特許 5944903 相互作用深さシンチレーション検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5944903

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】相互作用深さシンチレーション検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20160621BHJP

   G01T 1/161 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 C

   G01T1/20 B

   G01T1/20 G

   G01T1/20 E

   G01T1/20 D

   G01T1/161 C

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-528480(P2013-528480)

(86)(22)【出願日】2011年9月14日

(65)【公表番号】特表2013-542415(P2013-542415A)

(43)【公表日】2013年11月21日

(86)【国際出願番号】CA2011001035

(87)【国際公開番号】WO2012034220

(87)【国際公開日】20120322

【審査請求日】2014年9月16日

(31)【優先権主張番号】61/382,636

(32)【優先日】2010年9月14日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/382,632

(32)【優先日】2010年9月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513063291

【氏名又は名称】アブデルムーナイム・ファウジ・ゼルーク

(73)【特許権者】

【識別番号】513063305

【氏名又は名称】アレクシ・オレイニク

(73)【特許権者】

【識別番号】513063316

【氏名又は名称】アレクサンダー・ザグメニイ

(73)【特許権者】

【識別番号】513063327

【氏名又は名称】セルゲ・コレフ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100096013

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(74)【代理人】

【識別番号】100167243

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 充

(72)【発明者】

【氏名】アブデルムーナイム・ファウジ・ゼルーク

(72)【発明者】

【氏名】アレクシ・オレイニク

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー・ザグメニイ

(72)【発明者】

【氏名】セルゲ・コレフ

【審査官】 林 靖

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２２４１６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−０５１０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０４８５６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／００−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガンマ光子相互作用の位置の検知を行うためのシンチレーション検出器であって、
夫々の長側面に沿って互いに連結された２以上の細長い第１および第２のシンチレーション結晶素子のアレイと、
ソリッドステート半導体光検出器の共通の基板上に配置された別個の感光領域のアレイと
を備え、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子のアレイは、前記別個の感光領域のアレイに１対１の関係で光学的に連結された近位出力ウィンドウを備え、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子は、該素子の遠位端に屋上部を備え、
前記屋上部は、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子の一方を他方に光学的に連結し、
ガンマ光子相互作用により発生した光を、前記第１および第２のシンチレーション結晶素子の一方から他方に反射し、伝達するように構成され、
前記屋上部は、第１および第２の光ガイド面取り面によって形成され、
前記第１光ガイド面取り面は、前記第１シンチレーション結晶素子と一体の部分であり、
前記第２光ガイド面取り面は、前記第２シンチレーション結晶素子と一体の部分である
シンチレーション検出器。

【請求項2】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子のアレイの前記第１および第２のシンチレーション結晶素子は、複数の結合シンチレーション結晶対を形成し、
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、他の前記結合シンチレーション結晶対の各々から光学的に遮断される
シンチレーション検出器。

【請求項3】

請求項２に記載のシンチレーション検出器であって、
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、前記第１および第２のシンチレーション素子の間に位置決めされた光分離層を備え、
前記光分離層は、前記第１および第２のシンチレーション素子の間の光の共有を制限する
シンチレーション検出器。

【請求項4】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２のシンチレーション結晶の前記遠位端は、向かい合った光連結ウィンドウを備え、
前記光連結ウィンドウは、前記第１および第２の光ガイド面取り面の間に位置決めされており、光連結層が間に配置されることによって互いから分離される
シンチレーション検出器。

【請求項5】

請求項３に記載のシンチレーション検出器であって、
前記屋上部は、別体のプリズム素子によって形成されており、
前記別体のプリズム素子は、前記第１および第２のシンチレーション素子と屈折率が同一または実質的に同一の材料で形成されている
シンチレーション検出器。

【請求項6】

請求項５に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２のシンチレーション素子の各々は、遠位光連結ウィンドウを備え、
前記別体のプリズム素子は、光連結層が間に配置されることによって、前記遠位光連結ウィンドウに光学的に連結される
シンチレーション検出器。

【請求項7】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子は、
互いに一体的に形成されており、
単一のＵ字形状シンチレーション結晶素子の第１および第２の枝部を形成する
シンチレーション検出器。

【請求項8】

請求項７に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２の枝部は、光連結層が間に配置されることによって互いから分離される
シンチレーション検出器。

