検出器ユニット。
【請求項４】
光導体が第１の表面と対向する第２の表面とを含んでいて、第１の表面が第１の表面積を有し、第２の表面が第２の表面積を有し、第２の表面積が第１の表面積よりも大きい、請求項１記載の検出器ユニット。
【請求項５】
光導体が、第１の表面と対向する第２の表面とそれらの間の複数の側壁とを含んでいて、前記側壁の少なくとも２つが第１の表面と第２の表面との間でテーパを有する、請求項１記載の検出器ユニット。
【請求項６】
撮像システム用の検出器アレイであって、
複数の検出器モジュールを備え、検出器モジュールの少なくとも１つは、複数の検出器ユニットを含み、検出器ユニットの少なくとも１つが光導体と、光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメントとを含んでいる、検出器アレイ。
【請求項７】
複数の検出器モジュールが検出器アレイを形成するようにリングで配列される、請求項６記載の検出器アレイ。
【請求項８】
検出器ユニットが検出器モジュールを形成するようにＭ×Ｎマトリックスで配列される、請求項６記載の検出器アレイ。
【請求項９】
Ｍ×Ｎマトリックスに結合された電子回路部をさらに備える、請求項８記載の検出器アレイ
【請求項１０】
光導体及び複数のシンチレータエレメントがゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）材料を用いて製造される、請求項６記載の検出器アレイ。
【請求項１１】
光導体が第１の表面と対向する第２の表面とを含んでいて、第１の表面が第１の表面積を有し、第２の表面が第２の表面積を有し、第２の表面積が第１の表面積よりも大きい、請求項６記載の検出器アレイ。
【請求項１２】
光導体が、第１の表面と対向する第２の表面とそれらの間の複数の側壁とを含んでいて、前記側壁の少なくとも２つが第１の表面と第２の表面との間でテーパを有する、請求項１１記載の検出器アレイ。
【請求項１３】
光導体及びシンチレータエレメントが複数のセグメントを含んでいて、少なくとも１つのセグメントが第１の形状を有し、少なくとも１つのセグメントが第２の形状を有し、第１の形状は第２の形状と異なる、請求項１２記載の検出器アレイ。
【請求項１４】
光導体がセグメント間に設置される光障壁を含む、請求項１３記載の検出器アレイ。
【請求項１５】
光障壁がスペクトル反射器である、請求項１４記載の検出器アレイ。
【請求項１６】
複数の検出器セグメントが、複数のコーナー検出器セグメント、複数のエッジ検出器セグメント及び複数の中心検出器セグメントを備える、請求項１３記載の検出器アレイ。
【請求項１７】
検出器アレイの製造方法であって、
複数の工作物を受け取る段階と、
複数の工作物を機械加工して、各々、光導体と光導体と一体に形成された複数のシンチレータエレメントとを含む複数の検出器ユニットを形成する段階と
を含む方法。
【請求項１８】
光導体及び複数のシンチレータエレメントをゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）材料を用いて製造することをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
光センサアレイを光導体の表面に結合することをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
検出器アレイを製造する方法であって、当該方法が、
複数の工作物を受け取る段階と、
複数の工作物を機械加工して、各々、複数の光導体と各々の光導体に取り付けられた複数のシンチレータエレメントとを含む複数の検出器ユニットを形成する段階と
を含んでいて、シンチレータエレメントが光導体と一体に形成される、方法。
【請求項２１】
光導体及び複数のシンチレータエレメントをゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）材料を用いて製造することをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
光センサアレイを複数の光導体の表面に結合することをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
複数の工作物を機械加工して、複数のコーナー検出器セグメント、複数のエッジ検出器セグメント及び複数の中心検出器セグメントを形成する段階をさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
複数の工作物の光導体を機械加工して、複数のコーナー検出器セグメント、複数のエッジ検出器セグメント、及び複数の中心検出器セグメントを形成する段階をさらに含む、請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、一般に、撮像システムに関し、より詳細には、医療撮像システム検出器アレイと撮像システム検出器アレイを製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
診断撮像システム用の検出器、例えば陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像システム用の検出器は、通常、リングで配列される複数の検出器モジュールを含む。各々の検出器モジュールは検出器ユニットのアレイを含む。各々の検出器ユニットは、吸収したエネルギーを光の形態で放出するように構成される複数の検出器シンチレータエレメントを含むことができる。シンチレータエレメントは、光導体を介して光を光センサのアレイに送信し、光センサのアレイは、シンチレータエレメントからの光を、スキャンされる被験体の画像を再構成するために使用される電気信号に変換する。
【０００３】
少なくとも１つの従来の検出器アレイでは、シンチレータエレメント及び光導体は異なる材料から製造される。さらに、シンチレータエレメント及び光導体は、接着剤を使用して共に結合される個々のコンポーネントとして製造される。その後、光センサは、接着剤を使用して光導体に結合されて、単一検出器ユニットを形成する。
【０００４】
