APPORTS DE LA PHYSIQUE A LA TOMOGRAPHIE MEDICALE

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1 APPORTS DE LA PHYSIQUE A LA TOMOGRAPHIE MEDICALE
Denis MARIANO GOULART Faculté de Médecine de Montpellier Service de médecine nucléaire. CHU Lapeyronie.

2 Plan général Les modalités d’imagerie médicale
Artefacts d’atténuation en TEP Reconstruction tomographique 3D But : rôle des physiciens en médecine nucléaire : aspects recherche. Exemples de Montpellier.

3 Imagerie anatomique Radiographie Echographie IRM Post mortem
Morphologique sans info de fonction. Radiographie Echographie IRM Post mortem

4 Imagerie fonctionnelle
Cortex auditif Cortex visuel IRM de flux : méthodes du temps de vol, du contraste de phase (variation de phase de l’aimantation d’un élément mobile dans u gradient de B. IRM de diffusion : mvts aléatoires des molécules d’eau du tissu extracellulaire. IRM de perfusion : Agent de contraste paramagnétique. IRM d’activation cérébrale : Brièvement : hyper conso O2 => deoxyHb paramagnétique (spins electronique = mu nucl *=760) => Bloc augmente => relax T2 plus rapide => hyposignal. PUIS gde vasodilatation => afflux HbO2 diamag => hypersignal mesuré : EFFET BOLD. Sujet normal Aveugle de naissance Kujala et al., 2000

5 Imagerie métabolique moléculaire
O O II II HO-P-CH2-P-OH I I O O \ / HO-Tc-OH / \ O O I I II II VECTEUR MARQUEUR TRACEUR RADIOACTIF

6 Scintigraphie par EMP g
a n 9943 Tc

7 Tomo-scintigraphie par EMP g
Pb tomographique mal posé, comme la plupart des pbs inverses linéaires complexes. g a 2 a n 9943 Tc

8 Exemples de scintigraphies g
Cations lipophiles-Tc Diphosphonate-Tc

9 Tomographie en coïncidence 2D
ai ? Masquée. 188 O g g 189 F

10 Tomographie en coïncidence 3D
ai ? Collimation électronique. Deux mots sur la TEP en temps de vol. 188 O g g 189 F

11 Perte fonction DaT Putamen D
Exemples de TEP Métabolisme 18F DG 18F DOPA, voie Pré-synaptique Perte fonction DaT Putamen D 18F Na 18F DG

12 Artefacts d’atténuation en TEP
Fenêtre de détection des coïncidences

13 Interactions Photons-Matière en TEP
Fenêtre de détection des coïncidences

14 Tomographie de transmission
m511(os) I0 m511(tissu mou) X m511(air) Seuillage p Mu compton valable de 10 à 500 keV

15 Corrections des atténuations
f2 = exp(-moxo2-mtmxtm2-maxa2) N2 N1 f1 = exp(-moxo1-mtmxtm1-maxa1) = I1/Io Atténuation photo-électrique: Division par f1f2 Diffusion Compton: Simulation de Monte-Carlo

16

17 Exemple d’examen TEP-TDM

18 Tomographie 3D Méthodes de Fourier directes Réorganisation des données
Optimisation des données transverses Synthèse des projections tronquées

19 Un théorème de Radon 3D… f TF2 TF3

20 … difficile à appliquer…
Si W contient au moins un cercle équatorial de S (ou si W intersecte tout cercle équatorial de S)* z et si les projections ne sont pas tronquées *SS. Orlov. Sov.Phys. Crystallogr., Vol 20, 3:312-4 et 4:

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

22 Algorithmes de ré-arrangement p(s, f, z = (zA+zB)/2, d= tg q)
y L A A’ z z R s f q x B’ B p(s, f, z = (zA+zB)/2, d= tg q)

23 Problème : Projections obliques manquantes à estimer
Ré-arrangement exact p(s,f,z,d) : TF(s,f) puis TF(z) si invariance Tz Problème : Projections obliques manquantes à estimer

24 « Fourier Slice Rebinning »
A l’ordre 1 sur Pas TF(z) : invariance inutile Interpolation en z seulement Réf: M. Defrise et al. IEEE Trans Med Imaging 16:2;

25 Généralisation Algorithme itératif exact: Approximation :
F. Ben Bouallègue, JF. Crouzet, C. Comtat, M. Fourcade, B. Mohammadi,D. Mariano-Goulart. 2007, IEEE TMI

26 En guise de 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).

27 Merci de votre attention…
Merci de votre attention…