STAGE à SAINT-JULIEN CHU de Nancy

Le département biomédical Pôle ressources pilotage économique Département Finances Système d’Information Département Ressources Humaines et Activités de Soins Département Ingénierie Logistique Equipements Direction des Achats et de la Logistique C. Guépratte Direction Ressources Médico Techniques I. Vidrequin

Service biomédical de St Julien – Maintenance interne Département Ingénierie Logistique Équipements I. Vidrequin Matériovigilance / GMAO Qualité et Accréditation Veille technologiques et réglementaires Ingénieur biomédical Maintenance externe Conseil à l’achat Équipements Ingénieurs biomédicaux Maintenance interne sécurité des installations Veille technologiques et réglementaires Ingénieur biomédical M. Winninger M. Volodimer M. Quenton Mle. Peltier M. Racimora Technicien supérieur biomédical en Chef Technicien supérieur biomédical en Chef M. Hovasse M. Dinsenmeyer Secteur électro mécanique médicale Secteur électronique médicale Secteur Imagerie médicale Technicien supérieur biomédical Principal Technicien supérieur biomédical Principal Service biomédical de Brabois Techniciens supérieurs biomédicaux M. Sarazin M. Parmentier Équipe de Techniciens supérieurs biomédicaux Équipe de Techniciens supérieurs biomédicaux M. Blin M. Rouyer Service biomédical de St Julien – Maintenance interne

Responsable de stage: M. Daniel Winninger Ingénieur biomédical Maintenance externe Conseils à l’achat Équipements Réanimation, anesthésie, soins intensifs Imagerie médicale, assistance cardiaque, Divers dispositifs médicaux

Techniciens supérieurs biomédicaux M. Blin et M.Rouyer Techniciens supérieurs biomédicaux Imagerie médicale Maintenance interne Echographie Radiologie conventionnelle Neuro-navigation

Expériences professionnelles Gestion de la maintenance: Aspect légal : obligation de maintenance Aspect administratif: suivi, archivage, contrats Équipements médicaux Maintenance externe Maintenance interne

Expériences professionnelles Interventions de maintenance Échographe Matériel de radiologie Développeuse chimique Moniteurs multiparamétriques Petscan

Expériences professionnelles Interventions de maintenance Échographe Matériel de radiologie Développeuse chimique Moniteurs multiparamétriques Petscan

Expériences professionnelles Interventions de maintenance Échographe Matériel de radiologie Développeuse chimique Moniteurs multiparamétriques Petscan

Expériences professionnelles Interventions de maintenance et contrôle qualité Échographe Matériel de radiologie Développeuse chimique Moniteurs multiparamétriques Petscan

Expériences professionnelles Participation à la vie du service : saisie de données, de rapports d’interventions de maintenance par des sociétés externes.

Expériences professionnelles Étude du marché des scanners: Comparatif des scanners 64 coupes GE Light speed VCT Philips Brilliance Siemens sensation 64 Toshiba Aquillion 64 Tableau comparatif: Des différents scanners 64 coupes Performances Et données techniques

Expériences professionnelles Appel d’offre Petscan: Comparatif des lots de Petscan EVALUATION TEP - TDM Société SIEMENS GEMS nom de l'équipement TEP-TDM Rassemblement de données: Performances TEP TDM Caractéristiques techniques

TEP-TDM Biograph LSO DUO, SIEMENS La tomographie par émission de positons couplée à la tomodensitométrie à rayons X: TEP/TDM LE PET-SCAN TEP-TDM Biograph LSO DUO, SIEMENS

Introduction Technique d’imagerie de médecine nucléaire : utilisation de radiotraceurs injectés in vivo. Couplage d’informations: Tomographie à émission de positons(TEP): imagerie fonctionnelle Tomodensitométrie à rayons X (TDM): imagerie morphologique Indications en Oncologie : localisation, suivi, bilan d’extension de cancers… D’autre indications : En Neurologie : imagerie cérébrale, étude de neurotransmission, de perfusion. Usage thérapeutique pour localiser un médicament et évaluer son efficacité. ….

Introduction Technique d’imagerie de médecine nucléaire : utilisation de radiotraceurs injectés in vivo. Couplage d’informations: Tomographie à émission de positons(TEP): imagerie fonctionnelle Tomodensitométrie à rayons X (TDM): imagerie morphologique Indications en Oncologie : localisation, suivi, bilan d’extension de cancers… D’autre indications : En Neurologie : imagerie cérébrale, étude de neurotransmission, de perfusion. Usage thérapeutique pour localiser un médicament et évaluer son efficacité. ….

