Enregistrement des données

Les systèmes TEP utilisent deux modes de stockage en mémoire des données d’acquisition. Le premier est le mode histogramme qui est le mode le plus utilisé et qui enregistre les données dans des matrices sinogrammes. Et le deuxième est le mode liste qui stocke les événements par ordre chronologique dans un long fichier binaire (ou texte).

2.6.3.1 Sinogrammes

Le sinogramme M(z,θ )(r, φ ) est la matrice qui contient l’ensemble des événements de coïnci-

dence qui ont eu lieu dans la coupe P(z,θ )lors d’une acquisition, où :

– Les indices z et θ sont respectivement la position longitudinale le long de l’axe Z et l’angle azimutal qui forment le plan de coupe (figure 2.9 a)). La positions z est généralement indexée par un entier défini par zi, j = i + j − 1 où i et j sont les indices des couronnes qui

forment le plan de coupe, et l’angle θ est indexé par θi, j = j − i. Pour le système TEP de

Philips Gemini GXL qui a 29 anneaux et que nous avons utilisé dans ce travail, les valeurs entières qui indexent la position z varient de 0 à 56 et celles qui indexent l’angle θ sont de -28 à 28.

– r est la distance radiale du LOR par rapport au centre de la coupe, et φ est l’angle polaire qui détermine la direction de la projection le long du LOR dans le plan de la coupe, appelé aussi vue. En effet, chaque LOR est définie par ses coordonnées polaires (r, φ ) dans le plan de la coupe (figure 2.8). Un sinogramme possède autant de lignes que le tomographe offre d’angles de vue et autant de colonnes que le nombre de LORs pour une direction φ donnée. Typiquement, pour un tomographe ayant M détecteurs par couronne, la taille d’un sinogramme est typiquement de l’ordre M/2 lignes (vues) x M colonnes (positions radiales)[201]. Pour chaque vue φ , le nombre de colonnes est constitué de M/2 LORs qui connectent les deux détecteurs qui sont l’un en face de l’autre (φ et φ + π) et M/2 LORs qui lient les détecteurs quasi opposés (φ et φ (1 + 2/M)) (figure 2.9). Cette stratégie permet d’améliorer l’échantillonnage dans la direction r. Généralement, la distance radiale r est indexée par des entiers riqui varient de −M/2 à M/2 − 1 et l’angle de vue φ est indexé par

des entiers φj dont les valeurs sont de 0 à M/2 − 1. ri et φj sont les indices qui adressent

les colonnes et les lignes de la matrice sinogramme.

2.6. ACQUISITION ET ENREGISTREMENT DES DONNÉES

L’information associée à un pixel du sinogramme est la somme des émissions des paires de pho- tons suivant la LOR définie par (r, φ ) dans le plan du coupe P(z, θ ). Chaque fois que le circuit

de coïncidence accepte un événement sur une LOR, la valeur du pixel du sinogramme qui corre- spond à cette ligne est incrémentée de 1. Les nouveaux systèmes TEP ont plus de 30 couronnes

Figure 2.8 – Principe d’enregistrement des données dans un sinogramme.

avec plus de 600 détecteurs élémentaires par couronne. La taille des données d’acquisitions en mode 3D peut atteindre 500 mégaoctets/trame (N2sinogrammes x M angles de projection (vues) x M/2 LORs par vue x 4 octets : N est le nombre de couronnes et M est le nombre de détecteurs par couronnes). Donc pour réduire cette taille afin d’accélérer la reconstruction, mais sans dimin- uer la sensibilité en limitant l’angle θ d’acquisition, les manufacturiers utilisent une technique de compression qui consiste à fusionner les sinogrammes voisins. Cette fusion se fait selon un diagramme appelé Michelogramme et qui définit les sinogrammes à fusionner (figure 2.10). Le Michelogramme est paramétré par deux variables qui sont le mrd et le span. Le mrd, paramètre déjà défini, est la différence maximale entre les couronnes, et le span est la somme du nom- bre impair maximal de sinogrammes combinés (pour former un plan direct) et du nombre pair maximal de sinogrammes combinés (pour former des plans croisés). Comme le montre la figure 2.10, le Michelogramme est divisé en un nombre de segments dont chacun est caractérisé par la différence moyenne entre les couronnes et dont le nombre est donné par

Nombre de segments =mrd+ 1

2.6. ACQUISITION ET ENREGISTREMENT DES DONNÉES

a) b)

Figure 2.9 – Les coordonnées définissant un sinogramme : a) indices z et θ qui déterminent le plan de coupe et b) indices r et φ des lignes de réponses dans un sinogramme : lignes continues lient les détecteurs opposés dans la direction φ0et les lignes pointillées connectent les détecteurs

quasi opposés pour augmenter l’échantillonnage.

2.6.3.2 Mode liste

En mode liste, les événements de coïncidence sont enregistrés un par un en ordre chronologique dans un fichier, généralement, binaire. Les informations enregistrées par événement sont au mini- mum les suivantes : les indices des deux détecteurs impliqués dans la détection, le temps exact de détection, l’énergie déposée dans le cristal, et le décalage temporel de détection des deux photons. Pour le moment, le mode liste est peu utilisé à cause de la taille des fichiers qui est gigantesque, et du temps de reconstruction qui est très long. Le nombre d’événements d’une acquisition est de l’ordre de 108 à 1010 pour les tomographes modernes alors que chaque événement est typique- ment codé sur 64 bits [241]. De plus, la taille des fichiers et le temps de reconstruction ne sont pas prédéfinis comme dans le cas des sinogrammes, ils croissent avec le nombre d’événements de l’acquisition.

Cependant, pour les acquisitions rapides (dynamiques) et pour les tomographes haute réso- lution comme ECAT HRRT de Siemens qui a 119 808 détecteurs offrants 4.486 109LORs [49], plusieurs voxels des sinogrammes vont contenir la valeur 0 événement et, par conséquent, la taille du fichier mode liste sera plus petite que la taille du fichier contenant les sinogrammes. Dans ce cas le mode liste serait avantageux en ce qui a trait à la taille de stockage des données et du temps