(57)【要約】  核検出器（例えばＰＥＴ又はＳＰＥＣＴ）において吸湿性シンチレーション結晶３２を利用する際、シンチレーションイベント検出を改良し散乱を減らすために、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）センサ３４が各シンチレーション結晶３２に結合される。結晶３２及びセンサ３４は封止層５１を用いて検出器筐体５０の中に密閉される。各センサ３４からの電気接点６０が封止層５１を通ってのびるか、又はバスが封止層５１を通ってのびるように一緒にバス化される。このようにして、吸湿性シンチレーション結晶（例えばＬａＢr，ＮａＩなど）が湿度から保護され、センサ３４と結晶３２の直接結合によって光散乱が軽減される。
2012505374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核イメージングシステムのための核検出器であって、
密閉可能な検出器筐体と、
前記検出器筐体の中に位置する複数のシンチレーション結晶と、
前記シンチレーション結晶に結合される複数のセンサと、
前記シンチレーション結晶とセンサを前記検出器筐体の中に密閉する封止層とを含む、核検出器。
【請求項２】
前記結晶が吸湿性シンチレーション結晶である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記吸湿性シンチレーション結晶が臭化ランタン及びヨウ化ナトリウムの１つ以上で形成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサがシリコン光電子増倍管センサである、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
各シンチレーション結晶と対応するセンサとの間に透明結合層をさらに含み、前記結合層はおよそ２‐５００ミクロンの厚さである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
各センサからのびる導線をさらに含み、前記導線は処理のために検出情報を送信するため、前記封止層を通ってのびるバスに接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
請求項１に記載の少なくとも１つの検出器を含む核スキャナ。
【請求項８】
核スキャナのための核検出器を構成する方法であって、
複数のシンチレーション結晶を検出器筐体の中に置くステップと、
前記シンチレーション結晶にセンサを結合するステップと、
前記シンチレーション結晶とセンサを、封止層を用いて前記検出器筐体の中に密閉するステップとを含む、方法。
【請求項９】
前記シンチレーション結晶が吸湿性シンチレーション結晶である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記吸湿性シンチレーション結晶が臭化ランタン及びヨウ化ナトリウムの１つ以上で形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサがシリコン光電子増倍管センサである、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記封止層を通って各センサからのびる導線を形成するステップをさらに含み、前記導線は処理のために検出情報を送信する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記センサから、前記封止層を横断するバスへ導線を形成するステップをさらに含み、それを介して検出データが送信される、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記データを診断画像に再構成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各結晶が専用センサに結合されるように前記センサが前記結晶に１：１の比で結合される、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の複数の核検出器を用いて被験者の核画像を生成する方法であって、
第一の核検出器中の第一のセンサにおいて第一のシンチレーション結晶中の第一のシンチレーションイベントを検出するステップと、
前記被験者に対して前記第一の核検出器と反対に位置する第二の核検出器中の第二のセンサにおいて、第二のシンチレーション結晶中の第二のシンチレーションイベントを検出するステップと、
前記第一及び第二のシンチレーションイベントと関連する情報をリストモードで保存するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
