MODE D'ACQUISITION CHOIX DES PARAMÈTRES D'ACQUISITION Tête de la gamma-caméra PRINCIPE S. Hapdey Physicien médical Département de Médecine Nucléaire Centre Henri Becquerel - Rouen Table d'examen INTRODUCTION INTRODUCTION Médecine nucléaire Molécules spécifiques d une fonction Imagerie fonctionnelle Morphologie Radiologie Anatomie Physiologie Médecine Nucléaire Fonction INTRODUCTION J Imagerie fonctionnelle * Cinétique de fixation et/ou d'élimination d'un radio-traceur * Fixation différentielle entre tissus sains et pathologiques L Résolution spatiale médiocre INTRODUCTION Les paramètres conditionnant l'acquisition des données Le radio-isotope La cinétique du traceur L'organe exploré L'indication médicale, cad les renseignements recherchés
INTRODUCTION Le plan Le radiopharmaceutique Le collimateur Les paramètres conditionnant la qualité de l'image Les paramètres intervenant dans l'acquisition des données Introduction Deux constituants : * Le radio-isotope : détection du signal * La molécule vectrice ou traceur : présente les propriétés de cinétique fonctionnelle recherchées Molécule Isotope radioactif Le Radio-isotope Rayonnement gamma intense et bien adapté à la technique de détection (cristal de NaI(Tl)) : entre 100 et 200 kev Faible coût Grande disponibilité Le Radio-isotope Dosimétrie favorable : * période physique courte (qques heures à 3-4 jours) * dépôt d'énergie in-vivo faible (pas d'émission beta) Radioisotope Période Énergie des photons (kev) 99mTc 6,02 h 140 123I 13,2 h 159 111In 2,8 j 245 171 67Ga 3,25 j 93 185 300 201Tl 3,04 j 69-70 80-83 167 Le technétium 99m Dosimétrie la plus favorable 140 kev, très bien adaptée au gamma caméra Production : générateur de molybdène --> coût faible et grande disponibilité
Différents traceurs en fonction de l organe étudié Les traceurs - Définition et principe Le radio-isotope est associé à des molécules présentant les propriétés pharmacocinétiques recherchées Exemple : Tc-99m et de différents comportements pharmacocinétiques Cinétique d'élimination lente Cinétique d'élimination lente Fixation t On a tout son temps pour réaliser l'examen Images : statiques ou tomographiques Observe : différence de fixation du traceur entre les tissus sains et pathologiques hypo ou hyper-fixation Cinétique de fixation très rapide Réalisation de l examen rapidement après l'injection du produit Microsphères ou macro-aggrégats marqués au Tc-99m 1er passage dans les capillaires pulmonaires, piégées dans les tissus pulmonaires sains ne peuvent pas atteindre les tissus pulmonaires en cas d'embolie (hypofixation) Cinétique de fixation lente Réalisation de l examen à distance de l'administration du traceur, atteinte du plateau de fixation Scintigraphie osseuse au HDP ou HMDP L'examen réalisé au minimum 3 h après l'injection hyperfixations du produit au niveau des métastases osseuses.
Cinétique de fixation et/ou d'élimination rapide Cinétique de fixation et/ou d'élimination rapide coups temps Observation de la cinétique de fixation et/ou d'élimination Calcul de paramètres sur des ROI Diagnostic fait à partir de valeurs calculées Exemple : scintigrapie rénale au Mag3 Le collimateur parallèle Le collimateur parallèle Blocs de plomb percés de plusieurs milliers de canaux séparés par des cloisons appelées septa Leur rôle est de ne laisser passer que les photons se propageant dans une direction de même axe que le canal du septa Photon transmis cristal septa en plomb (arrêt des photons) Photon arrêté LE COLLIMATEUR à septas convergents - Fan Beam Le collimateur sténopé Ø entrée << Ø sortie Agrandissement Inversion Thyroïde Os (enfant)
