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GAMMA CAMERA (contrôle de qualité). Pour toute modalité dimagerie médicale il est indispensable de pouvoir disposer de documents à partir desquels le.

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1 GAMMA CAMERA (contrôle de qualité)

2 Pour toute modalité dimagerie médicale il est indispensable de pouvoir disposer de documents à partir desquels le médecin pourra porter un diagnostique sûr et de qualité constante. Définitions:

3 Pour atteindre ce but il convient dinstituer un programme dassurance de la qualité avec des protocoles de contrôle de qualité. Définitions:

4 Le concept dassurance de la qualité, en imagerie médicale, vise lensemble du processus diagnostique depuis lappareillage jusquau compte rendu de lexamen en passant par les produits radio pharmaceutiques. Définitions:

5 Pour la Médecine Nucléaire, il répond à une définition très précise : assurance de la qualité « Ensemble des opérations prévues et systématiques permettant de garantir avec un niveau de confiance suffisant quune structure, un système ou un composant donneront des résultats satisfaisants. »

6 Lensemble des essais visant à contrôler les caractéristiques de cet appareillage constitue un contrôle de qualité. Dans ce processus on sintéressera à lappareillage. Le contrôle de qualité est mis en œuvre pour un appareil en vue den obtenir le meilleur résultat.

7 Ensemble des opérations (prévisions, coordination, réalisation) visant à maintenir ou à améliorer la qualité. contrôle de qualité Sa définition est: Dans son application à une procédure diagnostique, le contrôle de qualité englobe la surveillance, lévaluation et le maintien à un niveau optimal de toutes les caractéristiques qui peuvent être définies, mesurées et régulées.

8 A LINSTALLATION DE LA GAMMA CAMERA

9 - réglage de la haute tension (HT) (unique pour les photomultiplicateurs) pour le détecteur - réglages des gains (pour chaque photomultiplicateur) - mesures des matrices de corrections (énergie, linéarité, uniformité (sensibilité))

10 en mode corps entier: - réglage du parallélisme axe de déplacement/axe image - réglage de la vitesse du balayage mécanique pour le statif en mode tomographique: - réglage de la vitesse de rotation (continu et pas à pas) - détermination du centre de rotation

11 LES TESTS

12 Les tests dévaluation des performances et de contrôle de qualité peuvent être groupés en trois catégories : les tests de routine les tests de référence les tests de réception

13 tests de réception Ces tests permettent dévaluer les performances de lappareil et de sassurer quelles correspondent aux spécifications annoncées par le constructeur. Ils doivent être faits dès linstallation de la caméra à scintillations.

14 tests de référence Les résultats des tests de réception serviront de référence pour les tests de routine. Les tests de référence doivent être répétés après des réparations importantes, la maintenance annuelle ou un déménagement.

15 tests de routine Les tests de routine sont la répétition régulière de certains tests de référence. Ils permettent de sassurer des performances optimales de lappareil en continu et de déterminer le taux et létendue des détériorations.

16 tests de routine Ils sont faits suivant un protocole bien défini. Les tests devront être : reproductibles, faciles à mettre en œuvre. Il faut utiliser des accessoires simples, rester proche des conditions dutilisation clinique.

17 Au niveau national et international, de nombreux protocoles de tests des caméra à scintillations ont été publiés (NEMA, CEI), (AAPM, OMS, IAEA, SFPH). Ils sadressent aux constructeurs ou aux utilisateurs.