前記第一及び第二のシンチレーションイベントが単一陽電子放出イベントに対応するかどうかを、前記第一及び第二のシンチレーションイベントと関連するタイムスタンプ情報の関数として決定するステップと、
前記被験者の画像を再構成するときに、前記第一及び第二のシンチレーションイベントの間のＬＯＲを決定するステップとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第一のセンサによって検出されるエネルギーピークの鋭さに基づいて、前記第一のシンチレーション結晶と相互作用して前記第一のシンチレーションイベントを生じる陽電子の相互作用の深さを決定するステップと、
第三のセンサにおいて、前記第一の核検出器の中に位置する第三のシンチレーション結晶中で発生する第三のシンチレーションイベントを検出するステップと、
前記第三のシンチレーションイベントと関連する情報をリストモードで保存するステップと、
前記第一及び第三のシンチレーションイベントの相互作用の相対時間、前記第一及び第三のシンチレーションイベントの近接性、前記第一及び第三のシンチレーションイベントの間のコンプトン角、前記第一及び第三のシンチレーションイベントの相対エネルギー、及び前記第一及び第三のシンチレーションイベントの相互作用の深さの１つ以上に基づいて、前記第一及び第三のシンチレーションイベントが単一陽電子放出イベントによって生じたかどうかを決定するステップとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一及び第三のシンチレーションイベントのどちらが低い検出エネルギーレベルを持つかを決定するステップと、
前記低いエネルギー値を持つ前記シンチレーションイベントを、時間的に一番目に起こっていると特定するステップと、
前記特定された時間的に一番目のシンチレーションイベントと、前記第二の核検出器中の前記第二のセンサによって検出される前記第二のシンチレーションイベントを用いてレイトレーシングアルゴリズムを実行し、前記時間的に一番目のシンチレーションイベントと前記第二のシンチレーションイベントの間のＬＯＲを決定するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
複数の検出器を持つ陽電子放出断層撮影スキャナであって、該検出器の各々が、
検出器筐体の中の複数の吸湿性シンチレーション結晶と、
各々が各結晶に結合される複数のシリコン光電子増倍管センサと、
各シンチレーション結晶に各センサを結合する透明層であって、厚さ２ミクロン乃至１０ミクロンである、透明層と、
前記センサと結晶を前記検出器筐体の中に密閉する封止層とを含む、陽電子放出断層撮影スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核イメージングシステムにおいて特に応用され、特に吸湿性シンチレーション結晶などを含む。しかしながら、記載される技術は、他のイメージングシステム、他のシンチレーションイベント検出技術などにも応用され得ることが理解される。
【背景技術】
【０００２】
シンチレーション結晶は、密度、光量、緩和時間、色など、核検出器の品質を決定する様々な特性を持つ。エレクトロニクス、信号処理、及び再構成もまた検出器の品質に寄与するが、シンチレーション材料を通るガンマ線から可視光への変換が制限因子となることが多い。タイミングが結晶の主要特性の１つであるＰＥＴイメージングにおいては、ガンマ線を光線へ変換するために高い阻止能を持つ高速応答結晶材料を見つけ出すために、長い期間多大な労力が費やされてきた。
【０００３】
所望の特性の全てを単結晶材料に見出すことは困難であることがわかっている。例えば、ルテチウムベースの化合物は一般に、良い光出力と良い阻止能とともに、実際の化合物に応じて３５乃至４５ナノ秒の減衰時間の間に良いタイミング能力を示す。ハロゲン化ランタンは著しく速い応答時間とより多くの光を提供するが、低密度と低Ｚ値（例えば原子番号）という欠点があり、著しく低い阻止能をもたらす。
【０００４】
いくつかの結晶（例えばＬａＢｒ，ＮａＩ）のさらなる問題はその吸湿性であり、これは結晶を湿度と、結晶のシンチレーション特性の完全な崩壊のリスクに対して敏感にする。吸湿性結晶を密閉しようとする試みは、片側がガラスで、光線を検出する大きな光電子増倍管がガラスを横断している、密閉された箱の中に結晶を置くことを含む。シンチレータと光センサの間のガラスの存在は、光を広範囲に広げる効果を持ち、例えば通常は２×２ｍｍ乃至４×４ｍｍのサイズで、良い信号を生成するために十分な光を収集しない固体アバランシェフォトダイオードなど、いくつかの小さいサイズの光センサにとって信号密度を低過ぎるものにする。
