Methods for Modeling and Quantification in Functional Imaging by Positron Emissions Tomography and Magnetic Resonance Imaging
Méthodes pour la modélisation et la quantification en imagerie fonctionnelle par tomographie d’émission de positons et imagerie par résonnance magnétique
Résumé
This report presents experiences and researches in the field of in vivo medical imaging by positron emission tomography (PET) and magnetic resonance imaging (MRI). In particular, advances in terms of reconstruction, quantification and modeling in PET are described. The validation of processing and analysis methods is supported by the creation of data by simulation of the imaging process in PET. The recent advances of combined PET/MRI clinical cameras, allowing simultaneous acquisition of molecular/metabolic PET information, and functional/structural MRI information opens the door to unique methodological innovations, exploiting spatial alignment and simultaneity of the PET and MRI signals. It will lead to an increase in accuracy and sensitivity in the measurement of biological phenomena. In this context, the developed projects address new methodological issues related to quantification, and to the respective contributions of MRI or PET information for a reciprocal improvement of the signals of the two modalities. They open perspectives for combined analysis of the two imaging techniques, allowing optimal use of synchronous, anatomical, molecular and functional information for brain imaging. These innovative concepts, as well as data correction and analysis methods, will be easily translated into other areas of investigation using combined PET/MRI.
Ce rapport d’habilitation à diriger les recherches présente une expérience et des travaux de recherche dans le domaine de l’imagerie médicale in vivo par tomographie par émission de positons (TEP) et par imagerie par résonance magnétique (IRM). En particulier, des avancées en terme de reconstruction, quantification et modélisation en TEP sont décrites. La validation de méthodes de traitement et d’analyse est soutenue par la création de données par simulation du processus de formation de l’image TEP. L'apparition récente de caméras cliniques combinées IRM-TEP, permettant l'acquisition simultanée de l'information moléculaire/métabolique TEP et de l'information fonctionnelle/structurelle de l'IRM ouvre la porte à des innovations méthodologiques uniques exploitant l'alignement spatial et temporel du signal TEP et IRM. Elle mènera à une augmentation de la précision et de la sensibilité dans les mesures des phénomènes biologiques. Dans ce contexte, les projets développés abordent des nouvelles questions méthodologiques liées à la quantification, aux apports respectifs des informations IRM ou TEP pour l’amélioration réciproque des signaux des deux modalités. Ils ouvrent des perspectives d’analyse combinée des deux imageries permettant une exploitation optimale de l'information pour l’imagerie cérébrale. Ces concepts novateurs ainsi que des méthodes de correction et d'analyse des données, seront facilement traduits dans d'autres domaines d'investigation utilisant la IRM-TEP combinée.
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