Imagerie medicale

L’imagerie Médicale
Différentes modalités
Modalités morphologiques
Modalités fonctionnelles
Radiologie
Conventionnelle
Doppler
Angiographie
Numérisée
TDM
IRM
Echographie
IRM fonctionnelle
FUSION
D’IMAGES
Médecine Nucléaire
Explorations fonctionnelles
par Médecine Nucléaire
• Un traceur de courte vie physique et/ou
biologique administré
• Un détecteur mono ou bi photonique (TEP)
• Le patient avec une indication précise et
une question posée
Indications Scintigraphiques Principales non
cancérologiques
Les fonctions organiques essentielles
Poumons : Ventilation, Perfusion
Cœur : Perfusion et viabilité myocardique
Cinétique ventriculaire
(mesure de la fraction d’éjection)
Cerveau :
Perfusion cérébrale 99mTc ECD, 18FDG,
Imagerie spécifique de récepteurs
Os : Imagerie ostéoarticulaire en Rhumatologie
Imagerie ostéomédullaire corps entier en
Cancérolgoie
Indications
Embolie pulmonaire Préopératoire
pulmonaire
Myocardiopathie ischémiques et
toxiques
Epilepsie, Ischémie cérébrale, Maladies neuro
dégénératives, Récepteurs des médiateurs
(Dopamine, Acetylcholine)
Arthropathies
Bilan métastatique osseux
Thyroïde :
Organification de l’iode 123, 131 dans le tissu
thyroïdien
Dysthyroïdie
K Thyroidien
Reins :
Filtration (99mTc DTPA)
Excrétion tubulaire (99mTcMag3)
Masse néphronique viable (99mTc DMSA)
Uropathies destructives
Néphrectomie
Suivi greffe rénale pyelonephrite
Préparation du Patient et
Contre-indications
• A jeun pour les explorations au 18FDG ou en
équilibre hydroélectrique pour les examens rénaux
• Aucun préparation pour la majorité des explorations
• Aucune contre-indication pour allergie (notamment
Iode), traceur infrapondéral (pg, pmole)
• Contre-indication d’exposition : Femme enceinte
Précaution :
Ne faire les examens que dans les 10 premiers jours du
cycle chez les patientes sans contraceptif
LES DIFFERENTES TECHNIQUES
DE MEDECINE NUCLEAIRE
MONOPHOTONIQUE: PLANAIRE TEMP OU SPECT
Tomographie d’Emission Mono Photonique
Associée à un CT scanner soit TEMP/TDM ou SPECT/CT
BIPHOTONIQUE : TEP ou PET
Tomographie par Emission Positonique
Associée à un CT scanner soit TEP/TDM ou PET/CT
S PEC T = S ing le-Photon Emis s ion C omputed Tomog raphy
L’ intens ité de l’ imag e S PEC T reflète:
la concentration des radionucleides emetteurs photoniques
(ex., Tc-99m, I-123, Tl-201, In-111, G a-67) marqueurs de
molecules d’ interet biolog ique. C haque radionuclide émet
des photons avec des energ ies uniques , et decrois s ant avec
une uniquedemi-vie phys ique
(ex Tc-99m: E : 140 keV, T1/2=6.0 h).
PET = Pos itron Emis s ion Tomog raphy
L’ intens ité de l’ imag e TEP reflète:
La concentration des radionucleides emetteurs de pos itons (ex., F-18, O-15, C -11, N-13, R b-82, I-124) marqueurs de
molecules d’ interet biolog ique. (e.g ., F-18 FDG ). La
plupart ont des demi- vies : minutes à heures .