【０００５】
ＬａＢｒなどのより軽い結晶の別の問題は、これらが良い光出力と高速応答性を持つ一方、結晶の低密度と低Ｚ値が結晶との相互作用の確率の減少をもたらし、相互作用が起こるとき、こうした結晶はその相互作用がコンプトン（散乱）である可能性を高め、光子エネルギーの全てが光に変換される光電相互作用とは対照的に、そのエネルギーのわずかしか付与しないということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、上述の問題などを克服する、吸湿性シンチレーション結晶と１：１の比で小さなセンサを利用するための新規の改良されたシステムと方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、核イメージングシステムのための核検出器は、密閉可能な検出器筐体（５０）、検出器筐体（５０）の中に位置する複数のシンチレーション結晶（３２）、シンチレーション結晶（３２）に結合される複数のセンサ（３４）、及び検出器筐体（５０）の中にシンチレーション結晶（３２）とセンサ（３４）を密閉する封止層（５１）を含む。
【０００８】
別の態様によれば、核スキャナのための核検出器を構成する方法は、複数のシンチレーション結晶（３２）を検出器筐体（５０）の中に置くステップ、センサ（３４）をシンチレーション結晶（３２）に結合するステップ、及び封止層（５１）を用いて検出器筐体（５０）の中にシンチレーション結晶（３２）とセンサ（３４）を密閉するステップを含む。
【０００９】
別の態様によれば、核スキャナ（１２）、好適には陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）又は飛行時間型（ＴＯＦ）ＰＥＴスキャナは、検出器筐体（５０）の中の複数の吸湿性シンチレーション結晶（３２）と、各々が各結晶（３２）に結合される複数のシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）センサ（３４）とを各々が含む複数の検出器（１４）を持つ。各検出器はさらに、各センサを各シンチレーション結晶（３２）に結合する、厚さ２ミクロン乃至１０ミクロンの透明層（５２）と、センサ（３４）と結晶（３２）を検出器筐体（５０）の中に密閉する封止層（５１）を含む。
【００１０】
１つの利点は、吸湿性結晶の完全性が維持されることである。
【００１１】
別の利点は、センサ対シンチレーション結晶の１：１の比をもたらすことにある。
【００１２】
主題発明のなおさらなる利点は、以下の詳細な説明を読んで理解することで当業者によって理解される。
【００１３】
本発明は、様々な構成要素と構成要素の配置で、及び様々なステップとステップの配置で具体化し得る。図面は様々な態様を図示する目的に過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】被験者又は患者が患者支持台上で挿入される検査領域を囲む複数の核検出器を持つ核スキャナを含む核イメージングシステムを図示する。
【図２】吸湿性シンチレーション結晶（例えばＬａＢr，ＮａＩなど）が封止層を用いて検出器筐体の内部に密封される、核検出器の一実施形態を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、被験者又は患者が患者支持台１８上で挿入される検査領域１６を囲む複数の核検出器１４を持つ核スキャナ１２を含む核イメージングシステム１０を図示する。一実施形態において、核スキャナは飛行時間型陽電子放出断層撮影（ＴＯＦ‐ＰＥＴ）スキャナであり、核検出器はＰＥＴ検出器である。別の実施形態において、核スキャナは単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）スキャナであり、核検出器はＳＰＥＣＴ検出器である。
【００１６】
スキャンデータは被験者の核スキャン中に取得される。検出器１４によって受信される各シンチレーションイベントに対して、その大きさがデジタル化され、タイムスタンプ（例えばＰＥＴ及びＴＯＦ‐ＰＥＴを用いるとき）がデジタイザ部品１９によって生成され、そしてデータメモリ２０に保存され、再構成プロセッサ２２によってＰＥＴ又は他の核画像に再構成される。一実施形態において、取得スキャンデータはリストモードで保存され（例えばタイムスタンプされるなど）、被験者の両側の異なる検出器において検出されるシンチレーションイベントが解析され（例えばコインシデンスアナライザなどによって）、それらが同じ消滅イベント（例えば被験者における光子又は陽電子発生イベント）由来であるかどうかを決定する。対応するシンチレーションイベントのペアが特定されると、２つのシンチレーションイベント間のＬＯＲ（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を特定するためにレイトレーシングアルゴリズムが実行され、飛行時間情報を用いて陽電子の発生点が特定される。そして発生点は被験者の画像を再構成する際に利用される。
