UE 2 : Biophysique Pr. PaychaLe 24/10/19, de 13h30 à 15h30Ronéotypeur : Mathilde Luis GasparRonéoficheur : Névine Diab

UE2, COURS N°8 : IMAGERIE HYBRIDE

Préambule du professeur :Ce cours est consacré à l’imagerie (hybride) couplant technologiquement et/ou informatiquement 2 modalités d’imagerie, l’une métabolique, l’autre morphologique.Cette présentation n’est pas un cours sur les modalités d’imagerie individuelles (ou séparées).La connaissance des cours sur les caméras TEMP (ou gamma-caméras) et les caméras TEP (Professeur François Rouzet), la TDM (Professeur Laure Sarda), l’IRM (Professeur Ilana Peretti) et la dosimétrie (Professeur Rachida Lebtahi) constitue donc un préalable à l’étude du cours de l’imagerie hybride.Les notions indispensables à connaître pour l’examen sont signalées par l’icône (sur le diapo)(→ ces notions sont toutes rassemblées dans la fiche)Référez-vous au diapo pour avoir les (nombreuses) images en bonne qualité (+ les cas cliniques qui ne sont pas tous présents dans la ronéo).

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PLAN

I] Définition de l’imagerie hybride

II] Imagerie hybride en routine clinique

A] TEMP/TDM (SPECT/CT)B] TEP/TDM (PET/CT)C] Dosimétrie: SPECT/TDM, TEP/TDMD] Evolution du parc d’équipement TEMP/TDM et TEP/TDME] Comparaison TEMP/TDM vs TEP/TDMF] Plus-value de l’imagerie hybride sur l’imagerie de coupe monomodalitéG] Représentation /navigation 3D : MPR, MIP, triangulation, VRT, fVRTH] Interprétation intégrée en imagerie hybride

III] Exemples cliniques

▪ Imagerie ostéo-articulaire▪ Applications de l’imagerie hybride aux autres organes/pathologies

IV] Imagerie hybride en développement clinique

▪ TEMP/IRM (SPECT/MRI)▪ TEP/IRM (PET/MRI)

V] Conclusion

VOCABULAIRE : mots signalés par une *

▪ SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography = Tomographie (ou Tomoscintigraphie) par émission monophotonique (TEMP en français) ▪ PET-scan (TEP en français) = Tomographie par Émission de Positons▪ Ostéotrope : se dit d'une substance qui se fixe électivement sur les os.▪ Scanner = TDM = Tomodensitométrie = CT = Computed Tomography (tomographie calculée par ordinateur)▪ ROC = receiver operating characteristic = caractéristique de fonctionnement du récepteur (mesure de la performance).▪ SPECT/CT ; TEP/CT ou SPECT/TDM ; TEP/TDM = médecine nucléaire (SPECT ou TEP) + scanner (CT ou TDM)▪ FOV = Field Of View = Champ de vue▪ SUV = standardized uptake value [valeur de captation standardisée] paramètre de quantification le plus utilisé.

▪ Voxel = Vo : volume + el : élément → volume d'une image qui est numérisée et qui représente un corps en trois dimensions. La TEP permet de mesurer la concentration d'un élément radioactif dans chaque volume élémentaire de l'organisme appelé voxel (= pixel en 3D)▪ Echelle de Hounsfield = échelle quantitative décrivant la densité radiologique, exprimée en UH (Unité de Hounsfield) et associée à une échelle de gris qui permet une évaluation visuelle des clichés. ▪ fVRT = fused VRT → « fused » parce que la modalité TEP est plaquée contre le VRT du scanner, d’où « fusionné ».

▪ SO CE = Scintigraphie Osseuse Corps Entier

▪ MO = Métastase Osseuse

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I] Définition de l’imagerie hybride

▪ Elle correspond à l’appariement de deux modalités d’imagerie, qui sont généralement l’imagerie métabolique et l’imagerie morphologique. ▪ Les deux modalités d’imagerie sont obligatoirement des modalités d’imagerie en coupe.▪ Les modalités d’imagerie métabolique les plus fréquentes sont la SPECT* (TEMP en français) et la PET* (TEP en français). ▪ La modalité d’imagerie morphologique la plus fréquente est la TDM* (= scanner ou CT en anglais). [L’IRM combinée à la TEP fait récemment irruption sur la scène de l’imagerie hybride clinique].▪ L’imagerie hybride est, par exemple, appliquée à l’exploration osseuse. ▪ Pour la partie métabolique de l’imagerie hybride on injecte un radiopharmaceutique (= un traceur) ostéotrope* :

- SPECT/CT (TEMP/TDM) : les bisphosphonates au Tecnetium 99 métastable [BP-(99mTc)]- TEP/TDM : le Fluorure de sodium [FNa-(18F)]

▪ Biodistribution : - Le niveau de captation osseuse du 18F-FNa est 2 fois plus élevé que celui des 99mTc-BP.- L’accumulation osseuse du 18F-FNa et du 99mTc-BP reflète la vascularisation et le remodelage (turn-over) osseux.Contrairement au 99mTc-BP, le fluorure de sodium est un composé très simple, utilisé dans l’imagerie depuis 1960.« Coup de bol » (expression du prof) il se concentre de façon beaucoup plus accentuée sur l’os pathologique (par rapport à l’os normal).