L’imagerie Simple photon
Gamma caméra d’Anger
Source γ
Collimateur:
Sélectionne les directions
des photons γ
Système de détection
indirecte de photons γ:
• Cristal scintillateur
• Photodétecteurs
Électronique:
Fournit des données sur la
position et l’énergie des
interactions des photons γ
DETECTION MONOPHOTONIQUE
120 keV
S PEC T s ys teme
140 keV
absorbé
diffusé
collimateur
plomb
1.3mm
1.3
mm hex
hexholes
trous
0.3mm septa
0,3 mm septa
Tubes photomultiplicateurs
1. C ompromis collimateur : res olution vers us . s ens ibilité
2 C haque pos ition du photon et l’ énerg ie es t mes urée, un par un,
3 L’imag erie s imultanée de deux differents proces s us phys iolog iquies is
pos s ible, en utilis ant 2 radiotraceurs differents ,
(ex., Tl-201 repos t / Tc-99m effort Imag erie de la perfus ion myocardique)
Tc-99m-HMPAO s cinti cerebrale;
maladie d’Alzheimer(deficits de
perfus ion temporo-parietale)
JPNM teaching file.)
Tc-99m-MDP s cinti os s eus e;
os teoarthropathie hypertrophique
Émetteurs de positons
Émetteur de positon : excès de proton
X→
A
Z
Ex :
Y + e+ + ν e
A
Z−1
F→ 188 0 + e+ + ν e
18
9
Production à l’aide de cyclotrons
Exemple – Production du 18F
•
•
Bombardement par un faisceau
de protons d’une cible d’eau
enrichie en oxygène 18
Réaction 18O (p,n) 18F
Décrois s ance du pos iton:
la bas e de l’imag erie TEP
F-18
noyau
neutrino
Le positon perd de
atome
l’ energie (sur qq millimetres)
dans tissu
positon rencontre un
electron
511-keV
photon
511-keV
photon
Une Coincidence donne une ligne de réponse (LOR)
Projection de rayons en éventail
La Transformée de Radon
(base mathématique de la Tomographie RX et
autres rayonnements photoniques
Géometrie de projections en rayons parallèles
Les images Tomographiques peuvent être aussi
reconstruites à partir de données en projection éventail.
barrette de detecteurs
tube à rayons X
Performances SPECT et TEP
(pour l’imagerie clinique)
SPECT
resolution spatiale
Temps moyen
d’examens
Efficacité de
detection
0.7 -> 2.5 cm
TEP
0.5 -> 1.0 cm
15 -> 45 min.
5 -> 30 min.
0.01%
0.2% (2D mode)
0.9% (3D mode)
concentrations de
traceur detectable
10-10 -> 10-11 M
10-11 -> 10-12 M
avantages
imagerie
simultanée de
radiotraceurs
Etudes dynamiques
flux, metabolisme
Y a t’il une analogie RX avec l’imagerie SPECT ?
C ollimation Parallele
C ollimation C onverg ente
f
Meilleure res olution et
efficacité de detection
C ollimation Pinhole
thyroide
Concentration du Radiotraceur
dans la cible cellulaire
Traceurs ligands de récepteurs spécifiques
Exemple : 18FDOPA → Imagerie des noyaux gris centraux
18
F Oestradiol → Récepteur oestrogénique
Traceurs métaboliques
Glycolyse 18FDG - Transporteur Glut1-3 → 18FDG 6 Phosphate
Constitution de la membrane de la 18FCholine - Lipide
Traceurs de viabilité cellulaire
99m
TcMIBI+ → Myocarde Muscle
201
Tl → Accumulation mitochondriale
Traceurs de la prolifération cellulaire
18
FL Thymidine → TyrosineKinase 2 → 18 FLT Phosphate
Traceurs du renouvellement osseux 99mTc Phosphonate (MDP, HDP)
Dépôt sur l’hydroxyapathite 18FNa
Traceurs de Perfusion
Exemples : 201Tl → Myocarde
99m
TcECD → Cellule cérébrale [Esterase(Ester-Acide)]
Technique d’exploration fonctionnelle
THYROIDIENNE
Système de détection
des photons gamma
RADIOTRACEURS UTILISES
99mTcO4 123/131 IODURE
Aspects Technique et
Logistique en Médecine
Nucléaire
- Prise de rendez-vous avec une prescription
médicale acceptée par le service,
- Préparation du patient (à jeun par exemple),
- Administration du radiotraceur dans le service,
- Attente du temps adéquat de passage sous
détecteur où le signal dans la cible est optimal par
rapport au bruit de fond (ex: 1h pour le 18FDG)
- Imagerie dynamique et/ou statique
Séméiologie des Images
Scintigraphiques I
• Connaissance de l’image normale et de
ses variantes au cours du temps, en
fonction du traceur utilisé, exemple :
Scintigraphie osseuse.