検出器ユニットは、通常、センサアレイ内の各々のセンサへの、シンチレータアレイのシンチレータエレメント内で生成される光子の輸送を制御するように設計される。検出器ユニット内での全てのシンチレータエレメントについての光子輸送が、センサアレイ上で独特の強度パターンを生成するように調整される場合、検出器ユニットが処理しうるシンチレータエレメントの数は、検出器ユニット内の光センサの数より多い可能性がある。シンチレータエレメントからセンサアレイへの光子輸送を制御することを容易にするために、光導体を、いくつかのセグメントであって、セグメント間に反射光障壁を有する、いくつかのセグメントから構築することができる。しかし、シンチレータエレメント及び光導体が異なる材料を用いて製造されるため、シンチレータエレメントの屈折率は光導体の屈折率と異なる場合がある。さらに、光導体をシンチレータエレメント及び光センサに接合する接着剤の屈折率は、シンチレータエレメント、光センサ、又は光導体の屈折率と異なる場合がある。結果として、これらの検出器ユニットは、シンチレータエレメント、光導体、光センサ、及び／又は接着剤の間で屈折率不整合を有する場合がある。屈折率不整合は、シンチレータエレメントから光センサに送信される光信号の強度の減少をもたらす場合がある。さらに、多数の個々のシンチレータエレメントが単一光導体に接合されるため、シンチレータエレメントを光導体に適切に整列させることが難しいことが多い。結果として、特別なアライメントデバイスが、シンチレータエレメントを光導体に適切に整列させ接合するために利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第２２０４７６９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、検出器アレイ用の検出器ユニットが提供される。検出器ユニットは、光センサアレイと、光導体と、光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメントとを備えており、シンチレータエレメントは、吸収したエネルギーを光の形態で放出するように構成され、光導体は、シンチレータエレメントの少なくとも１つから受けた光を光センサに送るように構成され、光導体と複数のシンチレータエレメントは同じ材料から形成され、光センサでカバーされる領域はシンチレータエレメントでカバーされる領域よりも小さく、光センサの数がシンチレータエレメントの数よりも少ない。
【０００７】
別の実施形態では、撮像システム用の検出器アレイが提供される。検出器アレイは、複数の検出器モジュールを含む。検出器モジュールの１つには、複数の検出器ユニットが含まれる。検出器ユニットの少なくとも１つは、光導体と、光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメントとを含む。
【０００８】
さらなる実施形態では、検出器アレイを製造する方法が提供される。方法は、複数の工作物を受け取る段階と、複数の工作物を機械加工して、各々、光導体と光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメントとを含む複数の検出器ユニットを形成する段階とを含む。
【０００９】
さらに別の実施形態では、検出器アレイを製造する別の方法が提供される。方法は、複数の工作物を受け取る段階と、複数の工作物を機械加工して、各々、複数の光導体と各々の光導体に取り付けられた複数のシンチレータエレメントとを含む複数の検出器ユニットを形成する段階とを含み、シンチレータエレメントは光導体と一体に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】種々の実施形態に従って形成される例示的な検出器アレイのブロック図である。
【図２】種々の実施形態に従って形成される例示的な検出器ユニットの斜視図である。
【図３】図２に示す例示的な検出器ユニットの上面図である。
【図４】図２に示す例示的な検出器ユニットの底面図である。
【図５】光子センサアレイを示す種々の実施形態に従って形成される例示的な検出器ユニットの別の斜視図である。
【図６】種々の実施形態に従って形成される検出器ユニットの例示的なセグメントの斜視図である。
【図７】種々の実施形態に従って形成される検出器ユニットの別の例示的なセグメントの斜視図である。
【図８】種々の実施形態に従って形成される検出器ユニットの別の例示的なセグメントの斜視図である。
【図９】種々の実施形態に従って形成される検出器ユニットの別の例示的なセグメントの斜視図である。
【図１０】種々の実施形態に従って形成される検出器アレイを製造するための方法のフローチャートである。
【図１１】種々の実施形態に従って形成される例示的な医療撮像システムの斜視図である。
【図１２】図１１に示すシステムの一部を形成する１つのモダリティユニットの略ブロック図である。
【図１３】種々の実施形態に従って形成される例示的な検出器セグメントの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の要約並びにある実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と共に読まれるとよりよく理解される。種々の実施形態の機能モジュールのダイアグラムを図が示す限りでは、機能ブロックは、ハードウェア回路要素間の分割を必ずしも示すわけではない。そのため、例えば、機能ブロック（例えばプロセッサ又はメモリ）の１以上を、ハードウェアの単一ピース（例えば、汎用信号プロセッサ、或いは、ランダムアクセスメモリ、ハードディスク、又は同様なもののブロック）で実装することができる。同様に、プログラムは、独立型プログラムとすることができる、オペレーティングシステム内のサブルーチンとして組み込むことができる、インストール済みソフトウェアパッケージ内の関数とすることができるなどである。種々の実施形態は、図面に示す配置構成及び手段に限定されないことが理解されるべきである。
【００１２】
本明細書で使用されるように、単数形で記載され、不定詞を伴う要素又はステップであっても、別途明示されていない限り、複数の要素又はステップを除外するものではない。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、記載された特徴を同様に組み込むさらなる実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図されない。さらに、明示的に別段の定めがある場合を除いて、特定の特性を持つ要素又は複数の要素を「備える」又は「有する」実施形態は、その特定を持たないさらなる要素を含む場合がある。
【００１３】