[La partie morphologique ne nécessite pas de traceur dédié.]

II] Imagerie hybride en routine clinique

A] TEMP/TDM (SPECT/CT)*

- Arceau qui tient les deux têtes détectrices de la caméra- Lit scintigraphique : patient allongé glisse dans l’entrefer des deuxtêtes détectrices qui tournent autour de lui pour générer l’image decoupe scintigraphique. (10-12 min)- Immédiatement après, le patient entre dans le tunnel du scanner quiest collé à l’arceau de la SPECT.(animation yb conseillée par le prof : http://www.youtube.com/watch?v=Lp4eVxTEK9I)

« Petit mémo qui n’est pas l’objet du cours »[Jusqu’au début des années 90 l’imagerie hybride n’existait pas : les radiologues interprétaient le scanner sur leur négatoscope en affichant les planches. Les médecins nucléaires interprétaient leur PET scan ou leur SPECT sur leur console et tiraient éventuellement des images couleur sur papier. Puis lors des réunions de concertation pluridisciplinaire, pour les cas relevant de la cancérologie, ils comparaient les images entre elles en tournant la tête de droite à gauche et faisaient la synthèses mentalement : « examen côte à côte ».Les premières imageries hybrides (milieu des années 90), qui effectuaient la fusion des examens par assemblage caméra-TDM, ont eu un très grand succès (les caméras monomodalité ne se vendent plus, plus de PET scan sans scanner etc.).

Ce succès repose sur deux choses :

- la reproductibilité inter-lecteurs : deux observateurs différents doivent voir la même chose sur l’image.

Exprimée par le Coefficient de Cohen (κ) : mesure de l’accord entre deux lecteurs.K{SPECT/TDM}> K{SPECT+TDM} > K{SPECT} (0,762; 0,678; 0,343)(Imagerie hybride > deux examens séparés > SPECT seule)- l’analyse des courbes ROC* : graphique représentant le taux de vrais positifs (TPF) en fonction du taux de faux positifs (FPF). [TPF=f(FPF)]

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L’Aire sous la courbe mesure l’exactitude diagnostique : AUC = 1 → test parfait, exactitude diagnostique de 100 % : tous les patientssont correctement classés. AUC{SPECT/TDM} > AUC{SPECT+TDM} > AUC{SPECT} (0,947; 0,831; 0,589)L’association de deux examens sans fusion rehausse l’efficacité diagnostiquemais sans être optimum. La fusion est presque dans l’optimum (presque 100 %d’exactitude diagnostique). ]

Diapo 10 « pas à connaître » : Avant la fusion des images, des logiciels de recalage ajustent les images decoupe scanner et SPECT (ou TEP). Quadruple apport potentiel du scanner pour la TEMP/TDM :

▪ corriger l’atténuation et diffuser les photons gamma de la SPECT à partir de la table des positions d’atténuation des rayons X du scanner→ il s’agit d’une correction technique de la SPECT par le scanner. ▪ rechercher la localisation de l’anomalie scintigraphiqueLe scanner apporte une information anatomique que la scintigraphie ou le PET scan n’apportent pas (information métabolique). → savoir où se trouve le foyer d’hyperfixation. ▪ Apport diagnostique : utiliser le scanner seul, sans couplage dans une imagerie hybride. ▪ correction du volume partiel et quantification (« très très important comme notion »)→ ça faisait 60 ans que la médecine nucléaire était bloquée pour la quantification à cause de l’effet du volume partiel.(plus le volume partiel est important plus la résolution spatiale est mauvaise / volume partiel corrigé = résolution optimale : le signal correspond exactement à l’objet étudié, pas d’éparpillement)→ Amélioration de l’interprétation de l’image et quantification réalisable.

De quelle TDM a besoin la TEMP/TDM ?

La performance du scanner (qualité et rapiditéd’obtention de l’image) est conditionnée par le nombre de barrettes (= détecteurs).

Avec un nombre de barrettes élevé on peut faire descoroscanner : le cœur étant un organe mobile,l’acquisition réclame une synchronisation aumouvement cardiaque, donc une très grande vitessed’acquisition du scanner.

