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Le PC-I, Premier Instrument d'Imagerie Tomographique et Premier Scanographe: 1968-1971

La suite logique dans l'instrumentation par positrons était un système utilisant deux rangées bidimensionnelles. Le PC-I était le premier instrument utilisant ce concept. Il fut conçu en 1968, complété en 1969 et on en fit mention en 1972 [11] [20]. Ses premières applications dans le mode tomographique (par opposition au mode de tomographie assistée par calculs) furent mentionnées en 1970 (Brownell et al 1970 [10]). Le PC-I combinait des mouvements de rotation ainsi que de translation des deux rangées de détecteurs, et incluait du mouvement interpolatif des détecteurs afin d'améliorer le prélèvement de données et la qualité des images. Le PC-I pouvait produire des images de plans parallèles aux détecteurs, ou des images tomographiques de plans à l'intérieur de l'objet. Cet instrument ne fut pas breveté, puisqu'il fut présenté dans plusieurs articles, mais il fut le sujet d'un Rapport d'Invention de la Comission sur l'Énergie Atomique des États-Unis (S-40, 757), avec comme date de début de conception juin 1968, date de fin de conception 1969 et premiers tests en mai 1971 (Figure 4).

L'objectif original était d'utiliser le PC-I afin d'obtenir des images claires sur des plans parallèles aux détecteurs et des images tomographiques sur des plans transversaux. L'utilisation du PC-I pour obtenir des images tomographiques ou des images TEP commença à cette époque.

Au début de l'année 1970, David Chesler (de notre groupe au MGH) imagina la rétroprojection filtrée. Lors de l'été 1970, il testa ce type de projection, en incluant les contributions du bruit ("noise") de Poisson, grâce à une simulation informatisée. Le 11 novembre de la même année, il recueillit des données à la fois d'émission et de transmission à l'aide d'un scanner dit de "bench top". À partir de ces données, il obtint trois types d'images tomographiques assistées par calculs: une image d'émission, une image de transmission et une image d'émission avec absorption corrigée. La Figure 5 illustre le concept de rétroprojection filtrée, et fut présentée par M. Chesler à la Réunion sur l'Imagerie Tomographique dans la Médecine Nucléaire, les 15 et 16 septembre 1972. Ce progrès dans la rétroprojection filtrée fut la première reconstruction de ce type à être appliquée à la Tomographie par Émission de Positrons (TEP) et à la Scanographie. (Chesler 1971 [24], Chesler 1973 [25] (Figure 6) et Chesler et al 1973 [26] (Figure 7). L'algorithme de rétroprojection filtrée fut immédiatement appliqué à des données du PC-I, et les images tomographiques assistées par calculs obtenues par la suite furent appelées images TEP, comme acronyme pour Tomographie par Émission de Positrons (Brownell et Burnham 1972 [11], Brownell et Burnham 1973 [12], et Brownell et al 1978 [16]). L'excellent livre de Steve Webb, dont le titre est "From the Watching of Shadows" [52] donne un récit bien documenté du développement de la Scanographie avec rayons X ainsi que des débuts de la TEP et de la Scanographie à Émission d'un Seul Photon [39] [40]. Deux noms se distinguent en Scanographie: Godfrey Houndsfield (Hounsfield 1973 [35]) et Allan Cormack (Cormack 1973 [29]), qui virent leurs contributions être reconnues lorsqu'ils partagèrent le Prix Nobel (Hounsfield utilisa une méthode itérative sur les données de Scanographie avec rayons X). Hounsfield obtint son premier brevet en août 1972, bien après ses premiers essais cliniques à l'Hôpital Atkinson Morley en octobre 1971 (Ambrose 1973 [2]).

Figure 4: Le PC-I, premier instrument TEP tomographique
Bonjour de Boston!} \hfill\end{figure}

Figure 5: Techniques de reconstruction à partir de TEP: (à gauche) Distribution originale des sources et mesures des projections, (à droite) Tomographie corrigée en utilisant la rétroprojection filtrée (Présenté par David Chesler à la Réunion sur l'Imagerie Tomographique dans la Médecine Nucléaire, les 15 et 16 septembre 1972 [25]).
Bonjour de Boston!

Figure 6: Analyse du cerveau utilisant le PC-I et le $^{68}Ga$. Les deux lignes sur l'image bidimensionnelle montrent la hauteur des coupes tomographiques. Une tumeur est clairement visible dans la coupe transversale inférieure. Les images furent présentées par David Chesler à la Réunion sur l'Imagerie Tomographique dans la Médecine Nucléaire, les 15 et 16 septembre 19732
Bonjour de Boston!

Figure 7: Images latérales et tomographiques du fantôme elliptique (à gauche) et du coeur de chien (à droite) en utilisant le $^{68}Ga$ (Chesler 1973 [26]).
Bonjour de Boston!


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g.brownell@comcast.net
1999-10-15