Liaison White Rabbit dédiée au scanner de tomographie par émission de positrons LabPET II compatible à l'imagerie par résonance magnétique

Abstract

La tomographie par émission de positrons (TEP) est une méthode d’imagerie médicale permettant de comprendre les bioprocessus à la base de la vie. Elle est parfois combinée à l’imagerie par résonance magnétique (IRM) afin d’ajouter un support structurel à l’information métabolique et ainsi faciliter le diagnostic. Cette combinaison permet, entre autres, de mieux localiser et comprendre les mécanismes d’évolution des démences, telle que la maladie d’Alzheimer dans le cas de l’imagerie cérébrale. La conception de circuits électroniques pouvant s’insérer à l’intérieur d’un scanner IRM implique toutefois plusieurs contraintes en raison des intenses variations de champs magnétiques nécessaires à cette méthode d’imagerie.

En conséquence, le projet présenté vise à modifier les circuits d’acquisition dédiés à la TEP, en cours de développement au GRAMS, afin de les rendre compatibles à l’IRM. Cela implique, entre autres, de simplifier le mode de connexion des cartes, en passant un signal d’horloge, un signal de synchronisation et une connexion Ethernet Gigabit sur une seule fibre optique, par l’entremise du protocole White Rabbit. Un nouveau circuit d’acquisition a d’abord été conçu pour combiner l’électronique du LabPET II au protocole White Rabbit. Le noyau logiciel du protocole a ensuite été modifié pour synchroniser une horloge de 100 MHz nécessaire à l’électronique LabPET II, plutôt que l’horloge de 125 MHz utilisée de façon native dans le protocole. Un signal de synchronisation a aussi été régénéré à partir des informations temporelles fournies par le noyau White Rabbit. Finalement, un circuit d’interface a été conçu pour transférer les données entre le noyau White Rabbit et le processeur ARM localisé à l’intérieur du système sur puce Zynq.

Les résultats obtenus en termes de précision temporelle dépassent largement les requis, même en présence de champs magnétiques générés en laboratoire. Une précision de 10,00 ps a été obtenue dans les meilleures conditions, alors qu’une précision de 28,73 ps a été obtenue dans le pire des scénarios testés. Peu importe le cas testé, les valeurs mesurées sont toutes négligeables par rapport aux autres sources d’instabilité temporelle du scanner. Un débit de données de 617 Mbit/s a été atteint entre le circuit testé et un ordinateur. Malgré quelques erreurs de communication lors des tests avec interférences, le débit moyen n’a pas été significativement affecté par les variations de champs magnétiques.