Diapo 13 pas traitée (« ça on peut passer »)

Exemple clinique :

Patiente de 75 ans présentant des lombalgies inflammatoires qui évoluent depuis un moissans pouvoir être calmées par les antalgiques de classe I (doliprane) et de classe II, ni parles AINS. Antécédent de cancer du sein (néoplasie mammaire), ici les marqueurs tumorauxclassiques du cancer du sein sont négatifs. On réalise un balayage corps entier enscintigraphie osseuse au BP-(99mTc).Technique qui existe depuis 1970 : « y a rien de pire comme image » → imagerie planairepas adaptée au squelette (structure complexe 3D). Balayage = image acquise au fur et à mesure du passage du patient sous la caméra(personne en mouvement) = acquisition faites par morceaux du corps entier.Principe ancien, non optimal.

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Patiente à qui on a injecté un traceur : on a fait en plus une SPECT-CT centrée sur la colonne vertébrale (segment lombaire) :

1 e ligne : image du scanner2e ligne : image de fusion, superposition descoupes scintigraphiques sur les coupes scanner.

1 e colonne : coupes axiales (« en saucisson »)2e colonne : coupes coronales (d’avant en arrière)3e colonne : coupes sagittales (coupe maîtressepour l’analyse du rachis).

Avantages :- Premièrement, on voit les hyperfixations quin’étaient pas visibles sur la scintigraphie osseuse« à l’ancienne ». → gain en sensibilité (passage d’un examen faussement négatif à un examen positif). - Deuxièmement, on peut localiser exactement où se situe le foyer (ici : entre le plateau vertébral supérieur de L5 et inférieur de L4).On observe des géodes cerclées, ce qui renseigne sur le caractère non évolutif.Les géodes s’abouchent dans l’espace intervertébral : c’est donc de nature articulaire. La densité indique un contenu graisseux (pas cancéreux)→ diagnostique rassurant (discopathie dégénérative avec hernie intraspongieuse).

B] TEP/TDM (PET/CT)*

▪ Depuis le début des années 80 plus aucun PET-scan n’est vendu en monomodalité (sans scanner). Il n’y a plus que des PET-CT (= tomographie par émission de positons couplée à un scanner).- arceau du détecteur TEP- et juste derrière, accolé : le tunnel du scanner→ double arceau

▪ Même principe qu’en SPECT-CT : - d’abord l’acquisition de l’image des coupes PET- et juste après, le patient continue à progresser dans le statif puis entre dans lapartie scanner.

▪ Différence par rapport à la SPECT-CT : - SPECT-CT = deux têtes individualisables - PET-CT = bloc qui forme une couronne de détecteurs continue (réduit la déperdition d’informations).

▪ La durée actuelle d’une acquisition PET ≈ 15 minutes.

▪ Ce sont les mêmes types de scanner qui sont accolés aux TEP et aux SPECT : c’est la durée de l’acquisition en médecine nucléaire qui fait la différence entre ces deux imageurs hybrides.

C] Dosimétrie: SPECT/TDM, TEP/TDM (nombres indiqués à apprendre)

▪ Les traceurs n’ont pas évolué depuis 1970, la seule chose qui change c’est la quantité injectée. C’est très important pour la radioprotection du patient et du personnel qui manipule les seringues radioactives. On peut diminuer l’activité injectée en raison de l’amélioration de la sensibilité des couronnes de détection (et impact économique positif).

▪ L’activité injectée est identique en scintigraphie osseuse planaire et en SPECT.Pour la SPECT-CT osseuse les recommandations de bonne pratique n’ont pas évolué (pas beaucoup de progrès dans lasensibilité des détecteurs).(activité injectée toujours rapportée au poids du patient).

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▪ Dosimétrie comparative BP-(99mTc) vs FNa-(18F) :

Radiopharmaceutique Equivalent dedose/activité injectée

(mSv/MBq)

Dose absorbée parles organes critiques

(mGy/MBq)

Activité injectée(MBq)

Dose efficace E(mSv)

BP-(99mTc) [SPECT] 0,0054 Vessie 0,22 8-10 MBq/kg 4-6

FNa-(18F) [TEP] 0,024 Surfaces osseuses0,063

1,5-4 MBq/kg 4-8

▪ TEP = émetteurs de positons : plus irradiants que les émetteurs monophotoniques, mais l’activité injectée a été diminuée d’un facteur 3-4 au cours des 10 dernières années (dernière génération de caméra TEP = « caméra à acquisition temps de vol »).

L’Activité pondérale injectée est six fois moindre pour le FNa que pour le BP Tc. → au final on obtient à peu près la même dose efficace (≈ 4 mSv) pour les deux techniques : le patient n’est pas plus irradié avec une TEP qu’avec une SPECT.

