Poster - 01: LabPET II Pixelated APD-Based PET Scanner for High-Resolution Preclinical Imaging

Authors

  • Lecomte Roger,

    1. Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, CIMS/CRCHUS, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, CIMS/CRCHUS, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, 3IT, Université de Sherbrooke, Novalgo Inc., Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, CIMS/CRCHUS, 3IT, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, Université de Sherbrooke, 3IT, Université de Sherbrooke
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  • Arpin Louis,

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  • Beaudoin Jean-François,

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  • Bergeron Mélanie,

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  • Bouchard Jonathan,

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  • Bouziri Haithem,

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  • Cadorette Jules,

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  • Gaudin Émilie,

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  • Jürgensen Nadia,

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  • Koua Konin Calliste,

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  • Trépanier Pierre-Yves Lauzier,

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  • Leroux Jean-Daniel,

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  • Loignon-Houle Francis,

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  • Njejimana Larissa,

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  • Paillé Maxime,

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  • Paulin Caroline,

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  • Pepin Catherine,

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  • Pratte Jean-François,

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  • Samson Arnaud,

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  • Thibaudeau Christian,

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  • Viscogliosi Nicolas,

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  • Fontaine Réjean

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Abstract

Purpose:

LabPET II is a new generation APD-based PET scanner designed to achieve sub-mm spatial resolution using truly pixelated detectors and highly integrated parallel front-end processing electronics.

Methods:

The basic element uses a 4×8 array of 1.12×1.12 mm2 Lu1.9Y0.1SiO5:Ce (LYSO) scintillator pixels with one-to-one coupling to a 4×8 pixelated monolithic APD array mounted on a ceramic carrier. Four detector arrays are mounted on a daughter board carrying two flip-chip, 64-channel, mixed-signal, application-specific integrated circuits (ASIC) on the backside interfacing to two detector arrays each. Fully parallel signal processing was implemented in silico by encoding time and energy information using a dual-threshold Time-over-Threshold (ToT) scheme. The self-contained 128-channel detector module was designed as a generic component for ultra-high resolution PET imaging of small to medium-size animals.

Results:

Energy and timing performance were optimized by carefully setting ToT thresholds to minimize the noise/slope ratio. ToT spectra clearly show resolved 511 keV photopeak and Compton edge with ToT resolution well below 10%. After correction for nonlinear ToT response, energy resolution is typically 24±2% FWHM. Coincidence time resolution between opposing 128-channel modules is below 4 ns FWHM. Initial imaging results demonstrate that 0.8 mm hot spots of a Derenzo phantom can be resolved.

Conclusion:

A new generation PET scanner featuring truly pixelated detectors was developed and shown to achieve a spatial resolution approaching the physical limit of PET. Future plans are to integrate a small-bore dedicated mouse version of the scanner within a PET/CT platform.

Ancillary