本明細書において、複数の検出器ユニットを含む例示的な検出器アレイが記載される。種々の実施形態では、各々の検出器ユニットは、単一光導体及び光導体と一体に形成される複数のシンチレータエレメントを含む。シンチレータエレメントを光導体と一元的に製造することは、シンチレータエレメントと光導体との間の屈折率不整合をなくすことを容易にする。さらに、シンチレータエレメントは、光導体に対してより精密に配置され、したがって、複数の従来のシンチレータエレメントを従来の光導体に対して整列させるために必要とされる製造時間を減少させる。
【００１４】
種々の実施形態は、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）撮像システムに関連して実装されるものとして本明細書で記載される。しかし、特定の構成を有するＰＥＴ撮像システムに関連して種々の実施形態が記載されるが、種々の実施形態が、異なる構成及びコンポーネントを有するＰＥＴ撮像システム、並びに、他のタイプの単一の又はデュアルモダリティの撮像システム、例えば単光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）撮像システムに関連して実装されることができることが認識されるべきである。
【００１５】
図１は、種々の実施形態に従って形成される例示的な検出器アレイ１０のブロック図を示す。例示的な実施形態では、検出器アレイ１０は、複数の検出器モジュール１２を含み、複数の検出器モジュール１２は、中心点１４の周りに均等に配置されて、検出器リング配置構成を形成する。複数の検出器モジュール１２は、各々互いから離間されることができる（図示するように）、又は、互いに実質的に隣接して又は互いに当接して配置されることができる。各々の検出器モジュール１２は、１以上の検出器ユニット１５を含む。患者２０が配置される患者ボア１８が、設けられ、任意の知られているＰＥＴスキャニング又は撮像プロセスを使用して患者２０のＰＥＴスキャンを実施するために軸方向に移動される。例示的な実施形態では、各々の検出器ユニット１５は、複数のシンチレータエレメント３０と、複数のシンチレータエレメント３０と一元的に又は一体的に形成される光導体３２と、光センサ３４のアレイとを含む。検出器モジュール１２は、電子回路部１１を含むこともできる。
【００１６】
図２は、図１に示す検出器ユニット１５の一部分を形成することができる検出器ユニットサブアセンブリ１７の上面斜視図である。サブアセンブリ１７は、シンチレータエレメント３０及び光導体３２を含む。図３は、図２に示す検出器ユニットサブアセンブリ１７の上面図である。図４は、図２に示す検出器ユニットサブアセンブリ１７の底面図である。サブアセンブリ１７は、第１の面４０と、第２の面４２と、第１の面４０に対向する第３の面４４と、第２の面４２に対向する第４の面４６とを含む。例示的な実施形態では、各々のサブアセンブリ１７を、Ｍ×Ｎマトリックス４８で配列される複数の検出器セグメント１６を含むように製造することができる。いくつかの実施形態では、Ｍ＝Ｎである。他の実施形態では、Ｍ≠Ｎである。例示的な実施形態では、Ｍ＝４及びＮ＝４であり、それにより、サブアセンブリ１７は４×４マトリックスのセグメント１６を含むよう形成される。
【００１７】
例示的な実施形態では、サブアセンブリ１７は、複数のコーナー検出器セグメント５０と、複数のエッジ検出器セグメント５２と、複数の中心検出器セグメント５４とを含む。図２に示すように、複数のコーナー検出器セグメント５０は検出器ユニット１５の角（コーナー）を形成し、複数のエッジ検出器セグメント５２は検出器ユニット１５の縁（エッジ）を形成し、複数の中心検出器セグメント５４はサブアセンブリ１７の内部部分を形成する。例示的な実施形態では、サブアセンブリ１７は、４つのコーナー検出器セグメント５０を含み、単一のコーナー検出器セグメント５０がサブアセンブリ１７の各々の角に配設される。さらに、エッジ検出器セグメント５２の量及び中心検出器セグメント５４の量は、マトリックス４８にサイズに基づく。
【００１８】
例えば、サブアセンブリ１７が、６×６マトリックスの検出器セグメント１６として製造されると仮定すると、サブアセンブリ１７は、４つのコーナー検出器セグメント５０と、１６のエッジ検出器セグメント５２と、１６の中心検出器セグメント５４とを含むことになる。さらに、サブアセンブリ１７が、８×８マトリックスの検出器セグメント１６として製造されると仮定すると、サブアセンブリ１７は、４つのコーナー検出器セグメント５０と、２４のエッジ検出器セグメント５２と、３６の中心検出器セグメント５４とを含むことになる。例示的な実施形態では、本明細書で記載するように、サブアセンブリ１７は４×４マトリックスの検出器セグメント１６として製造され、したがって、４つのコーナー検出器セグメント５０と、８つのエッジ検出器セグメント５２と、４つの中心検出器セグメント５４とを含む。
【００１９】
上述の通り、検出器セグメント１６の各々は、複数のシンチレータエレメント３０と一体に形成される単一光導体３２を含む。本明細書に記載された一元的に及び／又は一体的には、各々の検出器セグメント１６が材料の単一ブロック又はピースであることを意味する。材料のブロックは、エッチング、機械加工などをされて、シンチレータエレメント３０と光導体３２の両方を形成する。図４に示すように、例示的な実施形態では、各々の検出器セグメント１６は、４つのシンチレータエレメント３０を含む。適宜、各々の検出器セグメント１６は、３以下のシンチレータエレメント３０又は５以上のシンチレータエレメント３０を含むことができる。やはり図２を参照すると、動作時、対象の領域から放出される陽電子からの消滅光子が、シンチレータエレメント３０の端部５６で受信される。シンチレータエレメント３０は、到来する光子によって当たると、光子のエネルギーを吸収し、吸収したエネルギーを光の形態で再放出する。その後、光は、シンチレータエレメント３０から光導体３２に送信される。光導体３２は、シンチレータエレメント３０から受けた光を光センサアレイ３４（図１に示す）に輸送するように構成される。光センサアレイ３４を、例えば光電子増倍管ガイド又はフォトダイオードなどの任意の光センサとして具現化することができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、光導体３２は、シンチレータエレメント３０と光センサアレイ３４との間の光の損失を低減及び／又は回避するために、光が光導体３２内で実質的に内部に反射することができる材料から形成される。したがって、光導体３２を、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂及び／又はガラス材料などの光学グレード材料から製造することができる。例示的な実施形態では、光導体３２はゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）材料から製造される。シンチレータエレメント３０は、光導体３２と一体に形成されるため、光導体３２と同じ材料から製造される。したがって、例示的な実施形態では、シンチレータエレメント３０もＢＧＯ材料から製造される。
