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Les semi-conducteurs: une révolution en cardiologie nucléaire
Bernard SONGY, David LUSSATO,
Mohamed GUERNOU, Mathieu QUENEAU
CCN, 31 mai 2010
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Avec la participation de :
• Ricardo GERONAZZO, cardiologue, stagiaire en cardiologie nucléaire
• Sébastien HAPDEY, physicien
• Hélène ROBALLO, Laurence MERLIN,
Christel PETIT, Agnès LOROTTE,
Sophie BOUFFARE, Dalila ACHOURI,
Jamila DIOUANE, Foued KAROUNE,
David GRONDIN, technicien(ne)s
• Jean-Marie SCHOLL, Daniel HIVOUX,
David CHAOUAT, Hassene BOUCHOUCHA,
Hachemi RABIA, cardiologues
(épreuves d’effort et tests pharmacologiques)
• Christine WAIBEL, Elisabeth LEVANT ,
Linda CHAOUKI, Fanny PITOIS
techniciennes des épreuves d’effort
• Dominique OLIVIERO, Aurélie FRYDMAN, Marie BELAIR, Audrey LE MEUT, Carma NEVES , secrétaires
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L'évolution de la cardiologie nucléairede la découverte du thallium aux 9M d’explorations annuelles aux USA
• 1957: caméra de Anger
• 1975: thallium 201
• 1980: SPECT
• 1990: détecteurs double tête; sestaMIBI
• 1993: premiére des grandes études pronostiques (Machecourt)
• 1995: gated SPECT; tetrofosmine
• 1998: études coût efficacité
• 2005: rubidium; TEP;
• 2007: logiciels half-time
• 2009: caméras à semi-conducteur
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détecteur fixe: demi anneau extrêmement compact; aucun mouvement du détecteur pendant l’acquisition; 2 positions: dorsale ou ventrale
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cristal CZT pixellisé avec ses anodes collectrices.
Dimensions : 4 cm x 4 cm x 5 mm
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Regroupés par 4 détecteur de 8 x 8 cm
Présenté ici avec son électronique
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Systéme de détection multi-pinhole sur 3 rangées et 180 degrés
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19 détecteurs fixes disposés sur 3 rangées et sur 180 degrés
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géométrie de détection de la caméra DNM : détection multipinhole et volume reconstruit
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acquisitions des données sur les 19 détecteurs et reconstruction itérative du volume cible.
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Detector Na I + PM CZT
Resolution énergétique 9.5 – 12% 5 - 6%
Resolution spatiale 4 mm 2.5 mm
CZT versus NaI
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CZT
Na I
Double source de Tc99m et I123
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Validation with thallium-201
of a new Cadmium-Zinc-Telluride (CZT) cardiac camera
Bernard SONGY, Mohamed GUERNOU, David LUSSATO,
Mathieu QUENEAU, Ricardo GERONAZZO
Centre Cardiologique du Nord (CCN)
Saint-Denis, PARIS, France
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Objectives:
• Validation with thallium-201 of the new CZT cardiac camera GE Discovery NM 530C
• This cardiac camera introduced by GE manufacturer in 2009 is characterized by Cadmium Zinc Telluride (CZT) solid state detectors, focused collimation, stationnarydata acquisition and 3D iterative reconstruction
• This camera had been validated with technetiumagents ( Esteves, J Nucl Cardiol, 2009; 16:927-934) but had not yet been validated with thallium-201
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Methods (1):
• Monocentric prospective study
• Inclusion of 153 consecutive patients refered for exercise myocardial perfusion imaging in july 2009
• Age: 60y ± 11, BMI: 27 ± 4 , men: 78%
• Injection of 111 to 148 MBq at peak of exercise, and redistribution with reinjection (37MBq) when initial images were abnormal
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Methods (2):
• Successive acquisitions at– Anger camera (Philips dual head axis camera) with 30
steps of 40 to 60 seconds (so total time = 10-15 mn) , prone, with filtered backprojection reconstruction
– Then CZT in 5 minutes, prone then supine
– Immmediatly after stress
– 4 to 6 hours later at redistribution
• Blinded images analysis by two experimentedphysicians
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Conclusions:
• With thallium-201, the GE Discovery NM 530c CZT cardiac camera allows 5 minutes acquisitions with an increased image quality and a reliable diagnosis quality, both in prone and in supine positions.
• The myocardial counts rate is multiplicated by 6-8 by comparison with a Anger double head tomographiccamera.
• This high myocardial counts rate allows to decrease acquisition time or thallium injected activity (and so effective dose) or both.
