Quantification en SPECT/CT - sfrnet.org
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Quantification
en SPECT/CT
Docteur Frédéric Paycha
Service de Médecine Nucléaire
Hôpital Lariboisière
Assistance Publique-Hôpitaux de Paris
Mél: [email protected]
Quantification en SPECT/CTPour quoi faire ?
SPECT/CT quantitative ?
Balayage corps entier quantitatif ?
Quantification en SPECT/CTIndications cliniques ?
• Oncologiques
– Aide au diagnostic différentiel/étiologique
– Evaluation pronostique
– Evaluation pré-thérapeutique de la radiothérapie
vectorisée
– Evaluation de l’efficacité thérapeutique
• Non oncologiques
– Pathologies osseuses focales
– Pathologies osseuses diffuses
Suivi sous traitementdes métastases osseuses
Au-delà des critères RECIST
Suivi sous traitementPosition du problème
Les MO ne sont pas des lésions mesurables
dans les systèmes de type RECIST (Therasse, JNCI 2000)
Recalcification des lésions ostéolytiques (RX, TDM) mais
défaut de critères pour les lésions ostéocondensantes
(Bäuerle Eur Radiol 2009)
Disparition de l’hyperfixation SO et TEP
(Stafford, Acad Radiol 2002)
Taille de la MO en IRM (Lecouvet, JCO 2007)
Profiter des scanners de surveillance pour examiner l’os
(Hamaoka, J Clin Oncol 2004)
Critères révisés MD Anderson (MDA) de réponse des MO
Hamaoka, Br J Cancer 2010SS: scintigraphie osseuse
Evaluation thérapeutique
SPECT/TDM:
Métastases
ostéocondensantes
d’un cancer de la prostate
sous radio-chimiothérapie:
(1) SO CE initiale
Evaluation thérapeutique SPECT/TDM:Métastases ostéocondensantes
d’un cancer de la prostatesous radio-chimiothérapie:(2)
SPECT/TDM quantitative
Comparaison clinique,
radiographieset
scintigraphie
C BlomqvistCancer, 1987
D Singh, Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 58, No. 1, pp. 3–10, 2004
QuantificationCorps entier
Contexte clinique:Cancer de la prostateopéré en 1995RTE + BAC• mai 2004Douleur aine GPSA = 22 ng/mL• novembre 2004Sciatalgie DPSA = 7 ng/mL
Scintigraphie osseuse:Hyperfixation cotyle G ↑Indice évolutif = 1,26
Approche quantitative YE Erdi, J Nucl Med, 1997
J Clin Oncol 2012
ΔBSI% à 3 & 6 mois
Facteur pronostique
Survie globale
Analyse univariée
et bivariée (PSA)
MO ADK prostate (Face ant)
MO ADK prostate (Face post)
MO ADK prostate (Face post-brut)
MO ADK prostate (Face a+p-atlas)
MO ADK prostate
(Face a+p-atlas+hot spots)
ADK prostate+Paget+arthrose
(Face ant-atlas+hot spots)
ADK prostate+Paget+arthrose
(Face post-atlas+hot spots)
Place du volume métabolique dans la stratification du risque dans les lymphomes
avant traitement : Anne-Segolène Cottereau
Rencontre APRAMEN TEP en Onco-Hématologie, 13 Mars 2018
Dosimétrieen
radiothérapie vectorisée
Evaluation dosimétrique des cibles
osseuses en radiothérapie vectorisée
J Nucl Med 2012; 53:1310–1325YK Dewaraja
• Distribution intra-tumorale non uniforme
• Erreurs en quantification planaire
• Résolution spatiale SPECT ou TEP:
5-25 mm
• Répartition d’activité 3-D
• Possibilité de substituer un radionucléide
par un autre à l’étape de mesure SPECT/CT
• Carte des débits de dose voxel-par-voxel
• Couplage histogrammes dose-volume
aux modèles pour obtenir EUD et BED
Comparaison
des images
BP-(99mTc) et
EDTMP-(153Sm)
Calculs par l'ICRP de
dose délivrée aux
cibles métastatiques
avec une large
fourchette
d’incertitude:
3 Gy <
D métastases
osseuses
< 300 Gy
Aide d’appointau
diagnostic différentiel/étiologique
Exemples
Prothèse articulaire douloureuse
Fixation post-opératoire physiologique vs. pathologique: où est la limite ?
