Reconstruction d'image pour l'imagerie TEP à trois photons

Image reconstruction for three-gamma PET imaging

• Auteur / Autrice : Debora Giovagnoli
• Direction : Dimitris Visvikis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, Image, Vision
• Date : Soutenance le 27/11/2020
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département lmage et Traitement Information - Laboratoire de traitement de l’information médicale (Brest, Finistère) - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Thers
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dimitris Visvikis, Sara Diglio, Lucia Gallego Manzano
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David Brasse, Antonio Gonzalez Martinez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tomographie par émission

Rayons gamma

Reconstruction d'image

Imagerie médicale

Mots clés libres

Trois-gammas

Cone Compton

Reconstruction d'image

Image reconstruction

Three-Gamma

Compton cone

Résumé

Dans cette thèse nous présentons l’imagerie trois gammas, où le système d’acquisition repose sur un émetteur bêta+ et gamma. La justification de l’imagerie 3-gamma est que les informations du détection du troisième gamma peuvent aider à fournir une meilleure localisation du point d’annihilation, permettant ainsi une meilleure qualité d’image et moins de dose délivrée au patient. Nous vous présentons le systéme 3-gamma XEMIS2, développé à Subatech, Nantes, qui est un détecteur basé sur Liquid Xenon, adapté à l’imagerie3-gamma grâce à son stopping power, ses caractéristiques de scintillation et sa géométrie continue. Le principe de la reconstruction d’image 3-gamma est basé sur l’intersection d’une LOR, obtenue à partir des photons de coïncidence, avec un cône Compton, déterminé par le troisième gamma. L’idée est de trouver l’intersection du cône et de la LOR et de l’utiliser pour localiser la position d’annihilation la plus probable sur la ligne, comme pour la différence en temps d’arrivé en TOF-PET. Nous présentons une étude de simulation GATE de deux phantoms (NEMA et Digimouse) pour évaluer les améliorations de la reconstruction d’image 3-gamma par rapport à la TEP conventionnelle, et nous étudions aussi la correction du range du positon, qui est important pour notre émetteur Sc44.

In this thesis we present three-gamma imaging, where the acquisition system relies on a beta+ and gamma emitter. The rationale of 3-gamma imaging is that the third gamma detection information may help to provide better localization of the annihilation point, thus enabling higher image quality and fewer dose delivered to the patient. We present the 3-gamma system, theXEMIS2, developed at Subatech, Nantes, that is a LiquidXenon detector suitable for 3-gamma imaging due to its stopping power, its scintillation characteristics and its continuous geometry. The principle of 3-gamma image reconstruction is based on the intersection of a LOR, obtained from the coincidence photons, with a Compton cone, determined by the third gamma. The idea is to find the LOR\cone intersection and use it to locate the most probable annihilation position on the line,as for the time difference in TOF-PET. We present a complete GATE simulation study of two phantoms (similar-NEMA and Digimouse), to assess the improvements of 3-gamma image reconstruction over conventional PET and we study the positron range correction, which is important for our beta+gamma emitter, Sc44.