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LlJ SHERBROOKE
Realisation d'un nouveau prototype combine TEP/TDM pour I'imagerie
moleculaire de petits animaux
par: Philippe Berard
Departement de medecine nucleaire et de radiobiologie
These presentee a la Faculte de medecine et des sciences de la sante, Universite de
Sherbrooke,
en vue de l'obtention du grade de
Philosophiae Doctor (Ph. D.)
13Wfl&2010
Evaluateurs
Roger Lecomte, directeur de recherche, departement de medecine nucleaire et
radiobiologie
M'hamed Bentourkia, president de jury, departement de medecine nucleaire et
radiobiologie
Rejean Fontaine, membre externe au programme, departement de genie electrique et
genie informatique
Philippe Despres, membre externe a 1'universite, departement de radio-oncologie,
Centre hospitalier de l'Universite de Montreal, Montreal, Canada

1*1 Library and Archives
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395 Wellington Street
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TABLE DES MATIERES
LISTE DES TABLEAUX Ill
LISTE DES FIGURES IV
LISTE DES ABREVIATIONS XII
RESUME XIV
CHAPITRE 1 - INTRODUCTION 1
1.1 LES DEBUTS DEL'IMAGERIE MEDICALE NUCLEAIRE ET RADIOLOGIQUE 1
1.2 L' IMAGERIE MEDICALE MODERNE .4
1.3 L'IMAGERIE MOLECULAIRE 7
1.4 L'IMAGERIEMULTI-MODALECLINIQUE 10
1.5 L'IMAGERIE MULTI-MODALE CHEZ LE PETIT ANIMAL 13
1.6 DESCRIPTION DU PROJET TEP/TDM A BASE DE PDA ET ORGANISATION DE LA THESE 14
CHAPITRE 2 - THEORIE 18
2.1 L'IMAGERIE TEP 18
2.1.1 Bases physiques de la TEP.: 18
2.1.2 Resolution spatiale en TEP 24
2.1.3 Detecteurs TEP 38
2.2 L'IMAGERIE TDM 53
2.2.1 Bases physiques de la TDM. 54
2.2.2 Resolution spatiale en TDM 60
2.2.3 TDM en mode integration 63
2.2.4 TDM en mode comptage 67
2.2.5 Qualite d'image en TDM 73
2.3 LA DOSE 75
CHAPITRE 3 - MATERIELS ET METHODES 79
3.1 SURVOLDU TEP/TDM COMMUN : 79
3.2 Le detecteur LabPET™. 83
3.3 L'electronique LabPET™. 87
3.4 Le tube a rayons-X. 88
3.5 LES ALGORITHMES DE COMPTAGE 89
5.5.7 Algorithme de comptage avecveto 90
3.5.2 Algorithme de comptage avec mise en forme du signal 93
3.6 MONTAGE DU SIMULATEUR TOMOGRAPHIQUE TEP/TDM 94
3.7 GEOMETRIE DU TEP/TDM ET IMPLICATIONS SUR LA RECONSTRUCTION 95
3.8 MESURES DES PERFORMANCES EN MODE TDM 98
3.9 MESURES DES PERFORMANCES EN MODE TEP 99
3.10 MIRES UTILISEES AFIN DE CARACTERISER LES IMAGES TDM ET TEP 100
3.11 MESURE DE LA DOSE 101
3.12 OBTENTION D'IMAGES TEP ETTDM , 102
3.13 DESCRIPTION DU DETECTEUR LABPET II 105
3.14 EVALUATION DES PERFORMANCES DU DETECTEUR LABPET II 109
CHAPITRE 4 - RESULT ATS 112
4.1 CARACTERISATION DU SIMULATEUR EN MODE TDM 112
4.2 CARACTERISATION DU SIMULATEUR EN MODE TEP 119
4.3 IMAGES TDM OBTENUES AVEC LA PREMIERE VERSION DU SIMULATEUR 121

4.4 MESURE DE LA DOSE AVEC LA DEUXIEME VERSION DU SIMULATEUR 126
4.5 IMAGES TDM OBTENUES AVEC LA DEUXIEME VERSION DU SIMULATEUR 127
4.6 FUSION D'IMAGES TEP/TDM 129
4.7 CARACTERISATION OPTOELECTRONIQUE DU DETECTEUR LABPET II 132
4.8 RESOLUTION EN ENERGIE ET EN TEMPS DU LABPET II 136
4.9 RESOLUTION SPATIALE INTRINSEQUE DU LABPET II 146
CHAPITRE 5 - ANALYSE 149
5.1 ANALYSE DE LA RESOLUTION SPATIALE EN TEP ETTDM 149
5.2 ANALYSE DE LA DOSE NECESSAIRE POUR OBTENIR UNE IMAGE AVEC LE DETECTEUR LABPET
II 154
5.3 COMPARAISON DE LADQE EN MODE COMPTAGE ET EN MODE INTEGRATION 155
5.4 ORIGINALITE DES TRAVAUX ET PERSPECTIVES 157
CHAPITRE 6 - CONCLUSION : 160
REMERCIEMENTS 168
BIBLIOGRAPHIE 169
II

LlSTE DES TABLEAUX
TABLEAU 2-1 : PARAMETRES EXPRIMANT LA DISTRIBUTION SPATIALE DUE A LA
PORTEE DU POSITRON DE DIFFERENTS RADIOISOTOPES UTILISES EN TEP 25
TABLEAU 2-2 : CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DES SCINTILLATEURS UTILISES EN TEP
40
TABLEAU 3-1 : COMPOSITION DU KOVAR 85
TABLEAU 3-2 : DENSITE DES DIFFERENTS MATERIAUX UTILISES 101
TABLEAU 3-3 : PARAMETRES UTILISES LORS DES ACQUISITIONS TDM AVEC LA
PREMIERE VERSION DU SIMULATEUR 103
TABLEAU 3-4 : PARAMETRES UTILISES LORS DES ACQUISITIONS TDM ET TEP AVEC LA
DEUXIEME VERSION DU SIMULATEUR 104
TABLEAU 4-1 : VALEURS D'ATTENUATION OBTENUES POUR LES MATERIAUX DE LA
MIRE DE CONTRASTE 125
TABLEAU 4-2 : VALEURS MOYENNES DE GAIN DE DEUX MATRICES A DEUX TENSIONS
DIFFERENTES 134
TABLEAU 4-3 : VALEURS MOYENNES DE COURANT D'OBSCURITE (NA) DE DEUX
MATRICES A DEUX TENSIONS DIFFERENTES 135
TABLEAU 4-4 : VALEURS MOYENNES DE BRUIT D'OBSCURITE (PA/HZ1/2) DE DEUX
MATRICES A DEUX TENSIONS DIFFERENTES 136
TABLEAU 4-5 : RESOLUTION EN ENERGIE EN FONCTION DE LA TENSION A 511 KEV... 140
TABLEAU 4-6 : POURCENTAGE DE DIAPHONIE OBSERVE 144
TABLEAU 4-7 : LMH ET LDH MESUREES DE LA FIGURE 4-38 148
III