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VALIDATION D’UN PROTOCOLE « THALLIUM 201 FAIBLE DOSE » AVEC UNE CAMERA A SEMI-CONDUCTEUR
CADMIUM-ZINC-TELLURIDE (CZT)
B. Songy, D. Lussato, M. Guernou,
M. Queneau, R. Geronazzo
Centre Cardiologique du Nord ( CCN ),
Saint-Denis, France
48ème COLLOQUE DE MEDECINE NUCLEAIREDE LANGUE FRANCAISECentre Acropolis Nice 8 - 11 mai 2010
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Contexte:
Le thallium 201 présente par rapport aux autres traceurs myocardiques:
• une meilleure extraction myocardique (x 3 - 4)
• une meilleure traçabilité du débit sanguin myocardique
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• Son principal désavantage est sa dosimétrie patient plus importante – jusque 40 mSv aux USA dans certaines publications avec des activités injectées
élevéesRadiology, 2008, 248-263; N Engl J Med 2009, 849-857)
– En règle 25 mSv avec les activités habituelles
• Dose efficace: 0.16 mSv/MBq pour 70kgsThomas et al: radiation-absorbed dose from 201Tl-thallous chloride,
J Nucl Med. 2005; 46: 502-8
• Nos caméras CZT ont une sensibilité de détection myocardique multipliée par 6 à 8
• Nous avons utilisé cette propriété pour diminuer l’activité injectée
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Matériel et méthode:
• 137 patients inclus prospectivement: 129 effort, 8 dipyridamole
• Ayant eu précédente scintigraphie au thallium dans notre service au cours des 5 dernières années avec une caméra conventionnelle double tête
• injection de 1 à 1.2 MBq/kg
• Acquisition en 5 à 8 mn
• Redistribution à H4 si images initiales anormales– Avec réinjection (37 MBq) si hypofixation sévère ou antécédent d’infarctus– Sans réinjection dans les autres cas
• Comparaison avec la scintigraphie précédente
Thallium faible dose, CCN
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Résultats
• qualité des images CZT meilleure dans 70%(cavité mieux définie, piliers visibles, analyse de l'épaississement facilitée)identique dans 24%moins bonne dans 6% des cas (artéfacts:6, contamination digestive:2)
• artéfacts: 30 inchangés, 29 en moins, 6 en plus
• aucune image pathologique "manquée" par rapport à l'examen précédent
• par contre 5 diagnostics redressés avec la CZT
• Dose efficace calculée < 12mSv (pas de réinjection) et < 18 mSv (réinjection)
Thallium faible dose, CCN
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Conclusion
• Dans cette étude:
– avec une faible dose de thallium 201
– une dosimétrie réduite ( moins 30%)
– un temps d’examen divisé par 2
– on obtient des images fiables et de haute qualité
– avec une statistique de comptage trés favorable
• Autorisant une réduction de dose ou de temps plus importante:
– par exemple moins de 1 MBq/kg
– dosimétrie ramenée à 10 mSv
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And now… low dose…
low dose
regular dose0
50
100
150
50 kgs70 kgs
90 kgs110 kgs
37
6080
110
111 111130
148MBq
weight
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42 years old female
1m72, 60 kgs
45 MBq, 8 mn
1 Mcps, 450 Kcps in the myocardium
7 mSv !
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42 years old female
1m72, 60 kgs
45 MBq, 8 mn
1 Mcps, 450 Kcps in the myocardium
7 mSv !
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62 years old male
1m70, 52 kgs
30 MBq, 8 mn
1.05 M cps400 Kcps in the myocardium
5 mSv !
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62 years old male
1m70, 52 kgs
30 MBq, 8 mn
1.05 M cps400 Kcps in the myocardium
5 mSv !
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Thallium ou MIBI?
• Thallium 201: – Traceur « dynamique » du métabolisme du potassium
– captation myocardique élevée (x4)
– linéarité débit coronaire – captation
– dosimétrie « élevée »
• sestaMIBI-Tc99m:– Traceur « statique » du métabolisme de la mitochondrie
– dosimétrie faible
– même sensibilité diagnostique pour le dépistage
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« ultra-fast » caméra à semi-conducteur
• Thallium : – 0.16 mSv/ MBq (pour 70 kgs)
– 1 MBq / kg
11 mSv ( = DLP à 650 )
• SestaMIBI: – 0.0074 mSv/ MBq (pour 70 kgs)
– 3 MBq / kg
1,5 mSv ( = DLP à 90 ! )
3 fois moins de rayons que si vous déménagez de Paris en Bretagne
Quelque soit l’âge, la FC, l’état respiratoire du patient !
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algorithme
• Dépistage, faible prévalenceMIBI = traceur de dépistage peu irradiant1,5 mSv = DLP à 90!
• Coronarien connuthallium = meilleur traceur10 à 15 mSv = DLP entre 600 et 900
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Conclusion
• Avec :
– les nouvelles caméras cardiaques ultrasensibles à semi-conducteurs
– les deux types de traceurs disponibles:
Thallium 201 et sestaMIBI-Tc 99m
• Nous avons développé et validé des protocoles « faible dose »
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• La dose efficace est réduite à:
– 1,5 mSv en cas d’examen de dépistage ( = DLP à 90 !!! ) sestaMIBI- Tc 99m
– 10 à 15 mSv en cas d’examen approfondi chez les coronariens thallium 201( = DLP entre 600 et 900 )
• Ce qui correspond à une irradiation négligeable ou faible
• Et constitue une réponse de qualité
– à la pénurie mondiale en radioisotopes
– aux préoccupations de radioprotection