Nouvelle méthode spatio-spectrale de correction de la diffusion en tomographie à émission de positons - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Novel scatter compensation with energy and spatial dependent corrections in positron emission tomography

Nouvelle méthode spatio-spectrale de correction de la diffusion en tomographie à émission de positons

Résumé

We developed and validated a fast Monte Carlo simulation of PET acquisitions based on the SimSET program modeling accurately the propagation of gamma photons in the patient as well as the block-based PET detector. Comparison of our simulation with another well validated code, GATE, and measurements on two GE Discovery ST PET scanners showed that it models accurately energy spectra (errors smaller than 4.6%), the spatial resolution of block-based PET scanners (6.1%), scatter fraction (3.5%), sensitivity (2.3%) and count rates (12.7%). Next, we developed a novel scatter correction incorporating the energy and position of photons detected in list-mode. Our approach is based on the reformulation of the list-mode likelihood function containing the energy distribution of detected coincidences in addition to their spatial distribution, yielding an EM reconstruction algorithm containing spatial and energy dependent correction terms. We also proposed using the energy in addition to the position of gamma photons in the normalization of the scatter sinogram. Finally, we developed a method for estimating primary and scatter photons energy spectra from total spectra detected in different sectors of the PET scanner. We evaluated the accuracy and precision of our new spatio-spectral scatter correction and that of the standard spatial correction using realistic Monte Carlo simulations. These results showed that incorporating the energy in the scatter correction reduces bias in the estimation of the absolute activity level by ~60% in the cold regions of the largest patients and yields quantification errors less than 13% in all regions.
Nous avons développé une simulation de Monte Carlo rapide pour la tomographie à émission de positons (TEP) fondée sur le code SimSET modélisant la propagation des photons gammas dans le patient et le scanner basé sur un design en blocs. La validation de ce simulateur avec un code bien validé, GATE, et des données acquises sur un scanner TEP GE Discovery STE a montré qu'il modélise précisément les spectres en énergie (erreur inférieure à 4,6%), la résolution spatiale (6,1%), la fraction de diffusé (3,5%), la sensibilité aux coïncidences primaires (2,3%) et les taux de comptage (12,7%). Nous avons ensuite développé une correction de la diffusion incorporant l'énergie des photons détectés en mode liste en plus de la distribution spatiale des coïncidences diffusées. Notre approche est basée sur une reformulation de la fonction de vraisemblance contenant l'information en énergie donnant lieu à un algorithme de reconstruction EM contenant des termes de correction de la diffusion spatiaux et énergétiques. Nous avons aussi proposé une nouvelle méthode de normalisation du sinogramme diffusé utilisant l'information en énergie. Enfin, nous avons développé une méthode d'estimation des spectres primaires et diffusés détectés dans différents secteurs du scanner TEP. Nous avons évalué notre méthode spatio-spectrale de correction de la diffusion ainsi que la méthode spatiale traditionnelle dans des simulations de Monte Carlo réalistes. Ces résultats montrent que notre approche réduit les biais de quantification de 60% dans les régions froides dans les patients obèses, donnant lieu à des erreurs de quantification inférieures à 13% même dans les patients les plus larges en mode 3D (comparé à une erreur de 65% avec la méthode conventionnelle).
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Dates et versions

tel-00488904 , version 1 (01-09-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00488904 , version 1

Citer

Guérin Bastien. Nouvelle méthode spatio-spectrale de correction de la diffusion en tomographie à émission de positons. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00488904⟩
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