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Imagerie en Biologie et Médecine

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. Rayons X.

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Imagerie en Biologie et Médecine

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Presentation Transcript

  1. 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  2. 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  3. CAT Scanner The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1979 Allan MacLeod 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  4. IRM The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003 Paul C.Lauterbur Chimiste Uni. Illinois Sir PeterMansfield Physicien Nottingham Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  5. Glossaire • CT : Computerized Tomography(Scanner X) • TEP : Tomographe à Émission de positron(PET) • TEMP : Tomographe à Émission MonoPhotonique(SPECT) • IRM : Imagerie par Résonance Magnétique(MRI) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  6. Détecteur X détection + position Collimateur Molécule marquée Quelques principes de base TEP SPECT • Injection traceur marqué b+ • Annihilation => émission 2 g 511keV • Enregistrement des lignes de vol (LOR) • Reconstruction densité d’activité fixée • Injection traceur marqué g (99Tc) • Collimateur => projection activité • Acquisition sous plusieurs angles • Reconstruction densité d’activité fixée Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  7. 120000 cristaux LSO/LySO 936 PM’s Mesure DOI Tomographe TEP haute résolution Siemens/CTI modèle HRRT Image de calibration Fantôme de cerveau Instruments Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  8.      TOHR xTal  LXe LXe SIC AIF  POCI        Imagerie : de la cellule à l’homme     Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  9. Moyens humains * (* + 1 phys. et 6 ing. pour Neurospin) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  10. Perspectives • IRES : Projet plateforme ImaBio • Intégration CT/SPECT, CT/TEP • CPPM : • Développement PIXSCAN avec CdTe • Intégration CT/TEP (fin 2006) (Animage, IPNL) • LPSC et SUBATECH • TEP petit animal Xénon liquide • IPNL : µ TEP • Prototype ClearPet fin 2005 • Collaboration plateforme Animage • Collaborations avec CPPM et IRES (?) • IPNL : Hadronthérapie • Démonstrateur TEP en ligne LSO • Collaborations LPC Caen, ETOILE, GSI Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  11. GDR • Montage d’un GDR en cours • Instrumentation et Modélisation en Imagerie Biologique et Médicale • 1ère phase : les 10 labos IN2P3 / DAPNIA • Thèmes : • Imagerie en médecine (diagnostic et thérapie) • Imagerie en biologie (imagerie métabolique et anatomique) • Dosimétrie (interaction rayonnement/matière vivante) • Structuration, réseaux, évaluation, visibilité… • Ouverture CNRS/SDV, CEA/DSV et DRT, Inserm, AP ? • Lettre d’intention soumise, document pour la prochaine commission 03 Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  12. CERIMED Centre Européen de Recherche en Imagerie Médicale • Projet en cours de montage • Initiative : Paul Lecocq (CERN) • Soutien : AP, PACA, Ministère… • Base : Marseille, échéance 2006 ? • Partenariats souhaités : • EUROMEDIM (NoE 6ème PCRD) • ClearPet • GDR « IMIB » • IPA (Programme CNRS/CEA Imagerie Petit animal) • Plateformes : Animage, ImaBio, Imagène • ……. Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  13. Questions ? • Type d’activité • Valorisation ou bien ligne de programme ? • Intégration d’équipes pluridisciplinaires ? • Positionnement / visibilité • Par rapport aux autres directions (SDV, STI, DSV, DRT) • Par rapport au milieu bio-méd • Par rapport à l’industrie (relations , licences, brevets…) • Évaluation / arbitrage • Évolution • Stabilité ou  ou  • Turn-over ? Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  14. FIN Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  15. Imagerie Biomédicale à SUBATECH • Détecteurs gazeux PIM (type MICROMEGAS) • Imagerie auto radiographique b grande surface • Imagerie b haute résolution : • Détection 3H et 14C • Surface 25x25 cm² • Résolution < 80 µm FWHM Petite surface 3x3 cm² haute résolution (20 µm FWHM) Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  16. µSPECT µ CT Axe de rotation Electronique Résolution spatiale: ~1 mm Efficacité de détection: 40 cps/MBq / caméra PMT 64 voies Matrice YAP:Ce Interface Physique-Biologie-Médecineà l’IReS Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  17. Détecteur de R-X à pixels hybrides 6 x 6 cm2 Source de rayons-X Objet fantôme Support tournant précis < 0,1° Imagerie du petit animal au CPPM 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  18. Imagerie du petit animal au CPPM Combinaison TEP-CT Tomographie par émission de positrons Image des tumeurs cancéreuses Scanner-X Image des 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  19. TEP petit animal LSO • Collaboration ClearPet Test 2 têtes 64 cristaux LSO 22Na source DE/E=18% One channel : Coincidence mode Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  20. 16 modules de détection (32 PM/APD) Champ de vue axial : 5 cm Champ de vue transaxial : 10 cm Y Z X Tomographe xénon liquide Imagerie du petit animal PM1 PM2 Guides de lumière & xénon liquide T= -110°C  = 178 nm (x,y,z) sans erreur de parallaxe Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  21. 2 kV/cm 2 kV/cm Imagerie Biomédicale à SUBATECH • Etude et développement d’une tête de détection gamma à Xenon liquide mettant en œuvre la diffusion Compton: • LOI présentée au workshop « Workshop on lXe-PET camera project » 15 octobre 2003 à Nantes • Application à la TEP • Utilisation de microgrilles pour la détection du signal d’ionisation • Collaboration Franco/Israélienne pour la détection des photons UV de scintillation • 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  22. TOHR Le TOmographe à Haute Résolution en opération au Service Hospitalier Fréderic Joliot d’Orsay (CEA/DSV/SHFJ ) Reconstruction 3D 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  23. 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-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  24. cathéter Injection Marqueur 18FDG ponction blindage Détecteur beta+ Diodes Si Plastique Acquisition Imagerie TEP quantitative des petits animauxMesure de l’ « Arterial Input Function » Collaboration DAPNIA , SHFJ Orsay , CHU Sherbrooke Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  25. g Collimateur Scintillateur Galettes de microcanaux Écran de phosphore Photodiode à localisation POCI : Per-Operative Compact Imager Évaluation clinique de la caméra POCI Collaboration avec IGR Thèse de Stéphanie Pitre Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  26. Matrice cristaux LSO et PM flat pannel 2 têtes testées GANIL (IPNL / LPC Caen Acquisition pendant déversement faisceau OK Hadronthérapie : TEP en ligne Courbes d’isodose reconstruites Comparaison au plan de traitement Salle de traitement GSI Caméra TEP en ligne Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  27. GATE : Geant4 Application for Tomographic Emission • Simulation Monte-Carlo permettant de : • définir des géométries (dimensions, matériels,…) • définir des sources (géométrie, nature, activité) • choix des processus physiques (low energy package de G4) • suivre les particules pas àpas • Spécificités de GATE : • Libraires CERN de GEANT4 • Modélisation du temps (décroissance des sources, mouvement du scanner, fortuites) • Langage script (évite le C++) • Interactivité du code • Développement partagé Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  28. Imagerie du petit animal L’avenir Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

  29. Micro SPECT microSPECT Ph.Mangeot Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La Colle sur Loup 10-15 octobre 2004

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