Imagerie en Biologie et Mdecine David Brasse Madjid
Imagerie en Biologie et Médecine David Brasse, Madjid Boutemeur, Pierre Delpierre, Jean-marc Fontbonne, M. L. Gallin-Martel, Sophie Kerhoas, Philippe Lanièce, Patrick Le Du, Lionel Luquin, Gérard Montarou, Philippe Moretto, Nicoletta Pauna Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Rayons X • Le 8 novembre 1895, Röntgen découvre les rayons X • Le 22 novembre 1895, il réalise la premier cliché radiographique, celui de la main de son épouse Bertha. Röntgen obtiendra le premier prix Nobel de physique en 1901. Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
CAT Scanner The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1979 Allan Mac. Leod Cormack Physicien Nucléaire Cape Town Harvard University Tufts University Sir Godfrey Newbold Hounsfield English electrical engineer EMI Research Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
IRM The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003 Paul C. Lauterbur Chimiste Uni. Illinois Sir Peter Mansfield Physicien Nottingham Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Glossaire u u CT : Computerized Tomography (Scanner X) TEP : Tomographe à Émission de positron (PET) TEMP : Tomographe à Émission Mono. Photonique (SPECT) IRM : Imagerie par Résonance Magnétique (MRI) Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Quelques principes de base SPECT TEP Détecteur X détection + position Collimateur Molécule marquée • Injection traceur marqué g (99 Tc) • Collimateur => projection activité • Acquisition sous plusieurs angles • Reconstruction densité d’activité fixée • Injection traceur marqué b+ • Annihilation => émission 2 g 511 ke. V • Enregistrement des lignes de vol (LOR) • Reconstruction densité d’activité fixée Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Instruments 120000 cristaux LSO/Ly. SO 936 PM’s Mesure DOI Tomographe TEP haute résolution Siemens/CTI modèle HRRT Image de calibration Fantôme de cerveau Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie : de la cellule à l’homme TOHR x. Tal LXe SIC AIF POCI Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Moyens humains * (* + 1 phys. et 6 ing. pour Neurospin) Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Perspectives u IRES : Projet plateforme Ima. Bio ü Intégration CT/SPECT, CT/TEP u CPPM : ü Développement PIXSCAN avec Cd. Te ü Intégration CT/TEP (fin 2006) (Animage, IPNL) u LPSC et SUBATECH ü TEP petit animal Xénon liquide u IPNL : µ TEP ü Prototype Clear. Pet fin 2005 ü Collaboration plateforme Animage ü Collaborations avec CPPM et IRES (? ) u IPNL : Hadronthérapie ü Démonstrateur TEP en ligne LSO ü Collaborations LPC Caen, ETOILE, GSI Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
GDR u Montage d’un GDR en cours ü Instrumentation et Modélisation en Imagerie Biologique et Médicale ü 1ère phase : les 10 labos IN 2 P 3 / DAPNIA ü Thèmes : • Imagerie en médecine (diagnostic et thérapie) • Imagerie en biologie (imagerie métabolique et anatomique) • Dosimétrie (interaction rayonnement/matière vivante) ü Structuration, réseaux, évaluation, visibilité… ü Ouverture CNRS/SDV, CEA/DSV et DRT, Inserm, AP ? ü Lettre d’intention soumise, document pour la prochaine commission 03 Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
CERIMED Centre Européen de Recherche en Imagerie Médicale u Projet en cours de montage ü Initiative : Paul Lecocq (CERN) ü Soutien : AP, PACA, Ministère… ü Base : Marseille, échéance 2006 ? u Partenariats souhaités : ü EUROMEDIM (No. E 6ème PCRD) ü Clear. Pet ü GDR « IMIB » ü IPA (Programme CNRS/CEA Imagerie Petit animal) ü Plateformes : Animage, Ima. Bio, Imagène ü ……. Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Questions ? u Type d’activité ü Valorisation ou bien ligne de programme ? ü Intégration d’équipes pluridisciplinaires ? u Positionnement / visibilité ü Par rapport aux autres directions (SDV, STI, DSV, DRT) ü Par rapport au milieu bio-méd ü Par rapport à l’industrie (relations , licences, brevets…) u u Évaluation / arbitrage Évolution ü Stabilité ou ü Turn-over ? Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
