TECHNOLOGIE SUR LA TEP- TDM - Académie de Versailles · 2014. 5. 28. · PRESENTATION DU TEP-TDM ....

TECHNOLOGIE SUR LA TEP-TDM

Sarah Touchard

manipulatrice en électroradiologie médicale

Centre Hospitalier René Dubos

Pontoise

Examen de médecine nucléaire permettant l’acquisition et la fusion d’images scanographiques et scintigraphiques.

apport d’informations anatomiques et fonctionnelle

INTRODUCTION

TDM TEP

Examen complémentaire des autres examens radiologiques

Généralisation en cours dans la plupart des services de médecine nucléaire

Le principal objectif est la recherche d’une tumeur primitive et de faire le bilan d’éventuelles localisations secondaires ou ganglionnaires

INTRODUCTION

INTRODUCTION

Autres objectifs:

Modification de la prise en charge initiale

Evaluation précoce de l’efficacité de la chimiothérapie

INTRODUCTION

Utilisation d’isotopes émetteurs de positons ou particules +

Le plus utilisé est le 18

F

Synthèse de l’isotope dans un cyclotron medical

PRINCIPE PHYSIQUE

PRINCIPE PHYSIQUE

Bombardement d’une cible constituée d’eau enrichie en O par des protons

Equation de réaction:

𝑂818 + 𝑃 →1

1 𝐹 + 𝑛01

818

Enrichissement du noyau rendra l’atome instable

Pour revenir à son état normal le fluor émettra un positon d’énergie 634 keV.

Equation de réaction:

𝐹9

18 → 𝑂818 + 𝑒1

0 + (neutrino)

Période fluor= 109,8 min

PRINCIPE PHYSIQUE

Collision avec un électron de la matière crée la création de deux photons de 511 keV chacun émis en sens parallèle et en direction opposé.

Disparition de la matière et apparition d’énergie

Réaction d’annihilation

PRINCIPE PHYSIQUE

Limites de la résolution spatiale:

Parcours du positon avant collision 0,6 mm dans l’eau.

Faible variation de l’angulation = 1802°

Résolution spatiale TEP=4-5mm

Résolution spatiale scanner=submillimétrique

PRINCIPE PHYSIQUE

Pourquoi utiliser le sucre comme traceur?

Les cellules ont besoins d’énergie

Glucose est un sucre assimilable

Plus les cellules sont actives plus elles consomment du sucre

Les cellules cancéreuses se multiplient sans cesse donc elles ont besoins de beaucoup d’energie

PRINCIPE PHYSIQUE

Le fluor (petite taille et propriété physique) viendra remplacer un groupement OH (Hydroxyle) sur la molécule de glucose.

Glucose FDG(fluoro-2-désoxy-D-glucose)

PRINCIPE PHYSIQUE

Contrôle de qualité du traceur:

Pureté chimique

Pureté radio-chimique

Pureté radio-isotopique

Pureté micro biologique

pyrogénécité

PRINCIPE PHYSIQUE

RADIOPHARMACEUTIQUES UTILISES

Métabolisme glucidique cellulaire dans la cellule normale:

Captation par transmetteur

Transformation en glucose-6-Phosphate grâce à Hexokinase

Nombreuses réactions chimique pour aboutir à la production d’ATP qui va réguler la glycolyse


Métabolisme glucidique cellulaire dans la cellule tumorale:

Captation par transmetteur

Augmentation de l’activité de l’Hexokinase

La glycolyse est accélérée

Captation cellulaire du FDG:

Analogue du glucose

Capté par la cellule comme le glucose

Transformation en fluoro-2-DG-6-Phosphate grâce à Hexokinase

Accumulation normale


Captation cellulaire du FDG:

Dans une cellule tumorale cette molécule ne peut être métabolisé par aucune enzyme

Piégé dans la cellule

Accumulation excessive


Indication principale : oncologie

Traceur peu spécifique:

Cellule tumorale

Sites inflamatoires

Infections

Délai chimiothérapie: 3 à 4 semaines

Délai radiothérapie : 4 mois

Délai chirurgie : 6 semaines


Autres isotopes utilisables:


Eléments Périodes(en min) Parcours moyen du positon dans l’eau (en mm)

𝐹18 109,8 0,6

𝐶11 20,4 1,12

𝑁13 10 1,44

𝑂15 2 2,22

𝑅𝑏82 1,3 4,7

𝐺𝑎68 68 2,4

Autres traceurs utilisables:


Isotopes Traceur Métabolisme étudies

𝐹18 18FDG Métabolisme glucidique

18F-Fluoro-Dopa Synthèse dopaminergique

18F-Fluoro-misonidazole Cellules tumorales hypoxiques

18F-Uracile(FU) Evaluation de réponse chimiothérapeutique (5FU)