Images normales – Hyperfixation du radiobsiphosphonate
PTH PTG
Quand ? Jusqu’à 2 ans Jusqu’à 4 ans
Type d’hyperfixation ?
Hyperfixation plutôt homogèneHyperfixation peu intense
hétérogène et asymétrique
Où ? Région cotyloïdienneGrand trochanter
Extrémité inferieureCompartiment médial tibial
Place de la scintigraphie osseuse planaire et TEMP/TDM dans l’exploration des prothèses de hanche douloureuses. A.
Girma, F. Paycha. Médecine Nucléaire 37 (2013) 338-352
Rôle de la scintigraphie osseuse dans l’exploration des prothèses de genou douloureuses. A.Girma, F.Paycha, R. Nizard.
Travail présenté à la 69ème Réunion Scientifique de l’ACOMEN « Prothèses orthopédiques et Médecine Nucléaire », Nice, mars 2013
Fixation post-opératoire physiologique vs. pathologique: où est la limite?
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Face antérieure Face postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Face antérieure Face postérieure
Contexte clinique:
F, 88 ans adressée pour bilan d’extension initial d’un carcinome lobulaire mammaire
PTG D, PTH D et PTG G asymptomatiques posées 6, 4 et 3 ans auparavant.
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Face antérieure Face postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace antérieure
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Face antérieure Face postérieure
Temps tardifFace antérieure
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Face antérieure Face postérieure
Temps tardifFace antérieure
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Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace postérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace antérieure
Temps tardifFace postérieure
Face antérieure Face postérieure
(Hyper-)fixation normale
Hyperfixation post-opératoire physiologique vs. pathologique: où est la limite?
Descellement
PTH PTG
Descellement mécanique
Descellement septique
Descellement mécanique
Descellement septique
Fréquence ? 10% 3% 4%2,5% (1ère chir) 5% (2ème chir)
Quand ? Temps tardif Temps tissulaire et tardif idem PTH idem PTH
Où ?
CotyleGrand trochanter
Queue tige fémorale
Hyperfixation diffuseEmbase ± quille tibiale
Bouclier fémoralen post.-médial/latéral
idem PTH
Signes radiologiques
Liseré >2mm / évolutif
Migration d’une pièce prothétique
GranulomeFracture du ciment
Liseré étendu Géodes
Ostéolyse floue et mal limitéeGranulome, abcès, épanchement,
trajet fistuleux, bulles d’air
Réaction périostée extensive
idem PTH idem PTH
• Hyperfixation péri-PTG: descellement ou ostéointégration ?• TDM: Repérage anatomique et biomécanique• Seuillage hyperfixation: choix et normalisation VOI fémur
J Nucl Med 2009; 50:368–375
Métastases osseuses ou autre ?
Evaluation pré-thérapeutiquede l’hyperremodelage osseux:Pathologie focale non tumorale
Complications tardives de la PTH:
Ossifications para-articulaires• Proviennent de cellules souches mésenchymateuses présentes
à l’état quiescent dans les tissus mous et se différenciant en cellules ostéogéniques sous l’action d’un stimulus approprié.
• Terrain favorisant (hyperostose ankylosante diffuse : maladie de Forestier, SPA…)
• Elle peut apparaitre précocement entre 3 et 6 semaines après implantation de la prothèse
• Fixation élevée:– durant sa période de formation (durée de 6 à 12 mois mais
pouvant aller jusqu’à 5 ans)– ou lorsqu’il est responsable d’une inflammation des parties
molles ou d’une bursite à son contact.
