Gérard Maurel IFMEM 2006 gamma - caméra Plan I introduction II historique : scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition

Gérard Maurel IFMEM 2006

gamma - caméra

gamma - caméra

PlanI introductionII historique : scintigraphe à balayageIII principe de la gamma-caméraIV modes d’acquisition des imagesV tepVI autres détecteursVII qualité de l’image scintigraphique

gamma - caméra

I introduction 1 principe 2 historique

I introduction1 principe


I introduction 1 principe


1 introduction

1B principe de la Scintigraphie

1 administration d'un RP émetteur

2 image de la distribution du RP dans l'organe cible

1 introduction1B principe de la Scintigraphie1 administration d'un RP émetteur 2 image de la distribution du RP dans l'organe cible

caractéristiques :1 image fonctionnelle : visualise la partie fonctionnelle de l'organe

2 dépend de la pharmacodynamie du RP: modification de la distribution du RP en fonction du temps

I introduction 2 historiquea fixationmesure de la fixation de l'Iode 131 sur la thyroïde chaîne de comptage

I introduction 2 historique a fixationmesure de la fixation de l'Iode 131 sur la thyroïde chaîne de comptage

23

I introduction 2 historique a fixationsélection desphotons contribuantà la mesure :collimateurspectrométrie

I introduction 2 historiqueb image : scintigraphe à balayagedéplacement de la sonde devant le patientcouplage mécanique à un système d'impressionencore utilisé couplé à un ordinateur

I introduction 2 historique

b scintigraphe à balayagedéplacement de la sonde devant le patientcouplage mécanique à un système d'impressionencore utilisé couplé à un ordinateur


b scintigraphe déplacement de la sonde devant le patientcouplage mécanique à un système d'impressionencore utilisé couplé à un ordinateur

défauts : - pas de dynamique- très lent (mesure point par point)

I introduction 2 historiqueb scintigraphedéfauts : - pas de dynamique

- très lent (mesure point par point)

c gamma-caméra de ANGER (1956)- grand cristal NaI - système de localisation dans le plan


a sonde mesure fixation

b scintigraphe

c gamma-caméra de ANGER (1956)- grand cristal NaI - système de localisation dans le plan

d tomographie (clinique 1975)traitement informatique

e caméra TEP (clinique 1998)

gamma - caméraI introductionII scintigraphe à balayage

1 Principe 2 propriétés du collimateur3 intérêt et limites4 version numérique

III principe de la gamma-caméraIV modes d’acquisition des imagesV tepVI autres détecteursVII qualité de l’image scintigraphique

II scintigraphe à balayage

remarque : intérêt historiquemais également mêmes problèmes que dans la gamma-caméra


1 Principe :sonde avec collimateurchaîne de comptage couplage mécanique à un système d'impression


1 Principe :sonde avec collimateur, chaîne de comptage couplage mécanique à un système d'impression

2 propriétés du collimateursélectionne les photons incidentssensibilité dépend de la distancemultitrou augmente la sensibilité






3 intérêt et limitesimage à l'échelle 1repérage anatomiquerobustetrès lentpas d'enregistrement dynamiquepas de quantification

II scintigraphe 4 version numérique

II scintigraphe 4 version numérique

gamma - caméraI introduction II scintigraphe à balayageIII principe de la gamma-caméra

1 description2 localisation3 image numérique4 variantes

IV modes d’acquisition des imagesV tepVI autres détecteursVII qualité de l’image scintigraphique

III principe de la gamma-caméra1 principegrand cristal d'INa collimaté associé à un système de localisation de l'interaction du photon incident avec le cristal

III principe de la gamma-caméra2 description


a tête - blindage- collimateur- cristal- ensemble de photomultiplicateurs- système de localisation


a tête - blindage- collimateur- cristal- ensemble de photomultiplicateurs- système de localisation


a tête - blindage- collimateur- cristal-ensemble de photomultiplicateurs- système de localisation

III principe de la gamma-caméra2 descriptionb statifsupport de tête mécanique des mouvements de la tête :

- manuels, mécaniques commandés- programmés : tomo, corps entiers

sécurités : manuelle, de contactvérifier la libre circulation de la tête

III principe de la gamma-caméra

2 descriptionc console de commande- spectrométrie- paramètres image: temps, nb événements- mode (statique, dyn, corps entier, tomo)- matrice image, profondeur image- nombre d'images- écran de contrôle

III principe de la gamma-caméra

2 description d informatique associée

III principe de la gamma-caméra2 description d informatique associée

III principe de la gamma-caméra3 constitution de l'imagea localisation suivant un axe

