Identification de cristaux par filtrage de Wiener pour tomographe d'émission par positrons et tomodensitomètre à comptage de photons

• Main Author: Viscogliosi, Nicolas
• Other Authors: Fontaine, Réjean
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2008
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1442

L'imagerie moléculaire constitue une révolution pour la détection précoce de différentes formes de cancers, pour le développement de nouveaux médicaments et pour l'étude de processus biologiques à la base de la vie. La tomographie d'émission par positrons occupe une place de choix dans ce domaine puisqu'elle permet, d'une part, de comprendre les processus métaboliques au niveau tissulaire voire cellulaire, et d'autre part, par sa capacité d'obtenir des informations ultrasensibles et quantitatives; caractéristiques non présentes dans les autres modalités d'imagerie comme la tomodensitométrie et la résonance magnétique nucléaire. Dans le domaine de la recherche médicale, les sujets sont plus souvent qu'autrement des petits animaux tels que les souris et les rats modifiés génétiquement. Pour tirer profit de l'information transmise du petit animal, la résolution spatiale de l'appareil, mesurée en mm, doit être de 3 à 4 fois meilleure que celle nécessaire chez l'être humain. Les tubes photomultiplicateurs couplés à une matrice de scintillateurs sont très utilisés pour leur faible coût par canal et leur niveau de bruit très bas. Par contre, ceux-ci présentent une incertitude de codage et un effet paralysant important. De leur côté, les photodiodes à avalanche permettent une lecture individuelle des scintillateurs sans erreur de codage et offrent ainsi le potentiel d'améliorer la résolution spatiale. Elles souffrent cependant d'un niveau de bruit électronique élevé qui complexifie la conception de circuits électroniques à très faible bruit. Pour diminuer les coûts du système d'acquisition, quelques cristaux peuvent être accolés à une même photodiode à avalanche. Des techniques de traitement de signaux, analogiques ou numériques, servent alors au démultiplexage des deux cristaux. Certaines de ces techniques sont sous optimales par leur faible rendement ou par leur capacité de démultiplexage limitée. La méthode proposée pour optimiser à la fois le rendement et la capacité de démultiplexage est l'utilisation du filtre de Wiener pour l'identification du cristal excité par le rayonnement issu du sujet placé dans le scanner. Le filtre de Wiener est un filtre optimum faisant partie d'une classe spéciale du domaine du filtrage adaptatif. Sa solution unique se trouve par un calcul mathématique simple et direct qui se prête parfaitement à l'implantation dans une matrice de portes logiques programmable (FPGA). L'implantation de cet algorithme dans le scanner LabPET TM permettra à court terme d'améliorer les performances de démultiplexage des détecteurs à base de photodiodes à avalanche couplés à des cristaux ainsi que d'augmenter le taux de traitement de données à l'intérieur du scanner. À plus long terme, la sensibilité du scanner pourra être bonifiée par le traitement des photons diffusés Compton entre cristaux qui augmenteront de façon importante le débit d'événements à traiter par l'algorithme.