Complications tardives (1): Hyperostoses
mécaniques
Classification de Brooker
Ossifications péri-articulaires
Scintigraphie osseuse
Critères d’opérabilitéd’une ossification para-articulaire
Shehab D, et al. J Nucl Med 2002; 43: 346-353
Autres indications cliniques• Calcinose tumorale
• CRSP I des extrémités réfractaire ou atypique
– Pronostique/suivi sous traitement
– Aide au diagnostic positif/différentiel
Rev Rhum 1994
Calcinose tumoraleSodium thiosulphate treatment of uraemic tumoral calcinosis.
Malbos S(1), Urena-Torres P, Cohen-Solal M, Trout H, Lioté F,
Bardin T, Ea HK. Rheumatology 2014 Mar;53(3):547-51.
• Hyperfixation hétérogène
• Géométrie 3D chaotique
• Frontières intra-osseuses à gradient variable
• Expansion extra-osseuse
Evaluation de la réponse de l’hyperremodelage osseux
aux traitements systémiqueset/ou chirurgicaux:
Pathologie diffuse non tumorale
Dysplasie fibreuse des os
Extension squelettique de la dysplasie fibreuse:Evaluation scintigraphique semi-quantitative
Suivi traitement par bisphosphonates
MT Collins, JBMR 2005
Dysplasie fibreuseUne pseudo-tumeur propice à la
scintigraphie osseuse ? Histologie: Accumulation de tissu fibreux irrégulier, non
connecté et faiblement minéralisé, prenant progressivement la place du réseau de tissu osseux lamellaire
Cytologie: Diminution du nombre d’ostéoblastes matures, invasion du stroma médullaire par une population de cellules immature de morphologie fibroblastique: les préostéoblastes, zones d’hyperésorption localisée
Bases moléculaires: Mutation activatrice de la sous-unité αde la protéine G stimulatrice. Les cellules ostéoprogénitrices du stroma médullaire en constituent la cible cellulaire
Etiopathogénie de la dysplasie fibreuse: Récapitulatif
Hyperparathyroïdie
Pertinence technique:
SPECT ou balayage CE ?
Hyperparathyroïdieprimitive
(PTH 1-84 = 800 pg/L (N: 3 – 51),
adénome parathyroïdien)
Scintigraphie osseuse aux bisphosphonates-(99mTc)
Lésions osseusesde
l’hyperparathyroïdieConfrontation scano-
scintigraphique
Configuration (pattern)anatomo-pathologiquede l’hyperparathyroïdie
Remaniements dystrophiques avec hyperremodelage du
tissu osseux:
aspect d’os tissé
TDM initiale
ceinture pelvienne
fenêtre osseuse
TDM à 6 mois
après
parathyroïdectomie
ceinture pelvienne
fenêtre osseuse
Ca = 1,88 mmol/L PTH = 37 ng/L
Pertinence clinique ?
Maladie de Paget
Maladie de Paget
Une configuration anatomo-pathologique
et une histoire naturelle caractéristiques• Combinaison d'ostéogénèse, d'ostéorésorption, de fibrose
médullaire, de dédifférenciation cortico-médullaire et de
néovascularisation
• Emballement anarchique du turn over accéléré d'un facteur
20
• L'anomalie fondamentale initiale affecte l'ostéoclaste. Les
ostéoclastes pagétiques sont géants, ils contiennent en
moyenne 20 noyaux
• Les lésions d'ostéolyse s'associent aux lésions
d'ostéosclérose de façon variable dans l'espace et dans le
temps, avec possibilité de chevauchement
• Si la plurifocalité est une caractéristique de la maladie de
Paget, l'asynchronisme des lésions en est une autre, y
compris aux dépens d'une même pièce osseuse
• La maladie de Paget ne progresse que dans les pièces
osseuses déjà partiellement atteintes, sans s'étendre d'os en
os au cour de la vie
• Classification évolutive en 3 phases:
• Phase I: Ostéolyse
• Phase II: Ostéolyse+Ostéosclérose
• Phase III: Ostéosclérose (burn out)
Ai/An
=
ratio des taux de comptage
fi
=
volume de la pièce osseuse/volume du squelette
X
fraction atteinte pagétique
WBI normal = 100%
Corrélation BSI vs PAL totales
Mala
die
de
Pag
et s
ous b
isp
ho
sp
ho
na
tes:
Bio
chim
ie o
u s
cin
tigra
phie
?
