Investigation of a Gamma Camera Architecture based on CdZnTe/CdTe Semiconductors

Etude d'une nouvelle architecture de gamma caméra à base de semi-conducteurs CdZnTe /CdTe

Lucie Guérin (1)

1 CEA-LETI - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information

CdZnTe / CdTe semiconductor gamma ray detectors are good candidates to replace NaI(Tl) scintillation detectors for medical applications, notably for nuclear imaging. In addition to compactness, they present very good performances, in terms of energy resolution, detection efficiency and intrinsic spatial resolution. These detectors provide also an important additional information: the depth of interaction of the gamma ray into the detector. This context led LETI into developing and realizing new gamma camera architecture, based on CdZnTe / CdTe semiconductor, in order to benefit from these recent performances. During this work, we have proposed a new architecture, named HiSens (High Sensitivity), allowing to improve sensitivity (about factor 5) while preserving spatial resolution. This architecture associates CdZnTe detectors, providing depth of interaction information, with a new parallel square hole collimator geometry and uses an adapted image reconstruction method. We have evaluated HiSens architecture performances with simulation, after development of simulations software and an adapted method of iterative reconstruction, using photon depth of interaction information. A preliminary experimental validation is currently investigated at CEA-LETI in order to confirm simulations results

Les détecteurs à base de semi-conducteurs CdZnTe / CdTe sont de bons candidats pour remplacer les détecteurs à base de scintillateur NaI(Tl) en imagerie médicale, et notamment en imagerie nucléaire. Outre leur compacité, ils présentent de très bonnes performances en terme de résolution en énergie, d’efficacité de détection et de résolution spatiale intrinsèque. Ils permettent également de disposer d’une nouvelle information, celle de profondeur d’interaction des photons dans le détecteur. C’est dans ce contexte que le LETI travaille sur le développement et la réalisation d’une nouvelle architecture de gamma caméra, à base de semi-conducteurs CdZnTe / CdTe en profitant au mieux de leurs performances. Au cours de ce travail de thèse, nous avons proposé une nouvelle architecture, baptisée HiSens (pour High Sensitivity), permettant d’améliorer l’efficacité des gamma caméras (environ d’un facteur 5), tout en maintenant leur résolution spatiale. Cette architecture associe aux semi-conducteurs CdZnTe / CdTe, disposant de la profondeur d’interaction, une collimation à larges trous parallèles carrés et utilise des méthodes de reconstruction spécifiques. Nous avons évalué les performances de ’architecture HiSens par simulation, en développant des outils de simulation et des méthodes de reconstruction d’images tenant compte de la profondeur d’interaction des photons dans le détecteur. Nous avons poursuivi ces travaux par une première validation expérimentale au sein du laboratoire.

Mots clés: Single photon emission imaging; Image reconstruction; Collimation; CdZnTe semiconductor detectors; Depth of interaction; HiSens architecture

Mots clés: détecteurs semi-conducteur CdZnTe; architecture HiSens; profondeur d’interaction; Reconstruction d’images; Imagerie monophotonique; SPECT

Domaines: Physique [physics]

Lucie Guérin. Etude d'une nouvelle architecture de gamma caméra à base de semi-conducteurs CdZnTe /CdTe. Physique [physics]. Université d'Angers, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01773265⟩