Scanners multimodaux de tomographie d'émission par positrons avec mesure de temps de vol dédié aux petits animaux

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******L'imagerie*moléculaire, en permettant d'étudier et de mieux comprendre les bioprocessus*soutenant la vie, est appelée à jouer un rôle crucial dans la personnalisation*des soins de santé. A ce niveau, la tomographie d'émission par positrons (TEP) couplée à*une modalité l'imagerie anatomique comme la (micro)tomodensitométrie (µTDM) ou l'imagerie*par résonance magnétique nucléaire (IRM) est l'outil de choix grâce à sa*capacité d'imager avec une très haute sensibilité les métabolismes cellulaires.****La dernière grande percée en imagerie TEP a*été l'introduction de la mesure de temps*de vol (TdV) des photons (~300 ps)*dans les scanners cliniques, cela a permis d'augmenter significativement le contraste*dans les images pancorporelles permettant ainsi de distinguer plus facilement une*petite prostate cancéreuse de l'immense vessie juxtaposée. Actuellement, l'imagerie TEP chez le petit animal stagne,*car la résolution spatiale volumique a atteint sa limite physique (<1 µl) et*il faudrait atteindre <30 ps pour profiter de l'information TdV pour*l'imagerie de la souris. A ce titre, les meilleurs détecteurs TEP, présentement*à base de scintillateurs, un matériau qui transforme le rayonnement d'annihilation*en photons lumineux eux-mêmes absorbés par un photodétecteur, ne font guère*mieux que ~100 ps dû à la nature*stochastique de l'émission lumineuse et aux limitations au niveau des*photodétecteurs et de l'électronique de lecture.******D'autre part, une percée majeure récente réalisée à l'Université de Sherbrooke portant*sur l'empilement 3D de circuits intégrés*hétérogènes laisse entrevoir des performances sous les 20 ps pour le photodétecteur et l'électronique*de lecture. Pour réaliser une percée aussi importante que la TEP TdV clinique chez*le petit animal et pour atteindre une résolution temporelle <30 ps avec scintillateur ouvrant la voie à*la TEP TdV préclinique, je*propose 1) de développer la science menant à la conception de dispositifs électroniques*requis pour extraire l'information temporelle par un traitement numérique approprié*de chacun des photons lumineux issus du scintillateur, 2) de valider ce*traitement sur matrices de portes programmables et de l'implanter dans des*circuits intégrés de haute performance localisés dans un empilement 3D, et 3)*d'intégrer ces nouvelles technologies dans le développement de la prochaine*génération de scanners précliniques bimodaux TEP/µTDM et TEP/IRM avec TdV. A*terme, ce programme de recherche d'avant-garde consolidera la position de chef de file international de l'UdeS en*conception de scanners. Outre la percée majeure en TEP TdV pour petits*animaux, la localisation 3D à l'échelle du mm grâce au TdV pourrait révolutionner*les concepts de reconstructi