【請求項9】

請求項３に記載のシンチレーション検出器であって、
前記光分離層は、不透明度が不均等である
シンチレーション検出器。

【請求項10】

請求項３に記載のシンチレーション検出器であって、
前記光分離層は、反射性または拡散反射性を有する
シンチレーション検出器。

【請求項11】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記屋上部は、前記第１および第２のシンチレーション結晶の前記長側面に対して約３５°以上約８０°以下の角度をなす
シンチレーション検出器。

【請求項12】

請求項２に記載のシンチレーション検出器であって、
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、その外面に光遮断層を備える
シンチレーション検出器。

【請求項13】

請求項１２に記載のシンチレーション検出器であって、
前記光遮断層は、反射性または拡散反射性を有する
シンチレーション検出器。

【請求項14】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記第１および第２のシンチレーション結晶素子は、互いに実質的に同一であり、ＬＦＳ、ＳＬＯ、ＬＹＳＯ、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＬｕＡＰ、ＢＧＯ、ＮａＩおよびＰｂＷＯ４の結晶からなる群から選択される
シンチレーション検出器。

【請求項15】

請求項１に記載のシンチレーション検出器であって、
前記別個の感光領域のアレイは、別個のマイクロピクセルアバランシェフォトダイオードのアレイを形成する
シンチレーション検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本願は、２０１０年９月１４日に出願された、米国仮特許出願第６１／３８２，６３２号および米国仮特許出願第６１／３８２，６３６号の優先権の利益を主張するものである。これらの出願に開示された全ての内容は、参照によって本明細書の開示の一部とされる。

【0002】

［０００２］本発明は、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）等の撮影用ガンマ線検出器の分野に関し、詳細には、検出器のシンチレータ素子の結晶質内でのガンマ量子相互作用の横方向（transverse）座標ばかりでなく、個々のシンチレータ素子内での深さ（一般的には、相互作用の深さ方向位置（ＤＯＩ）と呼ばれる）の検知を行うためのシンチレーション検出器に関する。これにより、リング状検出器位置に基づく、ＰＥＴ（または任意の他の）撮影システムの、特にシステムの視野片縁部での空間分解能が向上する。

【背景技術】

【0003】

［０００３］陽電子放射断層撮影は、核医学の三次元イメージング技術であり、人間の患者を含む生存生物の機能活性の空間（３Ｄ）マップを生成する。この技術は、生物学的物質（例えばフルオロデキシグルコース等）に取り付けた陽電子放射核種を調査対象の生物に導入し、次いで（この物質が体内に浸透し、影響のある領域に集中するのに要する所定時間の後）、調査対象の生物内に亘るその分布を調べることに基づく。

【0004】

［０００４］放射性核種が放射した陽電子は、電子と対消滅する前に、調査対象の生物の生物学的組織内を数ｍｍ移動する。この対消滅事象は、２つの５１１ｋｅＶのガンマ量子を発生させる。これらのガンマ量子は、互いからほぼ反対方向（１８０°±０．２３°）に伝播する。対消滅事象のおおよその位置を決定するために、これらの２つの高エネルギ光子を捕捉できる。代表的なＰＥＴシステムでは、これらの光子は、調査対象の生物の周囲にリング状に配置されたシンチレーション素子によって吸収され、低エネルギ可視光子のバーストが発生し、その後、各シンチレーション素子に取り付けられた光検出器によって検知される。高エネルギ光子の各対は、実質上直線的に移動する（一般的には、同時計数線（ＬＯＲ）と呼ばれる）ので、ＬＯＲ交差場所（いわゆる「スィートスポット」）を計算することによって、標識付けされた生物学的物質の場所を特定できる。対をなして到達しなかった高エネルギ光子は、同時検出を使用することによって排除される。

【0005】

［０００５］従来のシステムでは、ガンマ光子吸収事象の空間座標は、１つのシンチレーション素子の大きさの精度のみで決定できる。横方向座標の重要性が高いので、これらのシンチレーション素子は、視野中心部に面する断面が比較的小さい細長い形態を有する（例えば、従来技術を示す図１を参照されたい）。これにより、調査対象の容積の中心部での空間解像度は良好となるが、吸収事象に対するＬＯＲが不正確となるので、空間解像度は、片縁部に向かうに従って徐々に劣化する。従って、シンチレーション素子の長寸法(long dimension)に沿った光子相互作用の位置（これは、通常は、相互作用の深さ方向位置（ＤＯＩ）と呼ばれる）を決定するのが望ましい。ＤＯＩ計測を提供するＰＥＴスキャナは、ＬＯＲを光子吸収事象に更に正確に割り当てることができ、それ故に、視野に亘る分解能の不均等が改善される。

