La synchronisation respiratoire pour l’exploration des tumeurs pulmonaires par tomographie par émission de positons
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Positron Emission Tomography (PET) is a medical imaging technique that requires several minutes of acquisition to get an image. PET images are thus severely affected by the respiratory motion of the patient, which introduces a blur in the images. Techniques consisting in gating the PET acquisition as a function of the patient respiration exist and reduce the respiratory blur in the PET images. However, these techniques increase the noise in the reconstructed images. The aim of this work was to propose a method for respiratory motion compensation that would not enhance the noise in the PET images, without increasing the acquisition duration nor estimating the deformation field associated with the respiratory motion. We proposed 2 original spatiotemporal (4D) reconstruction algorithms of gated PET images. These 2 methods take advantage of the temporal correlation between the images corresponding to the different breathing phases. The performances of these techniques were evaluated and compared to classic approaches using phantom data and simulated data. The results showed that the 4D reconstructions increase the signal-to-noise ratio compared to the classic reconstructions while maintaining the reduction of the respiratory blur. For a fixed acquisition duration, the 4D reconstructions can thus yield gated images that are almost free of respiratory blur and of the same quality in terms of noise level as the ones obtained without respiratory gating. The clinical feasibility of the proposed techniques was also demonstrated.
Abstract FR:
La tomographie par émission de positons (TEP) est une modalité d’imagerie médicale qui nécessite une durée d’acquisition de plusieurs minutes par champ de vue exploré. Les images TEP sont donc fortement perturbées par les mouvements respiratoires du patient. Pour atténuer le flou introduit par la respiration dans les images, des techniques synchronisant l’acquisition à la respiration existent. Cependant, elles augmentent le bruit dans les images reconstruites. L’objectif du travail de thèse a été de proposer une méthode de compensation du mouvement respiratoire qui ne détériore pas le rapport signal sur bruit des images TEP, et qui ne nécessite ni d’augmenter la durée d’acquisition, ni d’estimer le champ de déformation lié aux mouvements respiratoires. Nous avons ainsi proposé 2 méthodes originales de reconstruction spatiotemporelles (4D) d’images TEP synchronisées à la respiration, exploitant la corrélation temporelle entre les images de chaque phase respiratoire. Les performances de ces méthodes ont été caractérisées et comparées aux approches classiques sur des acquisitions sur fantôme ainsi que sur une base de données simulées. Les résultats ont montré que les reconstructions 4D proposées permettaient d’obtenir des images non perturbées par le flou cinétique et de qualité comparable, en termes de niveau de bruit, à celles obtenues sans synchronisation respiratoire, et ce sans augmenter la durée d’acquisition. La faisabilité clinique de la mise en œuvre de la méthode a également été démontrée.