APPORTS DE LA PHYSIQUE A LA TOMOGRAPHIE MEDICALE Denis MARIANO GOULART Faculté de Médecine de...

APPORTS DE LA APPORTS DE LA PHYSIQUE PHYSIQUE

A LA A LA TOMOGRAPHIE TOMOGRAPHIE

MEDICALEMEDICALEDenis MARIANO GOULART

Faculté de Médecine de MontpellierService de médecine nucléaire. CHU

Lapeyronie.d-mariano_goulart@chu-montpellier.fr

Plan généralPlan général

• Les modalités d’imagerie médicale

• Artefacts d’atténuation en TEP

• Reconstruction tomographique 3D

Imagerie anatomiqueImagerie anatomique

Radiographie Echographie IRM Post

mortem

Imagerie fonctionnelleImagerie fonctionnelle

Kujala et al., 2000

Cortex auditif

Cortex visuel

Sujet normal Aveugle de naissance

Imagerie métabolique Imagerie métabolique moléculairemoléculaire

TRACEUR RADIOACTIF

O OII II

HO-P-CH2-P-OHI IO O

\ /HO-Tc-OH

/ \O OI I

HO-P-CH2-P-OHII IIO O

VECTEUR

MARQUEUR

I0p

a

ana

9943 Tc

ScintigraphieScintigraphie par EMP par EMP

I0p

a

ana

9943 Tc

Tomo-scintigraphieTomo-scintigraphie par EMP par EMP

Exemples de Exemples de scintigraphies scintigraphies

Cations lipophiles-Tc

Diphosphonate-Tc

ai

189 F

188 O

?

Tomographie en Tomographie en coïncidence 3Dcoïncidence 3D

Exemples de TEPExemples de TEP

Métabolisme18F DG

18F DOPA, voiePré-synaptique

Perte fonction

DaT Putamen

D18F DG

18F Na

1818FF1818FF

OHOH

HOHO

OO

OHOH

HOHO

Fenêtre de détection des coïncidences

Artefacts d’atténuation en Artefacts d’atténuation en TEPTEP

Fenêtre de détection des coïncidences

Interactions Photons-Matière Interactions Photons-Matière en TEPen TEP

Tomographie de Tomographie de transmissiontransmission

II00

XX

pp

Seuillage

511(air)

511(os)511(tissu mou)

Corrections des Corrections des atténuationsatténuations

Atténuation photo-électrique: Division par f1f2

Diffusion Compton: Simulation de Monte-Carlo

f2 = exp(-oxo2-tmxtm

2-axa

2)

f1 = exp(-oxo1-tmxtm

1-axa1) = I1/Io

N1

N2

Exemple d’examen TEP-Exemple d’examen TEP-TDMTDM

• Méthodes de Fourier directes

• Réorganisation des données

– Optimisation des données transverses – Synthèse des projections tronquées

Tomographie 3DTomographie 3D

Un théorème de Radon Un théorème de Radon 3D…3D…

TF2

TF3

f

… … difficile à appliquer…difficile à appliquer…

Si W contient au moins un cercle équatorial de S(ou si W intersecte tout cercle équatorial de S)* et si les projections ne sont pas tronquées

z

*SS. Orlov. Sov.Phys. Crystallogr., Vol 20, 3:312-4 et 4:429-433

],,[ 21 wuuA

D. Mariano-Goulart & JF. Crouzet, CR Physique 2005; 6:133-137.

Algorithmes de ré-Algorithmes de ré-arrangementarrangement

z

A

B

A’

B’x

y

s

p(s, , z = (zA+zB)/2,= tg

L

Rz

Ré-arrangement exactRé-arrangement exact

p(s,,z,) : TF(s,) puis TF(z) si invariance Tz

0 , ,k ,1 p̂ e , ,k , p̂ 2)arctan( ik

, ,k ,1 p̂ e 0 ,,k , p̂ 2)arcsin( ik

Problème : Projections obliques manquantes à estimer

« Fourier Slice « Fourier Slice Rebinning »Rebinning »

Pas TF(z) : invariance inutile

Interpolation en z seulement

0 , ,k , p̂ e , ,k , p̂ ik

0 ,k-z ,k , p̂ ,z ,k , p̂

,kz ,k , p̂ 0 ,z ,k , p̂

: A l’ordre 1 sur

Réf: M. Defrise et al. IEEE Trans Med Imaging 16:2; 145-158

GénéralisationGénéralisation

Approximation :

F. Ben Bouallègue, JF. Crouzet, C. Comtat, M. Fourcade, B. Mohammadi,D. Mariano-Goulart. 2007, IEEE TMI

' , ,k , p̂ e , ,k , p̂ i

2

222

' 1

' , 'arctg arctg k

' ,'kz ,k , p̂ ,z ,k , p̂

Algorithme itératif exact:

En guise de En guise de conclusion…conclusion…

• Nécessité de collaborations étroites entre• Physiciens , mathématiciens,• et médecins.

• Pour cela :• Développer une culture commune (enseignement de tronc

commun en sciences exactes et en biologie).– Condition nécessaire à la collaboration, au dialogue et au

respect

• Créer des statuts professionnels (radio-physiciens).

Merci de votre Merci de votre attention…attention…

d-mariano_goulart@chu-montpellier.fr