【0006】

［０００６］ＤＯＩ性能(DOI capability)を向上させるための多くの方法が提案されてきたが、これらの方法の多くは、検出器の電子装置を追加することに依存するので、相当に複雑なハードウェアを必要とし、多くの他の問題（例えば、前方に面する電子装置でのガンマ量子吸収や、検出器リングにおけるデッドスペースの増大）が生じる。これらの従来技術の方法のうち、ツマー等による米国特許公開第２００３／０１０５３９７号には、２つの検出器がシンチレーション結晶バーの対向端部に配置された、デュアル検出器読み出し技術が記載されている。デュアル光検出器（ＰＤ）読み出しシンチレーションブロックは、シングルＰＤ読み出しブロック程には、密に詰め込むことができない。そのため、ガンマ量子を捕捉することができないデッドスペースがブロック間に生じる。しかも、この方法は、２倍のＰＤおよび他の電子部品を必要とし（シングルＰＤ読み出しブロックと比較した場合）、これにより製造費用が増大する。

【0007】

［０００７］更に、減衰時間によって区別される２つ以上の異なるシンチレータ層を有するホスウィッチ形検出器がＤＯＩ計測を行うために公知である。例えば、異なる減衰時間の複数のシンチレータからなる多層検出器を使用するレコンテティーチズの米国特許第４，８４３，２４５号を参照されたい。この方法により、おおまかなＤＯＩ指標化が可能となり、ＰＥＴイメージング技術の分解能が向上するが、分解能は、検出用電子装置の弁別性能によって、また、利用可能なシンチレーション材料の選択によって、限定される。しかも、遥かに長い同時計数ウィンドウを必要とし、そのため、収集される事象の数が更にまばらになるとともに誤った同時計数が増え、これらによって、画像の再構成が更に困難になる。

【0008】

［０００８］住谷等の米国特許第７，０９１，４９０号に開示された別の方法は、光の共有（分配）と減衰時間の弁別との両方を組み込んだ多層シンチレータ検出器の使用からなる。この構成は、様々な表面処理が施されるとともに、透明、反射性または不透明の様々な光インタフェース（検出器素子に組み込まれる）によって分離された、多数のシンチレーション結晶を必要とする。これにより、この方法は、おそらく間違いのないことであろうが、デュアル検出器を用いた方法よりも更に複雑になる。それは、シンチレーション素子の組成が非常に複雑になるためである。

【0009】

［０００９］１つの特定の方法は、２つの隣接したシンチレーション結晶間で長寸法に沿った光の共有を使用する。このことは、検出器用電子装置の複雑化に繋がらず、対をなして各結晶に取り付けられた検出器が収集した光信号の比に基づいてＤＯＩ情報を取り出すことができる。これが、レウェレン等の米国特許第７，９５６，３３１号の要旨であり、隣接した結晶間の、形作られた不透明なスクリーンおよび／または空間的光インターフェース層、および、ソリッドステートマイクロピクセル検出器により、いかなる電子装置も追加導入せずに、ＤＯＩ機能をＰＥＴ検出器に追加する手段を提供する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許公開第２００３／０１０５３９７号

【特許文献2】米国特許第４，８４３，２４５号

【特許文献3】米国特許第７，０９１，４９０号

【特許文献4】米国特許第７，９５６，３３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

［００１０］上述の方法は、ＤＯＩ機能付きＰＥＴシステムについての技術的必要条件を満たす。しかしながら、検出器の製造に関連した多くの問題が未解決のままである。例えば、全ての従来のＰＥＴ検出器と同様に、レウェレン等の米国特許第７，９５６，３３１号に概説された方法は、各シンチレーション結晶対を個々の素子から組み立てて、光を共有するための不透明な層および透明な層をこれらの素子間に置くことを必要とする。次に、一対の結晶の各々を（ほぼ手作業で）適当な反射層および光遮断層が一対の結晶間に配置された検出器ブロックに組み立てなければならない。しかしながら、重要なＤＯＩ機能を保持しつつ、更に産業的かつ自動化された方法でシンチレーション検出器ブロックを製造することが望ましい。本発明は、とりわけ、ＰＥＴ検出器の製造の自動化および改善の可能性を更に開く費用対効果に非常に優れた方法で、ＰＥＴシンチレーション検出器にＤＯＩ機能を追加するための別の方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