3 constitution de l'imagea localisation suivant un axe

exemple 1numéro PM 1 2 3nb e- produits par PM 8 14 8valeur résistances 1 3 2 2 3 1nb e- après résistance 6 2 7 7 2 6somme e- à gauche 6 7 2 =15 e- X-somme e- à droite 2 7 6 =15 e- X+

différence X+ - X- = 15 - 15 = 0

3 constitution de l'imagea localisation suivant un axe

exemple 2numéro PM 1 2 3nb e- produits par PM 16 10 4valeur résistances 1 3 2 2 3 1nb e- après résistance 12 4 5 5 1 3somme e- à gauche 12 5 1 =18 e- X-somme e- à droite 4 5 3 =12 e- X+

différence X+ - X- = 12 - 18 = - 6

III principe de la gamma-caméra3 constitution de l'imageb localisation dans le plan


normalisation du signal : X = X+ - X-

X+ + X-


normalisation du signal : X = X+ - X-

X+ + X-c visualisation

III principe de la gamma-caméra4 collimateura paramètres des collimateurs parallèles


énergie du rayonnement (pic le plus élevé)énergie élevée --> septa épais


III principe de la gamma-caméra4 collimateura paramètres des collimateurs parallèleshaute résolution : trous de petite dimensiongrande hauteur--> image statiquehaute sensibilité : trous de grande largeurpetite hauteur--> image dynamique

4 collimateurb autres collimateurs

obsolètes

4 collimateurb autres collimateurs

petit organe : pinhole

à fentes

cerveau

III principe de la gamma-caméra5 informatique a limites de la caméra analogique * modes limités : - statique

- dynamique- corps entier

* pas de quantification* pas de traitement à posteriori

III principe de la gamma-caméra5 informatique b gamma-caméra couplée à un système informatique avantages- mode tomographique- traitement de l'image- quantification, courbe dynamique

= outil standard

III principe de la gamma-caméra5 informatique b gamma-caméra couplée à un système informatique- conversion analogique numérique (CAN) des coordonnées X et Y de chaque photonstockage dans la matrice image :incrément de 1 du pixel de coordonnées XY- traitement de l'image

5 informatique C Image Numériquematrice initialisée à 0

0 0 0 0 0

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0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

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5 informatique C Image Numériquematrice initialisée à 0+ 1 événement

0 0 0 0 0

0 1 0 0 0

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0 0 0 0 0

5 informatique C Image Numériquematrice initialisée à 0+ 2éme événement

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5 informatique C Image Numériquematrice initialisée à 0+ 3éme événement

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5 informatique C Image Numérique

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0 22 0 0 44 0 0 44 0 0 22 0

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5 informatique C Image Numérique

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III principe de la gamma-caméra5 informatique c paramètres de l’image numérique- taille de la matrice :

64x64 dynamique256x256 statique

- profondeur du pixel :8 bits (0 > 255)16 bits (65535)

III principe de la gamma-caméra6 caméra tomographique : standard

III principe de la gamma-caméra6 caméra tomographique double cerceau

III principe de la gamma-caméra6 caméra tomographique cantilever

III principe de la gamma-caméra7 VARIANTES DE GAMMA CAMERA

a deux têtes- petites têtes à 90°: coeur, cerveau?- grandes têtes: corps entier

b trois têtes : cerveau, tomo rapide

c suivant architecture

gamma - caméra

I introductionII scintigraphe à balayageIII principe de la gamma-caméraIV modes d’acquisition des imagesV tepVI autres détecteursVII qualité de l’image scintigraphique

IV modes d’acquisition des images1 statique2 dynamique3 synchronisée (gated)4 corps entier5 tomographie6 mode liste

IV modes d’acquisition des images1 statique matrice image caractérisée par :- dimension ex : 256 * 256- durée de l'acquisition ( cumul d'évènements)

IV modes d’acquisition des images2 dynamiquesérie d'images statiquesrapides : 1 image par sec ( reflux)lentes 1 image par minute (vidange de l'estomac)fonction du phénomène temporel à voir

2 dynamiquesérie d'images statiquesrapides : 1 image par sec ( reflux)lentes 1 image par minute (vidange de l'estomac)fonction du phénomène temporel à voir

IV modes d’acquisition des images3 synchronisée (gated)ex : cavités cardiaques en fonction du cycle1 cycle = 1 secsystole = 100ms trop court pour image correcte-> enregistrement synchro à l'ECG

3 synchronisée (gated)

IV modes d’acquisition des images3 synchronisée (gated)

IV modes d’acquisition des images3 synchronisée (gated)

IV modes d’acquisition des images4 corps entierchamp > caméra déplacement continu du détecteur devant le patient

détecteur

FUSION d’IMAGE

IV modes d’acquisition des images5 tomographie

image = coupe transverse (idem scanner X)

a acquisition- acquisition des projections sur 360°

IV modes d’acquisition des images5 tomographie a acquisition

IV modes d’acquisition des images5 tomographie b reconstruction


- rétroprojection filtrée- reconstruction itérative


- rétroprojection filtrée- reconstruction itérative

rétroprojection itératif

IV modes d’acquisition des images5 tomographie c traitement de l’imagesuperposition des coupes transverses-> image 3D

