POCI : une g caméra haute résolution pour le traitement chirurgical du cancer

1. 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

2. Les différentes thérapies en cancérologie Chimiothérapie Radiothérapie Chirurgie JJC Aussois, Décembre 2003

3. Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Principes Marquage de la lésion tumorale Détection Cartographie de la distribution spatiale des radio-émetteurs Injection d’un produit radiopharmaceutique sensible au fonctionnement physiologique ou métabolique de la lésion Tumeur Molécule traceuse + Radio-isotope en service de médecine nucléaire g-caméra, tomographes TEP Traceurs métaboliques Anticorps monoclonaux Émetteurs g ou b+ en bloc opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

4. 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

5. Estomac Lésion tumorale Foie Sonde Tumeur Tissus non spécifiques Cône de sensibilité Les sondes mono-pixel Limites : - sensibilité  1 / d2 - compacité Avantages : - sensibilité élevée au contact - sélectivité spatiale Cartographie radioactive du foyer opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

6. POCI : Per-Operative Compact Imageur (I) JJC Aussois, Décembre 2003

7. Collimateur g g Scintillateur Collimateur Scintillateur Électronique de lecture (4 voies) Galettes de microcanaux PSD Écran de phosphore Électronique de lecture (4 voies) PSD POCI : Per-Operative Compact Imageur (II) 1 cm JJC Aussois, Décembre 2003

8. Image d’une matrice de trous de 1 mm de diamètre espacés de 6 mm 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 % 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 JJC Aussois, Décembre 2003

9. 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 JJC Aussois, Décembre 2003

10. Ganglion Sentinelle Points d’injection du traceur Protocole de biopsie du ganglion sentinelle pour le cancer du sein JJC Aussois, Décembre 2003

11. Profondeur 3 cm 40 40 cm 30 20 Cps / MBq 2 cm 0.8 cm 10 15 cm SI GS 0 détecteur 0 4 8 12 16 Distance Sonde - SI Profondeur 5 cm DSG Activité injectée dans le SI 40 cm 40 30 Rapport d’activité entre le SI et le GS 20 Cps / MBq Profondeur du GS dans les tissus 10 0 0 4 8 12 16 Distance Sonde - SI Étude comparative : Simulation Monte Carlo Fantôme GS Paramètres 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 JJC Aussois, Décembre 2003

12. 1 2 4 6 SI 3 5 Site d’injection (100 µCi) Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (I) Méthode : Fantôme anthropomorphique Utilisation de POCI et de la sonde CsI(Tl) 2 types d’exploration : Positions du GS (1 µCi) - exploration locale - exploration complète du torse JJC Aussois, Décembre 2003

13. Tous les ganglions sont détectés avec la caméra POCI Exploration complète Exploration locale 200 100 sonde CsI(Tl) sonde CsI(Tl) Non détecté avec la sonde imageur POCI 160 80 imageur POCI Non détecté avec la sonde 120 60 Temps d'exploration (s) Temps d'exploration (s) 80 40 40 20 0 0 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 Position du ganglion sentinelle Position du ganglion sentinelle Les temps d’exploration sont comparables avec la sonde et l’imageur Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (II) JJC Aussois, Décembre 2003

14. 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. JJC Aussois, Décembre 2003

15. 12 cas avec Lymphoscintigraphie Ganglions sentinelles Bruit issu du site d’injection Tous les GS ont été identifiés avec des temps comparables pour la caméra POCI et la sonde JJC Aussois, Décembre 2003

16. Patiente Détection du GS POCI / Sonde t POCI (s) t sonde (s) 1 POS (1) / POS 110 56 2 POS (2) / POS 12 60 3 POS (2) / NEG 31 - 4 NEG / NEG - - Ganglions sentinelles 4 cas sans Lymphoscintigraphie La caméra POCI est capable de prédire le nombre de GS et de les localiser JJC Aussois, Décembre 2003

17. 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 Cancer de la prostate Étude comparative : sonde / POCI Étude comparative : g-caméra / POCI Cancer gastro-entéro-pancréatique Évaluation en service de Médecine Nucléaire Évaluation en bloc-opératoire JJC Aussois, Décembre 2003

18. 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) JJC Aussois, Décembre 2003