Reconstruction corrigée du mouvement basée sur la cohérence des données en imagerie SPECT – SPECT-Motion-eDCC

La tomographie par émission monophotonique (TEMP) est une technique d’imagerie 3D d’un traceur radioactif administré au patient pour suivre certaines fonctions biologiques. La TEMP reste principalement un outil de diagnostique mais son utilisation est croissante pour les procédures thérapeutiques par radionucléides. Cependant, le temps d’acquisition long (10-40 minutes) rend la TEMP sujette aux artéfacts de mouvement du patient dans les images reconstruites qui peuvent empêcher le diagnostic et la quantification. Le monitorage manuel et des procédures de correction pouvant aboutir à l’acquisition d’un nouveau scan sont actuellement requises, ce qui peut être difficile pour les patients et avoir un impact sur l’organisation clinique et les coûts engendrés. Le but de SPECT-Motion-eDCC est de rechercher et développer des méthodes basées image de détection, d’identification et de compensation de mouvements du patient. Les recherches porteront sur l’utilisation d’“exponential data consistency conditions (eDCC)” pour détecter automatiquement et quantifier le mouvement du patient pendant le scan et avant la reconstruction. Le mouvement estimé sera corrigé pendant la reconstruction de l’image TEMP.

Les images acquises par un scanner TEMP avant la reconstruction peuvent être modélisées mathématiquement par la transformée de Radon atténuée ou, plus simplement et sous condition d’homogénéïté de l’atténuation dans la zone d’émission, la transformée de Radon exponentielle. Elles sont alors appelées des projections exponentielles. Les eDCC sont des équations, déduites de leur appartenance à l’image de la transformée de Radon exponentielle, qui décrivent la petite redondance d’information entre deux projections exponentielles. Ces conditions mathématiques sont connues pour des projections parallèles mais elles n’ont pas encore été utilisées pour la correction de mouvement en TEMP conventionnelle. Enfin, elles ne sont pas encore connues pour des projections divergentes.

SPECT-Motion-eDCC est un projet collaboratif entre partenaires ayant une expertise complémentaire. Les membres de CREATIS développeront des outils utilisant des techniques Monte Carlo pour la simulation réaliste de caméras TEMP parallèles et divergentes (pinhole) pour une sélection variée de modèles de patients. Le mouvement du patient sera inclus dans ces modèles ainsi que la possibilité de “désactiver” différents effets physiques pour générer des données idéales. La détection et l’identification des mouvements du patient seront réalisées par les membres de TIMC en utilisant les eDCC, et testées d’abord pour des données idéales avant d’ajouter successivement les composantes réalistes pour explorer si la méthode échoue en présence d’effets physiques réalistes et, si oui, pour lesquels. Des expériences seront réalisées pour validation sur des données réelles mesurées par un scanner TEMP conventionnel à Lyon (tel que le GE Discovery 670) et sur des scanners TEMP stationnaires multi-pinhole à Ottawa (tel que le GE Discovery NM530c). Le principal livrable sera une méthode automatique de détection des mouvements patients sur des scans réels pour éviter l’inspection actuelle des images TEMP par l’opérateur. La finalité sera une compréhension avancée et documentée de la sensibilité de la détection de mouvement par eDCC et des limites de l’identification et de la correction automatique de ce mouvement. Les livrables mathématiques incluront de nouvelles eDCC.