18 NEMA (National Electrical Manufacturers Association) CEI(Commission Electro-Technique International) AAPM(American Association of Physicists in Medicine) OMS(Organisation Mondiale de la Santé) IAEA(International Atomic Energy Agency ) SFPH(Société Française des Physiciens dHôpital)

19 GAMMA CAMERA

20 calculateur détecteur calculateur statif interface traitements stockage documents lit dexamen détecteur statif gamma caméra (caméra à scintillations)

21 Le fonctionnement des caméras à scintillations peut être divisé en trois parties : - le calibrage caméra/calculateur - les mouvement mécaniques - la détection

22 la détection source radioactive détecteur

23 Le détecteur Ce sont les performances du détecteur qui définissent au premier abord la qualité des images scintigraphiques. -uniformité -linéarité -réponse énergétique Les paramètres physiques intervenant sont lénergie (E), la position (XY) et la sensibilité (Z). A ces paramètres correspondent les propriétés :

24 REPONSE ENERGETIQUE

25 La réponse énergétique concerne les caractéristiques (amplitude, dispersion) des signaux E des photomultiplicateurs pour différents rayons. réponse énergétique Elle englobe les caractéristiques du cristal, des photomultiplicateurs et de lélectronique.

26 réponse énergétique C cristal NaI(Tl) PM photomultiplicateur DT diviseur de tension PM DT C E +x -x +y -y

27 réponse énergétique PM1 PM2 PM3 PM4 E E E E PM1 PM2 PM3 PM4 E1 E2 E3 E4 même signal E IDEALEMENT...cristal parfait...PM identiques...électronique identique signaux Ei différents EN REALITE...cristal non homogène...PM différents...électronique différente

28 E SiSs réponse énergétique E…..signal moyen Ei….signal pour le PMi Ei…E - Ei Si….seuil inférieur Ss….seuil supérieur Ei

29 LINEARITE

30 La linéarité concerne la correspondance entre les coordonnées géométriques et les valeurs des signaux ±x, ±y linéarité Elle englobe les caractéristiques du cristal, des photomultiplicateurs et de lélectronique.

31 C cristal NaI(Tl) PM photomultiplicateur DT diviseur de tension PM DT C E +x -x +y -y linéarité

32 +y en position I les signaux x, y sont créés par les PM 1,2,3,4,5 en position II les signaux x, y sont créés par les PM 6,5,7,2,8 -x,+y 1 y-y- PM1 PM2 PM3 PM4 PM5 S y+y+ PM7 PM8 PM6 S -y -x,+y 2 +x,+y 1 +x,+y 2 I II linéarité

33 position coordonnées géométriques valeurs signaux I (+X,-X),(+Y 1,-Y 1 ) (+x,-x),(+y 1,-y 1 ) II (+X,+X),(+Y 2,-Y 2 ) (+x± x 1,-x± x 2 ),(+y 2 ± y 1,-y 2 ± y 2 ) linéarité

34 UNIFORMITE

35 Luniformité concerne la réponse Z ( nombre des coups détecté ) du détecteur à une irradiation uniforme uniformité Elle englobe les caractéristiques du cristal, des photomultiplicateurs, des collimateurs et de lélectronique.

36 C cristal NaI(Tl) PM photomultiplicateur DT diviseur de tension uniformité PM DT C +x -x +y -y N Z SMC E

37 uniformité PM1 PM2 PM3 PM4 N N N N PM1 PM2 PM3 PM4 N1 N2 N3 N4 même comptage IDEALEMENT...cristal parfait...PM identiques...électronique identique comptages différents EN REALITE...cristal non homogène...PM différents...électronique différente

38 Les tests concernant la réponse du détecteur

39 - paramètres intrinsèques concernant les réponses du détecteur sans collimateur. Les tests comprennent les paramètres suivants: - paramètres système concernant les réponses de lensemble détecteur avec collimateur à une source ponctuelle ou à une source étendue, sans et avec milieu diffusant.