• Un même organe peut avoir plusieurs
fonctions représentées, exemple :
Scintigraphie pulmonaire de
perfusion/ventilation.
Séméiologie des Images
Scintigraphiques II
• Troubles de la fonction : augmentation, diminution
de l’activité. Anomalie dynamique, Exemple :
Dysthyroïdie, Imagerie rénal
• Lésions occupant l’espace
– Foyers hyperactifs au sein de l’organe
• Accumulation du traceur non spécifique par hypermétabolisme
(18FDG)
• Augmentation du métabolisme normal de l’organe en réaction à
l’invasion lésionnelle (exemple : métastase osseuse)
• Accumulation d’un traceur spécifique. Ciblage de récepteur.
- Foyers hypoactifs au sein de l’organe
• Défaut de perfusion, nécrose, lésion très proliférative.
Mécanismes de concentration –
rétention
dans les cibles tissulaires et cellulaires
Dans la cible
- Gradient électrique mitochondrie (MIBI+)
- Embolisation de microvaisseaux (perfusion pulmonaire)
- Récepteurs
- Transit hépatique-rénal
- Métabolismes
- Fonctions cellulaires : Apoptose, Hypoxie
En Péri Cible
Tissu péritumoral
- Néovaisseaux Traceur RGD →αvβ3
- Cellules inflammatoires
Le traceur se transforme souvent en intracellulaire
et reste piégé dans la cellule
La concentration doit être constante assez longtemps dans la cible
pour en permettre l’imagerie par tomographie.
SCINTIGRAPHIE
CAVITAIRE AUX
GLOBULES ROUDES
MARQUES AU
99mTc
CARDIOPATHIES
ISCHEMIQUES
SCINTIGRAPHIE
MYOCARDIQUES
TOMOGRAPHIQUE
AU Tl201
OU MIBI Tc99m
Indications Scintigraphiques en
Cancérologie
tous les cancers sauf prostate en TEP*
•
Caractérisation tumorale : traceur de viabilité (99mTc MIBI/18FDG)
•
Bilan d’extension initial pré-thérapeutique : 18FDG/Octréotide111In →
récepteur Stadification de la tumeur TNM. Stratégie thérapeutique
•
Bilan de récidive secondaire et extension à distance
– 18FDGTEP Localisation des métastases ganglionnaires, tissus
mous et osseux.
– 99mTc Phosphonate Métastases osseuses
•
Monitorage thérapeutique : 18 FDGTEP (Avant tt, Après)
•
Estimation pronostique
* La
18
FCholine et le 11 C Acétate » sont utilisés pour cibler le tissu
prostatique (en développement).
