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公開番号2024167236
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-03
出願番号2024134919,2021537748
出願日2024-08-13,2020-01-08
発明の名称プリズマトイド光導体
出願人ザリサーチファウンデイションフォーザステイトユニヴァーシティオブニューヨーク
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01T 1/20 20060101AFI20241126BHJP(測定;試験)
要約【課題】亜原子粒子を検出するためのデバイス、及びそれを製造する方法を提供する。
【解決手段】本発明のデバイスは、複数のシンチレータと、これら複数のシンチレータの第1の端部の上に設けられた検出器と、これら複数のシンチレータの第2の端部の上に設けられたプリズマトイドとを含む。プリズマトイドは、複数のシンチレータのうちの隣接するシンチレータ同士の間で光を経路変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
亜原子粒子を検出するためのデバイスであって、
複数のシンチレータと、
前記シンチレータの第１の端部の上に設けられた少なくとも１つの検出器と、
前記シンチレータの第２の端部の上に設けられたプリズマトイドと、
を備え、
前記プリズマトイドは、前記複数のシンチレータのうちの第１の対をなす隣接シンチレータ同士の間で光を経路変更するように構成される、ことを特徴とするデバイス。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記プリズマトイドは、前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの少なくとも１つのシンチレータから放出された少なくとも１つの亜原子粒子の伝播を経路変更するための少なくとも１つの反射面を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの亜原子粒子の前記伝播は、放出シンチレータから前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの別のシンチレータに向かって経路変更される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記プリズマトイドは、少なくとも１つの角柱、少なくとも１つの反角柱、少なくとも１つの角錐台、少なくとも１つの三角形、少なくとも１つの角台塔、少なくとも１つの直方体、少なくとも１つの楔、少なくとも１つの角錐、少なくとも１つの切頭角錐、及び少なくとも１つの部分球のうちの少なくとも１つとして実質的に成形される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
第２の対をなす隣接シンチレータ、を更に備え、
前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの第１のシンチレータは、前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの第１のシンチレータに隣接し、
前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第１のシンチレータは、前記少なくとも１つの検出器のうちの第１の検出器を前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第１のシンチレータと共有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの第２のシンチレータは、前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの第２のシンチレータに隣接し、
前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第２のシンチレータは、前記少なくとも１つの検出器のうちの第２の検出器を前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第２のシンチレータと共有する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記プリズマトイドは、前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第１のシンチレータからの光を、前記第１の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第２のシンチレータ、前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第１のシンチレータ、及び前記第２の対をなす隣接シンチレータのうちの前記第２のシンチレータのうちの少なくとも１つへと経路変更するように構成される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の対をなす隣接シンチレータの前記シンチレータの各々は、第１の内面と、それと実質的に平行な第２の内面とを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１の内面と前記第２の内面とは、前記プリズマトイドからの前記光の実質的に全てのものを前記少なくとも１つの検出器に伝送するために光をこれらの内面同士の間で反射するように構成される、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの検出器は、少なくとも１つのピクセル化センサを備える、請求項１に記載のデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許商標庁に２０１９年１月８日及び２０２０年１月７日にそれぞれ出願された米国仮特許出願第６２／７８９，５５９号及び第６２／９５７，９９１号に対して優先権を主張し、各々の全内容が、引用によって本明細書に組み込まれている。