【００２１】
図５は、検出器ユニット１５を形成するために、図１に示す光センサアレイ３４に結合された複数の検出器セグメント１６の上面斜視図である。例示的な実施形態では、検出器セグメント１６のマトリックス４８は、シンチレータエレメント３０に対する複数の入力によって画成されるマトリックス入力表面６０を含む。入力表面６０は、長さ６２及び幅６４を有する。検出器セグメント１６のマトリックス４８はまた、光導体３２からの複数の出力によって画成される出力表面７０を含む。マトリックス出力表面７０は長さ７２及び幅７４を有する。例示的な実施形態では、マトリックス入力表面６０によって画成されるエリアは、マトリックス出力表面７０によって画成されるエリアよりも大きい。光センサアレイ３４はまた、長さ８２及び幅８４を有する入力表面８０を有する。例示的な実施形態では、電子回路部３４の入力表面８０によって画成されるエリアは、マトリックス出力表面７０のエリアと実質的に同じである。そのため、電子回路部３４の入力表面８０によって画成されるエリアは、マトリックス入力表面６０によって画成されるエリアより小さい。したがって、光導体３２は、より小さな光センサアレイ３４のアスペクト比とほぼ同じになるようにシンチレータエレメント３０のマトリックス４８のアスペクト比を変更することによって、シンチレータエレメント３０のマトリックス４８と電子回路部３４との間の移行部を形成するように製造される。そのため、光導体３２は、シンチレータエレメント３０から電子回路部３４に光が送信することができるよう、テーパ付け又は斜角付けされる。
【００２２】
種々の実施形態では、検出器ユニット１５の一部分を光障壁２６０で覆うことができる。例えば、面４０、４２、４４、及び／又は４６を光障壁２６０で覆うことができる。さらに、光センサ３４の上側表面２６２を光障壁２６０で覆うことができる。さらに、以下でより詳細に論じるように、例示的な実施形態では、工作物は、シンチレータエレメント３０を形成するために機械加工される又は切り取られる。したがって、種々の実施形態では、各々のシンチレータエレメントを、ギャップ又は空間によって、隣接するシンチレータエレメントから分離することができる。したがって、一実施形態では、光障壁２６０は、ギャップの一部又は全ての中に配設されることができ、それにより、光障壁２６０は、シンチレータエレメント３０の一部又は全ての間に配設される。種々の実施形態では、光障壁２６０は、例えばテフロン(登録商標）テープ又はスペクトル反射器などの拡散反射器として具現化することができる。
【００２３】
図６は、検出器ユニット１５の一部分を形成するために使用することができる検出器セグメント５０の斜視図である。上述したように、検出器セグメント１６のマトリックス４８は、複数のコーナー検出器セグメント５０と、複数のエッジ検出器セグメント５２と、複数の中心検出器セグメント５４とを含むように形成することができる。さらに、検出器セグメント５０、５２、及び５４の各々は、複数のシンチレータエレメント３０及び光導体３２を含む。結果として、検出器セグメント５０、５２、及び５４は、互いに隣接して配置されて、マトリックス４８を形成することができる。例示的な実施形態では、コーナー検出器セグメント５０は、第１の面１０２、第２の面１０４、第３の面１０６、及び第４の面１０８を有する光導体１００を含む。さらに、光導体１００はまた、入力面１１０及び出力面１１２を有する。上述の通り、複数の検出器セグメント１６がマトリックス４８で配列されると、シンチレータエレメント３０に対する入力がマトリックス入力表面６０を形成する。さらに、光導体３２からの出力がマトリックス出力表面７０を形成する。そのため、コーナー検出器セグメント５０の入力面１１４はマトリックス入力表面６０の一部分を形成し、光導体１００の出力面１１２は、マトリックス４８出力表面７０の一部分を形成する。
【００２４】
シンチレータエレメント３０と電子回路部３４との間のアスペクト比を形成するため、光導体１００の少なくとも一部分は、コーナー検出器セグメント５０のアスペクト比が電子回路部３４のアスペクト比と実質的に同じになることを可能にするよう、少なくとも１つの斜角付けされた表面を含むように機械加工される又はその他の方法で形成される。例示的な実施形態では、コーナー検出器セグメント５０の第１及び第２の面１０２及び１０４は、光導体１００の入力面１１０と光導体１００の出力面１１２との間に斜角を形成するように機械加工される。より具体的には、図６に示すように、シンチレータエレメント３０は、光導体１００と一体に形成される。したがって、シンチレータエレメント３０は、光導体１００の入力面１１０まで延在し、光導体１００と一体に形成される。
【００２５】
例示的な実施形態では、４つのコーナー検出器セグメント５０がマトリックス４８の４つの角を形成するように構成されるため、光導体１００の２つの面だけを斜角付けすることができる。例えば、第１の面１０２及び第２の面１０４は斜角付けされることができる。適宜、コーナー検出器セグメント５０の任意の２つの隣接する面を斜角付けすることができる。製造中、第１の面１０２及び第２の面１０４などの光導体１００の２つの面を、斜角付けされた表面を形成するためにクリーブ（cleave）することができる。クリービングは、レーザクリービングデバイス（図示せず）を利用して達成することができる。適宜、第１の面１０２及び第２の面１０４を、側壁表面の一部分を除去するのに適した任意の他のデバイスを使用してクリーブすることができる。例えば、第１及び第２の面１０２及び１０４を、エッチング技法を使用して、面１０２及び１０４を研削し研磨することによって、及び／又は面１０２及び１０４に対して材料を除去するためのフォトリソグラフィ技法を使用して形成することができる。面１０２及び１０４は、側壁１０２及び１０４が光導体１００の入力面１１０から光導体１００の出力面１１２まで内向きに延在するように角度θで形成される。例示的な実施形態では、角度θは約４５°である。適宜、角度θは、３５°と４５°との間とすることができる。しかし、他の角度を、所望に応じて又は必要に応じて設けることができる。
【００２６】