［００１１］本発明は、シンチレータ内で発生するガンマ光子相互作用の位置または深さを検出できるシンチレーション検出器に関する。本発明の１つの実施例は、少なくとも一対の結合シンチレーション結晶バーを含み、結合シンチレーション結晶バーの各対は、側面と側面とを向き合わせた構成で位置決めされており、且つ、夫々の長側面に沿って連結された２つの個々のシンチレーション結晶バーを含む。これらのシンチレーション結晶バーは、４つの長側面において、互いからおよび周囲環境から光学的に遮断されている。結晶バーの各々の残りの２つの小さい面は、光ウィンドウとして働き、それらの表面は、結晶バーの外部への光カップリングを容易にしまたは制限するために、必要に応じて、研磨され、コーティングが施される。各対の結晶バーの隣接する２つの連結ウィンドウは、光インターフェース層によってこれらの結晶バーに取り付けられた反射素子（即ち「屋上部」）によって光学的に互いに連結される。一実施例では、更に、一方のシンチレーション結晶バーと他方のシンチレーション結晶バーとの間で光を共有するために、コーティングが施された反射面を有する再帰反射プリズムを含む。

【0013】

［００１２］シンチレーション検出器は、更に、反射素子に連結された光ウィンドウとは反対側の、結合シンチレーション結晶バーの各対の隣接する光ウィンドウに光学的に連結されたソリッドステート半導体光検出器を含む。ソリッドステート光検出器は、別個の感光領域のアレイを含み、これらの感光領域の各々は、感光領域の各々が、各結合対の各シンチレーション結晶バーの開放された光ウィンドウに１対１の関係で光学的に連結されるように、共通の基板の好ましくは平らな表面上に配置される。

【0014】

［００１３］シンチレーション結晶バーの結合対の一方のバーの１つの内部における可視光子のバースト（ガンマ光子相互作用事象の結果として発生する）は、２つの付属する結晶バー間で共有される。次いで、付属するシンチレーション結晶バーの長さに沿ったこの事象の位置についての情報は、結合バーの各光出力ウィンドウに連結された光検出器の夫々の感光領域によって記録される光信号の比率を計算することによって、判断されてもよい。

【0015】

［００１４］本発明のこれらおよび他の実施例を、以下の詳細な説明および添付図面において更に詳細に説明する。しかしながら、本明細書中に開示される特定の実施例に対して、それらの本質的な趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変形、変更および代替を行ってもよいことは理解されるべきである。更に、本明細書中で引用した様々な文献の全ては、参照によって、これらの文献に開示された全ての内容があらゆる目的で明確に本明細書の開示の一部とされる。

【0016】

［００１５］これらの例示は、本発明を更によく理解するために、以上の概略の説明および以下の詳細な説明を補足するものである。更に、幾つかの図面に亘り、同様の特徴を示すのに同様の参照番号を使用している。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1a】［００１６］図１ａ（従来技術）は、視野境界２を有する従来のＰＥＴ検出器リング１の概略側面図であり、視野の片縁部に向かって生じる電子陽電子対消滅事象３を、真のＬＯＲ４と、対応する検出器素子によって捕捉された同時計測ガンマ光子から計測される、誤った（位置ずれした）ＬＯＲ５と、ともに示す。

【図1b】［００１７］図１ｂ（従来技術）は、ベース部分６が、光インターフェース層９および光分離層１０によって分離されたシンチレーション結晶バー８の出力ウィンドウ７に連結されたソリッドステート光検出器である、従来技術のＰＥＴ検出器（レウェレン等の米国特許第７，９５６，３３１号）の概略斜視図である。

【図2a】［００１８］図２ａは、新規な検出器の第１実施例の断面図であり、ベース部分６が、結合シンチレーション結晶バー８の出力ウィンドウ７に連結された共通の基板上にその対応する感光領域を有する光検出器に相当する。これらの結晶バー８は、光ガイド面取り面１１（これらの面取り面が屋上部１６を形成する）を有しており、光インターフェース層１２および遠位連結ウィンドウ１３によって互いに連結されている。これらの結晶バー８の隣接する面は、光分離層１４を介して互いに取り付けられており、その外側が光遮断コーティング１５で覆われている。

