Développement et évaluation de détecteurs multi-cristaux à base de photodiodes avalanches pour scanner bimodal TEP/TDM

• Main Author: Pepin, Michèle Catherine
• Other Authors: [non identifié]
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2007
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4254

Le scanner LabTEP/TDM est un scanner bimodal alliant l'imagerie moléculaire offerte par la tomographie d'émission par positrons et l'imagerie anatomique fournie par la tomodensitométrie.Le scanner proposé parLe laboratoire LabTEP de l'Université de Sherbrooke, bien qu'ayant une résolution spatiale limitée en TDM ([tilde] 500 [mu]m), présente un support anatomique suffisant pour réaliser des études fonctionnelles TEP de haute qualité tout en imposant des doses tout à fait légères à l'animal ([tilde] 1 mGy). Le but de cette thèse de doctorat est de développer et d'évaluer un détecteur multi-cristal à base de photodiodes avalanches destiné à un scanner bimodal TEP/TDM. Ce détecteur à scintillation doit être en mesure de capter efficacement les photons résultant de l'annihilation des positrons impliqués en imagerie TEP (511 keV) de même que les rayons X de plus faible énergie employés en imagerie TDM (30-120 keV). Afin d'offrir une bonne efficacité de détection, le détecteur se doit d'être compact en présentant une haute fraction d'empaquetage et une haute fraction de couplage, afin de maintenir une collecte de lumière optimale.Le choix du photodétecteur s'est porté vers les matrices de photodiodes avalanche fabriquées par la compagnie PerkinElmer Optoelectrics (Vaudreuil-Dorion, Québec, Canada) à la fois pour leurs grandes qualités, mais aussi pour maintenir et rehausser notre expertise dans le domaine et, ce qui n'est pas négligeable, pour faire fructifier la longue collaboration que le laboratoire LabTEP entretient avec cette compagnie depuis près de 25 ans. Au cours de cette thèse de doctorat, nous avons démontré plusieurs points. Tout d'abord, nous avons déterminé que le scintillateur LYSO (5%Y) est le cristal idéal pour notre application. Son rendement photonique, sa résolution temporelle de même que sa résolution en énergie et l'aisance avec laquelle il est possible de le tailler et de le polir en font un candidat de choix. De plus, contrairement au LSO, aucune contrainte de propriété intellectuelle ne vient entraver son emploi dans un appareil d'imagerie médicale commercial contrairement au LSO. Nous avons démontré que les scintillateurs LYSO pouvaient être assemblés en matrice où le réflecteur 3M VM2000 Radiant Light Film maximisait la collecte de lumière lorsque les cristaux étaient collés avec de la colle époxy suite à leur polissage mécanique. Ces matrices ont présenté un comportement adéquat à 60 keV tout comme à 511 keV, confirmant leur aptitude à performer à la fois en mode TDM et en mode TEP. L'opacité du réflecteur 3M VM2000 nous cause cependant quelques inquiétudes en raison de la diaphonie optique qu'elle entraîne. En mode TEP, ce phénomène est négligeable. Cependant, il faut déterminer à quel point il est délétère pour les performances obtenues en mode tomodensitométrique et quel est le seuil que nous pouvons tolérer. Les résultats obtenus avec le prototype de photodiode avalanche fabriqué par la compagnie PerkinElmer Optoelectronics sont très prometteurs. Ces résultats démontrent que les matrices de photodiode avalanche se comportent avantageusement comparativement à leur équivalent commercial fabriqué par la compagnie Hamamatsu. Bien que le processus de développement ait été plus long et plus dispendieux, nous obtenons une matrice de photodiodes à bas bruit, haut gain et fraction d'empaquetage très satisfaisante.