IV modes d’acquisition des images6 mode listeliste des événements avec leurs coordonnées et top de synchro toutes les msex : X1Y1; X2Y2; X3Y3; top; X4Y4; ...-> reconstruction des images à posteriori

gamma - caméra

I introductionII scintigraphe à balayageIII principe de la gamma-caméraIV modes d’acquisition des imagesV caméra tepVI autres détecteursVII qualité de l’image scintigraphique

V caméra tepTomographique à Emission de Positons1 principe de l'imagerie en coïncidence

REA émetteur de positons (ex Fluor18)annihilation positon - électron > 2 photons gamma de 511Kevmême direction et sens opposés

V caméra tep1 principe de l'imagerie en coïncidence> 2 photons gamma de 511Kevmême direction et sens opposés

V caméra tep1 principe de l'imagerie en coïncidence

trajectoire > reconstruction tomographique

V caméra tep1 principe de l'imagerie en coïncidence

trajectoire > reconstruction tomographique- pas de collimateur > sensible- rapport signal sur bruit élevé18F desoxy-glucose (analogue du glucose)> localisation des métastases

V caméra tep2 variantes de détecteurs de positons a TEP standartpetits cristauxBGO ou LSO

V caméra tep2 variantes de détecteurs de positons b C-PET 6 cristaux decaméra (INa)

V caméra tep2 variantes de détecteurs de positons c Cedet : caméra 2/3 têtes avec coïncidencesystème hybride cristaux épais (2cm) (INa)

TEP cristaux BGO

V caméra tep3 tendance des nouveaux TEP

Pb: quantification absolue de l'activité fixée dans une tumeurimportance : dosimétrie > thérapeutique

= quête du Graal

car absorption des rayonnements par les tissus

V caméra tep tendance des nouveaux TEPquantification absolue de l'activité fixée dans une tumeurimportance : dosimétrie > thérapeutique= quête du Graalcar absorption des rayonnements par les tissus

solution 1 :carte des coefficients d'atténuation obtenue par source scellée

V caméra tep tendance des nouveaux TEP

solution 1 :carte des coefficients d'atténuation obtenue par source scellée

solution 2 :coupler un scanner X et un tep dans le même appareil





autres intérêts-correction d’atténuation : tient compte de la densitédes poumons

tep

scanner

Morpho-TEP

TEP-TDM

PET-CT

Morpho-TEP



autres intérêts-correction d’atténuation : tient compte de la densitédes poumons

- fusion d’image scanner + tep> repérage anatomique

fusion d’images

gamma - caméra


VI autres détecteurs

1 ostéodensitomètre :

double faisceau (RX ou gadolinium) pour mesure densité osseuse

VI autres détecteurs 1 ostéodensitomètre


2 sondes per-opératoires

tumeurs bénignes et métastases


3 détecteur a photomultiplicateur localisateurpetit champ (10 cm) > petits organes : thyroïde

VI autres détecteurs3 détecteur a pmlocalisateurpetit champ (10 cm) petits organes : thyroïde

VI autres détecteurs3 détecteur a pmlocalisateurpetit champ (10 cm) petits organes : thyroïde

VI autres détecteurs4 détecteur CdTepetit champ (10 cm)

VI autres détecteurs5 autresa détecteurs cérébraux

- cristal cylindrique creux (aspect)- barreaux détecteurs en carré

(tomomatic) : Xe

b scani caméradouble barreau détecteur pour corps entier

gamma - caméra


VII qualité de l’image scintigraphique

1 homogénéité du champ de détection2 sensibilité de détection3 résolution spatiale4 résolution en énergie


1 homogénéité du champ de détectionmême sensibilité de détection dans tout le champ

2 sensibilité de détection augmentée en élargissant les trous du collimateur


2 sensibilité de détection : augmentée en élargissant les trous du collimateur

3 résolution spatiale : améliorée par un collimateur de grande hauteurcontrôle : étalement latéral de l'image d'un cathéter radioactif

VII qualité de l’image scintigraphique3 résolution spatiale : améliorée par un collimateur de grande hauteurcontrôle : étalement latéral de l'image d'un cathéter radioactif

VII qualité de l’image scintigraphique 4 résolution en énergie :largeur à mi-hauteur du pic photoélectrique fenêtre de sélection en énergie (spectrométrie : élimine le rayonnement diffusé)

VII qualité de l’image scintigraphique4 résolution en énergie :largeur à mi-hauteur du pic photoélectrique fenêtre de sélection en énergie (spectrométrie : élimine le rayonnement diffusé)

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Gérard Maurel IFMEM 2006 gamma - caméra Plan I introduction II historique : scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition