Atteindre 10 picosecondes

Nous avons tous des idoles. Même les sciences nucléaires ont leur Mario Lemieux. Son nom : Glenn Knoll. Décédé en 2014, il a écrit Radiation Detection and Measurement, ouvrage de référence utilisé encore aujourd’hui tant par les étudiants que par les chercheurs. Il y a aussi William Moses, reconnu comme un des plus grands pédagogues en sciences nucléaires.  En 2000, Glenn a offert une copie dédicacée de son livre à William. Ce livre, maintenant également dédicacé par William lui-même, est à Sherbrooke. Bien rangé dans la bibliothèque de Marc-André Tétrault.

Marc-André, étudiant au doctorat avec les professeurs en génie électrique Réjean Fontaine et Jean-François Pratte, a remporté un prix d’envergure à Strasbourg lors de la dernière conférence sur les sciences nucléaires et l’imagerie médicale IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference. Nom exact du prix : 2016 Radiation Instrumentation Early Carrier Award. Encore plus intéressant : ce prix est remis à un jeune chercheur qui doit avoir soutenu sa thèse au plus tard 10 ans avant la soumission de son dossier. Marc-André n’a pas encore terminé son doctorat… Rien à ajouter. Ou peut-être si. Une bourse de 1500$ et une plaque honorifique complètent cet honneur.

Par ces honneurs, on veut reconnaître les contributions techniques significatives et innovatrices d’un jeune chercheur aux domaines des techniques de mesure et de l’instrumentation appliquées aux sciences des radiations ionisantes

«Lorsque j’ai reçu l’annonce, j’étais vraiment très heureux de la nouvelle. Mais, sur le coup, je n’ai pas vraiment réalisé l’ampleur de ce prix. Mon but a toujours été de faire avancer les choses. J’ai toujours donné le meilleur de moi-même, malgré les difficultés techniques que l’on rencontre à certains moments. Je suis en fin de doctorat actuellement, et j’espère bien pouvoir enseigner un jour », a livré le récipiendaire en entrevue.

Améliorer les images obtenues à l’aide des outils d’instrumentation médicale

Après un stage avec le professeur Roger Lecomte, du Département de médecine nucléaire, puis une maîtrise avec les professeurs Lecomte et Fontaine, Marc-André travaille comme professionnel de recherche avant de se décider à poursuivre au doctorat.  Le grand domaine d’études dont il est question, c’est l’instrumentation médicale.

« La tomographie d’émission par positons (TEP) est un outil de diagnostic en médecine nucléaire. On utilise habituellement une forme de sucre, du glucose, auquel on a substitué un atome par un élément radioactif. Le glucose ainsi marqué ira alimenter les cellules en énergie, augmentant par le fait même la quantité d’atomes radioactifs dans ces tissus. La TEP produit ensuite une image de la distribution de cette radioactivité, reflétant l’activité biochimique du tissu ou de l’organe, explique Marc-André. Afin d’introduire mon sujet de recherche, ajoutons simplement que la désintégration de l’atome radioactif produira deux photons d’annihilation qui sont émis dans des directions opposées, puis captés par des détecteurs qui les transforment en des impulsions lumineuses puis électriques. C’est là que le génie électrique embarque ».

Atteindre 10 picosecondes

Les deux photons d’annihilation sont détectés pratiquement en même temps par les deux détecteurs qu'ils frappent. « Pour distinguer une différence de 1 mm dans l’image et ainsi obtenir une image plus nette, il faudrait mesurer à 10 ps près la différence du temps d’arrivée entre les deux photons. Actuellement, au niveau commercial, on enregistre une précision d’environ 500 picosecondes, soit 75 mm. Le laboratoire du CERN, avec qui nous collaborons, a déjà réussi à atteindre 74 picosecondes en expérience contrôlée en laboratoire, poursuit Marc-André. Pour être encore plus précis, nous développons un détecteur numérique innovateur en technologie 3D. »

Complexe ? Disons simplement qu’un calcul mathématique permettant de reconstituer l'image de l’intérieur du corps humain à partir de radiographie aux rayons-X, tout comme la TEP permet de tirer des images de l’activité biochimique à partir de la radioactivité, a valu à Godfrey Hounsfield et Allan Cormack le Prix Nobel 1979 de Médecine et Physiologie!

Autres reconnaissances

Émilie Gaudin, étudiante au doctorat au département de médecine nucléaire et de radiobiologie, a remporté le deuxième prix du volet des sciences nucléaires dans les présentations par affiche avec son projet intitulé Dual Threshold Time-over-Threshold Nonlinearity Correction for PET Imaging. Les trois étudiants qui se sont partagé les autres récompenses provenaient des USA, de la France et de l’Italie.

Audrey Corbeil Therrien, étudiante au doctorat en génie électrique, a également reçu un prix lors du même colloque, dans le volet de l’imagerie médicale. Le premier prix pour une présentation avec affiche lui a été décerné pour son projet intitulé Energy Discrimination Using First Emitted Photon Timestamps: an Exploratory Study.