APPORTS DE LA PHYSIQUE A LA TOMOGRAPHIE MEDICALE Denis MARIANO GOULART Faculté de Médecine de Montpellier Service de médecine nucléaire. CHU Lapeyronie. d-mariano_goulart@chu-montpellier.fr

Plan général Les modalités d’imagerie médicale Artefacts d’atténuation en TEP Reconstruction tomographique 3D But : rôle des physiciens en médecine nucléaire : aspects recherche. Exemples de Montpellier.

Imagerie anatomique Radiographie Echographie IRM Post mortem Morphologique sans info de fonction. Radiographie Echographie IRM Post mortem

Imagerie fonctionnelle Cortex auditif Cortex visuel IRM de flux : méthodes du temps de vol, du contraste de phase (variation de phase de l’aimantation d’un élément mobile dans u gradient de B. IRM de diffusion : mvts aléatoires des molécules d’eau du tissu extracellulaire. IRM de perfusion : Agent de contraste paramagnétique. IRM d’activation cérébrale : Brièvement : hyper conso O2 => deoxyHb paramagnétique (spins electronique = mu nucl *=760) => Bloc augmente => relax T2 plus rapide => hyposignal. PUIS gde vasodilatation => afflux HbO2 diamag => hypersignal mesuré : EFFET BOLD. Sujet normal Aveugle de naissance Kujala et al., 2000

Imagerie métabolique moléculaire O O II II HO-P-CH2-P-OH I I O O \ / HO-Tc-OH / \ O O I I II II VECTEUR MARQUEUR TRACEUR RADIOACTIF

Scintigraphie par EMP g a n 9943 Tc

Tomo-scintigraphie par EMP g Pb tomographique mal posé, comme la plupart des pbs inverses linéaires complexes. g a 2 a n 9943 Tc

Exemples de scintigraphies g Cations lipophiles-Tc Diphosphonate-Tc

Tomographie en coïncidence 2D ai ? Masquée. 188 O g g 189 F

Tomographie en coïncidence 3D ai ? Collimation électronique. Deux mots sur la TEP en temps de vol. 188 O g g 189 F

Perte fonction DaT Putamen D Exemples de TEP Métabolisme 18F DG 18F DOPA, voie Pré-synaptique Perte fonction DaT Putamen D 18F Na 18F DG

Artefacts d’atténuation en TEP Fenêtre de détection des coïncidences

Interactions Photons-Matière en TEP Fenêtre de détection des coïncidences

Tomographie de transmission m511(os) I0 m511(tissu mou) X m511(air) Seuillage p Mu compton valable de 10 à 500 keV

Corrections des atténuations f2 = exp(-moxo2-mtmxtm2-maxa2) N2 N1 f1 = exp(-moxo1-mtmxtm1-maxa1) = I1/Io Atténuation photo-électrique: Division par f1f2 Diffusion Compton: Simulation de Monte-Carlo

Exemple d’examen TEP-TDM

Tomographie 3D Méthodes de Fourier directes Réorganisation des données Optimisation des données transverses Synthèse des projections tronquées

Un théorème de Radon 3D… f TF2 TF3

… difficile à appliquer… Si W contient au moins un cercle équatorial de S (ou si W intersecte tout cercle équatorial de S)* z et si les projections ne sont pas tronquées *SS. Orlov. Sov.Phys. Crystallogr., Vol 20, 3:312-4 et 4:429-433

D. Mariano-Goulart & JF. Crouzet, CR Physique 2005; 6:133-137.

Algorithmes de ré-arrangement p(s, f, z = (zA+zB)/2, d= tg q) y L A A’ z z R s f q x B’ B p(s, f, z = (zA+zB)/2, d= tg q)

Problème : Projections obliques manquantes à estimer Ré-arrangement exact p(s,f,z,d) : TF(s,f) puis TF(z) si invariance Tz Problème : Projections obliques manquantes à estimer

« Fourier Slice Rebinning » A l’ordre 1 sur Pas TF(z) : invariance inutile Interpolation en z seulement Réf: M. Defrise et al. IEEE Trans Med Imaging 16:2; 145-158

Généralisation Algorithme itératif exact: Approximation : F. Ben Bouallègue, JF. Crouzet, C. Comtat, M. Fourcade, B. Mohammadi,D. Mariano-Goulart. 2007, IEEE TMI

En guise de conclusion… Nécessité de collaborations étroites entre Physiciens , mathématiciens, et médecins. Pour cela : Développer une culture commune (enseignement de tronc commun en sciences exactes et en biologie). Condition nécessaire à la collaboration, au dialogue et au respect Créer des statuts professionnels (radio-physiciens).

Merci de votre attention… d-mariano_goulart@chu-montpellier.fr Merci de votre attention…