JP2018529083A - 量子ドットに基づくイメージング検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置において、ならびに様々なステップ及びステップの配置において形態をとることができる。図面は、好ましい実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
直接変換素子9021は、第1(最高)のエネルギーバンドに調整され、(読み出し)電極9041と電気的に接触している。直接変換素子9022は、異なるエネルギーバンドに調整され、(読み出し)電極9042と電気的に接触しており、ビア9061を通じて直接変換素子9021を通じて延在する。直接変換素子902pは、さらに他の(最も低い)エネルギーバンドに調整され、(読み出し)電極904pと電気的に接触しており、ビア9062を通じて直接変換素子9021及び9022を通じて延在する。図示の実施形態では、没入部は空である。他の実施形態では、没入部は充填材料で充填される。
図10は図8のデュアルエネルギ変化を示す。図10において、材料114は、絶縁分離層1000によって分離される光センサ領域2021及び2022にそれぞれ対応する層1141及び1142を含む。層1141及び1142は、異なる吸収及び放出特性を有し、領域2021及び2022は異なるスペクトル感度を有する。領域2021及び2022のそれぞれは、それ自身の読み出し電極10021及び10022を有し、電極10022は、ビア1004を介して、領域2022を通じて領域2021にルーティングされる。この形状を有するマルチエネルギー画素構成の例が、 「イメージング検出器」と題され、2013年11月23日に出願された国際公開第2014/087295号公報に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図11は、直接変換画素として構成される材料114の一例を示す。図2と同様に、この実施形態では、量子ドットは、異なるエネルギーバンド幅に対応し、単一層を通じて分布される。図12は、個々の粒子116からの例示的な読み出しを示し、同じエネルギーバンド幅に対応する粒子の出力は同じ経路にルーティングされ、異なるエネルギーバンド幅の粒子は異なる経路にルーティングされる。
図13は、直接変換画素として構成される材料114の一例を示し、異なるエネルギーバンド幅に対応する量子ドットが異なる層に分布される。層の順序付けは、図5及び9及び/又は他に関連して説明されるものと同様になり得る。各層についての読み出しは、図9及び図12及び/又は他に関連して示され、説明されるものと同様になり得る。
PETに関して、代わりに粒子116は、ガンマ線バンド幅で吸収するシンチレーション材料を有する量子ドット118を含む。本明細書で説明されるように、単一の層又はスタック層が用いられることができる。一般に、より高いエネルギー放射線を吸収するために、PET用途のための材料114の厚さは、CT用途のための材料114の厚さの10倍オーダになり得る。
図14は、検出器アレイ112によるイメージングを示す。
以下の実行の順序付けは説明のためのものであり、限定するものではないことを理解される。このように、本明細書では他の順序も考えられる。さらに、一つ又はそれより多くの動作が省略されてもよく、及び/又は一つ又はそれより多くの他の動作が含まれてもよい。
1402において、透過X線放射線がX線管によって生成される。
1404において、透過放射線は検査視野を横断する。
1406において、検出器アレイ112は、検査視野を横断する透過放射線を検出する。本明細書で説明するように、検出器アレイ112は、量子ドット118を有する材料114を含む。
1408において、それを示す電気信号が生成される。
1410において、電気信号が処理されて、患者の一部分を含む検査視野の画像が生成される。
図15は、検出器アレイ112によるイメージングを示す。
以下の実行の順序付けは説明のためのものであり、限定するものではないことを理解される。このように、本明細書では他の順序も考えられる。さらに、一つ又はそれより多くの動作が省略されてもよく、及び/又は一つ又はそれより多くの他の動作が含まれてもよい。
1504において、放出放射線が検査視野を横断する。
1506において、検出器アレイ112は検査視野を横断する放出放射線を検出する。 本明細書で説明するように、検出器アレイ112は、量子ドット118を有する材料114を含む。
1508において、それを示す電気信号が生成される。
1510において、電気信号は、患者の一部分を含む検査視野の画像を生成するように処理される。
本発明は、様々な実施形態を参照して本明細書で説明される。 本明細書の説明を読むと、他の人に変更及び改変が生じる可能性がある。 本発明は、添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲内に入る限りにおいて、そのような改変及び変更の全てを含むと解釈されることが意図される。
Claims (28)
