1 Dosimétrie Benoît DENIZOT Biophysique médicale Médecine Nucléaire CHU Angers [email protected].
1 Techniques scintigraphiques Benoit DENIZOT Biophysique médicale Médecine Nucléaire CHU Angers...
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Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers 2
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.