SCIN TIGRAPHIE OSSEUSE
PLANAIRE OU TOMOGRAPHIQUE
MONOPHOTONIQUE(scintigraphie)
BIPHOTONIQUE TEP/TDM
PLANS DYNAMIQUES,PRECOCES et TARDIFS
INDICATIONS RHUMATOLOGIQUES
PLANS CORPS ENTIER
INDICATIONS CANCEROLOGIQUES
TRACEURS OSSEUX :
GAMMA MONOPHOTONIQUE 99mTc-Phosphonates
18
BETA+ BIPHOTONIQUE
FNa
TRACEUR TUMORAL :
18
18
LA SCINTIGRAPHIE OSSEUSE EST SENSIBLE
MAIS PAS SPECIFIQUE D’UNE PATHOLOGIE PUISQUE LA FIXATION
D’UN FOYER
DEPEND DU RENOUVELLEMENT OSSEUX LOCAL
UNE METASTASE FORTEMENT LYTIQUE OCCUPERA UN
CERTAIN VOLUME ET NE LAISSERA PAS L’OS REAGIR EN AUGMENTANT
SON METABOLISME D’OÙ UN FOYER FROID HYPOACTIF
UNE METASTASE FAIBLEMENT LYTIQUE ET/OU OSTEOBLASTIQUE
PROVOQUERA UNE REACTION OSSEUSE DE DEFENSE
EN AUGMENTANT L’ACTIVITE DE FABRICATION OSSEUSE POUR
CRÉER UNE BARRIERE A LA DIFFUSION METASTATIQUE
D’OÙ UN FOYER HYPERACTIF
LE SYSTEME OSTEO-MEDULLAIRE EST UN SYSTEME PORTE ET
LES METASTASES MEDULLAIRES ENVAHISSENT ENSUITE L’OS
99mTcHMDP+
18FDG +
SCINTIGRAPHIE OSSEUSE
5 min
3 Heures
Scinti OS
Corps entier
3H
SCINTIGRAPHIE OSSEUSE PLANAIRE ET TOMOGRAPHIQUE
IMAGERIE OSSEUSE SENSIBILITE /SPECIFICITE INTERMODALE
IMAGERIE OSSEUSE DE FUSION SPECT /TDM
Métastases osseuses d’un cancer de sein
TEP/ 18F Na
IRM
Séméiologie des Images
Scintigraphiques III
• Une lésion fonctionnelle doit pouvoir faire sa
preuve anatomique et contribuer à un
diagnostic étiologique en imagerie
multimodale selon le contexte clinique.
Imagerie osseuse
• Une anomalie d’activité fonctionnelle d’une
structure doit être confrontée à son support
anatomique, exemple : Image cérébrale,
Image en cancérologie.
COUPE CEREBRALE / IMAGERIE
PERMEABILITE CEREBRALE
CERVEAU
CERVEAU
Dessin des Zones d’interêt
Courbe cérébrale en plateau des
la 10ieme minute >> Imagerie
Imagerie Multimodale IRM / SPECT
Réalisée avec 99m Tc ECD
chez un patient atteint d’une maladie
d’ Alzheimer avec conservation
anatomique et perte fonctionnelle
Courbes sur zones d’interet
IMAGERIE CEREBRALE AU 18FDG
DEACTIVATION BILATERALE DES ZONES
TEMPORO-PARETIALES
99mTc ECD
SPECT IQNB
Recepteurs
cholinergiques
TEP
18FDG
Démences dégénératives
concervant le métabolisme
glucidique et démontrant une
perte sélective neuronale
cholinergique
IMAGERIE DES NOYAUX
GRIS CENTRAUX
AVEC LA 18FLUORO DOPA
TEP
TDM
Ou est Mr Waldo sur la TDM?
Plus facile en TEP ?
TEP-TDM
Anatomie (TDM)
FUSION
Métabolisme (TEP)
Emission / Coincidence
2-[F18] Fluoro-2-Desoxy-Glucose
Photon 511KeV
CH2OH
O
H
HO
H
OH
H
H
OH
H
F
E=mc2
+
-
180°
Photon 511KeV
Les traceurs TEP en oncologie
I - Imagerie du métabolisme oxydatif
II - Imagerie du transport des A.A. (Synthèse
protéique)
III - Imagerie du métabolisme osseux
IV - Imagerie d’une activité enzymatique
V - Imagerie du transport des monoamines
VI - Imagerie des récepteurs
VII - Imagerie de la prolifération cellulaire
Métabolisme Glucidique et
Cellules Néoplasiques
1924 Otto Warburg
Metabolism of tumors
Augmentation de la Glycolyse
Aerobie dans les tumeurs
Warburg O. On the Origin of Cancer Cells,
Science. 1956;123:309-314.
1977. Déréglements enzymatiques au sein des
Cellules néoplasiques
Weber G. Enzymology of cancer cells, N Engl J
Med. 1977;296:486-92.
