Brevet FR2720166A1 — publié le 19951124

A PROCEDE DE CORRECTION D'UNIFORMITE D'UNE GAMMA-CAMERA La présente invention concerne un procédé de correction d'uniformité d'une gamma-caméra. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'imagerie médicale mettant en oeuvre des dispositifs de visualisation du type gamma-caméra. D'ne manière générale, une gammacaméra comporte un détecteur comprenant une pluralité de tubes photomultiplicateurs assemblés de telle sorte que leurs photocathodes constituent une matrice plane régulière au sein de laquelle chacune desdites photocathodes d'indice k est repérée par les coordonnées Xk et Yk de son centre. Lorsque, sous reffet d'une impulsion de rayonnement gamma émis par un isotope radioactif injecté dans le corps d'un patient, une scintillation est produite par un cristal approprié, de l'iodure de sodium dopé au thallium par exemple, chaque tube photomultiplicateur k délivre un signal analogique sk proportionnel au flux lumineux reçu par la photocathode correspondante. il est alors possible de localiser le lieu d'émission de ladite scintillation en calculant le barycentre de la tache lumineuse formée sur la matrice du détecteur, les coordonnées dudit barycentre étant données par: X = ( skX k) / X Sk k k y = (ESkYk) / Sk k k Les coordonnées XY de cette scintillation sont utilisées pour calculer radresse d'une case mémoire du détecteur dans laquelle est inscrit le nombre total nij des scintillations détectées au point de coordonnées xi,yj du détecteur, à A, Ay prés, A4 et Ay représentant les pas d'échantillonnage sélectionnés selon les coordonnées x et y, typiquement de l'ordre de quelques millimètres. En d'autres termes, le nombre d'événements nij est incrémenté de 1 si: xi- Ax/2 temps d'acquisition, et d'autre part, les défauts d'uniformité du détecteur lui- même introduits, par exemple, par la perte de lumière entre deux photocathodes contigues, la technique de calcul du barycentre qui introduit une variation relative de surface, donc une variation du nombre d'impulsions détectées par unité de surface, les fluctuations du gain des tubes photomultiplicateurs qui entraînent des fluctuations correspondantes dans le calcul de X et Y et de rénergie, ainsi que les variations de l'efficacité du cristal scintillateur. Cest pourquoi, dans le but d'obtenir des images de bonne qualité, il est nécessaire d'effectuer, pour toute gamma-caméra, une correction d'uniformité. Dans son principe, cette correction peut être réalisée de la maniière suivante: - On éclaire le champ de vue de la caméra par un flux de rayonnement uniforme, en utilisant par exemple une source ponctuelle placée à très grande distance du plan du détecteur, - Puis, on calcule les défauts d'uniformité sur l'image obtenue, ce qui permet ensuite de les corriger par une méthode quelconque. Il est cependant parfois difficile, voire impossible, de placer une source à une très grande distance, soit pour des raisons d'encombrement, le local étant trop petit par exemple, soit parce qu'il faudrait manipuler des sources trop actives. On est alors amené à réduire la distance source- détctr avec pour inconvénient d'introduire un effet de dôme de proximité qui rend réclairement du détecteur non uniforme, les éléments d'image les plus proches de la source recevant un flux lumineux plus important Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé de correction d'uniformité d'une O10 gamma-caméra comportant un détecteur fournissant pour chaque élément ij d'image de coordonnées xi,yi un nombre nij répresentant le nombre de scintillations enregistrées dans ledit élément d'image ij, procédé qui permettrait de s'affranchir de l'erreur systématique introduite par l'effet de dôme de proximité dû à la présence à distance finie de la source ponctuelle utilisée pour évaluer les corrections d'uniformité du détecteur. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que ledit procédé comporte une étape initiale consistant à: - placer une source ponctuelle à distance finie dudit détecteur, acquérir le nombre no en chaque élément ij, d'image, - calculer les paramètres xo,yo,zo et No qui rendent minium de la fonction F =. (Nj nij) No étant défini par l'expression N Noi [(xi - Xo)2 + (yj - yo)2 + zo2] 32 dans laquelle:. xo,yo sont les coordonnées de la source ponctuelle dans le plan du détecteur, zo est la distance de la source ponctuelle au plan du détecteur, No est le signal à l'élément d'image de coordonnées X-_V-a - multiplier le nombre nij de chaque élément d'image par un coefficient proportionnel à Cij = NZ Nij Le procédé conforme à l'invention présente plusieurs avantages. Il permet tout d'abord de placer la source de mesure relativement prés du dtecteur, et donc de s'affranchir du manque de place ou des problèmes d'activité. Il permet également de ne pas prendre de précautions particulières o10 quant au positionnement précis de la source dans l'espace. Ainsi, n'importe quel opérateur, sans outillage ni formation spécifiques, est capable *effectuer les opérations de correction d'uniformité, ceci en raison du caractèe autoadaptatif du procédé, objet de l'invention. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à !5 titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un détecteur d'une gamma-caméra. Le détecteur D représenté sur le schéma de la figure 1 est constitué par les photocathodes hexagonales Dk d'une pluralité de tubes photomultiplicateurs PMk assemblées selon un motif plan en nid d'abeilles. Chacune des photocathodes Dk est repérée dans le plan x,y du détecteur D par les coordonnées Xk, Yk de son centre Ck. D'une manière générale, sous l'effet d'un flux lumineux incident chaque tube photomultiplicateur PMk fournit un signal électrique analogique sc proportionnel audit flux lumineux. S'agissant d'une gamme-caméra, et comme cela a été expliqué plus haut, les coordonnées XY de la scintillation à l'origine du flux lumineux émis sont calculées comme le barycentre des centres Ck pondérés par le signal sk. L'affectation dudit barycentre XY à un élément d'image de coordonnées xi, yj à Ax, Ay prés. contribue à augmenter d'une unité, dans la case mémoire correspondante, le nombre nij d'événements survenus dans l'rélément ij d'image. L'ensemble des nombres nij accumulées pendant un certain temps d'acquisition sert de base à la visualisation finale de l'image recherchée. Comme cela a été précédemment mentionné, des défauts d'uniformité peuvent apparaître dans les images fournies par une gamma- caméra, et plus particulièrement des défauts d'uniformité liés au détecteur lui-même ou à la méthode de détection. Pour évaluer les corrections correspondantes, le procédé proposé par rinvention comporte une étape initiale dans laquelle une source ponctuelle S est placée à distance finie du détecteur D, ladite source étant repérée par les coordonnées xo,yo de sa projection H dans le plan du détecteur, et par sa distance zo au détecteur D. La gamma-caméra est alors mise en fonctionnement de manière à fournir les nombres ni dont on peut signaler qu'ils peuvent être sensiblement affranchis des erreurs dues aux fluctuations statistiques en augmentant le temps d'acquisition. On calcule ensuite les paramètres xo,yo,z et NO qui rendent mrinimum la fonction F donnée par: o F = E (Nij- nij)2 ji Nij étant défini par l'expression Nij = Nozo [(xi - xo) + (yj - yo) + Zo2] 3n dans laquelle No est le signal à l'élément d'image de coordonnées xo,yo. F représente la somme des écarts quadratiques entre l'image nj et son modèle Nij en terme de dôme de proximité. La fonction Nij n'étant pas linéaire en xo,yo,zo, la résolution analytique du problème de la recherche du minimum de F n'est pas aisée, on pourra avantageusement utiliser des algorithmes connus d'optimalisation de fonctions non-linéaires à plusieurs variables, du type plus grande pente, Booth, Marquardt, Fletcher et Powell, etc. Les quatre paramètres xo,yo,zo et No étant ainsi déterminés, il est alors possible de corriger les nombres nij de l'effet de proximité de la source en les multipliant par un coefficient Cij proportionnel à Cij = N/zO NiU Le calcul des erreurs d'uniformité est ensuite effectué de manière habituelle sur les nombres nij corrigés, c'est-à-dire Cij x nij à un faacteur constant près. 0o On notera l'aspect adaptatif du procédé décrit puisqu'il n'exige pas la connaissance a priori des paramètres xoyo,Zo, c'est-à- dire la position exacte de la source ponctuelle S de mesure. il convient également de souligner que le procédé conforme à l'invention donne de bons résultats malgré l'utilisation de nombres nij entachés d'erreurs d'uniformité que l'on cherche précisément à calculer, du moins lorsque les défauts d'uniformité sont relativement faibles. REVENDICATIONS 1. Procédé de correction d'uniformité d'une gamma-caméra comportant un détecteur (D) fournissant pour chaque élément ij d'image de coordonnées xi, yj un nombre nij répresentant le nombre de scintillations enregistrées dans ledit élément d'image, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape initiale consistant à: - placer une source ponctuelle (S) à distance finie (z%) dudit détecteur (D), - acquérir le nombre ni en chaque élément ij, d'image, - calculer les paramètres x0,yo,z0 et No qui rendent minium de la fonction F = ? (Nij - nij)2 1J N étant défini par l'expression N ij =N N- _ Nozo [(xi - xo)2 + (yjy)2 + zo2] 3 z5 dans laquelle:. x0,yo sont les coordonnées de la source ponctuelle (S) dans le plan du détecteur (D), zo est la distance de la source ponctuelle (S) au plan du détecteur (D), No est le signal à l'élément d'image de coordonnées xoyo, - multiplier le nombre nij de chaque élément d'image par un coefficient proportionnel à Noi2 Nii