Imagerie en Biologie et Médecine

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1 Imagerie en Biologie et Médecine
David Brasse, Madjid Boutemeur, Pierre Delpierre, Jean-marc Fontbonne, M.L. Gallin-Martel, Sophie Kerhoas, Philippe Lanièce, Patrick Le Du, Lionel Luquin, Gérard Montarou, Philippe Moretto, Nicoletta Pauna Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

2 Rayons X Röntgen obtiendra le premier prix Nobel de physique en 1901.
Le 8 novembre 1895, Röntgen découvre les rayons X Le 22 novembre 1895, il réalise la premier cliché radiographique, celui de la main de son épouse Bertha. Röntgen obtiendra le premier prix Nobel de physique en 1901. Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

3 CAT Scanner The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1979
Allan MacLeod Cormack Physicien Nucléaire Cape Town Harvard University Tufts University Sir Godfrey Newbold Hounsfield English electrical engineer EMI Research Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

4 IRM The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003 Paul C. Lauterbur
Chimiste Uni. Illinois Sir Peter Mansfield Physicien Nottingham Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

5 Glossaire CT : Computerized Tomography (Scanner X)
TEP : Tomographe à Émission de positron (PET) TEMP : Tomographe à Émission MonoPhotonique (SPECT) IRM : Imagerie par Résonance Magnétique (MRI) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

6 Quelques principes de base
TEP SPECT Collimateur Détecteur X détection + position Molécule marquée Injection traceur marqué b+ Annihilation => émission 2 g 511keV Enregistrement des lignes de vol (LOR) Reconstruction densité d’activité fixée Injection traceur marqué g (99Tc) Collimateur => projection activité Acquisition sous plusieurs angles Reconstruction densité d’activité fixée Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

7 Instruments 120000 cristaux LSO/LySO 936 PM’s Mesure DOI
Tomographe TEP haute résolution Siemens/CTI modèle HRRT cristaux LSO/LySO 936 PM’s Mesure DOI Image de calibration Fantôme de cerveau Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

8 Imagerie : de la cellule à l’homme
 xTal LXe SIC TOHR POCI AIF     Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

9 Moyens humains * (* + 1 phys. et 6 ing. pour Neurospin)
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10 Perspectives IRES : Projet plateforme ImaBio CPPM : LPSC et SUBATECH
Intégration CT/SPECT, CT/TEP CPPM : Développement PIXSCAN avec CdTe Intégration CT/TEP (fin 2006) (Animage, IPNL) LPSC et SUBATECH TEP petit animal Xénon liquide IPNL : µ TEP Prototype ClearPet fin 2005 Collaboration plateforme Animage Collaborations avec CPPM et IRES (?) IPNL : Hadronthérapie Démonstrateur TEP en ligne LSO Collaborations LPC Caen, ETOILE, GSI Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

11 GDR Montage d’un GDR en cours
Instrumentation et Modélisation en Imagerie Biologique et Médicale 1ère phase : les 10 labos IN2P3 / DAPNIA Thèmes : Imagerie en médecine (diagnostic et thérapie) Imagerie en biologie (imagerie métabolique et anatomique) Dosimétrie (interaction rayonnement/matière vivante) Structuration, réseaux, évaluation, visibilité… Ouverture CNRS/SDV, CEA/DSV et DRT, Inserm, AP ? Lettre d’intention soumise, document pour la prochaine commission 03 Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

12 CERIMED Projet en cours de montage Partenariats souhaités :
Centre Européen de Recherche en Imagerie Médicale Projet en cours de montage Initiative : Paul Lecocq (CERN) Soutien : AP, PACA, Ministère… Base : Marseille, échéance 2006 ? Partenariats souhaités : EUROMEDIM (NoE 6ème PCRD) ClearPet GDR « IMIB » IPA (Programme CNRS/CEA Imagerie Petit animal) Plateformes : Animage, ImaBio, Imagène ……. Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

13 Questions ? Type d’activité Positionnement / visibilité
Valorisation ou bien ligne de programme ? Intégration d’équipes pluridisciplinaires ? Positionnement / visibilité Par rapport aux autres directions (SDV, STI, DSV, DRT) Par rapport au milieu bio-méd Par rapport à l’industrie (relations , licences, brevets…) Évaluation / arbitrage Évolution Stabilité ou  ou  Turn-over ? Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

14 FIN Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

15 Imagerie Biomédicale à SUBATECH
Détecteurs gazeux PIM (type MICROMEGAS) Imagerie auto radiographique b grande surface Imagerie b haute résolution : Détection 3H et 14C Surface 25x25 cm² Résolution < 80 µm FWHM Petite surface 3x3 cm² haute résolution (20 µm FWHM) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

16 Interface Physique-Biologie-Médecineà l’IReS
Résolution spatiale: ~1 mm Efficacité de détection: 40 cps/MBq / caméra Matrice YAP:Ce PMT 64 voies Electronique Axe de rotation µ CT µSPECT Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