IR Reid New Engl J Med
Conclusions Progrès
Intérêt en classification des images
Mise au point de logiciels cliniquement validés
Démarche d’extension d’application des critères RECIST au squelette
Incertitudes Regain de développement d’analyse semi-quantitative
ou qualitative
Validation clinique des logiciels de quantification
Métastases médullaires ignorées
Quantification en SPECT/TDM squelette entier ?
Avenir TEP/TDM au FNa-(18F), SPECT/CT CZT Whole body
BSI 3 D appliqué SPECT au BP-(99mTc) & TEP au FNa-(18F)
Repères bibliographiques1. Doi K. Computer-aided diagnosis in medical imaging:
historical review, current status and future potential. Comput Med Imaging Graph. 2007;31(4-5):198-211.
2. Erdi YE, Humm JL, Imbriaco M, Yeung H, Larson SM. Quantitative bone metastases analysis based on image segmentation. J Nucl Med. 1997; 38(9):1401-6.
3. Chakraborty DP, Berbaum KS. Observer studies involving detection and localization: modeling, analysis, and validation. Med Phys 2004; 31: 2313-2330.
4. Sadik M, Jakobsson D, Olofsson F, Ohlsson M, Suurkula M, Edenbrandt L. A new computer-based decision-support system for the interpretation of bone scans. Nucl Med Commun. 2006;27(5):417-23.
5. Shiraishi J, Li Q, Appelbaum D, Pu Y, Doi K. Development of a computer-aided diagnostic scheme for detection of intervalchanges in successive whole-body bone scans. Med Phys. 2007;34(1):25-36.
6. Sajn L, Kononenko I, Milcinski M. Computerizedsegmentation and diagnostics of whole-body bonescintigrams. Comput Med Imaging Graph. 2007;31(7):531-41.
QuantificationTDM
Docteur Frédéric Paycha
Service de Médecine Nucléaire
Hôpital Lariboisière
Assistance Publique-Hôpitaux de Paris
France
Mél: [email protected]
Echelle UH + 1000
0
- 1000
Lytique (116)
Condensant (440)
Méta
sta
ses +/- 300 UH
Kalender CT 2000 / Vassiliou CEM 2007 / Quattrocchi SR 2007
Métal
Métastases ostéocondensantes…
tjs associées à une ostéolyse
Vertèbre normale Métastase ostéocondensante
Tamada, Skeletal Radiology 2005
Métastases ostéolytiques:
TDM: ostéolyse + ostéocondensation
C Whyne et al. Med Phys 2007; 34: 3279-3285
Lésion condensante focalisée solitaireUn dilemme diagnostique en TDM !?
Ilôt condensant béninMétastase condensantenéoplasie de prostate
• Densité faible, en règle < densité de la corticale• Texture hétérogène• Contours flous• Effraction corticale fréquente• Pédicule souvent envahi
• Nodule condensant à densité très élevée,en règle > corticale
• Texture homogène• Géométrie arrondie ou oblongue• Développé en plein spongieux
mais à proximité d’une corticale• Corticale respectée• La taille varie en règle entre 1 mm et 2 cm• Contours nets et spiculés
en continuité avec les trabécules osseuses• Pédicule rarement impliqué
TDM réglée en diagnostiqueindispensable au décryptage sémiologique
pour le différentiel !
Ilôt condensant bénin• De nombreuses lésions osseuses bénignes sont découvertes
incidemment chez les patients cancéreux (prostate ++) et entraînent des diagnostics différentiels
• La grande majorité de ces diagnostics est établie correctement grâce à la sémiologie pour la plupart typique des lésions bénignes sur les radiographies, la TEMP ou la TEP osseuse et la TDM
• Si ce n’est pas le cas, lorsque le traitement en cours ne peut être changé, quelque soit le diagnostic, un suivi régulier de la lésion permet très souvent d’exclure ou de confirmer un diagnostic
• L’ilôt condensant bénin: groupe des pseudo-tumeurs
• C’est un incidentalome
• C’est une Don’t touch lesion
• 1/3 de formes cliniques atypiques = hyperfixants en scintigraphie osseuse mais parfois visibles sur la seule TEMP/TDM
Distinguishing untreated sclerotic/osteoblasticmetastases from bone islands using
CT attenuation measurements
Mean and maximum CT attenuation values of enostoses were 1190 ± 239 HU and 1323 ± 234 HU, respectively
Mean and maximum CT attenuation values of osteoblastic metastases were 654 ± 176 HU and 787 ± 194 HU, respectively
Using a cutoff of 885 HU for mean CT attenuation, the AUC was 0.982, sensitivity was 95%, and specificity was 96%
Using a cutoff of 1060 HU for maximum CT attenuation, the AUC was 0.976, sensitivity was 95%, and specificity was 96%
Ulano, A AJR 2016; 207: 362–368
Distinguishing untreated sclerotic/osteoblasticmetastases from bone islands using CT attenuation measurements (C’t’d)
AUC of 0.982 for maximum attenuation AUC of 0.976 for mean attenuation
Quantification couplée (intégrée)
SPECT/CT
Ilôt condensant bénin:Comparaison des mesures
de densité (TDM) et de remodelage (TEMP)
Densités:
ICB = 600 HU
Spongieux=100 HU
Rapport d’activité
ICB/spongieux:
=
4,5
Sclerotic metastasisCarcinoid tumor
Densities:
BM = 500 HU
Spongiosa=100
HU
Uptake ratio
BM/spongiosa:
=
3,7
Métastase osseuse
condensante
Contingent ostéolytique élevé Taux de remodelage élevé
Hyperdensité modérée
Ratio fixation/densité élevé
Hyperfixation intense
Dysplasie osseuse
condensante
Contingent ostéolytique limité Taux de remodelage faible
Hyperdensité élevée
Ratio fixation/densité faible
Hyperfixation modérée ou absente
Métastases et dysplasies
ostéocondensantes:Ratios comparatifs
des mesures scintigraphiques(fixation) et TDM
(densité)
Achong DM.
Increased uptake in
a vertebral bone
island seen only on
SPECT.
Clin Nucl Med 2007;
32(8): 620-3.
Quantification TDM
Evaluation thérapeutique
Densité UH et acide zolédronique
MO iliaque G
Os normal (L2)
MO acétabulaire G
Quattrocchi SR 2007
Densité UH et hormonothérapie
Beheshti EJNMMI 2007 TEP FCH
CONCLUSION
CONCLUSION
Quantification déjà utilisée en PET et devient accessible en SPECT
Quantification en PET/CT osseuse au FNa-(18F)
Le SUV ne peut pas être utilisé comme paramètre quantitatif du remodelage osseux en TEP/CT
Quantification en SPECT/CT osseuse aux bisphosphonates-(99mTc)
Possibilité d’étalonner la caméra SPECT/CT en suivant un protocole similaire à celui des caméras TEP
Correction d’atténuation
Correction de diffusion
Résolution spatiale
Erreur < 10% pour des objets de diamètre > 2-3 LMH
Correction d’effet de volume partiel (objets de diamètres < 2-3 LMH)
74
CONCLUSION
Algorithmes de reconstruction performants proposés par les constructeurs
Installation de caméras CZT grand champ en cours/ à venir
Applications cliniques potentielles en orthopédie (ostéome, calcinose tumorale, prothèses
articulaires,…), rhumatologie (sacro-iliite,…) et en oncologie (suivi des métastases osseuses)
75
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Remerciements :
Frédéric Paycha & Antoine Martineau