【００１７】
再構成３Ｄ画像が画像ボリュームメモリ２４に保存され、ユーザインターフェース２８上に表示するために画像プロセッサ２６によって処理される。随意に、画像プロセッサは関連ワークステーション上のディスプレイ２９上に画像ボリュームを表示する。ユーザインターフェースは、ユーザが、所望のスキャンパラメータ、提示又は表示用の所望の画像などに関連する情報を入力し、及び／又は、ユーザインターフェース２８及び／又はディスプレイ２９上に提示される３Ｄ画像ボリュームを操作する（例えばズーム、回転など）ことを可能にする。
【００１８】
該システムはさらに、スキャナの検査領域を出入りする患者支持台の移動に関する命令、特定のスキャンパラメータ（例えばスキャン時間など）に関する命令などといった、ユーザインターフェースから受信されるユーザ入力コマンドを実行する制御プロセッサ３０を含む。制御プロセッサはデータ取得中にスキャナを制御する。
【００１９】
核検出器１４は各々複数のシンチレーション結晶３２を含み、その各々はその結晶中の光子イベントを検出する各センサ３４に結合される。１対１のセンサ対結晶比を提供することによって、記載の検出器は従来の検出器に対して大きく改良されたサンプリングを可能にする。
【００２０】
検出器１４で使用するために様々な種類のシンチレーション結晶が考慮される。シンチレーション材料は吸湿性又は非吸湿性であり得る。吸湿性シンチレーション材料を利用する際は、湿気が結晶を劣化させるのを防ぐために、結晶を検出器本体の中に密閉することが有用である。例えば、一実施形態において、シンチレーション結晶は臭化ランタン（ＬａＢｒ）で形成される。別の実施形態において、結晶はヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）で形成される。
【００２１】
図２は、核検出器を気密かつ水密にする役目も果たす封止層５１（例えばポッティング材、樹脂、ゲル、又は他の適切な材料）を用いて検出器筐体５０の内部に吸湿性シンチレーション結晶３２（例えばＬａＢｒ，ＮａＩなど）が密封される、核検出器１４の一実施形態を図示する。結晶３２に入る光子又は陽電子５３，５４ａ，５４ｂはシンチレーションイベントを引き起こし、これによって１つ以上のガンマ線が、結晶中に放出される光線に変換され、それらが結晶の遠位端５６から外へ放出されるまでそれによって内部反射される。そして光線は薄い結合層５２を横断し、結晶３２に対して結合層５２の反対側に配置されるセンサ３４によって検出される。結合層はおよそ２ミクロン乃至およそ５００ミクロンの厚さであり得る。一実施形態において、センサ３４はシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）であり、これはその小さいサイズのために１対１のセンサ対結晶比の構成を容易にする。光線の相対的強さ又は強度、及び所与のセンサにおける検出時間に基づいて、シンチレーションイベントが発生した結晶が決定されることができる。一旦検出器１４での結晶の識別（例えば位置又は場所）がわかると、取得スキャンデータは、光子又は陽電子が放出された被験者の核画像を再構成する際に利用されることができる（例えば核トレーサを用いて）。一実施形態において、各結晶３２は薄い、例えば２‐５００ミクロンのコーティングで密閉され、これはセンサ３４に結合される面を除く全ての面において反射性であり、この面は透明コーティングで覆われる。
【００２２】
光子５３によって生成される光線は、光子が結晶との衝撃を切り抜けない（例えば光子が完全に光線に変換される）光電イベントをあらわす。光子５４によって生成される光線はコンプトン相互作用をあらわし、光子は結晶との衝撃を少なくとも部分的に切り抜ける（例えば光子の全てが光線に変換されるのではない）。
【００２３】