40 paramètres intrinsèques - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

41 paramètres système - uniformité - résolution spatiale sans diffusant - résolution spatiale avec diffusant - sensibilité

42 paramètres intrinsèques

43 - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

44 résolution énergétique source L Source ponctuelle de ~10MBq L > 5*diamètre champ de détection cristal E N

45 la résolution énergétique E largeur à mi-hauteur E o E N N0N0 N 0 /2

46 Isotope énergie E résolution (keV)(keV)(%) Ga Tc 99m In Ga In Ga I la résolution énergétique

47 paramètres intrinsèques - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

48 source L linéarité Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal

49 30mm 1mm Pb plexiglas masque en Pb linéarité masque de linéarité

50 source L linéarité Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal

51 x x profil dactivité (x - x) linéarité profil dactivité (y -y)

52 XaXb H MH Xe linéarité Dans chaque bande on détermine les distances entre les positions des pics adjacents. H…………………..hauteur pic MH………………...mi-hauteur pic Xa, Xb……………..emplacements valeurs pic à mi-hauteur Xe = (Xa +Xb)/2…..emplacement pic

53 linéarité La linéarité spatiale différentielle, pour le champ de vue du détecteur, est lécart-type de toutes les distances mesurées en mm sur les images acquises selon les orientations X et Y. Le facteur de conversion mm pixel est obtenu en divisant lécart réel entre deux pics adjacents (30mm) par la moyenne des écarts mesurés en pixel, pour tous les pics du champ de vue.

54 linéarité La linéarité spatiale absolue est obtenue en ajustant par la méthode des moindres carrés les deux jeux de données pris séparément (selon X et Y), à un ensemble de ligne parallèles également espacées de la distance entre pics adjacents, pour lorientation considérée. Elle sexprime comme la plus grande valeur, en mm, des déplacements X ou Y entre les lignes observées et ajustées sur la totalité du champ de vue.

55 paramètres intrinsèques - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

56 uniformité intrinsèque source L Source ponctuelle de ~10MBq L > 5*diamètre champ de détection cristal

57 L 5 R =S / L 2 S= 2 /4 L=5 =( 2 /4)/ 25 2 = = S/ R 2 S= 2 /4 R 2 = L 2 + /4 L=5 =( 2 /4) /(25 2 +( 2 /4)) = uniformité intrinsèque diamètre champ de détection L distance source / détecteur langle solide source

58 La réponse du détecteur à une irradiation uniforme et isotrope est caractérisée par : uniformité intrinsèque Ces valeurs sont évaluées, après lissage par un filtre de 9 points, sur 75% du champ de vue défini par une région dintérêt (ROI). luniformité intégrale (U i ) et luniformité différentielle (U d ).

59 La valeur maximale V M et minimale V m des contenus de lensemble des pixels dans le ROI sont déterminées. uniformité intégrale (U i )

60 ROI V M V m uniformité intégrale (U i )

61

62 Chaque pixel non nul est le centre dun groupe de 5x5 pixels. Les contenus des 25 pixels de ce groupe sont comparés deux à deux dans toutes les directions. uniformité différentielle (U d ) Pour chaque groupe on calcule la plus grande différence de comptage (V M - V m ) et pour la totalité des groupes ( dans le ROI ) on relève la plus grande différence de comptage max(V M - V m ) qui définit les valeurs V S et V I.

63 ROI ROI de 5*5pixel avec V M et V m uniformité différentielle (U d )

64

65 paramètres intrinsèques - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

66 source L résolution spatiale Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal

67 source L Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal résolution spatiale

68 x x profil dactivité (x - x) résolution spatiale profil dactivité (y -y)

69 résolution spatiale XaXb H MH Xe H…………………..hauteur pic MH………………...mi-hauteur pic DH………………...dixième de la hauteur LHD = (Xb - Xa)….largeur à mi-hauteur LDH = (Xd - Xc)….largeur au dixième de la hauteur Xe = (Xa + Xb)/2….position pic DH XcXd

70 résolution spatiale Sur limage acquise, des profils de largeur 30mm sont tracés perpendiculairement à laxe des fentes. Sur chacunes des courbes, sont calculées : LMH et LDH Le facteur de conversion mm/pixel est obtenu en divisant la distance entre les fentes (30mm) par le nombre des pixels.

