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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.

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2 Gérard Maurel IFMEM 2006 gamma - caméra

3 Plan I introduction II historique : scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

4 gamma - caméra I introduction 1 principe 2 historique

5 I introduction 1 principe

6 I introduction 1 principe

7 I introduction 1 principe

8 I introduction 1 principe

9 1 introduction 1B principe de la Scintigraphie 1 administration d'un RP émetteur 2 image de la distribution du RP dans l'organe cible

10 1 introduction 1B principe de la Scintigraphie 1 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

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

12 I introduction 2 historique a fixation mesure de la fixation de l'Iode 131 sur la thyroïde chaîne de comptage 23

13 I introduction 2 historique a fixation sélection des photons contribuant à la mesure : collimateur spectrométrie

14 I introduction 2 historique b image : scintigraphe à balayage déplacement de la sonde devant le patient couplage mécanique à un système d'impression encore utilisé couplé à un ordinateur

15 I introduction 2 historique b scintigraphe à balayage déplacement de la sonde devant le patient couplage mécanique à un système d'impression encore utilisé couplé à un ordinateur

16 I introduction 2 historique b scintigraphe déplacement de la sonde devant le patient couplage mécanique à un système d'impression encore utilisé couplé à un ordinateur défauts : - pas de dynamique - très lent (mesure point par point)

17 I introduction 2 historique b scintigraphe défauts : - pas de dynamique - très lent (mesure point par point) c gamma-caméra de ANGER (1956) - grand cristal NaI - système de localisation dans le plan

18 I introduction 2 historique 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)

19 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage 1 Principe 2 propriétés du collimateur 3 intérêt et limites 4 version numérique III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

20 II scintigraphe à balayage remarque : intérêt historique mais également mêmes problèmes que dans la gamma-caméra

21 II scintigraphe à balayage 1 Principe : sonde avec collimateur chaîne de comptage couplage mécanique à un système d'impression

22 II scintigraphe à balayage 1 Principe : sonde avec collimateur, chaîne de comptage couplage mécanique à un système d'impression 2 propriétés du collimateur sélectionne les photons incidents sensibilité dépend de la distance multitrou augmente la sensibilité

23 II scintigraphe à balayage 2 propriétés du collimateur sélectionne les photons incidents sensibilité dépend de la distance multitrou augmente la sensibilité

24 II scintigraphe à balayage 2 propriétés du collimateur sélectionne les photons incidents sensibilité dépend de la distance multitrou augmente la sensibilité

25 II scintigraphe à balayage 3 intérêt et limites image à l'échelle 1 repérage anatomique robuste très lent pas d'enregistrement dynamique pas de quantification

26 II scintigraphe 4 version numérique

27 II scintigraphe 4 version numérique

28 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra 1 description 2 localisation 3 image numérique 4 variantes IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

29 III principe de la gamma-caméra 1 principe grand cristal d'INa collimaté associé à un système de localisation de l'interaction du photon incident avec le cristal

30 III principe de la gamma-caméra 2 description

31 III principe de la gamma-caméra 2 description a tête - blindage - collimateur - cristal - ensemble de photomultiplicateurs - système de localisation

32 III principe de la gamma-caméra 2 description a tête - blindage - collimateur - cristal - ensemble de photomultiplicateurs - système de localisation

33 III principe de la gamma-caméra 2 description a tête - blindage - collimateur - cristal -ensemble de photomultiplicateurs - système de localisation

34 III principe de la gamma-caméra 2 description b statif support de tête mécanique des mouvements de la tête : - manuels, mécaniques commandés - programmés : tomo, corps entiers sécurités : manuelle, de contact vérifier la libre circulation de la tête

35 III principe de la gamma-caméra 2 description c 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

36 III principe de la gamma-caméra 2 description d informatique associée

37 III principe de la gamma-caméra 2 description d informatique associée

38 III principe de la gamma-caméra 3 constitution de l'image a localisation suivant un axe

39 3 constitution de l'image a localisation suivant un axe exemple 1 numéro PM123 nb e- produits par PM8148 valeur résistances nb e- après résistance somme e- à gauche672=15 e- X- somme e- à droite276=15 e- X+ différence X+ - X- = = 0

40 3 constitution de l'image a localisation suivant un axe exemple 2 numéro PM123 nb e- produits par PM16104 valeur résistances nb e- après résistance somme e- à gauche1251=18 e- X- somme e- à droite453=12 e- X+ différence X+ - X- = = - 6