【図2b】［００１９］図２ｂは、新規な検出器の第２実施例の断面図であり、図２ａの要素と同様の要素（同じ参照番号が付してある）に加えて、結合シンチレーション結晶バー８間に光を共有できるように構成された再帰反射結晶素子によって形成された屋上部１６を示す。屋上部１６は、光インターフェース層１７および遠位連結ウィンドウ１８を介して結晶バー８に連結されている。

【図2c】［００２０］図２ｃは、新規な検出器の別の実施例の断面図であり、図２ａの要素と同様の要素（同じ参照番号が付してある）に加えて、Ｕ字形状のシンチレーション結晶１９を、２つの近位連結ウィンドウ７と、光ガイド面取り面１１（これらの面取り面が屋上部１６を形成する）と、光分離層１４によって設けられた狭幅の開口部と、ともに示す。

【図3a】［００２１］図３ａは、ガンマ光子相互作用で放出された光を、本発明の一部を構成する面取り面が案内する方法を示す図である。２０は、γ光子相互作用場所（ここで可視光が発生する）であり、矢印２１は、第２シンチレーション結晶バーと共有される放出光の大部分を示す。

【図3b】［００２２］図３ｂ（従来技術）は、従来の光の共有方法において、ガンマ光子相互作用が起こる結晶バーに連結された検出器感知領域に大量の光２２が反射されて戻る（破線参照）ことを示す図である。

【図4a】［００２３］図４ａは、光ガイド面取り位置の角度２３および大きさ２４を示す図である。

【図4b】［００２４］図４ｂは、連結ウィンドウおよび光ガイド面取り位置とともに、光ガイド面取り面の大きさ２４、結晶バーの幅２５および連結ウィンドウの大きさ２６を、２つの光検出器間で共有する光の特性および量を調節する上で使用できるパラメータとして示す図である。

【図5a】［００２５］図５ａは、本発明の別の実施例による検出器ブロックの斜視図であり、検出器ブロックは、面取りを施された結晶質シンチレーションバー８の対（図２ａ，図３ａ，図４ａに示す検出器の形態の、面取りを施された結晶質の対の各々を有する）のｎ×ｋのアレイからなり、光検出器６の２ｎ×ｋのアレイに連結されている。

【図5b】［００２６］図５ｂは、本発明の別の実施例による検出器ブロックの斜視図であり、検出器ブロックは、結晶質シンチレーションバー８の対（図２ｂに示す検出器の形態の結晶質対の各々を有する）のｎ×ｋのアレイからなり、遠位連結ウィンドウおよび再帰反射器１６を介して互いに連結された各対の結晶バーとともに、近位出力ウィンドウを介して光検出器６の２ｎ×ｋのアレイに連結されている。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［００２７］本発明は、シンチレーション検出器に関し、この検出器は、検出器のシンチレーション材料内で発生するγ光子相互作用の深さ座標を検知でき、これによってリング状ＰＥＴ画像処理システムの分解能が向上する。一実施例では、添付図面（特に図２ａ）を参照すると、本発明は、少なくとも一対の結合シンチレーション結晶素子すなわちバー８を含む、γ光子相互作用の深さ位置を計測するためのシンチレーション検出器に関する。結合シンチレーション結晶バー８の各対は、（ｉ）シンチレーションバー８間での光の共有を制限するために、２つの別個のシンチレーション結晶バー８間に位置決めされた光分離層１４と、（ｉｉ）結合シンチレーション結晶バーの各々の遠位端（図１ａを除く全ての図の上部分）に１つずつ設けられた遠位連結ウィンドウ１３であって、互いに光学的に接触する、場合によっては、光インターフェース層１２を間に置いて光学的に接触する遠位連結ウィンドウ１３と、（ｉｉｉ）結合シンチレーション結晶バー８の各々の遠位端に設けられた光ガイド面取り面１１（当該技術分野で公知の矩形の結晶バー形状と異なる）とを含む。光ガイド面取り面１１は、各結晶バー８の幅に関して様々な大きさ２４を備えていてもよく、各結晶バー８の最長面(longest face)に対して様々なカット角度２３をなして（一方のバーでγ光子相互作用が発生する複数の結合結晶バー８間での光の共有を最適化するのに必要とされる場合があるように）いてもよい。同様に、遠位連結ウィンドウ１３は、光の共有を更に最適化するために、様々な大きさ２６および形状を備えていてもよい（図４ａおよび図４ｂ参照）。光ガイド面取り面１１は、従来の光の共有方法（従来技術を示す図３ｂ参照）とは異なり、γ光子相互作用事象で発生した光のごく一部を、結合シンチレーション結晶素子８の各対の他方の結晶バーに到達するように反射する。図３ｂに示す従来技術では、発生した光のこの部分は、反射されて同じ結晶バー内に戻される。

