Analyse et modélisation des performances d`un nouveau type de

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Analyse et modélisation des performances d’un
nouveau type de détecteur en médecine nucléaire :
du détecteur Anger au détecteur Semi-conducteur.
THÈSE
présentée et soutenue publiquement le 10 décembre 2012
pour l’obtention du
Doctorat de l’Université de Lorraine
Spécialité Automatique et Traitement du signal
par
Laëtitia Imbert
Composition du jury
Rapporteurs : Daniel FAGRET INSERM, CHU de Grenoble
Christian MOREL CPPM, Université d’Aix-Marseille
Examinateurs : Irène BUVAT IMNC, Orsay
Alain NOEL CRAN, Centre Alexis Vautrin
Gilles KARCHER CRAN, CHU de Nancy
Didier WOLF CRAN, Université de Lorraine
Invités : Pierre-Yves MARIE INSERM, CHU de Nancy
Didier PEIFFERT CRAN, Centre Alexis Vautrin
Ecole doctorale IAEM Lorraine
Université de Lorraine
DFD Automatique
Centre de Recherche en Automatique de Nancy CNRS – UMR 7039
Université de Lorraine

Remerciements
REMERCIEMENTS
Cette thèse, financée par le Centre Alexis Vautrin, s’est déroulée au sein du service de
médecine nucléaire du CHU de Nancy et de la plateforme d’imagerie Nancyclotep. Elle a été
effectuée en parallèle d’une activité clinique en tant que physicienne médicale. A ce titre, je
souhaite remercier l’ensemble des personnes qui ont travaillé à mes côtés durant ces trois
années.
Je tiens à remercier :
Monsieur le Professeur François GUILLEMIN, ancien directeur du Centre Alexis Vautrin,
pour le soutien financier sans lequel cette thèse n’aurait vu le jour.
Monsieur le Professeur Gilles KARCHER, chef du service de médecine nucléaire du CHU de
Nancy et responsable de la plateforme Nancyclotep, pour m’avoir accueillie et mis à
disposition les moyens nécessaires à la réalisation de ce projet de recherche. Je le remercie
également pour ses conseils et la confiance qu’il m’a accordée au cours de ces trois années.
Monsieur Alain NOEL, physicien médical, pour m’avoir permis, il y a trois ans, de débuter
cette thèse et avoir accepté de la diriger. Je le remercie également pour son aide précieuse,
sa disponibilité et son soutien qui ont contribué à l’achèvement de ce travail.
Messieurs les Professeurs Daniel FAGRET, chef du service de médecine nucléaire du CHU
de Grenoble et Christian MOREL, enseignant chercheur à l’université d’Aix-Marseille, pour
avoir accepté d’examiner ce travail de thèse. Je les remercie de l’honneur qu’ils me font en
siégeant à ce jury.
Madame Irène BUVAT, directrice de recherche et responsable de l’équipe « Quantification
en Imagerie Moléculaire » sur le campus d’Orsay de l’université Paris 11, pour m’avoir fait
l’honneur de participer à mon jury de thèse.
Monsieur le Professeur Didier WOLF, directeur du laboratoire du CRAN, pour m’avoir permis
d’intégrer son équipe de recherche. Je le remercie également pour sa disponibilité et l’intérêt
qu’il a porté à mon travail de thèse.
Monsieur le Professeur Didier PEIFFERT, chef du département de radiothérapie du Centre
Alexis Vautrin, pour m’avoir permis de réaliser cette thèse en acceptant d’être mon tuteur
scientifique. Je le remercie également d’avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse.
Monsieur le Professeur Pierre-Yves MARIE, médecin nucléaire dans le service du CHU de
Nancy, pour le temps qu’il a consacré à ce travail de recherche. Je le remercie également
pour ses conseils avisés, son optimisme et sa patience…

Remerciements
Monsieur Nathaniel ROTH, responsable scientifique de la société Spectrum Dynamics, pour
sa participation active à la réalisation de ce travail. J’espère que notre collaboration franco-
israélienne se poursuivra à l’avenir.
Monsieur Ernest GALBRUN, ingénieur de recherche au CRAN, pour sa disponibilité et le
développement des programmes informatiques qui m’ont permis d’exploiter les résultats des
simulations Monte Carlo.
Messieurs le Professeur Philippe FRANKEN, médecin nucléaire au CHU de Nice et le
Docteur Bernard SONGY, médecin nucléaire au Centre de Cardiologie du Nord, pour leur
participation active à la rédaction de l’article scientifique portant sur la comparaison des
performances des gamma-caméras dédiées à la cardiologie nucléaire.
Monsieur le Professeur Pierre OLIVIER pour son soutien, sa disponibilité et son écoute à
des heures parfois tardives. J’espère que la fin de ce travail de cette thèse nous laissera plus
de temps pour travailler ensemble.
Madame Wassila DJABALLAH, médecin nucléaire, pour ses conseils et sa gentillesse. Merci
d’avoir surveillé ma tension au cours de ces trois dernières années ! Je remercie par la
même occasion Monsieur Karim DJABALLAH, cardiologue, pour sa bonne humeur et
l’accueil qu’il me réserve quand j’arrive aux épreuves d’efforts.
Monsieur Jean-Claude MAYER, médecin nucléaire, pour m’avoir transmis ses
connaissances sur la radiothérapie métabolique à l’Iode 131 et son talent de photographe
lors des grandes occasions !
Madame Marie-Hélène LAURENS et Monsieur Pierre THOUVENOT, médecins nucléaire
dans le service de l’hôpital Central, pour m’avoir toujours réservé un accueil chaleureux lors
de mes visites.
Monsieur Nicolas DAVID, médecin nucléaire à la polyclinique d’Epinal, pour avoir veillé sur la
santé de la physicienne médicale du service de médecine nucléaire de Nancy. Merci pour ta
gentillesse et ta bonne humeur au cours de ces trois dernières années.
Je remercie également Fanny, Solène, Nicolas, Sinan, Grégoire, Antoine, Olivier et Elodie,
médecins nucléaires, pour leur sympathie. Un grand merci à Grégoire et Antoine pour l’aide
qu’ils m’ont apportée lors de l’étude clinique DSPECT. Olivier, merci pour tes nombreuses
idées et tes compétences informatiques qui m’ont souvent bien dépanné. Elodie, merci pour
ton aide et ton soutien, à présent, je devrai avoir un peu plus de temps pour toi !
Je remercie sincèrement l’ensemble du personnel du service de médecine nucléaire du CHU
de Nancy (hôpitaux de Brabois et de Central) : médecins, cadres de santé, manipulateurs,
secrétaires, AS, ASH (en espérant que je n’oublie personne !) pour la bonne humeur qui
règne au sein du service ! Je remercie tous les manipulateurs qui travaillent à mes côtés
pour leur soutien et leur compréhension surtout ces derniers mois… Merci à Annabelle,
Karine et Martine pour leur écoute dans les moments difficiles.