41 III principe de la gamma-caméra 3 constitution de l'image b localisation dans le plan

42 III principe de la gamma-caméra 3 constitution de l'image b localisation dans le plan normalisation du signal : X = X+ - X- X+ + X-

43 III principe de la gamma-caméra 3 constitution de l'image b localisation dans le plan normalisation du signal : X = X+ - X- X+ + X- c visualisation

44 III principe de la gamma-caméra 4 collimateur a paramètres des collimateurs parallèles

45 III principe de la gamma-caméra 4 collimateur a paramètres des collimateurs parallèles énergie du rayonnement (pic le plus élevé) énergie élevée --> septa épais

46 III principe de la gamma-caméra 4 collimateur a paramètres des collimateurs parallèles

47 III principe de la gamma-caméra 4 collimateur a paramètres des collimateurs parallèles haute résolution : trous de petite dimension grande hauteur --> image statique haute sensibilité : trous de grande largeur petite hauteur --> image dynamique

48 4 collimateur b autres collimateurs obsolètes

49 4 collimateur b autres collimateurs petit organe : pinhole à fentes cerveau

50 III principe de la gamma-caméra 5 informatique a limites de la caméra analogique * modes limités :- statique - dynamique - corps entier * pas de quantification * pas de traitement à posteriori

51 III principe de la gamma-caméra 5 informatique b gamma-caméra couplée à un système informatique avantages - mode tomographique - traitement de l'image - quantification, courbe dynamique = outil standard

52 III principe de la gamma-caméra 5 informatique b gamma-caméra couplée à un système informatique - conversion analogique numérique (CAN) des coordonnées X et Y de chaque photon stockage dans la matrice image : incrément de 1 du pixel de coordonnées XY - traitement de l'image

53 5 informatique C Image Numérique matrice initialisée à

54 5 informatique C Image Numérique matrice initialisée à événement

55 5 informatique C Image Numérique matrice initialisée à 0 + 2éme événement

56 5 informatique C Image Numérique matrice initialisée à 0 + 3éme événement

57 5 informatique C Image Numérique

58 5 informatique C Image Numérique

59 III principe de la gamma-caméra 5 informatique c paramètres de limage numérique - taille de la matrice : 64x64 dynamique 256x256 statique - profondeur du pixel : 8 bits (0 > 255) 16 bits (65535)

60 III principe de la gamma-caméra 6 caméra tomographique : standard

61 III principe de la gamma-caméra 6 caméra tomographique double cerceau

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63 III principe de la gamma-caméra 6 caméra tomographique cantilever

64 III principe de la gamma-caméra 7 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

65 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

66 IV modes dacquisition des images 1 statique 2 dynamique 3synchronisée (gated) 4 corps entier 5 tomographie 6 mode liste

67 IV modes dacquisition des images 1 statique matrice image caractérisée par : - dimension ex : 256 * durée de l'acquisition ( cumul d'évènements)

68 IV modes dacquisition des images 2 dynamique série d'images statiques rapides : 1 image par sec ( reflux) lentes 1 image par minute (vidange de l'estomac) fonction du phénomène temporel à voir

69 2 dynamique série d'images statiques rapides : 1 image par sec ( reflux) lentes 1 image par minute (vidange de l'estomac) fonction du phénomène temporel à voir

70 IV modes dacquisition des images 3 synchronisée (gated) ex : cavités cardiaques en fonction du cycle 1 cycle = 1 sec systole = 100ms trop court pour image correcte -> enregistrement synchro à l'ECG

71 3 synchronisée (gated)

72 IV modes dacquisition des images 3 synchronisée (gated)

73 IV modes dacquisition des images 3 synchronisée (gated)

74 IV modes dacquisition des images 4 corps entier champ > caméra déplacement continu du détecteur devant le patient détecteur

75 FUSION dIMAGE

76 IV modes dacquisition des images 5 tomographie image = coupe transverse (idem scanner X) a acquisition - acquisition des projections sur 360°

77 IV modes dacquisition des images 5 tomographie a acquisition

78 IV modes dacquisition des images 5 tomographie b reconstruction

79 IV modes dacquisition des images 5 tomographie b reconstruction - rétroprojection filtrée - reconstruction itérative

80 IV modes dacquisition des images 5 tomographie b reconstruction - rétroprojection filtrée - reconstruction itérative rétroprojection itératif

81 IV modes dacquisition des images 5 tomographie c traitement de limage superposition des coupes transverses -> image 3D

