Mise en place d'un TEP/IRM : le point de vue du physicien

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Eveline Grégoire
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1 Mise en place d'un TEP/IRM : le point de vue du physicien Marine Soret, PSPRM Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière, Service de médecine nucléaire, Paris 02 juin èmes Journées Scientifiques de la SFPM, Nancy

2 Plan La technologie TEP-IRM Contrôles de qualité et de performance La problématique de l atténuation Mise en place clinique Radioprotection

TEP-IRM 3T TOF Signa GE Challenge méthodologique Compatibilité de la chaine de détection du TEP dans un champ de 3 teslas Technique du temps de vol (TOF) : photomultiplicateurs au silicium (SiPM)

3 TEP-IRM 3T TOF Signa GE Challenge méthodologique Compatibilité de la chaine de détection du TEP dans un champ de 3 teslas Technique du temps de vol (TOF) : photomultiplicateurs au silicium (SiPM) Acquisition simultanée TEP et IRM Performances techniques Diamètre tunnel 60 cm Axial FOV 25 cm Sensibilité 21 cps/kbq Fenêtre de coïncidence 4,57 ns Temps de vol 380 ps Valeur NEC max 210 kcps Résolution en énergie 11% Résolution spatiale Transaxiale 10 cm: 4,5 mm Axiale 10 cm: 4,7 mm

4 La technologie TEP-IRM Photomultiplicateurs au silicium (SiPM): Assemblage en parallèle de photodiodes à avalanche sur un substrat de silicium Fonctionne dans un champ magnétique Cristal Permet LYSO la mesure Module temps TEP de vol Insert TEP TEP IRM Cristal: 5,3x3,95x25mm3 Module TEP RF Body coil 28 modules TEP illustrations GE Vandenberghe, PMB 60 (2015)

La technologie TEP-IRM Challenge de la correction d atténuation TEP-TDM : La TDM donne les

pas lié à l atténuation des tissus (densité des protons et propriété de relaxation) Signal

Prise en compte de l atténuation des antennes et de la table Problème de troncature FOV

5 La technologie TEP-IRM Challenge de la correction d atténuation TEP-TDM : La TDM donne les unités Hounsfield, et donc les coefficients d atténuation TEP-IRM : Le signal IRM n est pas lié à l atténuation des tissus (densité des protons et propriété de relaxation) Signal IRM faible et équivalent dans des structures de densité différente (os, poumon et air) Prise en compte de l atténuation des antennes et de la table Problème de troncature FOV TEP 60 cm > FOV IRM 50 cm Artefact métallique DIXON TEP NAC TEP AC Avantage : acquisition simultanée

6 Contrôles de qualité TEP-IRM Test journalier Uniformité et SUV Mise en correspondance spatiale Jaszczak Hoffman IRM Suivi des recommandations du constructeur Ne permettent pas de vérifier la correction d atténuation (pas de milieu équivalent os)

Contrôles de performances Sensibilité à 0 cm Sensibilité à 10 cm Résolution transverse /

cps/kbq 22,808 cps/kbq 4,0 / 5,7 mm 5,7 / 7,4 mm 223 kcps @ 18,9 kbq/ml 44,06% @ 18,9 kbq/ml

Objet-test de qualité image AC DIXON TDM Erreur poumon % 6,9 Conformes aux spécifications du

7 Contrôles de performances Sensibilité à 0 cm Sensibilité à 10 cm Résolution transverse / axiale à 1 cm Résolution transverse / axiale à 10 cm NECR Fraction de diffusé NEMA ,496 cps/kbq 22,808 cps/kbq 4,0 / 5,7 mm 5,7 / 7,4 mm ,9 kbq/ml 18,9 kbq/ml Qualité image Diamètres sphères (mm) NEMA CR % 10 45, , , , , ,6 Objet-test de qualité image AC DIXON TDM Erreur poumon % 6,9 Conformes aux spécifications du constructeur Les tests NEMA ne permettent pas de vérifier la correction d atténuation (atténuation TDM)

8 Correction d atténuation en TEP-IRM Acquisition corps entier : séquence de DIXON water DIXON fat Segmentation poumon/graisse /muscle +correction troncature Tissus Coefficient d atténuation Air 0,000 mm -1 Poumon 0,0018 mm -1 Graisse 0,0086 mm -1 Muscle 0,01 mm cm 50 cm table IRM TEP Carte d atténuation Aucune structure osseuse dans la carte d atténuation

patient 1 patient 2 TEP/IRM délais 1:50 TEP/TDM Correction d atténuation en TEP-IRM délais 1:00 patient 1 patient 2 Qualité image OK SUV proches mais délais différent Publications : sous

9 patient 1 patient 2 TEP/IRM délais 1:50 TEP/TDM Correction d atténuation en TEP-IRM délais 1:00 patient 1 patient 2 Qualité image OK SUV proches mais délais différent Publications : sous estimation/sur estimation des SUV jusqu à 15% SUV moyen mesurés dans différents tissus TEP/IRM TEP/TDM SUV Moyen Moyen foie 2,3 2,19 rate 2,23 2,08 poumon 0,51 0,54 graisse 0,21 0,22 muscle 1,08 0,72 ganglion 3,95 2,88 foie 1,6 1,94 rate 1,61 1,71 poumon 0,28 0,39 graisse 0,07 0,1 muscle 0,7 0,77 surrénale 2,94 3,12