光子５４ａから光子５４ｂへの矢印は、単一光子５４が２つのシンチレーションイベントを生じ、２つの異なる結晶３２によって検出されることを示す。かかるシナリオにおいて、イベント５４ａによって発せられる光の量（大きさ）は結晶によって吸収されるエネルギーの量に対応する。第二のイベントに残されるエネルギーの量はコンプトン散乱角の関数である。第一のイベントは通常は最小エネルギーを吸収する。第一のイベント５４ａは検出されるガンマ線の軌跡を決定する。第二のイベント５４ｂは、例えば相互作用の相対時間、近接性、コンプトン角、相対エネルギー、相互作用の深さなどに基づいて、第二のイベントが第一のイベントとペアにされることができる場合、ガンマ線エネルギー計算を精緻化するために使用可能であり得る。シンチレーションイベントの順序を決定することによって、光子又は陽電子の軌跡が決定されることができ（例えばレイトレーシング技術などを用いて）、これはイベントの１つを関連イベントの時間的一番目（"ｆｉｒｓｔ‐ｉｎ‐ｔｉｍｅ"）として特定する。
【００２４】
単一光子が３つのシンチレーションイベントを生じる別の実施例によれば、最小エネルギーイベントが第一のイベントであると決定され、次に高いエネルギーイベントが第二のイベントであると決定され、最高エネルギーイベントが時間的に最後のイベントであると決定される。３つのイベントから検出されるエネルギーは、例えばＰＥＴイメージングにおける５１１ｋｅＶ使用に相当する。
【００２５】
加えて、相互作用の深さは検出器によって検出されるエネルギーピークの鋭さから決定されることができる。例えば、鋭いピークはシンチレーションイベントがセンサ付近で起こったことを示し、一方丸いピークはシンチレーションイベントが遠く離れて起こったことを示す。相対深さを追跡することは、関連イベントと接続軌跡、及び、コンプトン散乱ガンマ線がシンチレーション結晶のアレイ内で第二の相互作用を持ちそうかどうかを特定するのにも役立つことができる。
【００２６】
別の実施形態において、小さなセンサ３４（例えばＳｉＰＭセンサなど）はその各シンチレーション結晶３２の遠位端５６に直接結合され、封止層５１（例えばポッティング材、シリカ材など）によって検出器筐体５０の中に密閉される。一実施形態において、シンチレータとセンサの間の結合層５２はおよそ２ミクロン乃至５００ミクロンの厚さである。結晶とセンサが単一固体デバイスとして作られるとき、結合層はガラス又はサファイアであり得る。光子が各結晶に入ってシンチレーションイベントを生じるとき、光線は結晶と内部反射され、これらが結晶を出るときに結晶の専用センサによって正確に検出される。センサ３４を各結晶３２に直接結合することによって、配光が緊密に保たれ散乱が最小化される。図示された実施例において、各光子からの光線は、各結晶との光子相互作用の最適表現を可能にする特徴的な痕跡を持つ。
【００２７】
一実施形態において、検出されるシンチレーションイベントに関連する情報をそこから送信するために導線６０が各センサ３４に結合される。各導線は封止層５１を通ってのびる。
【００２８】
別の実施形態において、導線６０は共通ケーブル又はバスなどにまとめられ、ケーブルは封止層が貫通される点の数を減らすために１点において封止層を横断し、そして気密シールの破損の可能性を軽減する。このようにして、吸湿性結晶は湿気からさらに保護される。
【００２９】
検出されるシンチレーションイベントはタイムスタンプされ、核スキャナと関連するメモリにリストモードで保存され、共通消滅イベントに対応するシンチレーションイベントペアを特定するために解析される。例えば、被験者の両側で（例えば１８０°離れて）検出されるシンチレーションイベントは、それらのタイムスタンプが、それらが時間的に近くで又は同時に検出されたことを示すかどうか、従って単一の消滅イベントに対応するかどうかを決定するために解析されることができる。一旦特定されると、対応するシンチレーションイベントのペアを端点として用いてＬＯＲ（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）が計算され、被験者の画像が再構成される。
【００３０】
図２のセンサ３４はその間に隙間を持つように図示されるが、かかる隙間はセンサが互いに分離され、各結晶がその独自の専用センサを持つことを示すために存在することが理解される。さらに、各センサの表面積はその各結晶３２の遠位端５６の表面積に厳密に一致することが理解される。
【００３１】
本発明は複数の実施形態を参照して記載されている。修正及び変更は、前述の詳細な説明を読んで理解することで想到され得る。本発明はかかる修正及び変更を、それらが添付の請求項又はその均等物の範囲内にある限りにおいて全て含むものと解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2012505374.tif 000005
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2012505374.tif 000008
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