Le collimateur sténopé LE COLLIMATEUR Compromis Résolution Sensibilité Résolution spatiale Plus petite distance objet que l on peut voir séparément avec les images Sensibilité Nombre d évènements enregistrés par unité d activité (coups/s.mbq) LE COLLIMATEUR Influence de l'énergie des photons sur le collimateur : L'épaisseur du collimateur et des septats doit être d'autant plus importante que l'énergie du photon incident est importante Collimateurs : Basse Energie (BE), Tc-99m, I-123, Tl-201 Moyenne Energie (ME), In-111, Ga-67 Haute Energie (HE), I-131 Généralité En général, la qualité des images est conditionnée par la résolution spatiale du système de détection et le nombre d'évènements (ou coups) enregistré par pixel --> compromis à trouver entre résolution spatiale et taux de comptage Taille de la matrice Taille de la matrice Généralement 64*64 ou 128*128 Déterminée en fonction : de la résolution spatiale nbre de coups enregistrés Règle d'échantillonnage d après le théorème de Shannon Pix < 0,5*R S
Taille de la matrice Caméra de champs 30 cm avec une résolution spatiale de 1 cm. Une matrice 64x64 est-elle suffisante? Pix < 0,5*R S = 0,5cm Pix = 30/64= 0,47 cm et Pix < 0,5cm Taille de matrice suffisante Pour une caméra de 40 cm de FOV avec une résolution spatiale de 6 mm le format 128*128 est nécessaire Taille de la matrice Quelle est la taille de pixel optimale pour un scanner dont la taille du champ de vue est de 50cm et la résolution spatiale de 2mm? Pix < 0,5*RS = 0,1cm 50 = n * Pix n = 50/0,1 = 500 Or la taille des matrice est un multiple de 2^n On prendra donc n = 512 statistique de comptage A chaque pixel est associé un nombre n de coups enregistrés qui doit être suffisant pour être statistiquement significatif n vérifie la loi de Poisson n représente l'erreur statistique n statistique de comptage Exemple : Image homogène de 300 kcoups (300 000 évènements) pour chaque pixel : * avec une matrice 64*64, n = 73,2 coups, erreur de 11,6 % * avec une matrice 128*128 n = 18,3 coups, erreur de 23,4 % statistique de comptage Moyens pour augmenter la statistique de comptage * Augmenter la durée d'acquisition * Augmenter l'activité injectée * Augmenter la sensibilité du système de détection statistique de comptage Augmenter la durée d'acquisition Difficile Augmenter l'activité injectée Problèmes de radioprotection du patient
Elimination du diffusé Le spectre et la fenêtre d'énergie * Afin d'obtenir des images de qualité, excluant le diffusé, il ne faut retenir que les photons présents dans le pic photoélectrique * Dans la pratique la fenêtre d'acquisition est centrée sur le pic et sa largeur est de ± 10% Elimination du diffusé 0 Compton Pic Photoélectrique E(keV) SPECTRE et FENÊTRE D ENERGIE PARAMÈTRES D'ACQUISITION DES DONNÉES Arrêt de l acquisition L'arrêt de l acquisition est conditionnée : soit par sa durée : Acquisition en mode pré-temps soit par le nombre d'évènements enregistrés Acquisition en mode pré-coups PARAMÈTRES D'ACQUISITION DES DONNÉES fichier informatique Mode image ou Image matricielle Majorité des cas L'acquisition d'un évènement correspond à l'incrémentation d'une unité au niveau du pixel correspondant Statique Statique Acquisition en pré-coups suivant plusieurs incidences, en fonction de l'organe et/ou de la pathologie étudiés Fait rarement l'objet d'un traitement de l'image VENTILATION PERFUSION TECHNEGAS-99mTc MAA-99mTc
Balayage Balayage S'apparente aux statiques, permet d'obtenir des clichés suivant des incidences FA et FP Le lit ou la tête de la caméra en mouvement de translation au cours de l'acquisition Image sur une surface étendue Vitesse de balayage (par exemple 25 cm/min) Dynamique Dynamique rénale Réalisée en pré-temps Acquisition de plusieurs phases - Définition de : la durée entre chaque phase, pour chacune de ces phases : sa durée, et à l'intérieur de chaque phase, la durée par acquisition Série dynamique d images Position : x, y, z Temps : t Images fonctionnelles 4D MAG3-99mTc Dynamique Dynamique rénale Traitement des images : Le but est d'extraire les paramètres caractéristiques de la cinétique de fixation ou d'élimination du radiopharmaceutique au niveau de régions d'intérêts (ROI) MAG3-99mTc
Mode recyclé GATING CARDIAQUE Exemple de la ventriculagraphie isotopique à l équilibre : Les images sont accumulées avec superposition synchronisée à l'ecg de N cycles successifs Le cycle cardiaque est décomposé en 16 images la première image correspondant à l'image télédiastolique et la 8ème à l'image télésystolique GATING CARDIAQUE CTD - VTD CTS - VTS temps FE = VTD - VTS CTD - CTS = VTD CTD