Introduction Technique d’imagerie de médecine nucléaire : utilisation de radiotraceurs injectés in vivo. Couplage d’informations: Tomographie à émission de positons(TEP): imagerie fonctionnelle Tomodensitométrie à rayons X (TDM): imagerie morphologique Indications en Oncologie : localisation, suivi, bilan d’extension de cancers… D’autre indications : En Neurologie : imagerie cérébrale, étude de neurotransmission, de perfusion. Usage thérapeutique pour localiser un médicament et évaluer son efficacité. ….

Principe du TEP/TDM Intérêt du TEP: Intérêt du TDM: localisation et mesure de la répartition tridimensionnelle d’émetteurs de positons incorporés dans l’organisme. Intérêt du TDM: obtenir des repères et une image haute résolution des structures anatomiques. réaliser un cartographie précise des densités tissulaires

Bases physiques du TEP Utilisation des radiotraceurs Émetteurs de positons β+ ( e + ) = isotopes radioactifs équivalents Éléments constitutifs de composés biologiques Synthèse des traceurs Création de traceurs marqués Cyclotron : bombardement d’un noyau par un faisceau de proton accéléré Incorporations dans une molécule du vivant Manipulations et stockage dans cellules blindées

Intérêt des radiotraceurs Incorporations dans une molécule biologique : 18-FDG  Métabolisme du glucose Cellule cancéreuse  forte consommation de glucose accumulation de marqueurs

Principe élémentaire de détection TEP 18 – FDG : Émetteurs de β+ (d = parcours libres) environ 1 mm Interaction entre e+ et e- Phénomène d’Annihilation Émission de 2 photons γ (de 511 keV) en direction opposée (+/- α) (défaut de colinéarité) Détection en coïncidence une fenêtre de coïncidence (quelques ns) énergie voisine de 511 keV  une ligne de réponse

Structure de détection Éléments permettant la détection en coïncidence : Les blocs de détection (Cristal + Photo-Multiplicateurs) Les couronnes de détection Empilement Axial des couronnes : Les coupes jointives  acquisition en volume

Les détecteurs TEP Structure des blocs détecteurs : Couplage : cristal scintillateur + Photomultiplicateur

Les détecteurs TEP Les scintillateurs : Un matériau scintillateur est capable de convertir l'énergie des radiations ionisantes en lumière visible ou proche UV. Le plus souvent des cristaux : matériau inorganique :

Les détecteurs TEP Les propriétés idéales d’un scintillateur : Les principaux cristaux utilisés en médecine nucléaire :

Les détecteurs TEP Les PhotoMultiplicateurs PM : Le PM a la propriété de convertir la lumière en signal électrique. Principe de fonctionnement: La Photocathode Chambre sous vide Champs électrique = accélération La multiplication Multiplication par Dynode

Les détecteurs TEP Les PhotoMultiplicateurs PM : Le PM a la propriété de convertir la lumière en signal électrique. La Photocathode : Effet photoélectrique La multiplication : Arrachement d’électron par collision Gain important : exemple Par électron pour 5 électrons arrachés et 10 dynodes Gain de 510

La quantification Mesure : information extraite d’une image permet de déterminer: une concentration dans un organe un volume un rapport activité entre 2 régions Intensité d’un signal Concentration radioactive ( kBq/ml)

Problème de normalisation un Petscan peut posséder: entre 20 000 et 30 000 cristaux de détections: Les cristaux peuvent avoir : dimensions légèrement différents fraction de lumière différente arrivant sur le PM  réponses variables des détecteurs La correction de ce phénomène = La normalisation des détecteurs

Méthode de normalisation Idéalement toutes les LDR doivent avoir le même nombre d’événement. normalisation des LDR : avec une source de Ge 68 Détermine un facteur de normalisation Fn : pour une LDR Fn = nombre d’événement / moyenne des événements de toutes les LDR  Pour chaque acquisition : le nombre de coups sur une LDR / Fn

Calibration Permet de relier: La calibration : expérience préliminaire Source Ge 68 (concentration connue) K = Y / X Nombre de cps /pixel X Concentration kBq/ml Y Facteur de calibration K Mesure de l’activité = K. X

Conclusion Le Petscan  avancées technologiques et médicales majeurs Applications médicales du nucléaire :  instrumentation  traitement de signal  informatique, algorithme de reconstruction Ce stage a permis de mettre des liens entre la théorie, les nombreuses applications pratiques, et les réalités professionnels du secteur médical.