Remerciements
Je n’oublie pas l’équipe de radiopharmaciens qui, à défaut d’avoir travaillé sur la caméra à
semi-conducteurs, ont eu le mérite de me supporter ! Je remercie Monsieur le Professeur
Alain NICOLAS pour son optimisme et sa bonne humeur. Janie, merci pour ton soutien, je te
souhaite une bonne continuation sur Metz; Frédéric, merci pour tes conseils lors de la
rédaction de ce mémoire de thèse et bien sûr mon collègue de bureau, Nicolas, merci pour
ta compréhension, ton écoute pendant nos pauses café ou « déchets » et bien sûr pour avoir
partagé mes journées (et soirées) !!
Un grand merci à toute l’équipe de Nancyclotep qui m’a soutenue pendant ces trois années :
Fatiha, Véronique, Carole, Bernard, Henri, Sylvain et Mickael. Fatiha, merci pour tes
nombreux conseils ; Véronique, merci pour tout…notamment pour nos fous rires lorsqu’il faut,
une fois par an, remplir les sphères de ce fameux fantôme ! Bernard, merci pour ta patience
et ton écoute. Henri, merci pour ta disponibilité et les nombreux posters que tu m’as
rapportés ! Sylvain, pour ta présence lors de nos escapades parisiennes (à Saint-Denis, je
précise !). Mickael : merci pour ta bonne humeur et ton professionnalisme.
Je remercie également Monsieur Daniel PHULPIN, coordinateur de l’unité de radioprotection
du CHU de Nancy, pour son écoute et son soutien au cours de ces trois années.
Je tiens à remercier mes collègues de l’équipe de physique médicale du Centre Alexis
Vautrin. Mademoiselle Isabelle BUCHHEITT, responsable de l’unité, pour son écoute et ses
conseils, Monsieur Vincent MARCHESI pour sa gentillesse, ses encouragements au cours
de ces trois dernières années (et les sorties ski, d’ailleurs, il faut prévoir la prochaine !),
Mademoiselle Sandrine HUGER pour cette amitié si précieuse pour moi, ainsi que
Mesdames Fleur SAUNIER, Karine HERLEVIN et Messieurs Nicolas VILLANI, Florent
COURRECH. Je remercie également les deux aide-physiciennes Barbara GIRARD et
Océane MOUGEL.
Je remercie l’ensemble du service de radiothérapie du Centre Alexis Vautrin : médecins,
manipulateurs, secrétaires et techniciens biomédicaux pour leur accueil lors de mes venues
au CAV. Je remercie en particulier, Julie et Anne Agathe pour leur soutien et leur bonne
humeur au cours de nos soirées « filles »), Christelle pour sa gentillesse et Joëlle pour
m’avoir écouté et soutenu quand j’en avais besoin… et bien sûr pour l’organisation des
sorties ski.
Je remercie également le personnel du service de radiologie du CHU de Nancy : le Docteur
Damien MANDRY pour ses conseils, le Docteur Julien MATHIAS pour sa bonne humeur et
sa collaboration lors des traitements à l’Yttrium 90, ainsi que l’ensemble des manipulateurs
qui ont bien voulu prendre un peu de leur temps pour réaliser des acquisitions
tomodensitométriques du fantôme cardiaque.
Je souhaite remercier Monsieur Serge ASKIENAZY, directeur scientifique des laboratoires
Cyclopharma, Monsieur Emmanuel BETHENCOURT, responsable commercial Cyclopharma,
ainsi que Xavier ALAUX et Nicolas PETIT, techniciens qui interviennent sur la caméra
DSPECT. Je remercie également tous les techniciens qui interviennent dans le service de
médecine nucléaire du CHU de Nancy. Un grand merci à Olivier HEU et Thierry BARS pour
leur écoute, leur soutien et leur disponibilité : Madame La physicienne vous en remercie
sincèrement... Je remercie également Monsieur Franck DELIGNE, responsable commercial
Siemens, pour avoir toujours répondu efficacement à mes attentes.