図７は、上述したサブアセンブリ１７の一部分を形成するために使用することができる例示的なエッジ検出器セグメント１２０の斜視図である。図８は、上述したサブアセンブリ１７の一部分を形成するために使用することができる別の例示的なエッジ検出器セグメント１２２の斜視図である。上述の通り、コーナー検出器セグメント５０間に配列され、したがって、マトリックス４８の側面を形成する複数のエッジ検出器セグメント５２を含むように、マトリックス４８を形成することができる。例示的な実施形態では、エッジ検出器セグメント５２は、第１のエッジ検出器セグメント１２０及び第２のエッジ検出器セグメント１２２を含むことができる。
【００２７】
例示的な実施形態では、エッジ検出器セグメント１２０は、第１の面１３２、第２の面１３４、第３の面１３６、及び第４の面１３８を有する光導体１３０を含む。さらに、光導体１３０はまた、入力面１４０及び出力面１４２を有する。上述の通り、複数の検出器セグメント１６がマトリックス４８で配列されると、シンチレータエレメント３０に対する入力がマトリックス入力表面６０を形成する。さらに、光導体３２からの出力がマトリックス出力表面７０を形成する。そのため、エッジ検出器セグメント１２０の入力面１４４はマトリックス入力表面６０の一部分を形成し、光導体１３０の出力面１４２は、マトリックス４８出力表面７０の一部分を形成する。
【００２８】
シンチレータエレメント３０と電子回路部３４との間のアスペクト比を形成するため、光導体１３０の少なくとも一部分は、エッジ検出器セグメント１２０のアスペクト比が電子回路部３４のアスペクト比と実質的に同じになることを可能にするよう、少なくとも１つの斜角付けされた表面を含むように機械加工される又はその他の方法で形成される。例示的な実施形態では、光導体１３０の単一面が、斜角付けされた表面を形成するために機械加工される。例えば、種々の実施形態では、エッジ検出器セグメント１２０の第１の面１３２は、光導体１３０の入力面１４０と光導体１３０の出力面１４２との間に斜角を形成するように機械加工される。より具体的には、図７に示すように、シンチレータエレメント３０は、光導体１３０と一体に形成される。したがって、シンチレータエレメント３０は、光導体１３０の入力面１４０まで延在し、光導体１３０と一体に形成される。
【００２９】
第１の面１３２を、上述したようにコーナー検出器セグメント５０を形成するために使用されるクリービングオペレーションと同様のクリービングオペレーションを使用して斜角付けすることができる。例示的な実施形態では、面１３２は、側壁１３２が光導体１３０の入力面１４０から光導体１３０の出力面１４２まで内向きに延在するように角度θで形成される。例示的な実施形態では、角度θは約４５°である。適宜、角度θは、３５°と４５°との間、又は考えられる他の角度とすることができる。例示的な実施形態では、光導体１３０の面１３２は、光導体１００の面１０４と同じ角度でクリーブされ、それにより、マトリックス４８の縁を形成する光導体は全て同じ角度でクリーブされる。
【００３０】
例示的な実施形態では、光導体１３０の第２の面１３４はまた、エッジ検出器セグメント１２０が、図３に示すようにエッジ検出器セグメント１２２に隣接して配設することができる角度でクリーブされる。第２の面１３４は、角度αでクリーブされる。角度αは、光導体１３０の入力面１４０と出力面１４２との間のアスペクト比を改善又は最適化することを容易にする任意の角度であるように選択することができる。例示的な実施形態では、マトリックス４８は、図３に示すように４つのエッジ検出器セグメント１２０を含むように形成される。
【００３１】
図８を参照すると、エッジ検出器セグメント１２２は、第１の面１５２、第２の面１５４、第３の面１５６、及び第４の面１５８を有する光導体１５０を含む。さらに、光導体１５０はまた、入力面１６０及び出力面１６２を有する。エッジ検出器セグメント１２２の入力面１６４はマトリックス入力表面６０の一部分を形成し、光導体１５０の出力面１６２は、マトリックス４８出力表面７０の一部分を形成する。
【００３２】
シンチレータエレメント３０と光センサアレイ３４との間のアスペクト比を形成するため、光導体１５０の少なくとも一部分は、エッジ検出器セグメント１２２のアスペクト比が電子回路部３４のアスペクト比と実質的に同じになることを可能にするよう、少なくとも１つの斜角付けされた表面を含むように機械加工される又はその他の方法で形成される。例示的な実施形態では、光導体１５０の単一面が、斜角付けされた表面を形成するために機械加工される。例えば、種々の実施形態では、エッジ検出器セグメント１２２の第１の面１５２は、光導体１５０の入力面１６０と光導体１５０の出力面１６２との間に斜角を形成するように機械加工される。第１の面１５２を、上述したようにコーナー検出器セグメント５０及び１２２を形成するために使用されるクリービングオペレーションと同様のクリービングオペレーションを使用して斜角付けすることができる。例示的な実施形態では、面１５２は、側壁１５２が光導体１５０の入力面１６０から光導体１５０の出力面１６２まで内向きに延在するように角度θで形成される。例示的な実施形態では、角度θは約４５°である。適宜、角度θは、３５°と４５°との間、又は考えられる他の角度とすることができる。例示的な実施形態では、光導体１５０の面１５２は、光導体１００の面１０４と同じ角度でクリーブされ、それにより、マトリックス４８の縁を形成する光導体は全て同じ角度でクリーブされる。
【００３３】
例示的な実施形態では、光導体１５０の第２の面１５４はまた、エッジ検出器セグメント１２２が、図３に示すようにエッジ検出器セグメント１２０に隣接して配設することができる角度でクリーブされる。第２の面１５４は、角度αに対して相補的である角度である角度α-1でクリーブされる。例示的な実施形態では、マトリックス４８は、図３に示すように４つのエッジ検出器セグメント１２２を含むように形成される。
【００３４】
図９は、サブアセンブリ１７の一部分を形成するために使用することができる例示的な中心検出器セグメント５４の斜視図である。上述したように、マトリックス４８を、コーナー検出器セグメント５０及びエッジ検出器セグメント５２によって画成されるマトリックス４８の外縁間に配列される複数の中心検出器セグメント５４を含むように形成することができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、各々の中心検出器セグメント５４は、第１の面１７２、第２の面１７４、第３の面１７６、及び第４の面１７８を有する光導体１７０を含む。さらに、光導体１７０はまた、入力面１８０及び出力円１８２を有する。上述の通り、複数の検出器セグメント１６がマトリックス４８で配列されると、シンチレータエレメント３０に対する入力がマトリックス入力表面６０を形成する。さらに、光導体３２からの出力がマトリックス出力表面７０を形成する。そのため、中心検出器セグメント５４の入力面１８４はマトリックス入力表面６０の一部分を形成し、光導体１７０の出力面１８２は、マトリックス４８出力表面７０を形成する。