Merci pour vôtre attention. Avez-vous des questions? Fin du diaporama. Merci pour vôtre attention. Avez-vous des questions?

Modes de détection Mode 2D : Mode 3D : Reconstruction TEP coupe par coupe Présence de Septa Sensibilité diminuée (pas de ligne de coïncidences intercoupes) Mode 3D : Reconstruction 3D réelle sur la distance maximale de couronne Pas de septa Plus de sensibilité

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection Atténuation physiologique Coïncidences diffusées : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Méthode de Traitement des données

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection Atténuation physiologique Coïncidences diffusée : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Méthode de Traitement des données Atténuation photons g par les tissus. ( la densité, profondeur ) Conséquences: rapport signal/bruit erreur de quantification

Correction des atténuations Utilisation du TDM: Cartographie des cœfficients d’atténuations Hounsfield Conversion des unités Hounsfield en coefficients d’atténuation m à 511keV Données anatomiques utiles pour la localisation des anomalies fonctionnelles Haute résolution spatiale Temps d’examen

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection: Atténuation physiologique Coïncidences diffusées : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Méthode de Traitement des données Déviation et perte d’énergie du photon Dans le patient Dans le cristal % diffusées: 3D > 2D ( +/- 40 %)

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection Parcours libre ou vol du β+ dans les tissus Défaut de colinéarité des paires de g Atténuation physiologique Coïncidences diffusée : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Méthode de Traitement des données

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection Atténuation physiologique Coïncidences diffusée : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Sous estimation de l’objet causé par : échantillonnage et résolution spatiale Non uniformité axiale et transverse Parcours libre ou vol du β+ dans les tissus Défaut de colinéarité des paires de g Méthode de Traitement des données

Les Limites de Qualité du TEP Limites de détection Parcours libre ou vol du β+ dans les tissus Défaut de colinéarité des paires de g Atténuation physiologique Coïncidences diffusée : par effet Compton Coïncidences fortuites Effet de volume partiel Méthodes de Traitement des données : Correction d’atténuation Correction de diffusion Correction de volume partiel Correction de fortuites Reconstruction

Correction des diffusés Fenêtre d’énergie Fenêtrage en énergie: 511 keV Nombreuses méthodes : estimation des diffusés par mesures dans différentes fenêtres d’énergie ajustement de la distribution spatial par calcul direct de la contribution des diffusés

Correction des fortuites Estimation des fortuites par ligne de retard: Soustraction des coïncidences fortuites

Correction de l’effet de volume partiel Sous-estimation du volume: Correction par coefficient de recouvrement: plus l’objet est petit plus la sous estimation Activité réelle= activité mesurée / 70%

Reconstruction TEP Méthode de reconstruction TEP en routine clinique : Détection en coïncidence des paires de photons γ : Identification de la Ligne de réponse où se situe le point d’annihilation. Projection de l’activité et des points de convergence des lignes de Réponses Reconstruction tomographique : Rétro projections filtré

Reconstruction TEP Méthode de reconstruction TEP en routine clinique : Détection de coïncidence des paires de photons γ. Identification de la Ligne de réponse où se situe le point d’annihilation. Projection de l’activité : Sinogramme des lignes de Réponses Reconstruction tomographique : Rétro projections filtré Méthode itérative

Reconstruction TEP Méthode de reconstruction TEP en routine clinique : Détection de coïncidence des paires de photons γ. Identification de la Ligne de réponse où se situe le point d’annihilation. Projection de l’activité : Sinogramme des lignes de Réponses Reconstruction tomographique : Rétro projections filtré Méthode itérative

Reconstruction TEP Méthode de reconstruction TEP en routine clinique : Détection de coïncidence des paires de photons γ. Identification de la Ligne de réponse où se situe le point d’annihilation. Projection de l’activité : Sinogramme des lignes de Réponses Reconstruction tomographique : Rétro projections filtré, Méthode itérative..(analytique)

Reconstruction TEP Méthode de reconstruction TEP en routine clinique : Détection de coïncidence des paires de photons γ. Identification de la Ligne de réponse où se situe le point d’annihilation. Projection de l’activité : Sinogramme des lignes de Réponses Reconstruction tomographique : Rétro projections filtré, Méthode itérative..(analytique)

dosimétrie La radioprotection des patients : obligation légal directive 97/43 Euratom : 28 mars 2001 ordonnance de transposition en droit français Décret d’application 24 mars 2003: protections des personne exposées à des rayonnements ionisants. (patient et personnel) justifications et optimisations Nécessité d’une cellule blindée : manipulations et stockages En TEP: injection < 5.5 MBq /kg