Conception et intégration en technologie CMOS d'un circuit de lecture et d'identification de coïncidences à résolution temporelle de l'ordre de la nanoseconde destiné à l'imagerie biomédicale
Langue Français
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Auteur : Mbow, Ndeye Awa
Date de soutenance : 09-01-2009
Directeur(s) de thèse : Hu, Yann
Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Discipline : Télédétection et imagerie physique
Classification : Médecine et santé, Sciences de l'ingénieur
Mots-clés libres : circuits inté grés
Mots-clés :
- circuits inté grés
- Thèses et écrits académiques
- MOS complémentaires
- Thèses et écrits académiques
- Tomographie par émission
- Thèses et écrits académiques
Résumé : Les séquençages du génome humain et du génome de la souris ont montré que parmi les 30000 gènes que possèdent l'homme et la souris, seuls 300 diffèrent. Cette remarquable similitude rend possible l'étude du développement de certaines maladies sur des souris telles que les maladies cardio-vasculaires, le cancer, les maladies neurodégénératives à savoir les maladies d'Alzheimer ou de Parkinson entre autres. Ainsi des modèles murins représentant les pathologies humaines se sont multipliés. L'imagerie moléculaire permettant de coupler à la fois les informations fonctionnelles et anatomiques est devenue un outil indispensable à la recherche biomédicale. A cet effet, un des axes de recherche du groupe ImaBio de l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) est le développement d'un système d'imagerie multimodale préclinique dénommé AMISSA (A Multimodality Imaging System for Small Animal) dédié au petit animal. Cette voie de recherche technologique multimodale constitue une solution innovante aux problèmes posés par la biologie. Le nombre de voies du système envisagé (6144) pour la modalité TEP (Tomographie à Emission de Positons) qui devra s'intégrer dans la plate-forme AMISSA ainsi que la taille de l'objet à imager qui tient dans un diamètre de 6 cm nécessitent une électronique de lecture intégrée. L'imageur TEP est conçu de manière à atteindre les objectifs de résolution spatiale de 1 mm3 avec une efficacité de détection supérieure à 15%. Du fait de la géométrie envisagée pour le détecteur, cette électronique doit conditionner une large gamme de fonctionnement allant de quelques femto coulombs à 104 pC pour la mesure de charges. Pour minimiser les coïncidences fortuites, une résolution temporelle inférieure à la nanoseconde permettant d'obtenir une fenêtre temporelle étroite est indispensable. La participation au développement de cette électronique dédiée au module de détection du micro TEP et aussi à sa caractérisation font l'objet de cette thèse. Un prototype d'ASIC (Circuit Intégré à Application Spécifique) de 10 voies nommé IMOTEPA pour la mesure de charges et un autre de 16 voies nommé IMOTEPD dédié au marquage en temps des photons pour la recherche de coïncidences ont été développés en technologie CMOS 0,35 m d'AMS. Ces deux microcircuits nous ont permis de valider séparément les parties analogique et numérique de l'électronique de lecture du photodétecteur. L'objectif final est d'arriver à un ASIC unique réalisant simultanément ces deux fonctions. Les résultats obtenus, notamment une Non-Linéarité Intégrale (NLI) et une diaphonie inférieures respectivement à 3 et 0,2% pour IMOTEPA de même qu'un jitter de 120 ps RMS et une Non-Linéarité Différentielle (NLD) de +-0,35LSB pour IMOTEPD, répondent aux spécifications du cahier des charges. Ces mesures ont permis d'envisager un prototype mixte de 64 voies nommé IMOTEPAD qui est en cours de développement. Ce manuscrit donne une description des ASICs IMOTEPA et IMOTEPD et présente les résultats de mesure qui leur sont associés.
Entrepôt d'origine : 
Identifiant : ecrin-ori-299709
Type de ressource : Thèse