【００３６】
シンチレータエレメント３０と電子回路部３４との間のアスペクト比を形成するため、光導体１７０の少なくとも一部分は、中心検出器セグメント５４のアスペクト比が光子センサアレイ３４のアスペクト比と実質的に同じになることを可能にするよう、少なくとも１つの斜角付けされた表面を含むように機械加工される又はその他の方法で形成される。種々の実施形態では、光導体１７０の少なくとも２つの面が、角付けられた表面を形成するように機械加工される。より具体的には、図９に示すように、シンチレータエレメント３０は、光導体１７０と一体に形成される。したがって、シンチレータエレメント３０は、光導体１７０の入力面１８０まで延在し、光導体１７０と一体に形成される。
【００３７】
例示的な実施形態では、中心検出器セグメント５４が、マトリックス４８の中心部分を形成するように構成されるため、光導体１７０の４つの面全てが斜角付けされる。面１７２、１７４、１７６、及び１７８を、上述したようにコーナー検出器セグメント５０を形成するために使用されるクリービングオペレーションと同様のクリービングオペレーションを使用して斜角付けすることができる。例示的な実施形態では、面１７２、１７４、１７６、及び１７８は、側壁１７２、１７４、１７６、及び１７８が各々、光導体１７０の入力面１８０から光導体１７０の出力面１８２まで内向きに延在するように角度θで形成される。例示的な実施形態では、角度θは約４５°である。適宜、角度θは、３５°と４５°との間とすることができる。
【００３８】
図１０は、図１に示す検出器アレイ１０などの検出器アレイを製造する例示的な方法２００を示すフローチャートである。ステップ２０２にて、複数の工作物が受け取られる。複数の工作物は、マトリックス４８を形成するために利用される検出器セグメント１６の数に対応する量とすることができる。例えば、例示的な実施形態では、マトリックス４８は、１６の検出器セグメントから形成される４×４マトリックスである。したがって、２０２にて、１６の工作物が受け取られる。例示的な実施形態では、工作物はＢＧＯ材料から形成される。
【００３９】
２０４にて、工作物は、シンチレータエレメント３０を形成するために機械加工される。例示的な実施形態では、検出器セグメント１６の各々は、４つのシンチレータエレメント３０を含むように製造される。４つのシンチレータエレメント３０を形成するために、工作物は、シンチレータエレメントに対する入力でもある検出器セグメントの入力側から、実質的に真っ直ぐな線に沿って、光導体に対する入力側を形成する仮想線まで切り取られる。工作物は、その後、９０°回転され、切り取りプロシージャが繰り返されることができる。２回のソーカットを実施することによって、４つのシンチレータエレメント３０を形成することができることが認識されるべきである。例示的な実施形態はシンチレータエレメント３０を形成するために工作物を切り取ることについて説明するが、エッチングなどの他の技法が利用されて、シンチレータエレメント３０を形成することができることがさらに認識されるべきである。
【００４０】
２０６にて、複数の加工物が、上述した斜角付けされた表面を有するコーナー検出器ユニット５０、エッジ検出器ユニット５２、及び中心検出器ユニット５４を形成するように機械加工される。例示的な実施形態では、コーナー検出器セグメント５０を形成するために４つの工作物が機械加工され、エッジ検出器セグメント５２を形成するために８つの工作物が機械加工されて、中心検出器セグメント５４を形成するために４つの工作物が機械加工される。
【００４１】
２０８にて、４つのコーナー検出器セグメント５０、８つのエッジ検出器セグメント５２、及び４つの中心検出器セグメント５４は、図３に示すマトリックス４８を形成するように配列される。
【００４２】
２１０にて、接着剤が、マトリックス４８の外部表面に塗工される。上述の通り、検出器セグメント１６の各々がマトリックス４８で配列されると、光導体３２の出力表面は、接着剤をその上に受け取るように構成される実質的に平行な単一表面を形成する。２１２にて、電子回路部３４は、接着剤を使用してマトリックス４８に結合される。
【００４３】
本明細書には、種々の実施形態で、マトリックスとして配列される複数の検出器セグメントを含む例示的な検出器アレイが記載される。検出器電子回路部を、接着剤を使用してマトリックスに直接結合することができる。さらに、光センサアレイと検出器セグメントとの間のアスペクト比の変化が存在するため、検出器セグメントは、アスペクト比の変化を補償するために斜角付けされる。したがって、斜角付けされた表面は、シンチレータエレメントから放出される光を、より小さな電子回路部内に誘導する。
【００４４】
種々の実施形態では、シンチレータエレメントは、光導体と一体的に形成されて、異なる屈折率を有する２つの異なる材料を使用することによって引き起される場合がある光損失をなくすことを容易にする。より具体的には、光導体が、同じ材料を用いてシンチレータエレメントと一体的に形成されるため、シンチレータエレメント及び光導体は同じ屈折率を有し、したがって、シンチレータエレメントと光導体との間の光損失を低減する。
【００４５】
例えば、図１３は、検出器セグメント内で光導体とシンチレータエレメントを一体的に形成することのさらなる利点を示す。動作時、高エネルギーガンマ線及び消滅光子を検出するために使用されるシンチレータエレメントは、通常、非常に高い光学指数を有する。例えば、ＢＧＯは、２．１超の光学指数を有する。光導体を構築するために通常使用される材料は、ずっと低い光学指数を有する。例えば、ガラス及びプラスチックは、通常、１．２と１．６との間の光学指数を有する。市販の光学エポキシも、通常、１．２と１．６との間の光学指数を有する。
【００４６】
