une gamma-camera pour le traitement chirurgical du cancer - CEA-Irfu

Groupe Interfaces Physique Biologie
POCI : une g caméra haute résolution pour le
traitement chirurgical du cancer
S. Pitre, E. Barranger, S. Bonzom, MA. Duval, R. Siebert, L. Ménard, Y. Charon.
Journées Jeunes Chercheurs 2003
1-5 décembre 2003 Aussois
JJC Aussois, Décembre 2003
Les différentes thérapies en cancérologie
Chimiothérapie
Radiothérapie
Chirurgie
JJC Aussois, Décembre 2003
Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage :
Principes
Marquage de la lésion tumorale
Injection d’un produit radiopharmaceutique
sensible au fonctionnement physiologique ou
métabolique de la lésion
Détection
Cartographie de la distribution spatiale
des radio-émetteurs
Tumeur
Molécule traceuse
Traceurs métaboliques
Anticorps monoclonaux
+
Radio-isotope
Émetteurs g ou b+
en service de médecine nucléaire
g-caméra, tomographes TEP
en bloc opératoire
JJC Aussois, Décembre 2003
Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage :
Contraintes instrumentales
- Systèmes de radio-détection miniaturisés
- Efficacité de détection adaptée pour optimiser le temps d’exploration du
foyer opératoire
- Résolution énergétique élevée pour améliorer le rapport signal/bruit du
processus de détection
- Résolution spatiale millimétrique
JJC Aussois, Décembre 2003
Les sondes mono-pixel
Avantages :
- compacité
Limites : - sensibilité  1 / d2
- sensibilité élevée au contact
- sélectivité spatiale
Lésion
tumorale
Sonde
Tissus non
spécifiques
Estomac
Foie
Cône de Tumeur
sensibilité
Cartographie radioactive du foyer opératoire
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POCI : Per-Operative Compact Imageur (I)
JJC Aussois, Décembre 2003
POCI : Per-Operative Compact Imageur (II)
g
g
Collimateur
1 cm
Scintillateur
Collimateur
Scintillateur
Galettes de
microcanaux
PSD
PSD
ÉcranÉlectronique
de
de
phosphore
lecture (4 voies)
Électronique de
lecture (4 voies)
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Performances et caractéristiques de la caméra POCI
A 140 keV dans la version haute sensibilité
- Efficacité : 280 cps/MBq
- Résolution spatiale : 3.2 mm
- Résolution énergétique : 32 %
Image d’une matrice de trous de 1
mm de diamètre espacés de 6 mm
Caractéristiques générales
- Champ de vue : 40 mm
- Radio-isotopes : 99mTc, 111In, 125I
- Dimensions (H x F) : 9 x 9.5 cm
- Poids : 1.2 kg
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Le traitement chirurgical du cancer assisté
par l’imageur POCI
Enjeux : Évaluer l’intérêt de l’imagerie per-opératoire
Protocole : Biopsie du ganglion sentinelle
Mélanomes malins; cancers du sein; poumon; colon …
Méthode : Étude comparative des détecteurs per-opératoires
Évaluation clinique
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Protocole de biopsie du ganglion sentinelle
pour le cancer du sein
Ganglion
Sentinelle
Points d’injection du
traceur
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Étude comparative : Simulation Monte Carlo
Fantôme
Profondeur 3 cm
40
0.8 cm
SI
Cps / MBq
2 cm
GS
30
GS
20
10
0
0
4
8
12
16
Distance Sonde - SI
DSG
Profondeur 5 cm
détecteur
Paramètres
Activité injectée dans le SI
Rapport d’activité entre le SI et le GS
Profondeur du GS dans les tissus
40
Cps / MBq
15 cm
40 cm
30
20
10
0
0
4
8
12
16
Distance Sonde - SI
Profil d’activité et image d’un GS avec un rapport d’activité de
1/100, et une injection de 50 MBq.
POCI est capable de détecter les GS même lorsque ceux-ci sont situés profondément
dans les tissus ou placés à proximité du SI
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Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (I)
Position
1
3
2
4
SI
6
5
Fantôme anthropomorphique
Distance site
profondeur du
d'injection - GS (mm) GS depth (mm)
1
130
15
2
95
16
3
85
5
4
63
36
5
76
24
6
81
12
Méthode :
Utilisation de POCI et de la sonde CsI(Tl)
2 types d’exploration :
Positions du GS (1 µCi)
Site d’injection (100 µCi)
- exploration locale
- exploration complète du torse
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Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (II)
Tous les ganglions sont détectés avec la caméra POCI
Exploration complète
Exploration locale
200
sonde CsI(Tl)
imageur POCI
80
Non détecté avec la sonde
60
40
20
Temps d'exploration (s)
Temps d'exploration (s)
100
sonde CsI(Tl)
160
imageur POCI
Non détecté avec la sonde
120
80
40
0
0
0
1
2
3
4
5
Position du ganglion sentinelle
6
0
1
2
3
4
5
Position du ganglion sentinelle
6
Les temps d’exploration sont comparables avec la sonde et l’imageur
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Évaluation clinique de la caméra POCI
En collaboration avec l’Institut Gustave Roussy (Villejuif )
Patientes :
L’évaluation clinique inclut 16 patientes
présentant un cancer du sein T1 N0 M0
Méthode :
Injection péritumorale de 50
MBq de Tc99m effectuée 18
heures avant l’opération
Le chirurgien utilise la caméra POCI et la sonde CsI(Tl) pour la localisation
transcutanée du GS
Les performances de détection de l’imageur POCI et de la sonde sont
déterminées pour les deux types de protocoles :
avec et sans lymphoscintigraphie préliminaire.
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12 cas avec Lymphoscintigraphie
numbre de patientes
Temps d'exploration
Ganglions
sentinelles
5
POCI
4
sonde CsI(Tl)
3
2
1
0
10
20
30
40
50
60
70
temps (s)
80
90
100
120
180
Bruit issu du
site d’injection
Tous les GS ont été identifiés avec des temps comparables pour
la caméra POCI et la sonde
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4 cas sans Lymphoscintigraphie
Patiente
Détection du GS
POCI / Sonde
1
POS (1) / POS
110
56
2
POS (2) / POS
12
60
3
POS (2) / NEG
31
-
4
NEG / NEG
-
-
t POCI (s) t sonde (s)
Ganglions
sentinelles
La caméra POCI est capable de prédire le nombre de GS et de les localiser
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Conclusion - Perspectives
L’étude comparative (simulations et fantôme) a permis de définir les configurations
cliniques pour lesquelles l’imagerie en bloc opératoire est complémentaire aux sondes :
GS proche du site d’injection ou situé profondément dans les tissus
L’évaluation clinique de POCI a confirmé les résultats de l’étude comparative et a
souligné le potentiel de POCI en cas d’absence de lymphoscintigraphie préliminaire
Protocole du GS pour le
cancer du sein
Autres protocoles
cliniques
Étude comparative : sonde / POCI
Cancer de la prostate
Étude comparative : g-caméra / POCI
Cancer gastro-entéro-pancréatique
Évaluation en service de
Médecine Nucléaire
Évaluation en bloc-opératoire
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Conclusion et Perspectives (II)
Étendre la détection per-opératoire pour la chirurgie des glioblastomes (S. Bonzom)
Participer à la mise au point d’un nouveau
radiopharmaceutique dédié au diagnostic des
tumeurs cérébrales (SHFJ)
Développement d’un autre dispositif dédié à
la chirurgie assistée par radio-guidage des
tumeurs cérébrales (Hôpital Henri Mondor)
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