1 / 49

Einstein fondateur de l'imagerie médicale?

Einstein fondateur de l'imagerie médicale?. 1905. L'effet photoélectrique La relativité restreinte La diffusion. L'effet photoélectrique. Cellule photoélectrique. Nb e -. I. I. 0. Nb e -. I. I. 0. L'effet photoélectrique. Explication de Einstein

liuz
Download Presentation

Einstein fondateur de l'imagerie médicale?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Einstein fondateur de l'imagerie médicale? 1905 L'effet photoélectrique La relativité restreinte La diffusion

  2. L'effet photoélectrique • Cellule photoélectrique Nb e- I I 0 Nb e- I I 0

  3. L'effet photoélectrique • Explication de Einstein • Lumière (ondes électromagnétiques) Photon E=hn • Interaction: phénomène élémentaire un photon – un électron lié

  4. ½ mv2= hn -EK hn K L M L'effet photoélectrique

  5. Importance relative des effets photoélectrique Compton création de paires Pb H2O

  6. La radiographie

  7. L'angiographie

  8. Le scanner-X http://medicalimages.allrefer.com/large/ct-scan-of-thebrain.jpg

  9. Principes du scanner-X • Accumuler les acquisitions pour distinguer les faibles différences de densité électronique • Changer les angles de vue pour avoir une information sur la profondeur • Reconstruire un objet à partir de ses projections 2D.

  10. Reconstruction des images Rétroprojection http://www.fmrib.ox.ac.uk /~peterj/lectures/hbm_1/ img018.GIF Les différentes méthodes • Analytique • Rétroprojection filtrée • 2DFT

  11. http://mitpress.mit.edu/e-journals/Videre/001/articles/Pennec/PennecVidereDemo/CT.slice.large.gifhttp://mitpress.mit.edu/e-journals/Videre/001/articles/Pennec/PennecVidereDemo/CT.slice.large.gif http://www.bocaradiology.com/cases/neuro/perfusion/CT%20perfusion%20axial%20RMCA.jpg http://www.med.harvard.edu/JPNM/TF00_01/Oct3/CT.gif http://www.wfubmc.edu/interneuro/angiosarcct2a.jpg

  12. Scintigraphie http://info.med.yale.edu/intmed/cardio/imaging/techniques/scintigraphy/graphics/scintigraphic_imaging.gif

  13. Principes de la scintigraphie • Un isotope de choix 99mTc: période 6h g 140 keV (123I,201Tl...) • Des molécules spécifiques d'une fonction • MDP métabolisme osseux • ECD perfusion cérébrale ... • Un espoir: l'immuno-radio-thérapie anticorps spécifique d'une pathologie marqué par un isotope émetteur a.

  14. Scintigraphie

  15. La relativité La relativité restreinte permet d'expliquer la transformation masse - énergie. • Certains isotopes se désintègrent en émettant un positron (anti-particule de l'électron) 11C de période 20 min 0.96 MeV 13N de période 10 min 1.19 MeV 15O de période 2 min 1.72 MeV 18F de période 110 min 0.635 MeV

  16. La relativité e+ 511 keV 511 keV e- Les deux photons sont détectés par effet photoélectrique dans une caméra à coïncidence ou à temps de vol. Avantage: ne nécessite plus de collimateur pour définir la direction du rayonnement

  17. Tomographie par Emission de Positrons • Théoriquement toute molécule biologique peut être marquée par un 11C • Pb de période • Pb de radiochimie • Un marqueur de choix 18F Deoxy Glucose marqueur du métabolisme énergétique

  18. Tomographie par Emission de Positrons http://www.cineactive.com/portfolio/nobel/images/hi_res/pet_2_Thumbz_hi_res.jpg http://nuclearmedicine.stanford.edu/research/images/PET_CT.jpg

  19. Tomographie par Emission de Positrons http://www.pet.rh.dk/site/eng/Images/hodgkincorfoer.jpg

  20. Tomographie par Emission de Positrons http://www.drugabuse.gov/Newsroom/03/PETSmoking.jpg

  21. La relativité (suite) E= c ( p2 + m02 c2 )1/2 E = m0c2 + p2/(2m0) – p4/(8m03c2) +..... m=m0 (1-v2/c2)-1/2 La relativité restreinte indique que lorsqu'une particule chargée se déplaçant à la vitesse v=p/m0 dans un champ électrostatique E il apparaît dans le référentiel de la particule un champ magnétique: B' = -1/c2vE B' = K pr

  22. La relativité Application en mécanique quantique La relativité restreinte fait apparaître la nécessité d' un moment cinétique intrinsèque de la particule P R = -S qui vaut -1/2 h pour l'électron, le proton et le neutron. D'où la description d'une particule comme un point matériel défini par ses trois coordonnées spatiales (x,y,z), ses coordonnées de spin en fait S2 et Sz , sa masse au repos (m0) et sa charge .

  23. E+ La résonance magnétique nucléaire Noyaux d'hydrogène des molécules d'eau placés dans un champ magnétique B0 spin H = ½ d'où 2 états énergétiques tels que E- - E+= h0 Onde électromagnétique radiofréquence produite par une bobine alimentée par courant alternatif 0 = B0 E- 0 = B0

  24. ASPECT COLLECTIF B0 B0 RESULTANTE M0 B0 AIMANTATION Nucléaire A l'équilibre M0 somme des moments magnétiques nucléaires est dirigé suivant B0

  25. B0 B0 90° B1 SIGNAL DE PRECESSION LIBRE M0 M0 0

  26. B0 + e B0 e B0 - x A O B Localisation spatiale du signal RMN Imagerie RMN Gradients de champ magnétique dans les 3 directions de l'espace Gradient de lecture appliqué pendant l'acquisition du signal RMN disperse les fréquences en fonction de x.