- イメージングシステムの放射線検出システムであって、前記放射線検出システムは、
放射線感受性検出器アレイであって、
一つ又はそれより多くの異なるシンチレーション材料をサポートする一つ又はそれより多くの粒子を備える光学的に透明なカプセル化材料を含み、各々の前記シンチレーション材料はナノメートル乃至マイクロメートルの量子ドットの形態である、
検出器画素
を含む、放射線感受性検出器アレイ
を有する、放射線検出システム。 - 前記一つ又はそれより多くの粒子が異なるシンチレーション材料をサポートし、前記異なるシンチレーション材料の各々が、異なるエネルギー吸収バンド幅を有する、請求項1に記載の放射線検出システム。
- 前記光学的に透明なカプセル化材料が単一のシンチレーション層であり、前記一つ又はそれより多くの粒子が前記単一のシンチレーション層内にある、請求項2に記載の放射線検出システム。
- 光センサであって、前記単一のシンチレーション層が前記光センサに結合される、光センサ
を更に有する、請求項3に記載の放射線検出システム。 - 前記光センサは、感光領域のマトリクスを含み、少なくとも1つの前記領域は前記吸収バンド幅の各々に対応する、請求項4に記載の放射線検出システム。
- 第二の検出器画素であって、前記検出器画素の前記光学的に透明なカプセル化材料と、前記第二の検出器画素の前記光学的に透明なカプセル化材料とが、非ゼロ幅を有する材料のない領域によって分離される、第二の検出器画素
を更に有する、請求項2乃至5の何れか一項に記載の放射線検出システム。 - 前記材料のない領域に配置される反射材料
を更に有する、請求項6に記載の放射線検出システム。 - 前記光学的に透明なカプセル化材料は、少なくとも2つの層を含み、前記層は、前記層の第一の層における前記異なるシンチレーション材料の第一のシンチレーション材料及び前記層の第二の層における前記異なるシンチレーション材料の第二の異なるシンチレーション材料を備える、請求項2に記載の放射線検出システム。
- 前記異なるシンチレーション材料の前記第一のシンチレーション材料に結合される第一の光センサと、
前記異なるシンチレーション材料の前記第二のシンチレーション材料に結合される第二の光センサと
を更に有する、請求項8に記載の放射線検出システム。 - 前記第一の光センサと、前記異なるシンチレーション材料の前記第二のシンチレーション材料との間の結合層
を更に有する、請求項9に記載の放射線検出システム。 - 前記光センサは、感光領域のマトリクスを含み、少なくとも1つの前記領域は前記吸収バンド幅の各々に対応する、請求項10に記載の放射線検出システム。
- 没入部及び3次元感光面を備える光センサであって、前記光学的に透明なカプセル化材料は前記3次元感光面に対して前記没入部内に配置される、光センサ
を更に有する、請求項1に記載の放射線検出システム。 - 前記一つ又はそれより多くの粒子は異なるシンチレーション材料をサポートし、各々の前記異なるシンチレーション材料は異なるエネルギー吸収バンド幅を有し、前記光学的に透明なカプセル材料は、少なくとも2つのシンチレーション層を含み、前記シンチレーション層は、前記シンチレーション層の第一のシンチレーション層における前記異なるシンチレーション材料の第一のシンチレーション材料及び前記シンチレーション層の第二のシンチレーション層における前記異なるシンチレーション材料の第二の異なるシンチレーション材料並びにその間の光センサを備える、請求項12に記載の放射線検出システム。
- 前記光学的に透明なカプセル化材料の周囲は前記没入部の周囲に後続する、請求項12乃至13の何れか一項に記載のイメージングシステムの放射線検出システム。
- 前記一つ又はそれより多くの異なるシンチレーション材料をサポートする前記一つ又はそれより多くの粒子を備える前記光学的に透明なカプセル化材料は、吸収される放射線を、前記吸収される放射線のエネルギを示す、対応する電気信号に直接変換する直接変換材料である、請求項1に記載の放射線検出システム。
- 同じ第一のシンチレーション材料を有する前記粒子の第一のグループの各々の粒子と電気的に接触する第一の電気的コンタクトと、
同じ第二のシンチレーション材料を有する前記粒子の第二のグループの各々の粒子と電気的に接触する第二の電気的コンタクトと
を更に有する、請求項15に記載の放射線検出システム。 - 前記光学的に透明なカプセル化材料は多孔質シリコンを含み、前記一つ又はそれより多くの粒子は前記多孔質シリコンの前記細孔内に配置される、請求項15乃至16の何れか一項に記載の放射線検出システム。
- 前記細孔における前記一つ又はそれより多くの粒子は前記シリコンと相互作用して電子 - 正孔対を生成する、請求項17に記載の放射線検出システム。
- 前記一つ又はそれより多くの粒子は異なるシンチレーション材料をサポートし、各々の前記異なるシンチレーション材料は、異なるスペクトル感度を有し、前記スペクトル感度は20keV乃至120keVの範囲内にある、請求項1に記載の放射線検出システム。
