Tomographie par émission de positons (TEP)

Résumé du document

[...] Les techniques d'imagerie médicale permettent aux médecins de visualiser la structure et le fonctionnement de certaines parties anatomiques humaines, et ce, sans avoir nécessairement besoin d'ouvrir physiquement, le patient. De telles techniques sont essentielles de nos jours pour permettre aux médecins d'observer les anomalies structurelles des membres internes du patient afin de lui prescrire un diagnostic approprié.

[...] La tomographie par émission de positions est une technique d'imagerie fonctionnelle, non invasive, et qui est principalement pratiquée par des spécialistes en médecine nucléaire. Cette technique consiste à injecter par voie intraveineuse une substance marquée avec des isotopes radioactifs afin de suivre à l'aide d'une détection externe sophistiquée, le fonctionnement normal ou pathologique d'un organe (coeur, cerveau, poumon, etc.).
Cette détection est possible grâce à la réaction chimique de la substance radioactive qui se produit dans le corps. La détection permet entre autres de faire des reconstructions 2D ou 3D de l'organe observé afin de mesurer l'activité métabolique de ce dernier. Cela aidera grandement les médecins, notamment, à déterminer les diagnostics pour leurs patients.

[...] Plusieurs facteurs freinent considérablement la croissance de la TEP au Canada. Parmi ceux-ci, figure le coût excessivement élevé des appareils, de la substance radioactive ou radio traceur (il s'agit souvent du FDG) et de la séance d'examen en tant que tel. En effet, selon l'Agence canadienne des médicaments et des technologies de la santé, un examen de TEP coûte entre 2,100 $ à 2,850 $. Le nombre peu élevé de centre de tomographie TEP au Canada s'explique par le fait que le FDG (la substance radioactive la plus utilisée) a une très courte durée de conservation et doit généralement être livré par voie terrestre ou aérienne au centre de tomographie TEP dans les cinq heures qui suivent sa production. L'appareil de TEP doit souvent se situer près d'un cyclotron (il en existe 10 au Canada en 2011) ce qui limite énormément l'accès au public à cette technologie selon leur région d'habitation. Dans la majorité des cas, les patients doivent accepter de voyager dans une autre région pour faire leur examen de TEP.

[...] La reconstruction 2D est très simple. La méthode qui est utilisée depuis de nombreuses années est celle de la rétroprojection des projections filtrées. En fait, puisque chaque ligne du sinogramme représente une projection de l'image selon un angle donné, la reconstruction 2D est tout simplement la superposition des images de chaque projection.
Ainsi, selon la figure 12, on constate que plus le nombre de projections est élevé, plus la résolution de l'image à reconstruire l'est également.
Comme on peut le voir dans la figure 12, la reconstruction par rétroprojection qui superpose un grand nombre de droite a pour effet de rendre l'image floue tout en laissant des traces d'artéfacts en étoile.
Ces problèmes sont souvent éliminés par l'application d'un filtre rampe sur chacune des projections (les lignes du sinogramme). Ce filtre est en quelque sorte un filtre passe-haut. Il possède 2 caractéristiques principales
: il amplifie notamment les composantes de hautes fréquences en éliminant les basses fréquences (ce qui cause le flou) et il annule la composante continue du signal , ce qui élimine les artéfacts en étoile. (...)

Extraits

[...] En effet, cette technique d'imagerie médicale est suffisamment puissante pour détecter des structures tumorales de très petite taille de l'ordre de 5 mm, surpassant ainsi largement d'autres Page 4 Tomographie par émission de positons (TEP) techniques de radiologie conventionnelle telles que l'IRM, le scanneur l'échographie et d'autres. La TEP peut ainsi détecter des d'anomalies métaboliques avant même que les changements anatomiques ne soient visibles par les autres techniques d'imagerie. Dans le domaine de la cancérologie, son intérêt est d'autant plus important au Canada. [...]

[...] Pourquoi ne pas utiliser 360 projections, puisque les anneaux font bien 360o ? Cela paraît effectivement étrange, car on ne semble pas exploiter le maximum de la technologie. En fait, l'explication est assez simple. Même avec une faible résolution, l'image est quand même très exploitable. De plus, augmenter la résolution (le nombre de projections) signifie qu'il faut augmenter le nombre de captures de photon. Cela engendre généralement un temps d'acquisition beaucoup plus élevé, ce qui pourrait par le fait même, inconforter le patient. [...]

[...] Cas 3 Coïncidence aléatoire La coïncidence aléatoire se produit lorsque les deux photons qui sont capturés ne proviennent tout simplement pas de la même source d'annihilation. Dans ce cas précis, le résultat est similaire à la coïncidence diffusée, dans le sens que la localisation du lieu d'annihilation sera faussée, puisque la droite de réponse générée n'intersectera pas nécessairement les lieux d'annihilation. Figure 8 - Coïncidence aléatoire Figure 7 - Coïncidence diffusée Figure 6 - Coïncidence vraie Page 10 Tomographie par émission de positons (TEP) Il existe notamment deux méthodes pour atténuer une partie du bruit généré par les fausses détections. [...]

[...] Le traceur utilisé peut différer d'un examen à l'autre, dépendamment de la composition du métabolisme à traiter. Ainsi, le marqueur 18 F (fluor 18) incorporé dans une molécule de glucose formant le 18F-fluorodésoxyglucose (18F-FDG) est souvent le radio traceur le plus utilisé. Ce traceur ressemble beaucoup au glucose, dans le sens qu'il se fixe aux tissus qui Page 7 Tomographie par émission de positons (TEP) consomment son sucre, tels que les tissus cancéreux, le muscle cardiaque ou encore le cerveau. [...]

[...] Tomographie par émission de positons (TEP) Auteur : Socheat Sonn École Polytechnique de Montréal Décembre 2012 Tomographie par émission de positons (TEP) Table des matières 1. Introduction Contexte Objectif Intérêts et domaine d'application Défis d'implantation de la technologie au Canada Acquisition de l'image Cas de détection Stockage des données les sinogrammes Reconstruction 2D Reconstruction 3D Techniques de reconstruction Résolution de l'image à partir de la TEP Temps de vol Santé et sécurité Processus global de la TEP Discussion Conclusion Références Page 1 Tomographie par émission de positons (TEP) Table des Illustrations Figure 1 - Radio traceur Figure 2 - Propagation des radios traceurs dans le corps Figure 3 - Accumulation des radios traceurs autour de la tumeur Figure 4 Désintégration du radio traceur, interaction du positon avec un électron et émission de photons Figure 5 - Équipement de détection pour la TEP Figure 6 - Coïncidence vraie Figure 7 - Coïncidence diffusée Figure 8 - Coïncidence aléatoire Figure 9 - Représentation d'une ligne de réponse Figure 10 Sinogramme Figure 11 - Exemple d'une projection Figure 12 - Reconstruction 2D : Variation du nombre de projections Figure 13 - Capture des photons selon un angle d'incidence = 0o Figure 14 - Capture des photons selon un angle d'incidence 0o Figure 15 - Sinogramme 3D Page 2 Tomographie par émission de positons (TEP) 1. [...]