Etude comparative de methodes de reconstruction 3d en imagerie a emission de positions. Implementation et optimisation sur calculateur parallele

Comparative study of 3d pet reconstruction algorithms. Implementation and optimization on parallel computer

• Auteur / Autrice : JEAN FRANCOIS LECOMTE
• Direction : Daniel Bloyet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences médicales
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Caen

Résumé

La tomographie a emission de positions (tep) est une technique indirecte d'imagerie metabolique. A partir des projections suivant de multiples directions d'une distribution radioactive (sinogramme), la reconstruction (probleme inverse) permet de retrouver l'information spatiale. D'autre part, les examens sont affectes par d'importantes fluctuations aleatoires en raison de la nature meme de la mesure. Dans un premier temps, nous presentons la mise au point d'une chaine de projection / reconstructions permettant, a partir d'un fantome numerique quelconque, de simuler un examen tep. Les proprietes statistiques des donnees de projection simulees doivent etre proches de celles obtenues par un imageur de type ecat hr + siemens. Dans un souci de rapidite et afin de pouvoir simuler un grand nombre d'examens, la projection est realisee de maniere analytique en utilisant un modele de bruit additif, gaussien et dependant du signal. A cote de la methode analytique de reconstruction standard par retroprojection des donnees filtrees, nous envisageons le probleme inverse dans un contexte algebrique. Un algorithme deterministe, de minimisation semi-quadratique du critere du maximum a posteriori (map-gcsq) a ete adapte et implemente. Cette reconstruction est rendue possible dans un temps raisonnable par l'emploi d'un algorithme de rebinning. Ce rearrangement des donnees est envisage dans l'espace de fourrier par l'utilisation de l'algorithme fore et par application du theoreme de section centrale (fosa). Nous caracterisons l'influence de la methode de reconstruction sur les proprietes statistiques des images obtenues. Ce travail requiert une puissance de calcul importante et sa realisation passe par l'utilisation d'un supercalculateur cray j916. Notre implementation est en accord avec son architecture particuliere. Les notions de vectorisation et de parallelisation sont illustrees sur deux procedures de la chaine projection / reconstructions.