【0019】

［００２８］γ光子相互作用事象で発生した可視光を更に多く収集し、２つの別個のシンチレーションバー８間での光の共有を最適化するために、各バー８の表面は、機械的処理（例えば研削または研磨）が施されてもよく、化学的処理（例えばエッチング）が施されてもよい。近位出力ウィンドウ７は、十分な光収集できるように、また、光の伝達を高められるように、好ましくは、研磨される。光の収集を更に改善し、一対の結合シンチレーション結晶バー８と別の一対の結合シンチレーション結晶バーとの間のクロストークを防止するために、各シンチレーション結晶バー８の外面は、吸光性カバーまたは光反射性カバーによって覆われていてもよい。更に、光遮断層１４は、不透明度が不均等であってもよく、反射性であってもよく、および／または光拡散板として働いてもよい。

【0020】

［００２９］個々のシンチレーション結晶バー８の材料は、好ましくは、ＬＦＳ、ＳＬＯ、ＬＹＳＯ、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＬｕＡＰ、ＢＧＯ、ＮａＩおよびＰｂＷＯ_４からなる群から選択される。検出器を構成する各結合シンチレーション結晶バー対の個々のバーは、好ましくは、同一のシンチレーション材料で形成されている。この材料は、好ましくは、ＬＦＳシンチレーション結晶（ゼコテックフォトニクス社から入手できる）である。また、各シンチレーション結晶バー８の材料は、好ましくは、光出力が８０％よりも高いＮａＩ：ＴＩであり、螢光減衰時間が５０ｎｓ未満であり、密度が６g/cm^３よりも大きい。

【0021】

［００３０］別の実施例では、本発明のシンチレーション検出器は、更に、検出器の感光領域が個々のシンチレーション結晶バー８の各々の近位出力ウィンドウ７に１対１の関係で光学的に連結されたソリッドステート半導体光検出器６（ゼコテックフォトニクス社から入手できる）を含む。当該技術分野で公知の従来の位置検出光電子倍増管（ＰＭＴ）とは異なり、本発明のソリッドステート半導体光検出器６は、全体に平らな表面を形成する共通の基板の上に配置された別個の感知領域のアレイを含む。光検出器の各感知領域は、マイクロピクセルアバランシェフォトダイオードのアレイを含み、これらのダイオードは、好ましくは、各感知領域の材料に埋め込まれる。各感知領域のピクセル（独立ｐ−ｎ接合）密度は、好ましくは、１０００pixel/mm^２よりも大きい。ピクセル密度は、多くの用途に対しては、５０００pixel/mm^２乃至１５０００pixel/mm^２で十分であるが、更に好ましくは、約４００００pixel/mm^２以上である。添付図面に示すように、各シンチレーション結晶バー８の近位出力ウィンドウ７は、光検出器６の夫々の感知領域の各々に１対１の関係で連結されている。本発明のこの実施例の全体の斜視図を図５ａに示す。この図では、ｎ×ｋ対の結晶シンチレーションバー８のアレイが、２ｎ×ｋ個の別個の感知領域を有するソリッドステート光検出器６に、シンチレーション結晶バー８の各々と１対１の関係で接続されている。

