Impact des caractéristiques du scanner TEP préclinique sur la qualité globale de l'image

La tomographie par émission de positrons (TEP) est l’une des techniques d’imagerie nucléaire utilisées dans les domaines de l’oncologie, de la cardiologie et de la neurologie en tant que modalité d’imagerie fonctionnelle. Au cours des trois dernières décennies, les progrès de la modalité PET et le développement de modèles animaux de maladies humaines ont conduit au développement de la technologie PET dédiée aux petits animaux. En raison de la différence de taille entre l’homme et la souris, les scanners pour petits animaux nécessitent une résolution spatiale améliorée. En raison de l’amélioration de la résolution spatiale, la taille du voxel diminue de manière significative, réduisant ainsi le nombre de signaux d’un voxel. Plus le nombre détecté est élevé, plus le rapport signal sur bruit (SNR) est élevé ; l’amélioration de l’efficacité de la détection joue donc également un rôle important. Notre objectif est d’étudier l’impact des caractéristiques du scanner PET sur la qualité globale de l’image. Pour ce faire, nous avons simulé quatre modèles de scanneurs différents. L’idée des conceptions de scanner sélectionnées dans cette thèse est d’ajouter progressivement une dimension supplémentaire dans la position estimée de l’interaction du photon gamma, c’est-à-dire en passant de la détection 2D à la détection 3D. Nous avons démontré qu’il était possible de découpler la résolution spatiale et l’efficacité de la détection, en améliorant les deux simultanément. En outre, nous avons caractérisé le fait que l’amélioration de la résolution spatiale entraîne l’amélioration du coefficient de récupération (RC). L’efficacité de la détection a un impact sur le RSB, ce qui a également un impact sur l’erreur estimée dans les valeurs de RC. Cependant, d’autres facteurs, tels que l’approche de reconstruction d’image et les corrections de normalisation, dégradent ces valeurs d’erreur. Il est donc important non seulement d’améliorer les paramètres de performance des scanners, mais également de mettre en œuvre avec précision le processus de reconstruction d’image, afin de quantifier correctement l’amélioration de la qualité de l’image.Positron Emission Tomography (PET) is one of the nuclear imaging techniques, used in the field of oncology, cardiology and neurology as a functional imaging modality. During the last three decades, advancement of PET modality and the development of animal models of human disease have lead to the development of PET technology dedicated to small animals. Due to the size difference between humans and mice, small animal scanners require improved spatial resolution. Due to the improved spatial resolution, the voxel size decreases significantly thereby, reducing the number of signals from a voxel. Higher the detected counts, higher the signal-to-noise ratio (SNR), thus improvement in the detection efficiency also plays an important role. Our objective is to study the impact of PET scanner characteristics on the overall image quality. To achieve this, we have simulated four different scanner designs. The idea behind the selected scanner designs studied in this thesis is to progressively add an extra dimension in the estimated position of interaction of the gamma photon, i.e., going from 2D detection to 3D detection. We demonstrated that it is possible to decouple the spatial resolution and detection efficiency, improving both simultaneously. Further, we characterized that improving spatial resolution results in improved Recovery Coefficient (RC). Detection efficiency impacts the SNR, which further impacts the estimated error in the RC values. However, there are other factors such as image reconstruction approach and normalization corrections that degrade these error values. Thus, it is important to not only improve the performance parameters of the scanners but also to accurately implement the image reconstruction process, so as to correctly quantify the improvement in the image quality