•augmentation du métabolisme glucidique
• sur-expression des transporteurs de glucose
(GLUT)
F, isotope
radioactif
18
Cyclotron
F
18
CH2OH
CH2OH
109’
O
H
HO
H
OH
H
H
OH
H
OH
Glucose
O
H
HO
H
OH
H
H
OH
H
F
2-[F18] Fluoro-2-Desoxy-Glucose
Métabolisme Glucidique
Cellule Normale
Métabolisme FDG
Cellule Normale
Métabolisme FDG
Cellule Normale / Néoplasique
TEP IMAGERIE DES TRANSPORTEURS PAR 18FDG
CANCER
CANCER
IMMUNO
HISTOCHIMIE
ADENOCARCINOME
PAUVRE EN
TRANSPORTEURS
FAIBLE FIXATION
CANCER EPITHELIAL
BRONCHIQUE RICHE
EN TRANSPORTEURS
Glut 1/ 3 >>FORTE FIXATION
II – Exploration fonctionnelle
par ciblage cellulaire et tissulaire
Exemple
18
FDG β+
111 minutes de période physique
Cible CP : Tissu tumoral
Cibles CS : Cerveau, Cœur, Muscles
Cibles CIP : Graisse Brune,
Tractus Digestif, Tissu inflammatoire
Emonctoire : Rein, vessie
I - Exploration fonctionnelle par
ciblage cellulaire et tissulaire
Cibles Secondaires (CS)
Radiotraceur
Cible Principale (CP)
Emonctoires (E) Reins, Foie
Activité rémanente
Cibles inconstantes
physiologiques
CIP
IMAGE NORMALE 18FDG TEP
Fixations physiologiques: cerveau cœur appareil urinaire anses digestives
Examen normal
Cerveau
Myocarde
Reins, Voies excrétrices
Vessie
DIAGNOSTIQUE
DE MALIGNITE
CARACTERISATION
D’ UNE MASSE
BILAN
D’ EXTENSION LOCO
REGIONAL ET A
DISTANCE PRE
THERAPEUTIQUE
TRACEUR
SPECIFIQUE DU
METABOLISME
DU GLUCOSE
CH 2OH
6
H
O
4
HO
PRONOSTIC
VITAL AVANT
TT OU APRES
TT INITIAL
H
5
H
3
H
PRONOSTIC
THERAPEUTIQUE
BILAN DE LA
REPONSE
THERAPEUTIQUE
1
OH
2
18F
18FDG
BILAN DE SUIVI
RECHUTE TUMORALE
ET RECIDIVE
INDICATIONS ONCOLOGIQUES
OSTEOSARCOMES CANCER DU
NODULES ET MASSES
Se 94% Sp 76 %
PANCREAS
PULMONAIRES
Se 90% Sp 85%
(BILAN INTIAL
CANCER DU
D EXTENSION)
HEPATOMES
REIN
Se 93% Sp 96%
DIFFERENCIES
Lésions >10mm
CHOLANGIO
DIAGNOSTIQUE
CARCINOMES
DE MALIGNITE
CARACTERISATION
CANCER PRIMITIF
D UNE MASSE
CANCER DU
INCONNU
AU18FDG
COL UTERIN
Se 40%
CANCER ORL
DEUXIEME
CANCER
Métastases hépatiques multiples
VADS
ORL
CANCERS DIGESTIFS
Modif du stade 40 %des cas
Se 80%
Sp 92%
UTERUS
BILAN
D’ EXTENSION LOCO
REGIONAL INITIAL
Se 86%
Sp 100%
CANCER
BRONCHO
PULMONAIRE
Se 92%
Sp 93%
LYMPHOMES
Modification du
Stade 20%
MELANOMES
Se 82%
Sp 87 %
Mélanome rétro-auriculaire méta hépatique connue
Découverte d’une
Méta osseuse du
sacrum
LESION HEPATIQUE
18FDG-TEP
MODIFICATIONS
DE LA
PRISE EN CHARGE
THERAPEUTIQUE
30% à 60 %
DES PATIENTS
IMPACT CLINIQUE IMPORTANT
DEPEND DES INDICATIONS
ET DES SITUATIONS
INDICATIONS PRONOSTIQUES
CANCER DU REIN METASTASE
J15
SUTENT 50mg/j
REPONDEUR
J30
OFF
J45
Non repondeur sous SUTENT.