▪ Il faut aussi ajouter la dosimétrie liée au scanner embarqué :≈ 10-15 mSv pour un PET-scan (imagerie de coupe pour corps entier).≈ 2-3 mSv par champ de vue (FOV*) pour la SPECT (beaucoup plus long donc séparé en segments de 40 cm). [revient au même : corps entier ≈ 4-5 segments → ≈ 10-15 mSv]

▪ Dosimétrie en imagerie hybride : un double progrès

- TEP : « Caméra temps de vol » avec une activité pondérale injectée diminuée d’un facteur 3-4 par rapport à une TEP non temps de vol.- TDM : Algorithme de reconstruction itérative (RI) [amélioration du rapport signal/bruit de l’image] → Dose efficace E abaissée d’un facteur 2 (-50%) par rapport à une TDM non RI.

D] Evolution du parc d’équipement TEMP/TDM et TEP/TDM« on peut passer les comparatifs en France »

Comparatif des ventes de PET-scan avec et sans scanner aux États-Unis : à partir de fin 2004 il n’y a plus de vente de PET-scan en mono-modalité, seules les machines hybrides sont vendues.

E] Comparaison TEMP/TDM vs TEP/TDM

▪ Taux de détection des métastases osseuses Scintigraphie planaire aux 99mTc-BP vs TEP/TDM au 18F-FNa :

99mTcBP +18F-Na -

scintigraphie corps entier

99mTcBP -18F-Na +

TEP-TDM

99mTcBP +18F-Na +

détection commune

Nb de Métastases osseusesdétectées

0 34 12

- Sur balayage corps entier on ne voit rien, on considère tout comme normal.Alors que sur les coupes SPECT-CT on voit des lésions très contrastées. - Avant dernière colonne : la TEP-TDM au FNa détecte le double de métastases par rapport au nombre de métastases communes détectées.- dernière colonne : nombre de métastases détectées à la fois par le balayage corps entier (image archaïque planaire) etpar la TEP-TDM au FNa (image dernier cri).

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▪ Comparaison SPECT/CT aux BP-(99mTc) vs PET/CT au FNa-(18F) :

Exemple clinique : Patient avec cancer de la prostate, métastase solitaire en S1 (première pièce sacrée).

SPECT/CT TEP/CT

Ici sont comparées une caméra SPECT-CT nouveau modèle et PET-CT ancien modèle. → donc faire attention que les caméras comparées soient de même génération sinon on introduit un biais dans l’étude.

▪ TEP/TDM au FNa-(18F): spécificité supérieure à la scintigraphie osseuse planaire aux BP-(99mTc): démontrée▪ TEP/TDM au FNa-(18F): sensibilité supérieure à la scintigraphie osseuse planaire aux BP-(99mTc): démontrée▪ TEP/TDM au FNa-(18F): sensibilité supérieure à la SPECT/CT aux BP-(99mTc): probable, non démontrée▪ TEP/TDM au FNa-(18F): spécificité supérieure à la SPECT/CT aux BP-(99mTc): possible, non démontrée

La TEP-TDM donne de meilleures spécificité et sensibilité à la scintigraphie osseuse planaire par rapport à la SPECT (mais pas démontré).

▪ Facteurs qui interviennent dans l’analyse comparative entre SPECT-CT et TEP-CT :

- générations à peu près identiques de caméras- paramètres des caméras (Nombre de champs de vue TEMP)- propriétés des images de coupe obtenues par émission de simples photons ou par émission de positons (images + précises).- bio-distribution des traceurs (images complètement interchangeables malgré l’utilisation de marqueurs différents). - Effets des thérapies systémiques (hormonothérapie, immunothérapies) sur les traceurs : interfèrent de façons différentes sur les biphosphonates et le fluorure de sodium (écart de rendement des imageries) ; et sur les métastases osseuses. - Phénotype des métastases osseuses

▪ Critères généraux de choix entre TEP et SPECT :- beaucoup de radiopharmaceutiques TEP, développés en clinique, sont très majoritairement pour l’oncologie.Alors que ceux pour la SPECT sont développés essentiellement hors oncologie : Rhumatologie, Orthopédie, Cardiologie, Pneumologie, Endocrinologie, Infectiologie, Neurologie, Hépato-Gastro-Entérologie.- une exception où les radiopharmaceutiques TEP et SPECT sont en concurrence : l’exploration des pathologies du squelette [(99mTc)-bisphosphonates pour la SPECT vs (18F)-Fluorure de Sodium pour la TEP].

▪ Durée = critère de sélection ? SPECT : 20-30 min pour faire un équivalent de thoraco-abdomino-pelvien (au moins 45 min pour un corps entier)Scintigraphie : 12 min balayage corps entier TEP : 15-20 min corps entier en caméra temps de vol

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▪ SPECT/CT aux bisphosphonates-(99mTc) sur nouvelles caméras à détecteurs CZT grand champ :( CZT = tellurure de cadmium et zinc : Caméra à cristaux solides)

Détecteurs mobiles à angulation variable et susceptibles de se placer au plus près des organes à analyser.Sensibilité de détection augmentée d’un facteur 2,5 à 3 et temps d’examen réduit d’un facteur 2,5 à 3 par rapport aux caméras conventionnelles.