71 résolution spatiale En tenant compte des toutes les valeurs obtenues suivant les axes X et Y la résolution spatiale sexprime en mm par : LMH = ± LMH LDH = ± LDH LMH et LDH sont les écart-types des LMH et LDH

72 paramètres intrinsèques - résolution énergétique - linéarité - uniformité - résolution spatiale - taux de comptage

73 source L taux de comptage Source ponctuelle d activité croissante L > 5*diamètre champ de détection cristal Activité croissante

74 taux de comptage No Ac Nr N Ac.. activité source N….taux de comptage N o...taux de comptage observé N r …taux de comptage réel …. temps mort

75 paramètres système

76 - uniformité - résolution spatiale sans diffusant - résolution spatiale avec diffusant - sensibilité

77 uniformité système Source plane uniforme Co 57 de ~ 370MBq collimateur cristal méthode 1

78 uniformité système Source plane remplissable en plexiglas (eau + isotope en solution acide faible) collimateur cristal méthode 2

79 La réponse du détecteur à une irradiation uniforme et isotrope est caractérisée par : uniformité système Ces valeurs sont évaluées, après lissage par un filtre de 9 points, sur 75% du champ de vue défini par une région dintérêt (ROI). luniformité intégrale (U i ) et luniformité différentielle (U d ).

80 paramètres système - uniformité - résolution spatiale sans diffusant - résolution spatiale avec diffusant - sensibilité

81 résolution spatiale sans diffusant sources filiformes collimateur cristal

82 résolution spatiale sans diffusant sur la surface du collimateur à 10cm de la surface du collimateur

83 résolution spatiale sans diffusant sur la surface du collimateurà 10cm de la surface du collimateur R0R0 R 10

84 paramètres système - uniformité - résolution spatiale sans diffusant - résolution spatiale avec diffusant - sensibilité

85 résolution spatiale avec diffusant sources filiformes collimateur cristal diffusant (eau)

86 résolution spatiale avec diffusant sans diffusant avec diffusant

87 résolution spatiale avec diffusant sans diffusant à 10cmavec diffusant à 10cm R 10 R d 10

88 paramètres système - uniformité - résolution spatiale sans diffusant - résolution spatiale avec diffusant - sensibilité

89 source collimateur cristal diffusant sensibilité

90 Lactivité de la source doit être connue avec précision. sensibilité Elle est mesurée avec et sans matériau diffusant. La sensibilité du système sexprime en imp / Bq.sec pour le radionucléide et le collimateur utilisés.

91 les mouvements mécaniques mouvements de lensemble détecteur / statif

92 Mouvements : translation et rotation manuelle, rotation automatique ( tomographie), translation automatique ( corps entier)

93 TOMOGRAPHIE

94 tomographie Lexploration scintigraphique par tomographie permet de reconstituer la distribution 3D de la radioactivité à partir des projections 2D. Il est impératif deffectuer préalablement les contrôles généraux en ce qui concerne le détecteur. L'acquisition des projections est réalisée par rotation, autour du patient, de lensemble de détection.

95 Les tests spécifiques pour le mode dacquisition tomographique sont : - exactitude angulaire - vitesse de rotation en mode continu - détermination du centre de rotation - uniformité de la coupe reconstruite - sensibilité en fonction de langle - résolution spatiale après reconstruction tomographie

96 centre de rotation

97 En imagerie planaire la position de limage par rapport à la matrice dacquisition nest pas critique. En tomographie les logiciels de reconstruction prennent comme hypothèse que laxe de rotation du détecteur correspond à la colonne centrale de la matrice dimage. Le décalage du centre de rotation conduit à des distorsions de limage (artefacts) et par conséquence à une perte de résolution et de contraste.

