Caractérisation, optimisation et simulation des performances d’un TEP-TDM numérique

La tomographie par émission de positons (TEP) est aujourd’hui la modalité d’imagerie fonctionnelle la plus sensible pour étudier les interactions moléculaires dans le corps humain. En constante évolution, elle bénéficie depuis récemment de photomulticateurs au silicium (SiPM), en remplacement des photomultiplicateurs conventionnels (PMT), permettant ainsi une amélioration globale des performances et notamment de la résolution temporelle utilisée pour l’imagerie temps-de-vol (TOF). Les performances du TEP Vereos utilisant des SiPM numériques (d-SiPM) ont été évaluées sur fantômes, ainsi qu’en condition clinique, par comparaison directe avec le TEP Ingenuity (Philips), utilisant des PMT et un environnement d’acquisition et de reconstruction similaire. Ainsi, en comparaison au TEP Ingenuity, nous avons montré que le TEP Vereos offrait une amélioration 1) de la résolution spatiale grâce au couplage 1:1 entre scintillateurs et d-SiPM, 2) de la détectabilité et du rapport contraste-sur-bruit (CSB) des petites lésions, du fait d’une meilleure résolution TOF et 3) de la stabilité des performances dans la gamme des activités de routine les plus élevées, ce qui est lié à un nombre plus important de photodétecteurs et de circuits de déclenchement, réduisant ainsi le temps mort et les phénomènes d’empilement. Tandis que le gain en CSB est particulièrement utile pour les examens TEP réalisés avec de faibles statistiques (activités injectées et/ou temps d'enregistrement réduits), la stabilité des performances est particulièrement avantageuse pour les examens dynamiques où les activités enregistrées peuvent être initialement élevées. De plus, le TEP Vereos a été modélisé sur la plateforme GATE et cette modélisation a été validée, en permettant d’obtenir des valeurs très proches de celles obtenues expérimentalement pour l’évaluation du TEP Vereos, selon la norme NEMA. Enfin, un environnement de reconstruction spécifique au TEP Vereos et incorporant l’ensemble des corrections nécessaires à l’obtention d’images quantitatives a été développé en utilisant le logiciel CASToR. Ces modélisations directe (modèle GATE) et inverse (reconstruction CASToR) du TEP numérique Vereos nous ont permis de confirmer l’influence de certains facteurs de confusion sur la qualité des images et pourraient être utiles dans le futur, notamment pour optimiser les performances d’imagerie et évaluer de nouvelles méthodes de reconstruction et de correction des données.