Détecteurs à géométrie variable dont le but est de constituer une couronne de détection ininterrompue, au plus proche du patient → raccourcit le temps d’acquisition.Gain de sensibilité de 5 à 10 pour les organes confinés (cœur) [capteurs en forme de fer à cheval] mais pour l‘examen du squelette le gain est moindre parce qu’on ne peut pas « mouler » le détecteur sur le squelette.

F] Plus-value de l’imagerie hybride sur l’imagerie de coupe monomodalité :

▪ Gains du mode tomographique sur le mode planaire :

- Recours à un traceur ostéotrope (fluorure de sodium- (18F)) proche de la molécule tracée (cristal d’hydroxyapatite) explorant le turn-over (métabolisme) osseux et/ou à un traceur reflétant le métabolisme cellulaire (FDG-(18F))- Amélioration de la résolution spatiale (exemple : résolution = 3-5 mm pour la TEP(/TDM) osseuse)Rappel : volume partiel = dégradation de la résolution spatiale → empêche la quantification.- Amélioration du rapport signal/bruit (niveau de fixation du squelette/niveau de fixation des tissus mous)- Amélioration du contraste lésionnel (niveau de fixation d’une lésion osseuse/niveau de fixation du squelette normal)- Possibilité de quantification des lésions (exemple : SUV*)- Amélioration de la localisation anatomique (exemple : distinction des éléments osseux constitutifs de l’arche postérieure d’une vertèbre : pédicule, lame, articulation inter-apophysaire postérieure, isthme)→ Facilitation de lecture et de synthèse.

▪ Gains du couplage d’images SPECT/TDM ou TEP/TDM :

- Amélioration de la localisation anatomique du foyer hypermétabolique (plus généralement de l’anomalie métabolique) par les coupes TDM de repérage- Correction d’atténuation des photons γ des images SPECT ou des photons de coïncidence de 511 keV des images TEP en utilisant la carte d’atténuation des rayons X du scanner- Amélioration de la résolution spatiale de la SPECT (diminution de l’effet de volume partiel) par mise à profit de l’information TDM afin d'accentuer la segmentation tissulaire (os/tissus extra-osseux)- Quantification de l’activité métabolique, par les coupes SPECT ou TEP, des atteintes osseuses visibles en coupes TDM dont l’information est morphologique (ou anatomique).- Amélioration de la sensibilité diagnostique par l’interprétation des foyers hypermétaboliques à TDM normale (précocité de l’imagerie métabolique de coupe)- Amélioration de la spécificité diagnostique par l’interprétation des foyers hypermétaboliques osseux en prenant en compte l’aspect des structures anatomiques et des lésions en TDM correspondants en topographie à ces foyers.→ C’était l’exemple de la scintigraphie osseuse de la patiente de 75 ans : on sait que les foyers visibles en SPECT ne sont pas des métastases parce qu’on voyait des géodes cerclées qui correspondaient à des manifestations d’une discopathie dégénérative. Analyse précise de la localisation des foyers : pas seulement vertébrale, mais situées au niveau des disques intervertébraux = espace articulaire. - Facilitation d’une lecture de synthèse par la fusion des images orientées selon les 3 plans de l’espace (coupes axiales, coronales, sagittales) issues des 2 modalités d’imagerie de coupe- Optimisation de la lecture de la fusion des images issues des 2 modalités d’imagerie de coupe avec réduction des données à l’aide d’algorithmes standardisés de rendu volumique (exemples : MIP+triangulation, fused VRT).

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▪ Principe de la correction d’atténuation apportée par le scanner (cartographie d’atténuation du scanner) en TEP et en SPECT :

- TEP/TDM : Le logiciel construit une droite de corrélation entre les coefficients d’atténuation des photons de 511 keV de la TEP (ordonnée) et les coefficientsd’atténuation du scanner (abscisse). Puis une compensation est effectuée, en fonction de la profondeur de chaque tissu, pour corriger l’atténuation de la TEP. Graphe de régression linéaire par morceauxde conversion des densités TDM (HU) encoefficients d’atténuation linéaire des photons de 511 keV de la TEP.

- SPECT/CT :

a) Sans correction d’atténuation :Il n’y a pas de corrélation : cylindre rempli d’eauradioactive à concentration constante Impression qu’il y a, sur la coupe, un anneaud’hyperfixation, une concentration périphérique,collée aux parois de la colonne de vert.

b) Avec correction d’atténuation : homogénéisationde la concentration radioactive mesurée.

c) Correction d’atténuation mais coupes TDM décalées par rapport aux coupes SPECT :sur-correction d’un côté et sous-correction de l’autre→ aggrave la fausse impression d’hypofixationcentrale (centre = endroit le plus éloigné desdétecteurs, donc avec le plus d’atténuation)

Correction d’atténuation : Effet sur la quantification Exemple SPECT/CT

Diapo 51,52,53 passées sans commentaire du professeur.

