Innovations technologiques récentes en détection pour la Tomographie par Emission de Positons

RésuméDepuis la reconnaissance de l’apport de la Tomographie par Emission de Positons (TEP) pour le bilan d’extension des cancers, les systèmes TEP cliniques ont évolué vers des systèmes couplant TEP et TomoDensitoMétrie (TDM). Pour satisfaire la contrainte de réaliser les examens corps entiers en moins de 20 min, les détecteurs sont composés de cristaux scintillants plus rapides et émettant plus de lumière que le cristal utilisé il y a dix ans. Ils maximisent les performances de comptage des systèmes en réduisant les événements parasites (événements fortuits et diffusés) et en augmentant simultanément, les événements vrais. La mesure de la différence des temps d’arrivée des photons, permet d’améliorer encore ces performances. Sur ces systèmes, la résolution spatiale des systèmes cliniques reste au mieux égale à 5 mm dans les trois directions de l’espace. Parallèlement, des systèmes à très haute résolution spatiale pour l’imagerie du petit animal ont vu le jour. Ces systèmes utilisent, majoritairement, des cristaux scintillants identiques à ceux qui équipent les systèmes cliniques. Ils ont des dimensions plus réduites dans le plan transverse pour permettre d’atteindre des résolutions spatiales voisines, voire inférieures, au millimètre. Les détecteurs sont plus compacts, utilisant soit des photomultiplicatrices compacts, soit des photodiodes à la place des photomultiplicateurs (PM). Pour préserver l’uniformité de la résolution spatiale sur ces systèmes, la mesure de la profondeur d’interaction des photons dans les cristaux est proposée. Grâce à l’usage des photodiodes, des systèmes couplant TEP et IRM, ont émergé. Tout récemment, des détecteurs plus compacts, à base de semi-conducteurs ont été développés.

Since the recognition of the clinical value of Positron Emission Tomography (PET) for the diagnosis and staging of several cancers, the PET systems have evolved to systems associating PET and Computed Tomography (CT). The main constraint for clinical imaging is to reduce the acquisition duration. As a consequence, PET detectors are faster and emit more light than the BGO crystal used previously. These detectors allow an improvement of the count rate performance of the PET systems, reducing the scattered and the random events while increasing the true events at high activity concentration. Among the new crystals, some allow measuring the time of flight of the annihilation photons. This measurement further improves the performance of the systems. The spatial resolution of clinical PET systems is still equal to 5 mm at best. High spatial resolution PET systems dedicated to small animal imaging have been developed. These systems use similar crystal materials as the clinical systems. However, in order to permit spatial resolution close to 1 mm, the crystal elements have much smaller transverse dimensions than that of clinical systems. The detectors are compact using position sensitive photomultipliers or photodiodes. In order to preserve the uniformity of the spatial resolution over the transverse field of view of the tomographs, solutions allowing the measurement of the depth of interaction of the photons in the crystal have been designed. New compact detectors based on semi conductors are currently investigated.