18F-Fluoro-choline Cancer de prostate

18FLT Thymidine fluorée Prolifération cellulaire

𝑂15 H²O15( eau marquée) perfusion

𝑁13 13N-NH3(ammoniaque) Perfusion myocardique

13N-Glutamate Métabolisme tumoral

Autres traceurs utilisables(suite):


Isotopes Traceurs Métabolismes étudiés

𝐶11 11C-Acétate Métabolisme oxydatif (myocardique + tumeur)

11C-Palmitate Métabolisme myocardique (acides gras)

11C-Tyrosine Métabolisme tumoral

11C-Thymidine Prolifération cellulaire

11C-Méthionine Métabolisme tumoral des acides aminés et transport

11C-Acide-Amino-IsoButyrique(AIB)

Métabolisme tumoral des acides aminés

11C-Acide-Amino-CyclopentaneCarboxylique(AC

PC)

Métabolisme tumoral des acides aminés

PRESENTATION DU TEP-TDM

Cristal et couronne de détecteurs: Propriétés d’un cristal scintillant idéal:

Densité et coefficient d’atténuation linéaire du cristal élevé

Sensibilité du cristal meilleure

Photofraction élevée

Favorise la sensibilité du cristal


Cristal et couronne de détecteurs: Propriétés d’un cristal scintillant idéal:

Rendement lumineux ou de scintillation doit être bon

Résolution en énergie meilleure

Décroissance de la luminescence rapide

Favorise la sensibilité du cristal


Les principaux scintillateurs utilisés pour la TEP:


Scintillateur Densité (g/cm3)

Atténuation linéaire

Photofraction (%)

Décroissance de la

scintillation (ns)

Rendement lumineux (%)

NaI(Tl) 3,7 0,34 18 230 100

BGO 7,1 0,95 42 60/300 22

BaF2 4,9 0,45 19 0,8-630 5-21

LSO 7,4 0,86 33 40 75


Unité de détection=bloc de cristal+ 4 photomultiplicateurs Un module =2 fois 4 unités de détection Couronne de détection= 35 modules

Détection de coïncidence

Si deux photons sont détectés

dans un intervalle de temps

Si l’un des 2 photons arrive sur le détecteurs après le temps déterminé par la fenêtre de coïncidence il ne sera pas pris en compte.

Pas de collimation physique mais une collimation électronique (TEP 100 fois plus sensible que TEMP)


Coïncidences vraies:

Coïncidence permettant une information utile et correcte afin de localiser l’annihilation le long de la ligne de réponse reliant les deux détecteurs


Coïncidences diffusées:

Photons diffusé par les électrons de la matière = diffusion Compton

Coïncidences fortuites :

Photons provenant de l’annihilation de deux positons différents détectés simultanément localisation de l’annihilation erronée


Correction d’atténuation

Rayonnements photoniques atténués selon la masse volumique des organes avant d’atteindre les détecteurs

Quantités de photons qui parviennent aux détecteurs:

N=N0e -μD

N=Nombre de photons atteignant le détecteur N0=Nombre de photons réellement émis

μ= valeur moyenne des coefficients d’atténuation tissulaires se trouvant sur la ligne considérée

D= Distance entre les deux détecteurs



on peut retrouver le nombre de photons en connaissant la masse volumique

Le TDM donne cette information en faisant la cartographie des coefficients d’atténuation tissulaire du corps(conversion d’unités Hounsfield en coefficient μ à 511 keV )



Emission Transmission image corrigée

TEP Scanner de l’atténuation




A. Coupes coronale et sagittale sans correction d’atténuation

B. Coupes coronale et sagittale avec

correction d’atténuation

La correction d’atténuation permet une meilleure visualisation des structures profondes (rachis) et facilite la localisation des différentes lésions


Avant l’utilisation de la TDM on utilisait des sources radioactives externe comme le 68Ge ou le 137Cs qui tournait autour du patient.