▪ La SPECT/CT augmente la spécificité de la scintigraphie osseuse planaire de 90 % .

Exemple clinique 1 (diapo 54) :

- Patiente de 73 ans avec une douleur inguinale droite qui évolue depuis 2-3 mois sans circonstance traumatique. Initialement d’horaire nocturne, présence d’une aggravation récente avec réveil nocturne- ATCD: Cirrhose alcoolique ; Fracture du coccyx il y a 1-2 ans

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- Hyperfixation dans la région coxo-fémorale droite.En réalité quand on fait la SPECT-CT on peut voir de façon plus précise qu’il y a une hypofixation sur la convexité dela tête fémorale et une hyperfixation hétérogène sur la partie inférieure de la tête fémorale.→ hypofixation ceinturée par une hyperfixation.- Coïncidence de l’image scintigraphique de coupe avec l’image tomodensitométrique → il s’agit d’une ostéonécrose de la tête fémorale que l’on peut affirmer grâce à l’imagerie hybride qui est plus précise, plus complète et ne prête pas à confusion avec d’autres diagnostics différentiels (ce qui était impossible sur l’imagerie de balayage corps entier).

Exemple 2 (diapo 57) :Image balayage corps entier. Femme avec douleurs évoluées de la hanche gauche. SPECT-CT centrée sur la hanche gauche : configurations scintigraphique et tomodensitométrique sont complètement différentes. Il n’y a plus d’articulation visible, les interlignes sont fusionnées et il y a un amas de géodes en train de trouer l’acétabulum.Sur le versant scintigraphique, l’amas de géodes cerclé est très hyperfixant → coxarthrose gauche évoluée.

Exemple 3 (diapo 58) :Balayage corps entier : hyperfixation coxo-fémorale gauche.En réalité : hyperfixation en halo qui ceinture un trou de fixation de la tête fémorale gauche sans cerne de condensation assortie d’une deuxième image en halo de la diaphyse fémorale gauche.→ métastases osseuses d’un cancer du rein

L’imagerie hybride permet de faire un diagnostic étiologique et de faire la palette des diagnostics différentiels.

▪ Quantification : La quantification SPECT/CT est un outil d’aide au diagnostic étiologique/différentiel

Métastases et dysplasies ostéocondensantes :Ratios comparatifs des mesures scintigraphiques (fixation) et TDM (densité) : (Comparaison des Quantification traceur osseux / Quantification sur scanner)

▪ Ostéopathie constitutionnelle (dysplasie) : très peu deturn-over osseux, hyperfixation modérée Rapport condensation / activité (fixation) = très élevé

▪ Métastases osseuses condensantes : « condensante » = ce qui apparaît à la radio, mais en réalitéil y a toujours un peu d’ostéolyse dedans. Donc ce n’est pas une condensation aussi élevée que celled’au-dessus. Lésions agressives, qui augmentent en taille : turn-over très élevé, hyperfixation intense.→ Ratio inversé par rapport à l’ostéopathieconstitutionnelle.

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Problème de l’imagerie hybride corps entier : milliers de coupes pour un seul patient.Partie médecine nucléaire (SPECT ou TEP) + partie scannerCoupes axiales + sagittales + coronales dans les 3 plans de l’espace→ nécessité de synthèse des imagesSolution : la représentation 3D

G] Représentation /navigation 3D : MPR, MIP, triangulation, VRT, fVRT

▪ MPR : Multi Planar Reconstruction

- Sur scanner l’acquisition native donne des coupes axiales (saucisson). Les coupes sagittales et coronales sont reconstruites pas informatique à partir des coupes axiales.- La technique MPR consiste à extraire des coupes dans n’importe quel plan de l’espace en s’appuyant sur les coordonnées spatiales des voxels*de la pile (stack) des coupes transverses (axial images). L’opération consiste à ne sélectionner que les voxels qui ont les coordonnées du plan choisi.http://www.youtube.com/watch?v=GSJHohSjXd0

- L’échelle de couleurs pour le scanner : gamme de gris progressive, sans discontinuité (blanc = densité la plus élevée)Pour les images de fusion : échelle monochrome sans discontinuitéExemple : gamme de oranges = « fer chaud » (« hot metal » en anglais) (nuances les plus chaudes du fer = blanc : code les concentrations radioactives les plus élevées / les plus froides = rouge sombre et noir)→ On ne peut pas utiliser une gamme de gris (déjà utilisée par le scanner), sinon après la fusion avec le scanner il y aurait une abolition totale de l’information. - Réorientation oblique, par exemple pour la visualisation des fémurs (qui présente une antéversion et une obliquité)idem le sacrum a une antéversion (plan de coupe coronale pour obtenir des images exploitables).

