Validation de la simulation Monte-Carlo de la gamma-caméra petit animal Biospace sur la grille de calcul légère CiGri. Application à l'évaluation de l'algorithme de l'inversion analytique de la transformée de Radon atténuée
Résumé
Monte Carlo Simulation MCS is nowadays a powerful approach to nuclear medical imaging for detector design and optimization, reconstruction method evaluation and physical effect modelling. Degradations due to attenuation and scattering can be then compensated for in order to improve image reconstruction. The major drawback of MCS is huge computation time. During this PhD work, we have benefited from the GATE MCS (Geant4 Application for Tomographic Emission) for SPECT/PET modelling and from the lightweight grid CiGri (CIMENT GRID) to reduce the elapsed computing time. Our first goal is the modelling of the Biospace small animal gamma camera with GATE. The gamma camera model is validated by a confrontation of the data generated by the model to data obtained experimentally on the true camera. The real data acquired on the camera are accurately predicted by the MCS. The model of the camera is then used to evaluate the performance of the Novikov-Natterer analytic inversion of the attenuated Radon transform. We show that the Novikov-Natterer method improves qualitatively but also quantitatively, the reconstruction compared to the classical FBP analytical algorithm.
Les Simulations Monte-Carlo SMC représentent actuellement en imagerie médicale nucléaire un outil puissant d'aide à la conception et à l'optimisation des détecteurs, et à l'évaluation des algorithmes de reconstruction et des méthodes de correction des effets physiques responsables de la dégradation des images reconstruites (atténuation, diffusion, etc.). L'inconvénient majeur des simulations Monte-Carlo réside dans le temps de calcul important qu'elles nécessitent. Au cours de cette thèse, nous avons tiré parti de la plate-forme de SMC GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) dédiée aux examens SPECT/PET pour une modélisation réaliste des phénomènes physiques, et de la grille de calcul légère CiGri (CIMENT Grid) afin de réduire le temps de calcul. Le premier objectif de cette thèse consiste à modéliser la gamma-caméra Biospace dédiée à l'imagerie petit animal à l'aide du logiciel GATE. Le modèle de la gamma-caméra est validé en comparant les résultats issus des simulations GATE avec les données acquises expérimentalement. Les résultats des simulations reproduisent avec précision les performances mesurées de la gamma-caméra. Le modèle validé est ensuite utilisé pour l'évaluation de l'algorithme de Novikov-Natterer de reconstruction analytique de la transformée de Radon atténuée. Les résultats de cette étude montrent que l'algorithme de reconstruction de Novikov-Natterer permet d'améliorer les images d'un point de vue qualitatif et quantitatif par rapport à la méthode analytique standard FBP