したがって、また、図１３を参照して、シンチレータエレメント３０内で生成され、図１３に示す光導体１５０の方に移動するシンチレーション光子２５０を考える。ここで、光導体１５０及びシンチレータエレメント３０は同じ材料から作られる。動作時、光子２５０の方向は、表面１６０を横切り、光センサに達するとき変化しない。さらに、光子２５０は、シンチレータエレメント３０の面から反射しない。図１３における光子２５０による経路移動及び表面の反射回数が比較的大きいため、光子２５０が吸収される確率は、光導体材料がシンチレータエレメントを製造するために使用される材料と異なる従来のデバイスより高い。
【００４７】
さらに、シンチレータエレメントを光導体と一体的に製造することは、光導体をシンチレータエレメントに結合するために普通なら利用される場合があるボンド層をなくす。さらに、光導体をシンチレータエレメントと一体的に形成することは、検出器アレイを製造する総合組立て時間を低減し、したがって、検出器アレイの総合コストを低減することを容易にする場合がある。動作時、検出器セグメントは、シンチレーション及びシンチレータエレメントから光センサアレイへの光の誘導を含む少なくとも２つの機能を実施するように構成される。光導体は、検出器ガイドマトリックスのアスペクト比がエレクトロニクスデバイスのアスペクト比に実質的に整合することを可能にするように斜角付けされる。
【００４８】
種々の実施形態は、以下でより詳細に説明するマルチモダリティ撮像システムと共に使用することができる検出器アレイを提供する。マルチモダリティ撮像システムは、任意のタイプの撮像システム、例えば、ＰＥＴシステム、ＳＰＥＣＴシステム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、超音波システム、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、又は画像を生成することが可能な任意の他のシステムなどの異なるタイプの医療撮像システムとすることができる。種々の実施形態は、マルチモダリティ医療撮像システムに限定されるのではなく、例えば独立型ＰＥＴ撮像システム又は独立型ＳＰＥＣＴ撮像システムなどの単一モダリティ医療撮像システムに関して使用することができる。実施形態のいくつかが、固定検出器を有するＰＥＴ撮像システムに関して本明細書で記載されるが、本明細書に記載された実施形態を、他のタイプのＰＥＴ撮像システムと共に使用することもできることが認識されるべきである。他のタイプのＰＥＴ撮像システムは、例えば、非固定検出器を有するＰＥＴ撮像システム又は飛行時間型（ＴＯＦ）ＰＥＴ撮像システムを含むことができる。さらに、種々の実施形態は、人間の被検者を撮像するための医療撮像システムに限定されるのではなく、ヒト以外の被験体を撮像するための獣医学又は非医療撮像システムを含むことができる。
【００４９】
図１１は、第１のモダリティユニット３０２及び第２のモダリティユニット３０４を含む例示的なマルチモダリティ撮像システム３００の斜視図である。２つのモダリティユニットは、マルチモダリティ撮像システム３００が、第１のモダリティユニット３０２を使用して第１のモダリティで患者２０などの被験体をスキャンし、第２のモダリティユニット３０４を使用して第２のモダリティで患者２０をスキャンすることを可能にする。マルチモダリティ撮像システム３００は、異なるモダリティの複数のスキャンを可能にして、単一モダリティシステムに対する診断能力の増加を容易にする。一実施形態では、マルチモダリティ撮像システム３００は、コンピュータ断層撮影／陽電子放射断層撮影（ＣＴ／ＰＥＴ）撮像システム３００である。例えば、第１のモダリティ３０２はＣＴ撮像システムであり、第２のモダリティ３０４はＰＥＴ撮像システムである。ＣＴ／ＰＥＴシステム３００は、ＣＴ撮像システムに関連するガントリ３０６及びＰＥＴ撮像システムに関連するガントリ３０８を含むものとして示される。動作中、患者２０は、例えば電動式テーブル３１２を使用して、撮像システム３００を貫通して画成された中央開口３１０内に配置される。ガントリ３０８は、上述した検出器アレイ１０などの検出器アレイを含む。
【００５０】
図１２は、種々の実施形態による、図１１に示すＰＥＴ撮像システム３０４の略ブロック図である。ＰＥＴ撮像システム３０４は、個々の検出器モジュール１２のリングアセンブリとして配列される検出器アレイ１０を含む。各々の検出器モジュール１２は、上述したように複数の検出器ユニット１５を含むことができる。検出器アレイ１０はまた、患者２０などの被験体又は患者を、例えば電動式テーブル３１２（図１１に示す）を使用して配置することができる中央開口３１０を含む。電動式テーブル３１２は、検出器アレイ１０の中心軸に整列される。動作中、電動式テーブル３１２は、オペレータワークステーション３２０から受信されるコマンドに応答して患者２０を検出器アレイ１０の中央開口３１０内に移動させる。より具体的には、ＰＥＴスキャナコントローラ３２２は、通信リンク３２４を通してオペレータワークステーション３２０から受信される１以上のコマンドに応答する。したがって、スキャニング動作は、ＰＥＴスキャナコントローラ３２２を通してオペレータワークステーション３２０から制御される。
【００５１】
ワークステーション３２０を、ＰＥＴ撮像システム３０４の近くに配置され、通信リンク３２４を介してＰＥＴスキャナコントローラ３２２にハード配線されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）として具現化することができる。ワークステーション３２０を、ＰＥＴスキャナコントローラ３２２に情報を送信するラップトップコンピュータ又は手持ち式コンピュータなどの可搬送型コンピュータとして同様に具現化することができる。一実施形態では、通信リンク３２４を、ＰＥＴスキャナコントローラ３２２とワークステーション３２０との間でハード配線することができる。適宜、通信リンク３２４は、情報がワークステーションとＰＥＴスキャナコントローラ３２２との間で、無線送信することができる無線通信リンクとすることができる。例示的な実施形態では、ワークステーション３２０は、ＰＥＴ撮像システム３０４のリアルタイム動作を制御する。ワークステーション３２０はまた、本明細書に記載された医療画像診断採取及び再構成プロセスを実施するようにプログラムされる。
【００５２】