▪ MIP : Maximum Intensity Projection (Projection du maximum d'intensité)

- Intérêts : Excellent contraste tissulaire et lésionnel- Limites : Perte du repérage topographique 3D des structures normales et des foyers anormaux Images 3D pour lesquelles on perd la profondeur et le côté droit/gauche→ il s’agit seulement d’images de « débrouillage » pour localiser globalement les anomalies (mais pas des images diagnostiques).- Ensuite il faut cliquer sur les foyers visibles pour générer une mire sur les différentes coupes. Étape 1: Choisir un point de vue Étape 2: Émission de rayons à partir du point de vue explorant chaque point du volumeÉtape 3: Déterminer la valeur maximale de tous les pixels traversés par le tracé de chaque rayonÉtape 4: Placer la valeur maximale du pixel recueillie pour chaque rayon dans l’image finale

→ Images qui servent à la triangulation.

▪ Triangulation : L’opérateur place le curseur sur l’anomalie de fixation suspectée sur l’image MIP, une mire de triangulation se positionne alors automatiquement sur les 3 plans de coupe axial, coronal, sagittal, correspondant aux images TEP (ou SPECT), TDM et fusion.

▪ VRT : Volume Rendering Technique (Technique de rendu volumique)- Le terme générique de « rendu de volume » désigne un processus qui produit une image 2D à partir d'un modèle 3D- L'image résultante est formée à partir de tous les pixels de l'objet que traverse le rayon virtuel depuis l'œil de l'observateur

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- La contribution de tous les pixels à l'image est pondérée par l'attribution d'un degré d'opacité d'une part, et par une couleur ou une teinte de gris attribuée à chaque valeur de pixel d'autre part. Ainsi, les tissus superficiels peuvent être rendus totalement transparents, les vaisseaux opaques et l'os encore plus opaque- Un ombrage génère l'impression tridimensionnelle à l'ensemble

- Le VRT permet une segmentation simple de plusieurs tissus de densité ou de signal différents- Cette technique s’applique à la TDM et à l’IRM- Contrairement aux représentations 3D surfaciques où la définition d’un seuil de densité entraîne une réponse binaire(représentation ou absence de représentation du voxel), la méthode de segmentation utilisée pour le VRT est une classification par pourcentage qui évalue la probabilité pour un tissu d’être présent de manière homogène à l’intérieur d un voxel.- Les valeurs de tous les voxels parcourant une ligne s’étendant depuis l’œil de l’observateur à travers le tissu d’intérêt (l’os) contribuent à la valeur du pixel résultant autorisant la visualisation de l’os sous-cortical et des lésions occultes.Principe du VRT en 7 étapes : - Etape 1: Choisir un point de vue- Etape 2: Créer un histogramme de distribution des densités TDM- Etape 3: A partir de l’histogramme fixer l’intervalle d’unités Hounsfield (HU)* pour les tissus d’intérêt- Etape 4: Assigner des valeurs d’opacité aux tissus d’intérêt (de 0% (transparent) à 100% (opaque))- Etape 5: Lancer de rayons depuis le point de vue à chaque point du volume- Etape 6: Déterminer la valeur d’opacité de tous les voxels sur le chemin de chaque rayon- Etape 7: Placer la somme des valeurs d’opacité pour chaque rayon dans l’image finale

diapo 89-97 : « ça je vais passer je vous laisserai le relire »

▪ Comparaison VRT et MIP La technique MIP consiste à projeter sur un plan les voxels d’intensité maximale. Cependant, cette approche ne permet pas de déterminer la topographie des structures sur une seule projection. Étant toutes projetées sur un plan, les structures antérieures ne se différencient pas de celles qui sont plus postérieures. De plus, une structure très denseva oblitérer la vision des autres structures traversées par les mêmes raies de projection.

▪ Indications du fused VRT* Exemple SPECT/CT osseuse : - Région anatomique complexe : scapulo-humérale,coxo-fémorale, pied- Région anatomique directement exposée (contre-exemple: rachis masqué par gril)- Squelette arthrosique ++ avec suspicion d'une pathologie nouvelle- Imbrication de plusieurs pathologies aiguës (ex : fracture + entorse + algodystrophie)- Évaluation appropriée d'une pathologie multi-focale (localisations secondaires)

En fVRT: Eviter les images ambiguës- En vue postérieure, une métastase du sternum peut sembler être vertébrale- En vue de profil, une cavité pyélo-calicielle peut sembler être une métastase vertébrale

H] Interprétation intégrée en imagerie hybride :

L’optimum en imagerie hybride c’est d’aboutir à une interprétation intégrée.On passe d’une configuration scintigraphique, c’est-à-dire la description de foyers scintigraphiques sur balayage corps entier, à une configuration scano-scintigraphique (= scano-TEP) → 4 possibilités :

- Concordance positive : SPECT + et scanner + → maximum d’assurance d’aboutir au diagnostic- Concordance négative : SPECT – et TDM – : on écarte la pathologie évolutive avec assurance→ Concordance : Sûreté maximale d’affirmation ou d’élimination diagnostique. - Discordance SPECT et scanner : savoir s’il s’agit d’un faux négatif de l’une des deux modalités ou un faux positif de l’autre.