17 Imagerie du petit animal au CPPM
Détecteur de R-X à pixels hybrides 6 x 6 cm2 Objet fantôme Source de rayons-X Support tournant précis < 0,1° PIXSCAN Scanner - CT insérable dans un TEP basé sur les pixels hybrides Le Prototype Résolution 160 µm (pixels à la DELPHI) 360 images espacées de 2 ms Sortie sur ETHERNET Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

18 Imagerie du petit animal au CPPM
Combinaison TEP-CT Tomographie par émission de positrons Image des tumeurs cancéreuses Scanner-X Image des organes Localisation des tumeurs/organes Correction des données du TEP pour le mouvement des organes Prévu pour fin 2006 Détecteurs du PIXSCAN CLEARPET (IPNL, ANIMAGE) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

19 TEP petit animal LSO Collaboration ClearPet
Test 2 têtes 64 cristaux LSO 22Na source DE/E=18% One channel : Coincidence mode Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

20 Tomographe xénon liquide Imagerie du petit animal
16 modules de détection (32 PM/APD) Champ de vue axial : 5 cm Champ de vue transaxial : 10 cm PM1 PM2 Z X Y Guides de lumière & xénon liquide T= -110°C  = 178 nm (x,y,z) sans erreur de parallaxe Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

21 Imagerie Biomédicale à SUBATECH
Etude et développement d’une tête de détection gamma à Xenon liquide mettant en œuvre la diffusion Compton: LOI présentée au workshop « Workshop on lXe-PET camera project » 15 octobre 2003 à Nantes Application à la TEP Utilisation de microgrilles pour la détection du signal d’ionisation Collaboration Franco/Israélienne pour la détection des photons UV de scintillation Etude de la détection des X avec des détecteurs gazeux sous pression en vue d’application à la mammographie. 2 kV/cm Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

22 TOHR Le TOmographe à Haute Résolution en opération au Service Hospitalier Fréderic Joliot d’Orsay (CEA/DSV/SHFJ ) Reconstruction 3D de l’activité fixé Le point focal est fixé par les collimateurs L’animal est déplacé en x, y, z Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

23 SIC : Sonde Intra Cérébrale
Sonde FO scintillante F = 250µ Couplage FO claire => PM Implantation ds l’animal Détection b+ Quantification activité locale b MICROPROBE Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

24 Imagerie TEP quantitative des petits animaux Mesure de l’ « Arterial Input Function »
Acquisition Détecteur beta+ Diodes Si Plastique blindage ponction Injection Marqueur 18FDG cathéter Collaboration DAPNIA , SHFJ Orsay , CHU Sherbrooke Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

25 POCI : Per-Operative Compact Imager
Photodiode à localisation Galettes de microcanaux g Collimateur Scintillateur Écran de phosphore Le groupe Interface Physique Biologie de l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay a développé une mini gamma caméra dédiée à l’assistance au traitement chirurgical du cancer. L’équipe l’a appelé POCI pour Per-Operative Compact Imager. Cet imageur repose comme pour tout dispositif d’imagerie planaire sur une tête de détection gamma constitué d’un collimateur à trous parallèles et d’un scintillateur couplé à un dispositif photosensible qui met en œuvre un tube II et une photodiode à localisation bidimentionnelle. Dans le cadre de l’imagerie en bloc opératoire les performances de détection de la caméra ont été recherché en vue de permettre au chirurgien de réaliser des images avec seulement 10 secondes d’acquisition pour ne pas retarder l’intervention chirurgical. Sur cette image est représentée l’ensemble du dispositif POCI que l’équipe IPB a souhaité le plus facilement transportable. Ici est la caméra proprement dite qui offre un champ de vu de 4 cm de diamètre pour un poids total de 1.2 kg. Évaluation clinique de la caméra POCI Collaboration avec IGR Thèse de Stéphanie Pitre Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

26 Hadronthérapie : TEP en ligne
Courbes d’isodose reconstruites Comparaison au plan de traitement Matrice cristaux LSO et PM flat pannel 2 têtes testées GANIL (IPNL / LPC Caen Acquisition pendant déversement faisceau OK Salle de traitement GSI Caméra TEP en ligne Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

27 GATE : Geant4 Application for Tomographic Emission
Simulation Monte-Carlo permettant de : définir des géométries (dimensions, matériels,…) définir des sources (géométrie, nature, activité) choix des processus physiques (low energy package de G4) suivre les particules pas à pas Spécificités de GATE : Libraires CERN de GEANT4 Modélisation du temps (décroissance des sources, mouvement du scanner, fortuites) Langage script (évite le C++) Interactivité du code Développement partagé Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

28 Imagerie du petit animal
L’avenir Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup octobre 2004

29 Micro SPECT microSPECT
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