Correction d’atténuation correcte mais temps d’acquisition doublé et obligation de renouveler les sources régulièrement


Standardized uptake value (SUV)=valeur de captation normalisée

Rapport de fixation dans un tissus d’intérêt( kBq/ml) à un instant donné par rapport à la dose injectée au patient(kBq) et son volume(ml)

SUV= 𝐹𝑖𝑥𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝑙𝑒 𝑡𝑖𝑠𝑠𝑢𝑠 𝑑′𝑖𝑛𝑡é𝑟ê𝑡(𝑘𝐵𝑞/𝑚𝑙)

𝐷𝑜𝑠𝑒 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒(𝑘𝐵𝑞)/𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠(𝑔)



SUV dépend de phénomènes aléatoires:

Atténuation des photons gamma sous estime la mesure de concentration du FDG

Les organes mobiles entraine du flou cinétique et donc la concentration de FDG est sous estimé

En mode 3D Coïncidences diffusées plus nombreuses qu’en 2Dcorrection de diffusion provoque des erreurs d’estimation de l’activité



SUV index utile

Méthode d’acquisition de traitement d’images doivent suivre le même protocole et être reproductibles

Permet de comparer l’intensité de fixation du FDG au sein de la tumeur entre les différents patients ou à différent stade de la prise en charge thérapeutique pour le même patient

En pratique SUV>2,5 territoire franchement pathologique


Synchronisation respiratoire

Artéfacts qualitatifs:

déformation de la tumeur

Augmentation de la taille de la tumeur

Déplacement des petits nodules

Artéfacts quantitatifs:

Baisse de la valeur du SUV




Effet du gating sur volume d’une lésion

PTV Mode non gaté

PTV Mode gatéTEP

-14% en taille +21% SUVmax



Blocs de 2 réflecteurs IR

CaméraIR

Console d’acquisition recoit et découpe les cycles en phases(fonction du temps ou de l’amplitude) Recalage par algorithme pour réaligner les images synchronisées puis les sommer. Egalement utiliser en simulation de radiothérapie au TEP TDM



Console d’acquisition reçoit et découpe les cycles en phases(fonction du temps ou de l’amplitude) Recalage par algorithme pour réaligner les images synchronisées puis les sommer. Egalement utiliser en simulation de radiothérapie au TEP TDM pour tenir compte des mouvements respiratoires du patient

Synchronisation cardiaque

Enregistrement de l’électrocardiogramme pendant toute la durée de l’examen

Découpage du cycle cardiaque en phases et rejet des cycles inutiles en cas de problèmes rythmiques

Acquisition environ 10 min

A la fin , les images contiennent assez d’informations pour être visualisées avec une bonne résolution et sensibilité


Simulations pour la radiothérapie

Nouvelle technique qui devrait améliorer la qualité des traitements par radiothérapie car image fonctionnelle et métabolique en plus de l’image anatomique

Installation du patient sur un plan dur avec les mêmes accessoires que ceux utilisés à chaque séance de rayons( posibras, masque personnalisé, cales…)



Une fois positionné et aligné, on définit le point de centrage plus ou moins arbitraire en fonction de la zone à traiter

Nécessité de repérer ce point de tatouage ainsi que la hauteur de table { l’aide de billes métalliques qui pourrons être vu au TEP-TDM

Alignement patient et billes réalisé { l’aide des lasers

Acquisition standard réalisée



Médecin radiothérapeute peut contourer sur les images TEP le volume à irradier après avoir appliqué un certain seuillage

Ce volume à irradier comprendra la tumeur( CTV=clinical target volume), l’envahissement métabolique ainsi qu’une marge de sécurité.(PTV= planning target volume)

Organes critiques également matérialisés (œsophage, poumons moelle épinière)



Grâce aux contours effectués par le médecin et au logiciel informatique prévu à cet effet, les lasers vont se déplacer sur le patient et définir ainsi le nouvel isocentre qui sera tatoué



Inconvénient: examen long sur le plan dur sans bouger (environ 1h)pour le patient et plus irradiant pour les manipulateurs

Avantage permet de mieux cibler le volume à irradier et optimiser la qualité du traitement


Modalités de l’examen:

Préparation du patient:

Examen à réaliser 6 semaines après chirurgie

Examen à réaliser 4 mois après radiothérapie

Examen à réaliser 3à4 semaines après chimiothérapie

Vérification absence de grossesse

Arrêt de l’allaitement pendant 12 heures




A jeun 6 heures avant examen

Si DNID: a jeun 6 h avant mais doit prendre son médicament le matin même dans de l’eau

Si DID: petit déjeuné léger avant l’examen ainsi que son insuline habituelle

Si glycémie trop élevé le médecin peut décider d’injecter de l’insuline mais il faudra attendre 45 min avant d’injecter le FDG




Repos en position allongé pour éviter les fixations musculaire 20min avant et 45 min après IV

Bonne hydratation avec du sérum physiologique

Un cp de benzodiazépine per os peut être éventuellement prescrit et administré 1 heure avant IV( valium pour relâchement des muscles striés)ou un cp de phloroglucinol per os(spasfon pour les muscles lisses comme péristaltisme intestinal)




Repos avec une couverture et éventuellement donner un cp d’Avlocardil pour limiter la graisse brune


Temps

Distance

Ecrans

Dosimétrie

RADIOPROTECTION

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