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Radiologie et scintigraphieRadiologie et scintigraphie

Radiologie classique 1895

Scintigraphie 1950

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Position des problèmesPosition des problèmes

Images 2D -> X et YPb stigmatisme

n Isotopes ->spectrométrie

Physiologie ->rapidité

Faible nb de photons Emission du corps

lui-même

Bruit Sensibilité Bande passante Reproductibilité Fiabilité Coût Durée de vie

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Plan du coursPlan du cours

Scintigraphe à balayage

Gamma-caméras de Anger

Limitations de la technologie

Autres types de récepteurs– Détecteurs à gaz– Cristaux multiples + PM– Cristal + photodiodes– Semi conducteurs– Caméra Compton

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Scintigraphe à balayage: principeScintigraphe à balayage: principe

Réglagesdistancevitesse en x et yintégration

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Scintigraphe à balayage 2Scintigraphe à balayage 2

Avantages– Simplicité– Images en échelle 1

possible

Inconvénients– Lenteur (> 30 min)– Pas de dynamique– Scaloping

– Bruit

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caméra: définition d’un appareil idéal

caméra: définition d’un appareil idéal

Cinétique rapide (temps mort faible) Séparation des isotopes (spectrométrie ) Haute sensibilité (surface exposée ++) Résolution spatiale fine (données X, Y)

Passage en 3D (informations en Z)

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caméra de Anger:principe général

caméra de Anger:principe général

D

C

B

A

CollimateurCristalGuide de lumière

Réseau de PM

Spectrométrie

X Y E

Oscilloscope

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caméra de type Anger:localisation barycentrique

caméra de type Anger:localisation barycentrique

1950 Localisation

barycentrique Energie par

sommation des 4 sorties

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caméra de type Anger:monotête, petit champ, ronde

caméra de type Anger:monotête, petit champ, ronde

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Collimateurs plan et sténopéCollimateurs plan et sténopé

plan parallèle sténopé (pin-hole)

G facteur de grandissementRc résolution spatiale du colliS sensibilité

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Collimateurs à focalesCollimateurs à focales

en Eventail (Fan-beam) mono divergent conique

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Collimateurs spéciauxCollimateurs spéciaux

Pin-hole multiple

– vision 3 D

Trous // obliques

– Intérêt en cœur– Pseudo tomographie

(colli. tournant)

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Limitations de la caméra d ’Anger 1Limitations de la caméra d ’Anger 1

Pb rendement de comptageNaI 3/8 inch sans colli: 70% pour 99mTc mais < 30% à 511 keV !

Pb définition en énergie

FWHM:10-12 %

Compton

Intensité

Energie

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Auto-atténuation et diffusionAuto-atténuation et diffusion

Auto-atténuation

Diffusion élastiqueCompton

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Limitations de la caméra d ’Anger 2Limitations de la caméra d ’Anger 2

Pb résolution spatiale

– Intrinsèque > 3-4 mm (sans colli) résolution en énergie

– Extrinsèque > 7 mm (avec colli) pb statistique de comptage pb géométrique pb pénétration septale

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Limitations de la caméra d ’Anger 3Limitations de la caméra d ’Anger 3

Pb sensibilité: collimateur +++ (< 10-4 !)– Signal/bruit N-1/2

– N 200 / pixel S/N 7%(en radio 105 S/N 0,3%)

Pb vitesse: Empilement

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Améliorations actuelles: digitalisationAméliorations actuelles: digitalisation

Des sorties

– simplicité– « traditionnel »

De chaque PM– complexité:

1 PM 1 convertisseur 1 fil de sortie 1 fil de contrôle analyse informatique

– mais rapidité réglage de chaque PM

informatisé

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Améliorations actuelles: tendancesAméliorations actuelles: tendances

sensibilité– multi-têtes– grand champ– rectangulaire

Atténuation– Image transmission– Multi-fenêtrage Compton

Diffusé– Multi-fenêtrage Compton

PET– épaisseur cristal– coïncidence

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La limitation de l’empilementLa limitation de l’empilement

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Correction de l’empilementCorrection de l’empilement

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PET positon emission tomography PET positon emission tomography

Anneau dédié Caméra multi-têtes décollimatée

(coïncidence)

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3D: la solution de la tomographie classique

3D: la solution de la tomographie classique

Un seul plande «mise au point»

set de coupes 2D

irradiation ....

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3D: la solution multi-projections3D: la solution multi-projections

TomoDensitoMétrie

Transformée de Radon 1908

Tomoscintigraphie

1970

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Autres caméras: généralitésAutres caméras: généralités

Fonctions

Solutionspossibles

Choixdirection

AbsorptionGénération

signalLocalisation

position

CaméraAnger

Colli NaIRéseau

dePM

Réseaude

résistances

CaméraCompton

GazFibres optiques

Semi-cond.

GazMicro-canauxSemi-cond.

DigitalisationMulti-anodesMulti-cristaux

Fibres

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Principe Anger

Résolution intrinsèque 1 mm, totale 2,5 mm Thyroïde, ….

Cristal + PM multi-anodesCristal + PM multi-anodes

Na I

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caméra multi-cristal caméra multi-cristal

Vitesse de comptage ++

Résolution +-

Cardiologie ++

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Cristal + galette de microcanauxCristal + galette de microcanaux

Amplification Localisation

Pb durée de vie

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Cristal + photodiodesCristal + photodiodes

Transfo - lumière Transfo lumière - électrons par photodiodes

Technologie « simple » mais ...

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Fibres optiquesFibres optiques

au trajet

pb sensibilité

// au trajet ( microcristaux longs)

Charpakpb localisation

PM ou photodiode

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Détection à semi-conducteursDétection à semi-conducteurs

Principes– diode PIN– autres

Avantages– résolution en énergie

3 eV/porteur 1 %

– 1 opération rapidité

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S/N PM-DiodeS/N PM-Diode

Pb bruit

PM > Diode

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Localisation de positionLocalisation de position

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Caméra Compton: principeCaméra Compton: principe

Localisation del ’interaction Compton

Absorption totale duphoton Compton

Compton

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Caméra Compton: qualitésCaméra Compton: qualités

Avantages

– sensibilité x 1000(pas de collimateur)

– rapidité

– 3D intrinsèque

Inconvénients

– complexité matérielle(2 récepteurs)

– complexité de la reconstruction

– Pb de l ’énergie du photon incident

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Autres caméras: comparaisonAutres caméras: comparaison

AngerNaI + PM

Scint. +photodiodes

GazXe Ge CdTe

Efficacité +++ +++ - ++ +++

Résolutionen énergie

- + ? + +++ +

Résolutionspatiale

+ var. - pixel pixel

Taux decomptage

+- var. ++ ++ ++

Champ +++ +++ +++ association association

Contraintes volume disponibilité volume refrigération disponibilitéfiabilité ?

Semi cond.