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dc.contributor.advisorLecomte, Rogerfr
dc.contributor.authorYao, Rutaofr
dc.date.accessioned2014-05-16T14:56:56Z
dc.date.available2014-05-16T14:56:56Z
dc.date.created1997fr
dc.date.issued1997fr
dc.identifier.isbn061226405Xfr
dc.identifier.urihttp://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4097
dc.description.abstractEn tomographie d'émission par positrons (TEP), les images de très haute résolution spatiale acquises à l'aide d'une caméra basée sur de petits détecteurs discrets sont obtenues au prix d'une faible sensibilité et d'une fraction élevée d'événements diffusés dans les détecteurs. Il est proposé que ces limitations peuvent être surmontées à l'aide de l'acquisition multispectrale des événements où l'énergie des photons est enregistrée de concert avec leurs coordonnées spatiales. Cette étude porte donc sur l'établissement des outils nécessaires à l'exploitation de cette information et sur l'exploration de différentes méthodes de traitement des données multispectrales pour la TEP à haute résolution. Un modèle de dégradation spectrale des photons est proposé pour fournir un support théorique applicable aux méthodes de correction du diffusé basées sur l'énergie. Ce modèle analytique fourni une description physique complète de la propagation de photon et des processus de la détection tant dans le domaine spatial que spectral Il permet aussi de faire le lien entre certaines approches heuristiques de correction du diffusé et les hypothèses physiques sous-jacentes. En particulier, il est démontré que les méthodes de correction du diffusé à double fenêtre d'énergie et à fenêtres multiples sont toutes deux affligées de limites inhérentes qui expliquent probablement leur succès mitigé. L'acquisition multispectrale offre la possibilité de développer des méthodes de correction du diffusé dépendante de l'énergie. Deux approches ont été évaluées pour solutionner ce problème. Dans la première, un lissage spectral des données est utilisé en combinaison avec l'équilibrage multispectral de l'efficacité des détecteurs, dans une séquence de prétraitement optimale, de façon à permettre une véritable analyse dépendante de l'énergie, fenêtre par fenêtre, des données multispectrale. Dans la seconde approche, un traitement global de l'ensemble multispectral est effectué a l'aide de l'analyse des composantes principales pour à la fois réduire la variance et la dimensionalité des données. Les deux approches fournissent un ensemble de donnés adéquates pour Je traitement ultérieur du rayonnement diffusé.fr
dc.description.abstractAbstract: PET images acquired with a high resolution scanner based on arrays of small discrete detectors are obtained at the cost of low sensitivity and increased detector scatter. It has been postulated that these limitations can be overcome by using multispectral acquisition whereby the energy information is registered together with the spatial coordinates of detected events. This work is an investigation of multispectral data processing methods for high resolution PET. A photon spectral degradation model is proposed to provide theoretical support for energy-based scatter correction methods. This analytical model supplies a complete physical description of the photon propagation and detection processes in both the spatial and spectral domain. It also helps to bridge the gap between a number of heuristic scatter correction approaches and the underlying physical assumptions. In particular, it is shown that such methods as the dual energy window and multispectral frame-by-frame scatter correction techniques have intrinsic deficiencies which may be responsible for their limited success. The potential of multispectral acquisition for developing energy-dependent scatter correction methods is severely impeded by stochastic fluctuations. Two approaches were investigated to overcome this drawback. In the first one, spectral smoothing is attempted in combination with multispectral normalization of detector efficiency and optimal data pre-processing sequence in order to allow truly energy-dependent data processing on a frame-by-frame basis. In the second approach, a global analysis of the multispectral data set is performed by the principal component analysis for reducing both the variance and dimensionality of the multispectral data. Both approaches provide improved data for further processing. The multispectral frame-by-frame convolution scatter correction protocol is shown to yield inferior performance to that of the convolution scatter correction in one broad window. It is concluded that the approximations made in each energy frame to implement the frame-by-frame approach accumulates errors in the final result. Consequently, the spectral smoothing technique and the implementation of the degradation model in the multiple window approach will have to be revisited to overcome this deficiency. A data processing protocol which combines the use of both spatial and spectral information into one scatter correction method is proposed to exploit multispectral data optimally. The method consists of two consecutive steps: first, optimal noise and data dimensionality reduction, as well as partial suppression of scatter, is achieved by performing the global analysis of the multispectral data set; second, a spatial scatter correction technique, the object scatter subtraction and detector scatter restoration algorithm in this study, is used to correct for the residual scatter contribution in the output of the first step. The relevance of such a correction scheme for multispectral data is demonstrated by its superior performance as compared to conventional spatial scatter correction methods. This global scatter correction approach is promising to fulfill the need for high resolution, high sensitivity and quantitative nuclear medicine imaging. All the techniques developed in this work are readily applicable to multiple energy window acquisition in scintigraphic or SPECT imaging.en
dc.language.isoengfr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Rutao Yaofr
dc.titleDevelopment of multispectral scatter correction techniques for high resolution positron emission tomographyfr
dc.typeThèsefr
tme.degree.disciplineSciences des radiations et imagerie biomédicalefr
tme.degree.grantorFaculté de médecine et des sciences de la santéfr
tme.degree.levelDoctoratfr
tme.degree.namePh.D.fr


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