Définition de la Tomographie par Emission de Positrons « TEP »

Table des matières

Introduction générale
I Généralité de la technique d’imagerie nucléaire TEP
Introduction
I.1 Définition de la Tomographie par Emission de Positrons « TEP »
I.2 Principe de fonctionnement
I.3 Principes physiques
I.3.1 Désintégration  β+ et émission du positon
I.3.2 Production des radionucléides
I.3.3 Différents radio-traceurs utilisés en TEP
I.3.3.1 18F FDG (Fluoro-désoxyglucose)
I.3.3.2 [ 18F] Fluoro-DOPA
I.3.3.3 [11C] Méthionine
I.3.3.4 [ 18F] NaF
I.3.3.5 [ 11C] Raclopride
I.3.3.6 [15O] H2O
I.3.3.7 [13N] NH3
I.3.3.8 [18F] Fluoro-choline
I.3.4 Annihilation des positons
I.3.5 Système de détection en TEP
I.3.5.1 Effet photoélectrique
I.3.5.2 Diffusion Compton (inélastique)
I.3.5.3 Diffusion Rayleigh (élastique)
I.3.5.4 Production de paires
I.3.6 Chaine de détection des photons d’annihilation
I.3.6.1 Cristal scintillateur
I.3.6.1.1 Choix du scintillateur
I.3.6.1.2 Analyse des principaux cristaux disponibles
I.3.6.2 Guide de lumière
I.3.6.3 Tubes photomultiplicateurs (TPM)
I.3.6.4 Détection en coïncidence
I.4 Limitations des systèmes TEP
I.4.1 Parcours du positon
I.4.2 Acolinéarité des photons γ émis
I.4.3 Types de coïncidence
I.4.3.1 Coïncidences vraies
I.4.3.2 Coïncidences diffusées
I.4.3.3 Coïncidences fortuites
I.4.4 Atténuation des photons γ
I.4.5 Profondeur d’interaction.
I.4.6 Diffusion des photons dans le cristal
I.4.7 Bruit de mesure
I.4.8 Temps mort
I.5 Conclusion
II Etat de l’art de la reconstruction des images TEP
Introduction
II.1 Acquisition des données
II.1.1 Stockage des évènements
II.1.1.1 Mode liste
II.1.1.2 Histogramme brute
II.1.1.3 Sinogramme
II.1.2 Inversion de la transformée de Radon
II.2 Problématique de la reconstruction en TEP
II.2.1 Problème inverse
II.2.2 Modélisation statistique
II.3 Résolution de problème inverse
II.3.1 Méthodes de reconstruction analytiques
II.3.1.1 Rétroprojection filtrée (FBP)
II.3.2 Méthodes de reconstruction itératives
II.3.2.1 Méthode ML-EM
II.3.2.2 Méthode OS-EM
II.3.2.3 Méthode PL-OS-EM
II.4 Avantages et inconvénients des méthodes analytiques et itératives
II.5 Conclusion
III Résultats et discussions
Introduction
III.1 Évaluation de performances
III.1.1 Erreur quadratique moyenne (MSE)
III.1.2 Rapport signal sur bruit crête (PSNR)
III.1.3 Corrélation-croisée normalisée (NCC)
III.1.4 Erreur absolue normalisé (NAE)
III.2 Résultats et discussions de la reconstruction en TEP
III.2.1 Résultats et discussions des approches analytiques
III.2.1.1 Rétroprojection filtrée (FBP)
III.2.2 Résultats et discussions des approches itératives.
III.2.2.1 Maximisation expectative du maximum de vraisemblance (ML-EM:
Maximum Likelihood Expectation Maximization (en anglais))
III.2.2.2 Maximisation expectative du sous-ensemble rangé (OS-EM : Ordered
Subset Expectation Maximization (en anglais))
III.2.2.3 Vraisemblance pénalisée de la maximisation expectative du sous
ensemble rangé (PL-OS-EM : Penalizedlikelihood_OrderedSubsetExpectation Maximization
(en anglais))
III.2.3 Comparaison des méthodes analytiques et itératives
III.3 Développement d’une interface graphique appliquée à l’optimisation pour la résolution du problème inverse en TEP
III.3.1 Description de l’interface
III.3.2 Application
III.4 Conclusion
Conclusion générale