【0022】

［００３１］別の実施例では、図２ｂを参照すると、本発明は、上述の実施例と類似であるが、個々のシンチレーション結晶バーの遠位端に光ガイド面取り面を形成する代りに、シンチレーション結晶バーの各結合対の各結晶バーが、再帰反射器１６（即ち、屋上部または屋上素子）に連結された遠位光連結ウィンドウ１８を有するシンチレーション検出器に関する。再帰反射器１６は、好ましくは、プリズム形状を有しており、その屈折率がシンチレーション結晶バー８と同じまたは類似の材料で形成される。再帰反射器の光ガイド面の角度および大きさは、図４ａおよび図４ｂに示す第１実施例の光ガイド面取り面の大きさおよび角度と同様に、結合された２つのシンチレーション結晶８の対の各々の間での光の共有を最適化する上で必要なだけ変えてもよい。再帰反射器の表面は、好ましくは、内部光反射を容易にするために、光学的研磨が施されており、シンチレーション検出器の特定の構成に応じて反射性コーティングで覆われていてもよい（結合シンチレーション結晶８の各対の遠位連結ウィンドウに好ましくは取り付けられた連結側部の代りに、光学的接着剤、または（好ましくはシンチレーション結晶バーの材料と同じまたは少なくとも類似の屈折率を有する）他の光インターフェース層を用いる）。再帰反射器１６の連結面および結晶バー８の遠位連結ウィンドウには、結晶バー間の光学的結合を改善するために、反射防止コーティングが施してあってもよい。更に、シンチレーション結晶バー８の各結合対に取り付けられた再帰反射器の全体を、光学的に透明なプラスチックを用いて、打ち抜き、射出成形、または別の同様の技術によって１回の作業で単一のユニット（しかしながら、互いから光学的に遮断されたユニット）として製造してもよい。再帰反射器は、製造後、図５ｂに示すように、結合シンチレーション結晶バーのアレイの遠位端に取り付けられる。この実施例は、上述の実施例の全ての利点を備えており、しかも製造が更に容易であり、安価な材料を使用し得る。本発明のこの実施例の全体を図５ｂの斜視図に示す。ここでは、ｎ×ｋ対の結合シンチレーションバー８のアレイの近位端が、２ｎ×ｋ個の別個の感知領域を有するソリッドステート光検出器６に、シンチレーション結晶バー８の各々と１対１の関係で接続されている。アレイを構成するシンチレーション結晶バーの各結合対は、それらの遠位端において、対応する再帰反射器１６に接続される。再帰反射器のアレイは、単一のアッセンブリ部品として製造し、また、１回の簡単な作業で取り付けることが可能である。

【0023】

［００３２］本発明の更に別の実施例では、図２ｃを参照すると、上述の実施例のシンチレーション結晶バーの各結合対の代りに、１つのＵ字形状シンチレーション結晶１９を備える。Ｕ字形状シンチレーション結晶１９の枝部（分割された部分）の大きさ(proportions) は、図２ａ，図２ｂ，図３ａ，図４ａ，図５ａ，図５ｂに示す他の実施例の結晶バー８のそれと同様である。これらの枝部間には、狭幅のスロットが、他の実施例の同様の層と同様の光分離層１４によって狭められて形成されている。Ｕ字形状シンチレーション結晶バー１９の遠位端には、対をなした別々のシンチレーション結晶８を使用する本発明の他の実施例におけるのと同様の光ガイド面取り面１１（屋上部を形成する）が設けられている。この構成には、本発明の他の実施例のシンチレーション結晶の各結合対の結晶バー間に存在する光インターフェースをなくすという利点がある。これにより、フレネル反射による損失および内部反射による光学的損失をなくし、光収集効率が向上する。

【0024】

［００３３］上述の実施例を含む本発明の全ての可能な実施例は、デュアル検出器読み出し技術（シンチレーション結晶バーの各端で光検出器を使用する）を越える重要な利点を有する。幾何学的寸法が同じであり、横方向空間解像度が同じであるとすれば、本発明の新規な検出器デバイスは、前記デュアル検出器技術と比較して、検出器間に２倍の光路を提供する。これによって、出力信号比が高くなる。この改良により、ＤＯＩ計測の精度が向上することが期待される。

【0025】

［００３４］本発明は、開示される特定の詳細に限定されない。本発明を、図示し且つ本明細書中に説明した実施例に関して述べたが、本発明は、本発明の趣旨および本質的な特徴から逸脱することなく、その他の特定の方法または形態で実施してもよい。従って、上文中に説明した実施例は、全ての点に関し例示であって、限定ではないと考えられるべきである。従って、本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と等価の意味および範囲内の全ての変更は、その範疇に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0026】

６…光検出器
７…近位出力ウィンドウ
８…結合シンチレーション結晶バー
１１…光ガイド面取り面
１２…光インターフェース層
１３…遠位連結ウィンドウ
１４…光分離層（光遮断層）
１５…光遮断コーティング
１６…再帰反射器
１７…光インターフェース層
１８…遠位光連結ウィンドウ
１９…シンチレーション結晶
２２…光
２３…カット角度
２４，２６…大きさ

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】