10 Correction d atténuation en TEP-IRM Acquisition cerveau : séquence de DIXON et atlas TDM DIXON : water, fat TEP NAC Segmentation Carte d atténuation Atlas TDM 50 patients Antenne table Pas totalement satisfaisant (segmentation, épaisseur de la boite crânienne, variations d anatomie non prise en compte) Test de la nouvelle séquence ZTE en cours TEP AC

Mise en place clinique : Indications à la Pitié Salpêtrière UTILISATION CONJOINTE CLINIQUE/RECHERCHE 2,5j/semaine : Utilisation clinique (12 patients/jour) EXPLORATIONS CEREBRALES: neuro-dégénératifs

11 Mise en place clinique : Indications à la Pitié Salpêtrière UTILISATION CONJOINTE CLINIQUE/RECHERCHE 2,5j/semaine : Utilisation clinique (12 patients/jour) EXPLORATIONS CEREBRALES: neuro-dégénératifs (maladie d Alzheimer, syndromes Parkinsoniens) Epilepsies partielles pharmaco-résistantes (bilan préopératoire) Neuro-oncologie EXPLORATIONS ONCOLOGIQUES CORPS ENTIERS: TEP-IRM = IRM diagnostic Oncologie cervico-maxillo-faciale Oncologie digestive et pelvienne 2,5j/semaine: Utilisation recherche (3 patients/jour) EXPLORATIONS CEREBRALES: neuro-dégénératifs

Mise en place clinique : Contraintes Champ

(objet test, chariot, protège seringue, dosimètre

pièce pendant une séquence Radioactivité Limiter le

12 Mise en place clinique : Contraintes Champ magnétique IRM Matériel et dispositifs amagnétiques (objet test, chariot, protège seringue, dosimètre opérationnel) Pas de possibilité de rentrer dans la pièce pendant une séquence Radioactivité Limiter le temps d exposition des manipulateurs (mise en place des antennes)

13 Mise en place clinique : Contraintes Examen simultané Centre du FOV identique pour les deux examens 25 cm 25 cm TEP Repérage DIXON Séquences Morphologique s TEP DIXON TEP IRM morpho Acquisition des séquences IRM morphologiques + séquences pour la correction d atténuation (DIXON) L IRM nécessite des acquisitions longues. La durée de l examen TEP sera fixée par la durée des IRM morphologiques. t

14 40 min d acquisition + 5 min d installation Mise en place clinique : Protocole Protocole Oncologie Cervico faciale : FDG 3,7MBq/kg 1) Repérage corps entier 2) Acquisition TEP/IRM cervico-faciale Durée : 20 minutes TEP : 1 pas centré sur la lésion IRM : Dixon Axial T1 Axial IDEAL T2 IRM après injection de gadolinium :+/- Perfusion 3D T1 Gd FatSat 3) Acquisition TEP/IRM corps entier Durée : 12 minutes TEP : 4 pas et 3 minutes/pas IRM : Dixon LAVA-Flex 4) Acquisition IRM cervico-faciale complémentaire Durée : 8 minutes Axial T1 IDEAL Gd Coronal T2 IDEAL Axial diffusion

= 13,4 µsv/jour Dosimétrie maximum = 27 µsv/jour Activité mardi (12 neurologie) 11,3

15 Radioprotection Dose injectée au patient Posologie oncologie (ORL, pelvis) : 3,7 MBq/kg Posologie neurologie : 2 MBq/kg Dosimétrie des manipulateurs Dosimétrie moyenne = 13,4 µsv/jour Dosimétrie maximum = 27 µsv/jour Activité mardi (12 neurologie) 11,3 lundi (3 ORL + 8 neurologie) 13,6 vendredi (3 pelvis + 7 neurologie) 16,8 Moyenne/jour en µsv

16 Conclusion Expérience avec Signa TEP-IRM dans un contexte mixte clinique/recherche Forte implication du PSPRM dans l installation de cette nouvelle technologie aussi bien pour le versant «contrôle qualité», que les versants «pratique» et «recherche» Développer un objet test avec des vraies structures osseuses pour l atténuation Diminuer la dose injectée au patient Posologie oncologie (ORL, pelvis) 3 MBq/kg Posologie neurologie 1,5 MBq/kg Test de la séquence ZTE pour la correction d atténuation en collaboration avec GE (neurologie, ORL) Groupe SFPM «TEP/IRM» : Claude Comtat (SHFJ, Orsay), Perrine Tylski (Hospices civils de Lyon), Marine Soret (AP-HP, Paris)

Utterwiller, F. Jansen Bibliographie: T. Beyer et al.

17 Merci M.O. Habert, M. Bertaux, G. Bera, A. Kas J.A. Maisonobe, C. Jenny V. Causse-Lemercier S. Jaffre, S. Brunel, A. Lopez, A. Gaubert, C. Varandas M. Utterwiller, F. Jansen Bibliographie: T. Beyer et al., Magn Reson Mater Phy (2016) 29:75-87 S. Vandenberghe et al., Phys Med Biol (2015) 60: Ziegler et al. EJNMMI Physics (2015) 2:18

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