オペレータワークステーション３２０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又はコンピュータ３３０、ディスプレイ３３２、及び入力デバイス３３４を含む。本明細書で説明する通り、用語「コンピュータ」は、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ロジック回路、及び、本明細書に記載された機能を実行することが可能な任意の他の回路又はプロセッサを使用するシステムを含む、任意のプロセッサベース又はマイクロプロセッサベースのシステムを含むことができる。上記例は、例示に過ぎず、したがって、用語「コンピュータ」の定義及び／又は意味をいずれの点でも制限することを意図されない。例示的な実施形態では、コンピュータ３３０は、入力データを処理するために、１以上の記憶要素又はメモリに記憶される命令のセットを実行する。記憶要素はまた、所望に応じて又は必要に応じてデータ又は他の情報を記憶することができる。記憶要素は、コンピュータ３３０内で情報源又は物理メモリ要素の形態とすることができる。
【００５３】
ＣＰＵ３３０は、通信リンク３２４に接続し、入力デバイス３３４から、入力、例えばユーザコマンドを受信する。入力デバイス３３４は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーンパネル、及び／又は音声認識システムなどとすることができる。入力デバイス３３４及び関連する制御パネルスイッチを通して、オペレータは、ＰＥＴ撮像システム３０４の動作及びスキャンのための患者２０の配置を制御しうる。同様に、オペレータは、得られる画像のディスプレイ３３２上への表示を制御し、ワークステーションＣＰＵ３３０によって実行されるプログラムを使用して画像強調機能を実施し得る。
【００５４】
動作中、光子が検出器アレイ１０上のシンチレータエレメントに衝突すると、光子衝突はシンチレータエレメント上にシンチレーションを生成する。シンチレータエレメントは、アナログ信号を生成し、そのアナログ信号は、上述したように、光導体を介して電子回路部に送信される。電子回路部は、シンチレーション事象が起こると、通信リンク３２４にアナログ信号を出力する。採取回路３４０のセットが、これらのアナログ信号を受信するために設けられる。採取回路３４０は、アナログ信号を処理して、ぞれぞれの有効な事象を識別し、識別された事象を示すデジタル数又は値のセットを提供する。例えば、この情報は、事象が起こったとき、及び、その事象を検出したシンチレーションシンチレータエレメントの位置を示す。
【００５５】
デジタル信号は、通信リンク、例えばケーブルを通して、データ採取コントローラ３４２に送信される。データ採取プロセッサ３４２は、受信された信号に基づいて、散乱補正及び／又は種々の他のオペレーションを実施するようになっている。ＰＥＴ撮像システム３０４はまた、通信リンク３４６を介してデータ採取コントローラ３４２に相互接続される画像再構成プロセッサ３４４を含むことができる。動作中、画像再構成プロセッサ３４４は、デジタル信号に関して種々の画像強調技法を実施し、患者２０の画像を生成する。
【００５６】
種々の実施形態及び／又はコンポーネント、例えば、モニタ又はディスプレイ或いはそれらの中のコンポーネント又はコントローラを、１以上のコンピュータ又はプロセッサの一部として実装することもできる。コンピュータ又はプロセッサは、コンピューティングデバイス、入力デバイス、ディスプレイユニット、及び、例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことができる。コンピュータ又はプロセッサはマイクロプロセッサを含むことができる。マイクロプロセッサを通信バスに接続することができる。コンピュータ又はプロセッサはまたメモリを含むことができる。エモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。コンピュータ又はプロセッサはさらに、記憶デバイスを含むことができ、記憶デバイスは、ハードディスクドライブ又はフロッピー(登録商標）ディスクドライブ光ディスクドライブ、及び同様なものなどの取外し可能記憶ドライブとすることができる。記憶デバイスはまた、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピュータ又はプロセッサにロードするための他の同様な手段とすることができる。
【００５７】
本明細書に記載された方法は、検出器アレイを製造するために使用される。方法を、コンピュータに記憶され、例えば図１２に示すコンピュータ３３０を使用して実装される命令のセット、ソフトウェア、ハイードウェア、その組合せ、又は有形の非一時的なコンピュータ可読媒体として具現化することができる。
【００５８】
先の説明が、例示的であり、制限的でないことを意図されることを理解されたい。例えば、上述した実施形態（及び／又はその態様）を、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に従って特定の状況又は材料に適応するために多くの修正を行うことができる。例えば、方法において挙げるステップの順序は、明示的に記載されるか又は暗黙的に要求される（例えば、１つのステップが、前のステップの結果又は生成物が利用可能であることを要求する）というのでなければ、特定の順序で実施される必要はない。多くの他の実施形態は、上記説明を検討し理解すると当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲と共に添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【００５９】
この書面による説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、また同様に、任意のデバイス又はシステムを作り使用すること、及び、組み込まれる任意の方法を実施することを含む、本発明を当業者が実施することを可能にするために例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含むことができる。こうした他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要件を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言と非実質的相違を有する均等な構成要件を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図される。
【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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【国際調査報告】
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