82 IV modes dacquisition des images 6 mode liste liste des événements avec leurs coordonnées et top de synchro toutes les ms ex : X1Y1; X2Y2; X3Y3; top; X4Y4;... -> reconstruction des images à posteriori

83 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V caméra tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

84 V caméra tep Tomographique à Emission de Positons 1 principe de l'imagerie en coïncidence REA émetteur de positons (ex Fluor18) annihilation positon - électron > 2 photons gamma de 511Kev même direction et sens opposés

85 V caméra tep 1 principe de l'imagerie en coïncidence > 2 photons gamma de 511Kev même direction et sens opposés

86 V caméra tep 1 principe de l'imagerie en coïncidence trajectoire > reconstruction tomographique

87 V caméra tep 1 principe de l'imagerie en coïncidence trajectoire > reconstruction tomographique - pas de collimateur > sensible - rapport signal sur bruit élevé 18 F desoxy-glucose (analogue du glucose) > localisation des métastases

88 V caméra tep 2 variantes de détecteurs de positons a TEP standart petits cristaux BGO ou LSO

89 V caméra tep 2 variantes de détecteurs de positons b C-PET 6 cristaux de caméra (INa)

90 V caméra tep 2 variantes de détecteurs de positons c Cedet : caméra 2/3 têtes avec coïncidence système hybride cristaux épais (2cm) (INa)

91 TEP cristaux BGO

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93 V caméra tep 3 tendance des nouveaux TEP Pb: quantification absolue de l'activité fixée dans une tumeur importance : dosimétrie > thérapeutique = quête du Graal car absorption des rayonnements par les tissus

94 V caméra tep tendance des nouveaux TEP quantification absolue de l'activité fixée dans une tumeur importance : dosimétrie > thérapeutique = quête du Graal car absorption des rayonnements par les tissus solution 1 : carte des coefficients d'atténuation obtenue par source scellée

95 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

96 V caméra tep tendance des nouveaux TEP solution 2 : coupler un scanner X et un tep dans le même appareil

97 V caméra tep tendance des nouveaux TEP solution 2 : coupler un scanner X et un tep dans le même appareil autres intérêts -correction datténuation : tient compte de la densité des poumons tep scanner

98 Morpho-TEP TEP-TDM PET-CT

99 Morpho-TEP

100 V caméra tep tendance des nouveaux TEP solution 2 : coupler un scanner X et un tep dans le même appareil autres intérêts -correction datténuation : tient compte de la densité des poumons - fusion dimage scanner + tep > repérage anatomique

101 fusion dimages

102 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

103 VI autres détecteurs 1 ostéodensitomètre : double faisceau (RX ou gadolinium) pour mesure densité osseuse

104 VI autres détecteurs 1 ostéodensitomètre

105 VI autres détecteurs 2 sondes per-opératoires tumeurs bénignes et métastases

106 VI autres détecteurs 3 détecteur a photomultiplicateur localisateur petit champ (10 cm) > petits organes : thyroïde

107 VI autres détecteurs 3 détecteur a pm localisateur petit champ (10 cm) petits organes : thyroïde

108 VI autres détecteurs 3 détecteur a pm localisateur petit champ (10 cm) petits organes : thyroïde

109 VI autres détecteurs 4 détecteur CdTe petit champ (10 cm)

110 VI autres détecteurs 5 autres a détecteurs cérébraux - cristal cylindrique creux (aspect) - barreaux détecteurs en carré (tomomatic) : Xe b scani caméra double barreau détecteur pour corps entier

111 gamma - caméra I introduction II scintigraphe à balayage III principe de la gamma-caméra IV modes dacquisition des images V tep VI autres détecteurs VII qualité de limage scintigraphique

112 1 homogénéité du champ de détection 2 sensibilité de détection 3 résolution spatiale 4 résolution en énergie

113 VII qualité de limage scintigraphique 1 homogénéité du champ de détection même sensibilité de détection dans tout le champ 2 sensibilité de détection augmentée en élargissant les trous du collimateur

114 VII qualité de limage scintigraphique 2 sensibilité de détection : augmentée en élargissant les trous du collimateur 3 résolution spatiale : améliorée par un collimateur de grande hauteur contrôle : étalement latéral de l'image d'un cathéter radioactif

115 VII qualité de limage scintigraphique 3 résolution spatiale : améliorée par un collimateur de grande hauteur contrôle : étalement latéral de l'image d'un cathéter radioactif

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

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


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