Techniques scintigraphiques Benoit Denizot Vectorisation particulaire 01.04.17 Techniques scintigraphiques Benoit DENIZOT Biophysique médicale Médecine Nucléaire CHU Angers denizot@univ-angers.fr denizot@univ-angers.fr

Radiologie et scintigraphie Radiologie classique » 1895 Scintigraphie » 1950 Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Position des problèmes Images 2D -> X et Y Pb stigmatisme n Isotopes -> spectrométrie Physiologie -> rapidité Faible nb de photons Emission du corps lui-même Bruit Sensibilité Bande passante Reproductibilité Fiabilité Coût Durée de vie Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers Plan du cours Scintigraphe à balayage Gamma-caméras de Anger Limitations de la technologie Autres types de récepteurs Détecteurs à gaz Cristaux multiples + PM Cristal + photodiodes Semi conducteurs Caméra Compton Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Scintigraphe à balayage: principe Réglages distance vitesse en x et y intégration Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Scintigraphe à balayage 2 Avantages Simplicité Images en échelle 1 possible Inconvénients Lenteur (> 30 min) Pas de dynamique Scaloping Bruit Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

g caméra: définition d’un appareil idéal Cinétique rapide (temps mort faible) Séparation des isotopes (spectrométrie g) Haute sensibilité (surface exposée ++) Résolution spatiale fine (données X, Y) Passage en 3D (informations en Z) Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

g caméra de Anger: principe général B A Collimateur Cristal Guide de lumière Réseau de PM g Spectrométrie X Y E Oscilloscope Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

g caméra de type Anger: localisation barycentrique 1950 Localisation barycentrique Energie par sommation des 4 sorties Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

g caméra de type Anger: monotête, petit champ, ronde Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Collimateurs plan et sténopé plan parallèle sténopé (pin-hole) G facteur de grandissement Rc résolution spatiale du colli S sensibilité Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Collimateurs à focales en Eventail (Fan-beam) mono divergent conique Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Collimateurs spéciaux Pin-hole multiple vision 3 D Trous // obliques Intérêt en cœur Pseudo tomographie (colli. tournant) Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Limitations de la caméra d ’Anger 1 Pb rendement de comptage NaI 3/8 inch sans colli: 70% pour 99mTc mais < 30% à 511 keV ! Pb définition en énergie FWHM: 10-12 % Compton Intensité Energie Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Auto-atténuation et diffusion élastique Compton Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Limitations de la caméra d ’Anger 2 Pb résolution spatiale Intrinsèque > 3-4 mm (sans colli) résolution en énergie Extrinsèque > 7 mm (avec colli) pb statistique de comptage pb géométrique pb pénétration septale Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Limitations de la caméra d ’Anger 3 Pb sensibilité: collimateur +++ (< 10-4 !) Signal/bruit  N-1/2 N  200 / pixel S/N 7% (en radio  105 S/N 0,3%) Pb vitesse: Empilement Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Améliorations actuelles: digitalisation Des sorties simplicité « traditionnel » De chaque PM complexité: 1 PM 1 convertisseur 1 fil de sortie 1 fil de contrôle analyse informatique mais rapidité réglage de chaque PM informatisé Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Améliorations actuelles: tendances  sensibilité multi-têtes grand champ rectangulaire Atténuation Image transmission Multi-fenêtrage Compton Diffusé Multi-fenêtrage Compton PET épaisseur cristal coïncidence Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

La limitation de l’empilement Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Correction de l’empilement Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

PET positon emission tomography Anneau dédié Caméra multi-têtes décollimatée (coïncidence) Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

3D: la solution de la tomographie classique Un seul plan de «mise au point» set de coupes 2D irradiation .... Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

3D: la solution multi-projections TomoDensitoMétrie Transformée de Radon 1908 Tomoscintigraphie  1970 Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Autres caméras: généralités Choix direction Génération signal Localisation position Fonctions Absorption  Caméra Anger Colli NaI Réseau de PM résistances Solutions possibles Caméra Compton Gaz Fibres optiques Semi-cond. Gaz Micro-canaux Semi-cond. Digitalisation Multi-anodes Multi-cristaux Fibres Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Cristal + PM multi-anodes Principe  Anger Résolution intrinsèque 1 mm, totale 2,5 mm Thyroïde, …. Na I Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

g caméra multi-cristal Vitesse de comptage ++ Résolution +- Cardiologie ++ Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Cristal + galette de microcanaux Amplification Localisation Pb durée de vie Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers Cristal + photodiodes Transfo  - lumière Transfo lumière - électrons par photodiodes Technologie « simple » mais ... Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers Fibres optiques  au trajet pb sensibilité // au trajet (  microcristaux longs) Charpak pb localisation PM ou photodiode Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Détection à semi-conducteurs Principes diode PIN autres Avantages résolution en énergie 3 eV/porteur   1 % 1 opération  rapidité Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers S/N PM-Diode Pb bruit PM > Diode Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Localisation de position Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Caméra Compton: principe Absorption totale du photon Compton Localisation de l ’interaction Compton  Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Caméra Compton: qualités Avantages sensibilité x 1000 (pas de collimateur) rapidité 3D intrinsèque Inconvénients complexité matérielle (2 récepteurs) complexité de la reconstruction Pb de l ’énergie du photon incident Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers

Autres caméras: comparaison Semi cond. Anger Scint. + Gaz NaI + PM photodiodes Xe Ge CdTe Efficacité +++ +++ - ++ +++ Résolution - + ? + +++ + en énergie Résolution + var. - pixel pixel spatiale Taux de +- var. ++ ++ ++ comptage Champ +++ +++ +++ association association Contraintes volume disponibilité volume refrigération disponibilité fiabilité ? Benoit Denizot Médecine Nucléaire CHU Angers