FIN Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie Biomédicale à SUBATECH u Détecteurs gazeux PIM (type MICROMEGAS) ü Imagerie auto radiographique b grande surface Détection 3 H et 14 C Surface 25 x 25 cm² Résolution < 80 µm FWHM ü Imagerie b haute résolution : Petite surface 3 x 3 cm² haute résolution (20 µm FWHM) Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Interface Physique-Biologie-Médecineà l’IRe. S µSPECT Axe de rotation µ CT Electronique Résolution spatiale: ~1 mm Efficacité de détection: PMT 64 voies 40 cps/MBq / caméra Matrice YAP: Ce Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie du petit animal au CPPM Détecteur de R-X à pixels hybrides 6 x 6 cm 2 Source de rayons-X Objet fantôme Support tournant précis < 0, 1° PIXSCAN Scanner - CT insérable dans un TEP basé sur les pixels hybrides Le Prototype • Résolution 160 µm (pixels à la DELPHI) • 360 images espacées de 2 ms • Sortie sur ETHERNET Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie du petit animal au CPPM Combinaison TEP-CT Tomographie par émission de positrons Scanner-X Image des tumeurs cancéreuses organes Localisation des tumeurs/organes Correction des données du TEP pour le mouvement des organes Prévu pour fin 2006 Détecteurs du PIXSCAN CLEARPET (IPNL, ANIMAGE) Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
TEP petit animal LSO u Collaboration Clear. Pet Test 2 têtes 64 cristaux LSO 22 Na source DE/E=18% One channel : Coincidence mode Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Tomographe xénon liquide Imagerie du petit animal 16 modules de détection (32 PM/APD) Champ de vue axial : 5 cm PM 1 PM 2 Champ de vue transaxial : 10 cm Z Y X Guides de lumière & xénon liquide T= -110°C = 178 nm (x, y, z) sans erreur de parallaxe Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie Biomédicale à SUBATECH u Etude et développement d’une tête de détection gamma à Xenon liquide mettant en œuvre la diffusion Compton: ü LOI présentée au workshop « Workshop on l. Xe-PET camera project » 15 octobre 2003 à Nantes ü Application à la TEP ü Utilisation de microgrilles pour la détection du signal d’ionisation ü Collaboration Franco/Israélienne pour la détection des photons UV de scintillation u 2 k. V/cm Etude de la détection des X avec des détecteurs gazeux sous pression en vue d’application à la mammographie. Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
TOHR Le TOmographe à Haute Résolution en opération au Service Hospitalier Fréderic Joliot d’Orsay (CEA/DSV/SHFJ ) Reconstruction 3 D de l’activité fixé Le point focal est fixé par les collimateurs L’animal est déplacé en x, y, z Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
SIC : Sonde Intra Cérébrale Sonde FO scintillante F = 250µ Couplage FO claire => PM Implantation ds l’animal Détection b+ Quantification activité locale b MICROPROBE Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie TEP quantitative des petits animaux Mesure de l’ « Arterial Input Function » cathéter Injection Marqueur 18 FDG ponction blindage Détecteur beta+ Diodes Si Plastique Acquisition Collaboration DAPNIA , SHFJ Orsay , CHU Sherbrooke Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
POCI : Per-Operative Compact Imager g Collimateur Scintillateur Galettes de microcanaux Écran de phosphore Photodiode à localisation Évaluation clinique de la caméra POCI Collaboration avec IGR Thèse de Stéphanie Pitre Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Hadronthérapie : TEP en ligne Courbes d’isodose reconstruites Comparaison au plan de traitement Salle de traitement GSI Caméra TEP en ligne Matrice cristaux LSO et PM flat pannel 2 têtes testées GANIL (IPNL / LPC Caen Acquisition pendant déversement faisceau OK Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
GATE : Geant 4 Application for Tomographic Emission Simulation Monte-Carlo permettant de : üdéfinir des géométries (dimensions, matériels, …) ü définir des sources (géométrie, nature, activité) ü choix des processus physiques (low energy package de G 4) ü suivre les particules pas à pas Spécificités de GATE : üLibraires CERN de GEANT 4 üModélisation du temps (décroissance des sources, mouvement du scanner, fortuites) üLangage script (évite le C++) üInteractivité du code üDéveloppement partagé Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Imagerie du petit animal L’avenir Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
Micro SPECT T micro. SPEC Ph. Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN 2 P 3 La Colle sur Loup 10 -15 octobre 2004
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