Imagerie Nucléaire :Imagerie Nucléaire :

Techniques, Applications et PerspectivesTechniques, Applications et Perspectives

L.MénardL.Ménard

Institut de Physique Nucléaire, Orsay Institut de Physique Nucléaire, Orsay

Groupe Modélisation Physique Interfaces Biologie, Université PARIS 7 Groupe Modélisation Physique Interfaces Biologie, Université PARIS 7

Journées Jeunes Chercheurs - Aussois 2003 Journées Jeunes Chercheurs - Aussois 2003

Physique Subatomique et Interfaces Physique - Biologie - MédecinePhysique Subatomique et Interfaces Physique - Biologie - Médecine

Les Différentes Modalités d’Imagerie BiomédicaleLes Différentes Modalités d’Imagerie Biomédicale

Modalité Paramètres Applications

CT

(rayon X)Densité, Z Anatomie, contenu minéral

USImpédance acoustique

Vitesse/Atténuation Variation de fréquence

Anatomie, caractéristiques structurales des tissus, débit sanguin

IRM v

RMN

Concentration 1H Relaxation T1,T2 Diffusion

Déplacement chimique

Anatomie, débit sanguin, structure et dynamique des tissus, état chimique

Radio-imagerie

Concentration de radiotraceurDébit/volume sanguin, métabolisme,

concentration de récepteurs, progression/suivi thérapeutique, expression génique

Imagerie anatomique( X, Ultrasons, IRMa, )

Imagerie physiologique et métabolique

(IRMf, Ultrasons, Imagerie radio-isotopique, Optique)

Moléculaire( Imagerie radio-isotopique, IRM)

Imagerie par Résonance MagnétiqueImagerie par Résonance Magnétique

Principe : Mesure des caractéristiques (amplitude, temps de relaxation) des rayonnements électromagnétiques émis lors de la relaxation de certains noyaux placés en résonance sous l’action de champs magnétiques externes (champ statique + onde radio-fréquence)

Sensibilité relativement faible ([c]<10-7 mole pour IRMa et [c]<10-6 mole pour IRMf)

Temps d’acquisition long (compromis durée acquisition/résolution temporelle pouvant aller de plusieurs minutes à qqs heures), examen inconfortable (bruit, claustrophobie)

Coût élevé

Haute résolution spatiale (<1 mm pour IRMa)

Technique anatomique de référence

Mesure simultanée de nombreux paramètres physiologiques ou métaboliques

Imagerie par Résonance Magnétique : ApplicationsImagerie par Résonance Magnétique : Applications

Activation cérébrale sous stimulation

visuelle et auditive (IRM anatomique et

fonctionnelle)

Oxford Centre for Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain

Recherche

Organisation fonctionnelle du cerveau (études cognitives)

Développements anatomiques et fonctionnels cérébraux

Clinique

Suivi des accidents vasculaires cérébraux (évaluation des dommages ischémiques, pronostique de revascularisation)

Diagnostic cancer (cerveau, sein, prostate) Glioblastome (IRM anatomique avec gadolinium)

Bilan d’extension local et ganglionnaire

Suivi évaluation réponse thérapeutique

Bilan fonctionnel pré et post-opératoire

Functional MRI research center, Columbia university

Aide au geste chirurgical (bilan fonctionnel pré-opératoire)

Imagerie radio-isotopiqueImagerie radio-isotopique

Principe : suivi de la distribution et de la cinétique de molécules traceuses radiomarquées

TEP/TEMP Utilisation de rayonnements ionisants

Radiochimie complexe

TEP Instrumentation lourde et coûteuse

TEP Mesures quantitatives et très sensibles ([c]<10-12 moles)

Paramètres biologiques au niveau moléculaire

Nombreux traceurs disponibles et en développement (imagerie métabolique, pharmacologique et moléculaire)

TEMP Possibilité de multimarquage

Infrastructure légère

Mise en évidence d’une ischémie myocardique à l’aide d’un traceur de la perfusion sanguine (207Tl

TEMP)

Etudes cognitives (18F-FDG TEP)Evaluation de la réponse thérapeutique (18F-FDG TEP)

Lymphome avant traitement

Lymphome après traitement

Bilan d’extension métastatique d’un cancer du sein (18F- FDG TEP)

Évaluation d’un nouveau traceur diagnostique pour la maladie d’Alzheimer

(18F-FDDNP TEP)

Imagerie radio-isotopique : ApplicationsImagerie radio-isotopique : Applications

Recherche

Études fondamentales des maladies neurologiques (Alzheimer, Parkinson …)

Développements et caractérisation de nouvelles molécules diagnostiques ou thérapeutiques

Diagnostic cancer, bilan d’extension à distance, récidive

Organisation fonctionnelle du cerveau

Clinique

Diagnostic et suivi des accidents cardiovasculaires

Pronostic, suivi et évaluation de la réponse thérapeutique

Planification des traitements

ChimieChimie

Mise au point et validation de nouveaux traceurs, agents de contraste et vecteurs

Intégration des techniques de la biologie moléculaire (imagerie de l’expression génique)

IRM : développement d’une plus grande gamme d’aimants (bas champs, très haut champs, ouverts)

Imagerie nucléaire : amélioration des photodétecteurs et cristaux scintillants

Couplage des techniques d’imagerie anatomique et fonctionnelle

InstrumentationInstrumentation

IRM : développement d’une plus grande gamme d’aimants (bas champs, très haut champs, ouverts)

Imagerie nucléaire : amélioration des photodétecteurs et cristaux scintillants

Couplage des techniques d’imagerie anatomique et fonctionnelle

Mise au point de systèmes de détection spécialisés moins coûteux

(-caméra miniaturisées haute-résolution pour scintimammographie, systèmes TEP dédiés

cerveau ou prostate, IRM compact pour l’imagerie interventionnelle )

Optimisation des protocoles de traitement du signal (quantification plus précise)

Analyse d’image et aide à la décision informatisée

InstrumentationInstrumentation

Accélération du rythme de développement de nouveaux médicament grâce à l’amélioration des

techniques d’imagerie pour les études in vivo sur les modèles animaux

Multiplication des traitements et des interventions effractives minimales guidées par l’image

Dépistage précoce, meilleur suivi, thérapie individualisée

MédicalMédical

Imagerie Nucléaire : Imagerie Nucléaire : PerspectivesPerspectives

Cancer gastro-oesophagien (TEP-Scanner X)Medical College of Wisconsin