- 前記一つ又はそれより多くの粒子は異なるシンチレーション材料をサポートし、各々の前記異なるシンチレーション材料は、異なるスペクトル感度を有し、前記スペクトル感度は480keV乃至520keVの範囲内にある、請求項1に記載の放射線検出システム。
- 前記光学的に透明なカプセル化材料は、互いにスタックする複数のシリコン層のシートを含む、請求項20に記載の放射線検出システム。
- 検出器画素で放射線を受信するステップであって、前記検出器画素は、一つ又はそれより多くの量子ドットを備えるカプセル化材料を含み、前記量子ドットの各々はシンチレーション材料を含むステップと、
前記検出器画素で、前記受信される放射線を示す信号を生成するステップと、
前記信号を再構成して画像を構成するステップと
を有する、方法。 - 前記量子ドットの少なくとも2つは、異なるエネルギースペクトルに対応する異なるシンチレーション材料を含み、前記少なくとも2つの量子ドットはすべて前記カプセル化材料の同じ層内にあり、
前記カプセル化材料に結合される光センサの第一の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第一の量子ドットに対応する第一の信号を生成するステップと、
前記光センサの第二の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第二の量子ドットに対応する第二の信号を生成するステップと、
前記第一の信号を再構成して第一のスペクトル画像を構成し、前記第二の信号を再構成して第二のスペクトル画像を構成するステップと
を更に有する、請求項22に記載の方法。 - 前記量子ドットの少なくとも2つは、異なるエネルギースペクトルに対応する異なるシンチレーション材料を含み、前記少なくとも2つの量子ドットはすべて前記カプセル化材料の異なる層内にあり、
前記カプセル化材料に結合される光センサの第一の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第一の量子ドットに対応する第一の信号を生成するステップと、
前記光センサの第二の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第二の量子ドットに対応する第二の信号を生成するステップと、
前記第一の信号を再構成して第一のスペクトル画像を構成し、前記第二の信号を再構成して第二のスペクトル画像を構成するステップと
を更に有する、請求項22に記載の方法。 - 前記量子ドットの少なくとも2つは、異なるエネルギースペクトルに対応する異なるシンチレーション材料を含み、前記少なくとも2つの量子ドットはすべて多孔質シリコン材料の同じ層であり、
前記多孔質シリコン材料を介して、前記少なくとも2つの量子ドットの第一の量子ドットに対応する第一の信号を生成するステップと、
前記多孔質シリコン材料を介して、前記少なくとも2つの量子ドットの第二の量子ドットに対応する第二の信号を生成するステップと、
前記第一の信号を再構成して第一のスペクトル画像を構成し、前記第二の信号を再構成して第二のスペクトル画像を構成するステップと
を更に有する、請求項22に記載の方法。 - 前記量子ドットは、3次元感光面上に配置される同じシンチレーション材料を含み、
前記カプセル化材料に結合される光センサの第一の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第一の量子ドットに対応する第一の信号を生成するステップと、
前記光センサの第二の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第二の量子ドットに対応する第二の信号を生成するステップと、
前記第一の信号を再構成して第一のスペクトル画像を構成し、前記第二の信号を再構成して第二のスペクトル画像を構成するステップと
を更に有する、請求項22に記載の方法。 - 前記量子ドットは、3次元感光面の上の少なくとも2つの層に配置される異なるシンチレーション材料を含み、
前記カプセル化材料に結合される光センサの第一の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第一の量子ドットに対応する第一の信号を生成するステップと、
前記光センサの第二の領域で、前記少なくとも2つの量子ドットの第二の量子ドットに対応する第二の信号を生成するステップと、
前記第一の信号を再構成して第一のスペクトル画像を構成し、前記第二の信号を再構成して第二のスペクトル画像を構成するステップと
を更に有する、請求項22に記載の方法。 - 複数の検出器画素を備える放射線感受性検出器アレイを含む放射線検出システムであって、各々の前記検出器画素は、一つ又はそれより多くの量子ドットをサポートする細孔を備える一つ又はそれより多くの粒子を備える、光学的に透明なカプセル化材料を含み、前記量子ドットはシンチレーション材料を含み、少なくとも2つの前記量子ドットは異なるシンチレーション材料を有する、放射線検出システム
を有する、イメージングシステム。
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