続きを表示（約 2,400 文字）【０００２】
（政府援助）
本発明は、認可番号第ＥＢ０２４８４９号の下で米国国立衛生研究所によって付与された政府援助を用いて作成されたものである。米国政府は、本発明においてある特定の権利を有する。
【０００３】
（技術分野）
本発明は、一般的に放射線撮像の分野に関し、具体的には陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
ＰＥＴは、生存生物内の機能プロセスを観察するための３次元（３Ｄ）画像を生成する核医学撮像様式である。ＰＥＴは、臨床腫瘍学において癌を検出するため、及び心臓病及び／又は脳障害の臨床診断に向けて一般的に用いられている。陽電子を放出する放射性核種は、生物の中に導入された後に、各消滅において２つの光子を直径方向に正反対に放出しながら減衰する。電磁波が媒体を貫通してある距離だけ伝播する時間を測定するために飛行時間（ＴＯＦ）の測定を利用することができる。ＴＯＦＰＥＴシステムは、光子を検出し、記録された２つの光子が時間コヒーレンス状態にあるかどうか、すなわち同じ位置の消滅事象に属するか否かをＴＯＦ情報を用いて決定する。ＴＯＦＰＥＴは、到着時間の差を用いて各消滅事象の場所を特定する。ＴＯＦ場所特定データがない場合には、計算コストの高い反復的再構成アルゴリズムを用いて測定投影データとの最良一致を与える３Ｄ事象分布が推定される。最新のＰＥＴ読み出しは、速度と磁気共鳴適合性とに起因してシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）を用いて実施される。
【０００５】
ＰＥＴシンチレータでは、単一の器官挿入器等の小さいリング径しか有さない検出システムにおいて特に顕著である視差及びその結果として生じる空間ぼけを低減するために高い相互作用位置（ＤＯＩ）分解能が必要とされる。従来、ＤＯＩ読み出しは、シンチレータアレイ毎に２つの読み出しアレイを用いる両面読み出しによって実施される。しかしながら、両面読み出しは、通常のＰＥＴシステムと比較して２倍の電子機器を必要とする。従って、最近の研究は、１つのシンチレータ及び１つの読み出しアレイしか必要としない片面読み出し技法の開発に主眼を置いてきた。１：１結合を用いることもできるが、システムコストを低減するために一般的には複数のシンチレータ結晶が単一の読み出しピクセルに結合される。
【０００６】
最新のＤＯＩ技法は、光を他の読み出しピクセルに経路変更するためにシンチレータアレイの上部で実質的に平坦な反射性光導体を用いる。そうする上で、単一のガンマ線相互作用事象に関する単一のＳｉＰＭピクセル上で吸収される最大光の一部分の検知と、アレイの全ピクセルにわたって吸収された全光に対するこの検出部分とによってＤＯＩ情報を得ることができる。この測定を行うのには２つの異なる読み出しピクセルしか必要とされない。しかしながら、ＤＯＩ分解能を改善するためにはより多くのピクセルを有することが有用である。
【０００７】
従来の光導体幾何学構成は、光を他の結晶の中へと経路変更してピクセルを読み出すのではなく、ガンマ線吸収が発生した元のシンチレーション結晶の中へと主に光を導き戻す平坦で均一な反射性材料を用いる。それによって光のうちのほとんどが、ＤＯＩ測定を行うのに必要とされる他のピクセルと共有されず、従って片面ＤＯＩ読み出しを無効にすることから、準最適なＤＯＩ分解能がもたらされる高アスペクト比シンチレータ（～１５～２０ｍｍ厚）と均一光導体とを用いる現在の片面ＤＯＩ読み出しは、～５ｍｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）ＤＯＩ分解能しか達成することができない。それとは対照的に、両面読み出しは、１ｍｍＦＷＨＭ程度のＤＯＩ分解能を達成することができ、実践での使用に実現可能になる前に片面技法の改善に向けたかなりの余地を残す。従来のシステム及び方法は、ＰＥＴ検出器システムにおいて影響力の大きい光共有技法を実現することができない。
【０００８】
従来、セントロイディングによってガンマ線相互作用の場所を結晶レベルまで細かく特定することによって全体の検出器システムを改善するアンガーロジックスキームが用いられている。従来の均一光導体の不十分な光共有に起因して、周辺結晶は共有するための結晶及びピクセルが少ないことから、検出器アレイの周辺部におけるアンガーロジック場所特定は、中心部にある結晶及び検出器のものと比較して著しく劣る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のシステムの欠点を解消するために、本明細書では、ＰＥＴ検出器システムにおけるシンチレータ結晶同士の間の光共有を改善するためのシステム及び方法が提示される。本開示は、従来のＤＯＩ読み出しのシステム及び方法の欠点を解消し、検出器アレイ全体にわたって改善されたＤＯＩ分解能及びより均一なアンガーロジック場所特定性能を実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の複数の態様は、上記の問題及び欠点に対処し、下記で説明する利点をもたらす。本発明のある態様は、亜原子粒子（sub-atomic particles）を検出するためのデバイスであって、複数のシンチレータと、シンチレータの第１の端部の上に設けられた少なくとも１つの検出器と、シンチレータの第２の端部の上に設けられたプリズマトイドとを備え、プリズマトイドが、複数のシンチレータのうちで第１の対をなす隣接シンチレータ同士の間で光を経路変更するように構成されるデバイスを実現する。
（【００１１】以降は省略されています）

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