Journées Jeunes Chercheurs 2003 Groupe Interfaces Physique Biologie POCI : une g caméra haute résolution pour le traitement chirurgical du cancer S. Pitre, E. Barranger, S. Bonzom, MA. Duval, R. Siebert, L. Ménard, Y. Charon. Journées Jeunes Chercheurs 2003 1-5 décembre 2003 Aussois JJC Aussois, Décembre 2003

Les différentes thérapies en cancérologie Chimiothérapie Radiothérapie Chirurgie JJC Aussois, Décembre 2003

Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Principes Marquage de la lésion tumorale Détection Injection d’un produit radiopharmaceutique sensible au fonctionnement physiologique ou métabolique de la lésion Cartographie de la distribution spatiale des radio-émetteurs Tumeur Molécule traceuse + Radio-isotope en service de médecine nucléaire Traceurs métaboliques Anticorps monoclonaux g-caméra, tomographes TEP Émetteurs g ou b+ en bloc opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Contraintes instrumentales Systèmes de radio-détection miniaturisés Efficacité de détection adaptée pour optimiser le temps d’exploration du foyer opératoire Résolution énergétique élevée pour améliorer le rapport signal/bruit du processus de détection Résolution spatiale millimétrique JJC Aussois, Décembre 2003

Tissus non spécifiques Les sondes mono-pixel Avantages : - compacité Limites : - sensibilité  1 / d2 - sensibilité élevée au contact - sélectivité spatiale Foie Estomac Tumeur Cône de sensibilité Tissus non spécifiques Lésion tumorale Sonde Cartographie radioactive du foyer opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

POCI : Per-Operative Compact Imageur (I) JJC Aussois, Décembre 2003

Électronique de lecture (4 voies) Électronique de lecture (4 voies) g PSD Collimateur Scintillateur Galettes de microcanaux Écran de phosphore Électronique de lecture (4 voies) POCI : Per-Operative Compact Imageur (II) PSD g Collimateur Scintillateur Électronique de lecture (4 voies) 1 cm JJC Aussois, Décembre 2003

Performances et caractéristiques de la caméra POCI A 140 keV dans la version haute sensibilité Image d’une matrice de trous de 1 mm de diamètre espacés de 6 mm Efficacité : 280 cps/MBq - Résolution spatiale : 3.2 mm Résolution énergétique : 32 % Caractéristiques générales - Champ de vue : 40 mm - Radio-isotopes : 99mTc, 111In, 125I - Dimensions (H x F) : 9 x 9.5 cm - Poids : 1.2 kg JJC Aussois, Décembre 2003

Le traitement chirurgical du cancer assisté par l’imageur POCI Enjeux : Évaluer l’intérêt de l’imagerie per-opératoire Protocole : Biopsie du ganglion sentinelle Mélanomes malins; cancers du sein; poumon; colon … Méthode : Étude comparative des détecteurs per-opératoires Évaluation clinique JJC Aussois, Décembre 2003

Protocole de biopsie du ganglion sentinelle pour le cancer du sein Points d’injection du traceur Ganglion Sentinelle JJC Aussois, Décembre 2003

Étude comparative : Simulation Monte Carlo Fantôme 10 20 30 40 4 8 12 16 Distance Sonde - SI Cps / MBq Profondeur 3 cm GS GS SI 40 cm 15 cm DSG 2 cm 0.8 cm détecteur 10 20 30 40 4 8 12 16 Distance Sonde - SI Cps / MBq Profondeur 5 cm Paramètres Profondeur du GS dans les tissus Rapport d’activité entre le SI et le GS Activité injectée dans le SI Profil d’activité et image d’un GS avec un rapport d’activité de 1/100, et une injection de 50 MBq. POCI est capable de détecter les GS même lorsque ceux-ci sont situés profondément dans les tissus ou placés à proximité du SI JJC Aussois, Décembre 2003

Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (I) SI 1 2 3 4 5 6 Fantôme anthropomorphique Méthode : Utilisation de POCI et de la sonde CsI(Tl) 2 types d’exploration : Positions du GS (1 µCi) - exploration locale Site d’injection (100 µCi) - exploration complète du torse JJC Aussois, Décembre 2003

Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (II) Tous les ganglions sont détectés avec la caméra POCI Exploration locale 20 40 60 80 100 1 2 3 4 5 6 Position du ganglion sentinelle Temps d'exploration (s) sonde CsI(Tl) imageur POCI Exploration complète 40 80 120 160 200 1 2 3 4 5 6 Position du ganglion sentinelle Temps d'exploration (s) sonde CsI(Tl) imageur POCI Non détecté avec la sonde Les temps d’exploration sont comparables avec la sonde et l’imageur JJC Aussois, Décembre 2003

Évaluation clinique de la caméra POCI En collaboration avec l’Institut Gustave Roussy (Villejuif ) Patientes : L’évaluation clinique inclut 16 patientes présentant un cancer du sein T1 N0 M0 Méthode : Injection péritumorale de 50 MBq de Tc99m effectuée 18 heures avant l’opération Le chirurgien utilise la caméra POCI et la sonde CsI(Tl) pour la localisation transcutanée du GS Les performances de détection de l’imageur POCI et de la sonde sont déterminées pour les deux types de protocoles : avec et sans lymphoscintigraphie préliminaire. JJC Aussois, Décembre 2003

12 cas avec Lymphoscintigraphie Ganglions sentinelles Bruit issu du site d’injection Tous les GS ont été identifiés avec des temps comparables pour la caméra POCI et la sonde JJC Aussois, Décembre 2003

Détection du GS POCI / Sonde 4 cas sans Lymphoscintigraphie Patiente Détection du GS POCI / Sonde t POCI (s) t sonde (s) 1 POS (1) / POS 110 56 2 POS (2) / POS 12 60 3 POS (2) / NEG 31 - 4 NEG / NEG Ganglions sentinelles La caméra POCI est capable de prédire le nombre de GS et de les localiser JJC Aussois, Décembre 2003

Conclusion - Perspectives L’étude comparative (simulations et fantôme) a permis de définir les configurations cliniques pour lesquelles l’imagerie en bloc opératoire est complémentaire aux sondes : GS proche du site d’injection ou situé profondément dans les tissus L’évaluation clinique de POCI a confirmé les résultats de l’étude comparative et a souligné le potentiel de POCI en cas d’absence de lymphoscintigraphie préliminaire Protocole du GS pour le cancer du sein Autres protocoles cliniques Étude comparative : sonde / POCI Cancer de la prostate Étude comparative : g-caméra / POCI Cancer gastro-entéro-pancréatique Évaluation en service de Médecine Nucléaire Évaluation en bloc-opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

Conclusion et Perspectives (II) Étendre la détection per-opératoire pour la chirurgie des glioblastomes (S. Bonzom) Participer à la mise au point d’un nouveau radiopharmaceutique dédié au diagnostic des tumeurs cérébrales (SHFJ) Développement d’un autre dispositif dédié à la chirurgie assistée par radio-guidage des tumeurs cérébrales (Hôpital Henri Mondor) JJC Aussois, Décembre 2003