Etude et construction d'un tomographe TEP/TDM pour petits animauxcombinant détecteurs à pixels hybrides et modules phoswich à

scintillateurs.

Stan NICOL - Doctorant 1ère annéeDirecteur de thèse : Pr. Christian MOREL

Imagerie multi-modale TEP/TDM

RecalageFusion

Image recalée et fusionnée

Informations anatomique & fonctionnelle

Tomodensitométrie (TDM)

Imagerie anatomique

Lieu A

t1 (Δt1=30 s)

Tomographie à émission de positons (TEP)

Imagerie fonctionnelle

Lieu B

t2 (Δt2=30 min)

Problématique

1. Les acquisitions TEP et TDM du volume à imager ne sont pas simultanées

Solution : Concevoir un système d’acquisition TEP/TDM simultanéepartageant un FOV commun

2. Les acquisitions TEP sont entachées d’un flou cinétique dû aux mouvements physiologiques

Solution : Asservir ce système d’acquisition simultanée à un signal physiologique

Démonstrateur ClearPET

cap

Thermallyconductive pad

thermofoil

Piece of Tyvek

Aluminum foil Pt100

AD590

PMT

Equalization mask

positioning grid

3145 RTVglue

LSO LuYAP

ClearPET GA18

GA18GA18

• Géométrie partielle

• Diamètre 142 mm

• 3 anneaux - 20 secteurs

• 18 modules phoswich LSO/LuYAP (3x6)

• Rotation continue sur 360° (1 tour/min)

• FOV axial : 78.3 mm

• FOV transverse : 96.4 mm

Espace mort axial entre chaque anneau : 11.7 mm

Sinogramme

ClearPET GA18

GATE

• Fantôme cylindrique homogène

• Diamètre 120 mm - Longueur 150 mm

• Activité 100 MBq

z

Segment 0

Nouvelle configuration de détection

On souhaite avec cette nouvelle géométrie :

• Eliminer axialement l’espace mort entre chaque anneau

• Remplir l’intégralité des sinogrammes

• Améliorer la sensibilité de détection des évènements

• Rendre la sensibilité axiale homogène

• Pouvoir intégrer le micro-TDM PIXSCAN (source RX + caméra à pixels hybrides)

ClearPET J18

• Géométrie partielle

• 18 modules phoswich LSO/LuYAP (3x6)

• FOV axial : 54.9 mm

• FOV transverse : 96.4 mm

• Gain en sensibilité (relatif) : 24%

Elimination des espaces morts axiaux

J18J18

ClearPET J18

z

GATE

• Fantôme cylindrique homogène

• Diamètre 120 mm - Longueur 150 mm

• Activité 100 MBq

Segment -1

ClearPET J18

Segment -1

z

ClearPET S18

• Géométrie partielle

• 18 modules phoswich LSO/LuYAP (3x6)

• FOV axial : 54.9 mm

• FOV transverse : 96.4 mm

• Gain en sensibilité (relatif) : 23%

Sinogrammes complets

S18S18

ClearPET J21

• Géométrie partielle

• 21 modules phoswich LSO/LuYAP (3x6)

• FOV axial : 54.9 mm

• FOV transverse : 111.8 mm

• Gain en sensibilité (relatif) : 71%

Homogénéité de la sensibilité axiale

J21J21

Segment -1

Sensibilité

0.E+00

1.E+05

2.E+05

3.E+05

4.E+05

5.E+05

6.E+05

7.E+05

-33 -31 -29 -27 -25 -23 -21 -19 -17 -15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

Segments

GA18J18S18J21

« Derenzo »

J21J18 S18

GATE• Diamètre 100 mm - Longueur 80 mm

• Sphères Ф 1 à 8 mm - 2 MBq

• Sources ponctuelles - 1 MBq

• Background - 50 MBq

Prototype TEP/TDM

Prototype TEP/TDM

Source RX :

• Cible : Mo (Kα=17.4 KeV, Kβ=19.7 KeV)

• Taille du foyer : 50x50 µm²

• Filtration : Mo+Nb (Kβ)

• Angle d’émission : 20°

• Tension : 60 kV max

• Puissance : 50 W max

Caméra à pixels hybrides :

• Détecteur : Si (0-30 KeV)

• Electronique associée : XPAD3-S

• Dimensions : 118x76 mm²

• Taille des pixels : 130x130 µm²

• Fonctionnement : comptage de photons

• Sélection en énergie : 1 seuil réglable (4 KeV min)

38112Transverse

5955AxialFOV(mm)

TDMTEP (J21)

Perspectives …

Evaluer, quantifier :

L’effets des γ de 511 KeV sur la caméra à pixels hybrides

L’effets des RX de basse énergie sur les modules phoswich

Construire le support de détection TEP/TDM

Simuler le tomographe TEP/TDM avec GATE (projet ANR « fgate »)

Merci de votre attention …