Tomodensitométrie par temps de vol de photons

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L'imagerie par rayons X 2D et son pendant 3D, la tomodensitométrie, sont utilisées pour identifier toute malformation structurelle, localiser les tumeurs, voire mesurer des volumes d'éjections cardiaques. Entre les années 1970-90, les développements dans ce domaine visaient majoritairement l'augmentation du contraste pour faciliter la pose d'un diagnostic. Faute d'amélioration de la résolution spatiale et des techniques de rehaussement des images développées récemment, l'augmentation du contraste était réalisée par une augmentation de l'exposition au patient à une dose de rayons X. Vers les années 2000, des études ont démontré l'effet néfaste de la dose, notamment en pédiatrie où on a observé des inductions de cancers post-scans, voire des modifications génétiques, chez cette population maintenant considérée radiosensible. Plusieurs méthodes ont ensuite été développées pour réduire la dose tout en conservant le contraste.  Dans toutes les variantes actuelles de la tomodensitométrie, l'image est principalement entachée du bruit provenant de photons ayant diffusé dans le sujet. Ces derniers ont dévié de leur parcours original et sont captés dans des détecteurs voisins. Bien que des collimateurs mécaniques ou une approche de tomodensitométrie en éventail puissent être utilisés pour limiter leur détection, la surface photosensible est alors fortement réduite et cette perte doit être compensée par une augmentation de la dose pour obtenir un contraste suffisant. Ce programme de recherche cible la conception du premier scanner de tomodensitométrie avec temps de vol des photons pour déterminer si ces derniers ont réalisé un parcours en ligne droite entre la source et les détecteurs ou s'ils ont dévié et ont mis plus de temps que prévu pour atteindre les détecteurs afin de réduire la surexposition aux rayons X. Nous avons récemment démontré que cette technique s'affranchit des problèmes de collimateurs mécaniques et rivalise avec d'autres techniques tout en permettant une réduction de la dose d'un facteur 4 dans certaines topologies. A moyen terme (5 ans), je désire concevoir et assembler chacune des parties du scanner TDM alors qu'à court terme, je regarde pour déterminer les requis menant à la réalisation d'une source de rayons X pulsée avec résolution ~10 picosecondes, à explorer les technologies nécessaires pour développer une électronique capable de réaliser et mesurer le temps de vol avec une précision avoisinant les 10 ps en tomodensitométrie et d'explorer des mécanismes pour utiliser les photons diffusés dans la reconstruction de l'image. Ce programme de recherche comptera parmi les prochaines percées technologiques de la prochaine décennie en TDM avec des répercussions importantes au niveau technique grâce au développement de détecteurs ultras rapides, au niveau de la formation de PHQ et finalement au niveau social qui permettra d'ouvrir la porte à l'imagerie TDM pédiatrique voire à une réduction de dose même chez votre dentiste.