Le professeur s’est arrêté à la diapo 107 (sur 149) : « je vous laisserai regarder les trucs » merci.

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III] Autres applications cliniques

▪ SPECT-CT : Scintigraphie aux polynucléaires radio-marqués

Exemple d’une ostéite du pied diabétique : - Nécessité de réaliser des coupes fines en TDM (1.25 mm) pour l’analyse du pied - Couplage SPECT/TDM avec une scintigraphie aux leucocytes marqués possible- Intérêt des réorientations dans l’axe des pieds

▪ Scintigraphie osseuse planaire vs TEP/TDM au (18F)-FDG (diapo 115)

Exemple : Douleur de l’aine gauche- Radiographies : Normales- Scintigraphie osseuse planaire: Hyperfixation en halo du petit trochanter gauche- 18F-FDG TEP/TDM : Foyer hypermétabolique sur ostéolyse avec envahissement par une masse tissulaire du petit trochanter gauche. + 2ème MO*lytique de T5 (invisible en SO CE planaire*)→ Processus tissulaire hypermétabolique détruisant la partie postérieure du corps de T5 et l’hémi-arc postérieur droit, infiltrant le canal médullaire, refoulant la moelle, s’étendant dans les tissus para-vertébraux jusqu’à la plèvre.

IV] Imagerie hybride en développement clinique

▪ Comparaison TDM, IRM, SPECT, Exemple SPECT/CT osseuse :

Patient de 72 ans : Douleur mécanique de hanche gauche d’apparition brutale et spontanée il y a 3 semaines.- TDM : R.A.S.- fVRT : Hyperfixation en bande transversale suggestive de fracture de fatigue du col du fémur gauche- IRM : Hyposignal confirmant la fracture de fatigue du col du fémur gauche

→ - Diagnostic: Fracture par insuffisance osseuse - TDM : diagnostique initial négatif - Concordance des anomalies SPECT et IRM - Configuration SPECT+/IRM+/TDM-

▪ Combinaisons possibles TEMP±/TDM± → Exemples fréquents en pathologie osseuse :

SPECT (ou TEP) TDM Exemples

Positive Positif Métastases osseuses corticales, ostéome ostéoïde, spondylodiscite,TV récente (< 9 mois) pseudarthrose hypertrophique Maladie de Paget en phase II

Positive Négatif Métastases osseuses du spongieux, lymphome osseux, ONA débutante, fissure, enthésopathie, contusion, périostite, Paget phase I

Négative Positif Myélome, dysplasie fibreuse, hémangiome, TV ancienne (> 9 mois)pseudarthrose atrophique Paget phaseIII

Négative Négatif Métastases intra-médullaires, Myélome

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▪ TEP/IRM : Une nouveauté en imagerie hybrideFusion d’images natives (fusion vraie) = Fusion à partir d’acquisitions simultanées des coupes TEP et IRM

▪ TEP/IRM: Comment corriger l’atténuation de la TEP sans TDM ?→ Méthodes de segmentation : - Les principaux types de tissus (poumons, air, tissus divers (graisse, muscles), os) sont segmentés à partir des coupes IRM.- Des coefficients d’atténuation µ forfaitaires de chaque milieu sont ensuite appliqués à ces tissus ainsi délimités, donnant une pseudo-carte TDM d’atténuation des rayons X.- Le nombre de tissus différenciés diffère selon les équipes (“no-bone” vs “bone”)

V] Conclusion: Évolution générale convergente des modalités d’imagerie vers l’imagerie hybride

- De coupe: TEMP, TEP, TDM, IRM- Corps entier: IRM CE, multiple FOV SPECT aux bisphosphonates-(99mTc), TEP au FNa-(18F)- Hybride: TEMP/TDM, TEP/TDM, TEP/IRM- Fusion post hoc TEP/TDM diagnostique via le PACS- Multi-moléculaire: FDG-(18F), FNa-(18F), FCH-(18F),…- Rapprochement des modalités d’imagerie morphologiques (IRM CE ADC) et métaboliques(TEP au fluorure-(18F))→ Nécessité d’une interprétation intégrée TE(M)P/TDM = configurations scano-scintigraphiques afin d’optimiser lerôle de problem-solver de l’imagerie hybride.

Sites web : http://www.snmmi.org/http://www.auntminnie.comhttp://www.radquiz.comhttp://www.gehealthcare.comhttp://www.medical.philips.comhttp://www.siemensmedical.com

Autre lien si ça peut vous aider :http://www.guillemet.org/irene/coursem/JFR2013.pdf

force à vous !

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