  27. y B0 + e B0 B0 - e Gradient de Phase Appliqué perpendiculairement à la direction de lecture et en dehors de la période d'acquisition disperse les phases en fonction de y. Gradient de sélection de tranche Impulsion sélective: pendant un gradient suivant z ni TF Dn ni ni Dn n0 z Dz 0

  28. 180° 90° Excitation RF Gs Gr Gp Enregistre RF Séquence d'imagerie (spin écho)

  29. Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire Le sujet est placé dans un champ magnétique intense La tête du sujet est placée dans une antenne qui émet et reçoit des ondes radio

  30. Méningiome

  31. Angiographie RMN http://www.oitamed.ac.jp/hospital/inform/gazo/mri/mra.jpg http://www.zensharen.or.jp/khbb/mra.jpg

  32. IRM fonctionnelle • Définition image de l'activité cérébrale obtenue par RMN • Principe: Augmentation du signal RMN lors de la réaction d'hypervascularisation dans les zones cérébrales actives. (Blood Oxygen Level Dependent = BOLD)

  33. AVEUGLES VOYANTS AIRES COMMUNES Frontale et Aires somatosensorielles Aire pré-motrice Pariétale et Aires visuelles associatives IM avec support tactilo-kinesthèsique

  34. La diffusion • Théorie classique Loi de Fick ; solution: c= f(x2/4Dt) • Marche au hasard Probabilité de trouver une molécule qui fait des sauts de longueur l en un temps t; solution: P = f(x2t/2tl2) d'où l'équation de Einstein-Smoluchowski D = l2/2t oux2 = 2 D t

  35. Importance de la diffusion en médecine nucléaire Pour rejoindre sa cible le traceur est d'abord véhiculé par le sang mais du capillaire à la cellule le transfert se fait par diffusion. C 'est phénomène lent: diffusion du glucose dans l'eau D= 510-10 m2s-1 100 nm en 1 ms ; 1 cm en 1 jour

  36. La RMN est une méthode de choix pour mesurer la diffusion • Principe • Écho élimine les hétérogénéités de l'aimant • Les molécules d'eau qui diffusent entre le 90° et l'acquisition ne participent plus au signal RMN • Pour augmenter la sensibilité à la diffusion, on applique un gradient intense.

  37. 180° 90° Excitation RF Gs Gr Gp G Gdiffusion   Enregistre RF Séquence d'imagerie de diffusion

  38. IMAGERIE DU TENSEUR DE DIFFUSION Myeline //  Axone Membrane Axonale Neurofilament Microtubule Matière Blanche (MB) Schéma de la structure de la myéline Diffusion de l’eau préférentiellement le long des microtubules

  39. MYELINISATION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL naissance Embryogénèse Prolifération Migration neuronale Différenciation Axonogénèse Dendritogénèse Synaptogénèse Myelinisation Formation de la gaine de myeline

  40. Les modèles animaux des maladiesde la myéline • Explorer in vivo les modifications structurales de la myéline dans les cerveaux de souris MBP-TTK • Etudier les processus de dysmyelinisation et remyelinisation 1- Les mutations spontanées des gènes de l’oligodendrocyte 2- Encéphalomyélite allergique expérimentale (EAE) 3- Les infections virales: (TMEV, MHV) 4- Les substances chimiques 5- Les approches transgéniques: Introduction d’un gène à toxicité inductible HSV1-TTK Expression ciblée du HSV1-TTK dans les oligodendrocytes Objectif

  41. METHODOLOGIE 90 Amplitude gradient:G= 140mT/mm Durée: =5800 µs =20 ms FOV: 25 mm ln(M)=ln(M0) - 2 G2 2 (- /3)D TR: 1500 ms TE: 35 ms Coupe Sagittale: 1 mm  2h 30min

  42. METHODOLOGIE • Acquisition d’images = mesure paramètres tenseur de diffusion 1 référence (IMAGE SANS GRADIENT) + 6 directions du gradient de diffusion Z Y X ZY YX ZX

  43. e1 e2 e3 1 0 0 0 2 0 0 0 3 1~ 2 ~3 diffusion isotrope 1>> 2 ~3 diffusion anisotrope 1 > 2 >3 Tenseur de diffusion Dxx Dyx Dzx Dxy Dyy Dzy Dxz Dyz Dzz Diagonalisation D = //= 1 > 2, 3: diffusion axiale (parallèle) = (2+ 3)/2 :diffusion radiale (transverse sur les fibres)

  44. Résultats 2 x10-3mm2/s 0 Gauche-Droit (1) Témoin Dorso-Ventral(2) Antéro-Posterieur (3) Gauche-Droit (1) Dorso-Ventral (2) Antéro-Posterieurr (3) Traitée

  45. Résultats Témoin Traitée <D> <D> 1 x10-3mm2/s 0 FA FA 1 0 15 Jours

  46. Tractographie CC de souris témoin CC de souris traitée

  47. Conclusion • Einstein peut clairement être considéré comme l'un des fondateurs de la compréhension de l'interaction des ondes électromagnétiques avec la matière donc de l'imagerie médicale par les ondes électromagnétiques.

More Related