98 centre de rotation 0 degré 180 degré 0 degré 180 degré image axe de rotation

99 centre de rotation projections

100 source centre de rotation détecteur

101 axe de rotation image de la source X Y champ du détecteur centre de rotation position Y du centre de gravité de limage de la source

102 axe de rotation image de la source X Y champ du détecteur centre de rotation position X du centre de gravité de limage de la source

103 résolution spatiale après reconstruction

104 Les facteurs intervenants dans la définition de la résolution spatiale après reconstruction tomographique sont: résolution spatiale après reconstruction - le collimateur -etc…. - les filtres de reconstruction - le milieu diffusant - la distance collimateur / patient

105 fantôme de résolution spatiale tubes capillaires remplis avec de la radioactivité diffusant (eau) résolution spatiale après reconstruction

106 fantôme de résolution spatiale vue transversale vue frontale 80mm 250mm 200mm tubes capillaires remplis avec de la radioactivité diffusant (eau) résolution spatiale après reconstruction

107 projections résolution spatiale après reconstruction

108 projections résolution spatiale après reconstruction détecteur

109 résolution spatiale après reconstruction

110 projections rétroprojection filtrée coupe transversale résolution spatiale après reconstruction

111 profil dactivité résolution spatiale après reconstruction coupe transversale R R x y

112 profil dactivité résolution spatiale après reconstruction coupe transversale R R x y

113 CORPS ENTIER

114 corps entier Lexploration scintigraphique par balayage dite corps entier permet de réaliser en un seul passage une image projetée de tout ou partie de lensemble du corps du patient. Ce mode est une extension du mode planaire, il est donc impératif deffectuer préalablement les contrôles généraux. Ce balayage est réalisé par translation, soit de lensemble de détection, soit de la table dexamen.

115 corps entier lit dexamen détecteur statif rail

116 corps entier

117 Détecteur 1 Détecteur 2 corps entier

118 Les tests spécifiques pour le mode dacquisition corps entier sont : corps entier test balayage mécanique - parallélisme axe de déplacement /axe image - vitesse de balayage mécanique test balayage électronique - variation spatiale de la réponse énergétique - variation spatiale de la résolution spatiale

119 variation spatiale de la réponse énergétique

120 variation spatiale de la réponse énergétique E o E N N N

121 variation spatiale de la résolution spatiale

122 résolution spatiale balayage électronique

123 résolution spatiale balayage électronique fantôme détecteur lit dexamen

124 résolution spatiale longitudinale balayage électronique X profil d activité

125 résolution spatiale transversale balayage électronique Y profil d activité

126 X R x1 R x2 R x3 R x4 R x5 résolution spatiale balayage électronique R xi résolution spatiale dans le point Xi

127 calibrage caméra / calculateur géométrie champ de vue dimensions image

128 Le plus petit élément dune image (surface). Son contenu est uniforme. pixel pixel :

129 N*N pixels taille pixel=L/N N*N pixels taille pixel=L/N N=2N N*N pixels taille pixel=L/N N=4N champ de vision matrice dimage

130 matrice dimages taille de pixel calculée 512* mm 256* mm 128* mm 64*64 8.4mm (champ de vue de 540/400mm) matrice dimage

131 source L mesure de la taille réelle des pixels Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal

132 source L Source ponctuelle de ~ 200MBq L > 5*diamètre champ de détection masque en Pb cristal mesure de la taille réelle des pixels

133 x x profil dactivité (x - x) profil dactivité (y -y) mesure de la taille réelle des pixels

134 XaXb H MH Xe H…………………..hauteur pic MH………………...mi-hauteur pic LHD = (Xb - Xa)….largeur à mi-hauteur Xe = (Xa + Xb)/2….position pic mesure de la taille réelle des pixels

135 La taille réelle des pixels en mm est obtenue en divisant la distance entre les fentes (30mm) par le nombre de pixels et ceci pour toutes les valeurs suivant les axes X et Y. mesure de la taille réelle des pixels

136 FREQUENCE DES TESTS

137 Test Réception Référence Fréquence Résolution énergétique** hebdomadaire/quotidien Uniformité intrinsèque** hebdomadaire/quotidien Uniformité système** hebdomadaire/quotidien R.spatiale intrinsèque** annuelle/visuel mensuel R.spatiale système** annuelle Linéarité intrinsèque** annuelle Linéarité système** annuelle Sensibilité** annuelle Taux de comptage* à l installation Fuites de blindage* à l installation

138 FIN


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