CANCER DU REIN METASTASE
J0
J15
Traitement
KBP N2 M1 avec gg hilaires
et médiastinaux et métastase
surrénalienne gauche
Chimio
Disparition
des fixations
gg et
surrénaliènne
Pneumectomie
droite et curage
des loges gg et
surrénalienne
LYMPHOME NH: Re - Staging
33 ans, Lymphome IV (atteinte osseuse), évaluation post thérapeutique
CHOP MTX x 6
LYMPHOMES
Haioun C, Itti E, Rahmouni A, et al.
Blood 2005;105:1376-1381
A
B
C
Probabilité de survie sans évènement
Réponse à 2 cycles
100
TEP2 (-) n = 54
90
80
70
60
50
40
TEP2 (+) n = 36
30
20
Médiane de suivi : 24mois
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Années après randomisation
3
Survie sans évènement à 2 ans :
82% contre 43%
A
B
C
Facteur pronostique indépendant de l’IPI
Précautions
Respecter certains délais
– Chimiothérapie : 15 jours
– Radiothérapie : 3 mois (sauf protocoles)
– Chirurgie récente : 3 mois
– G-CSF
– Délai après injection d’Insuline
– Attention aux sites de biopsies ou ponctions
Contre-indications
• Contre-indication absolue: grossesse
• Contre-indications temporaires:
– Hyperglycémie ≥ 8mmol/L
– Corticothérapie
– Perfusion de sérum glucosé
– Patient non à jeun
– Agitation
En pratique
• Patient à jeun depuis 6h ( sauf eau )
• Eviter activité physique intense dans les
48h précédant l’examen
• Patient perfusé (NaCl +++)
• Injection de 5MBq/kg de 18F-FDG
• Repos dans une pièce sombre
• Examen 1h après injection, durée environ
20 minutes
Faux positifs
•
•
•
•
•
•
•
•
Infection
Inflammation
Graisse brune
Fixation Musculaire (SCM, Carré)
Injection d’insuline
Fixation Myocardique (auricule, OG)
Fixations Digestives
Fixation / Arbre Urinaire
Faux Positifs : PFLA
Pathologies
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ORL, Thyroide
Œsophage, Pancréas
Colon, rectum
Lymphomes et MH
Sein, ovaire
Rein, Vessie
Mélanome
Prostate: Choline?
Poumon (excepté BAC)
Principales Indications
•
•
•
•
Diagnostic de malignité (NPI)
Primitif Inconnu
Bilan d’extension
Recherche de récidive
– Image suspecte
– Élévation des marqueurs
– Surveillance systématique
• Réponse thérapeutique (maladie résiduelle)
• Valeur pronostique
Les tissus tumoraux sont révélés par des traceurs différents
TEP NORMAL
TEP-18FDG
TEP ANORMAL
TEP-18FDOPA
SPECT NORMAL
111
InPentétréotide
Métastases d’une tumeur carcinoïde bien différenciée
C-acétate
11
Accumulation dans les lipides
membranaires
synthèse lipidique élevée dans les tumeurs
CANCER
PROSTATIQUE
EN
RECIDIVE
g
pr
18FDG
11C-ACETATE
Imagerie des récepteurs des oestrogènes
OH
18
F
16α -18F-fluoroestradiol-17
cancer du sein
HO
supérieur à l’ in vitro dans
l’identification des patientes pour
l’hormonothérapie et l’évaluation de
la réponse thérapeutique
Patiente
tumeur primitive
2h post injection
NIVEAU DE CIBLAGE