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PET CT Scan (Nuclear Medicine)

Clinical Benefit of a PET/CT scan (Apports du PET/CT pour l'analyse quantitative des données)

Le PET offre la possibilité unique d'effectuer, in vivo, des mesures absolues des flux des processus métaboliques. Ces mesures sont relativement complexes; elles se font en plusieurs étapes et leur réalisation demande la rencontre de plusieurs critères pour lesquels l'apport du CT est primordial:

1) il faut réaliser une correction d'atténuation;
2) l'acquisition des données se fait de manière dynamique pour permettre d'objectiver l'accumulation du traceur dans l'organe cible en fonction du temps;
3) l'organe cible doit pouvoir être clairement délimité afin de différencier son activité de celle du bruit de fond;
4) l'activité vasculaire doit également pouvoir être identifiée (input curve);
5) une courbe est alors calculée par un logiciel à partir de la courbe expérimentale mesurée; elle représente la mesure la plus exacte possible de l'accumulation du traceur dans l'organe cible. L'analyse mathématique de la courbe permet alors, par exemple, d'obtenir les valeurs des différentes constantes de vitesse des enzymes impliquées dans le processus métabolique.

 

Voyons en détail l'apport du CT pour ces différents points :

1) La correction d'atténuation

Tous les tissus atténuent les rayonnements ionisants. L'atténuation finale est fonction de la densité des différents tissus traversés par les rayons. Une lésion située en profondeur du corps peut donner un signal 50 fois plus faible que celui qu'elle donnerait si le rayonnement qu'elle émet n'était pas du tout atténué. Pour obtenir une mesure exacte de la quantité du traceur accumulé par un tissu, il convient donc de corriger les valeurs mesurées par les détecteurs pour l'atténuation subie par les rayons. Cette correction est possible suite à la confection d'une matrice de facteurs d'atténuation lors du scan de transmission. Cette matrice permet d'avoir une idée de la distribution des densités à l'intérieur du corps humain. La mesure obtenue via l'acquisition PET est cependant sous-optimale; une mesure des densités des tissus plus exacte est par contre fournie par l'image scanner.
Outre la correction de l'activité des lésions en fonction de leur profondeur que la matrice de correction permet, la correction d'atténuation est également importante pour les images PET car les lésions qui y sont objectivées subissent une déformation fusiforme si l'atténuation n'est pas identique dans toutes les directions. Le contour d'une lésion objectivée sur un PETscan sans correction d'atténuation ne reflète donc pas toujours les contours réels de celle-ci.
Les méthodes actuelles de confection de la matrice de coefficients d'atténuations ont les inconvénients suivants:
  a) le taux de comptage statistique du scan de transmission est bas, ce qui introduit du "bruit" dans les mesures.
  b) L'acquisition du scan de transmission est long; il peut égaler le temps d'acquisition des images du patient. Ceci peut donc doubler la durée d'un examen et cela limite le nombre d'examens réalisables chaque jour (voir plus haut).
  c) L'alignement non parfait de l'image de transmission avec l'image d'émission peut conduire à des artéfacts.
Le CT spiralé permet d'éviter ces trois inconvénients : il fournit une image de transmission de haute qualité en un temps très court et dans un alignement parfait avec les données d'émission qui constituent l'image PET.

 

2) Le centrage des organes cibles dans le champ de la caméra

Etant donné que l'on doit suivre dans le temps l'accumulation du traceur dans un organe donné, il faut positionner correctement les détecteurs PET à hauteur de cet organe; celui-ci est aisément repéré par le CT alors que c'est pratiquement impossible, notamment au niveau de l'abdomen, avec les images de transmission du PET.
Cette problématique est également très importante dans le cas des études de follow-up, par exemple dans le cadre du monitoring thérapeutique, où il est essentiel pour la comparaison des données que le lit soit correctement positionné pour que l'organe cible soit bien repris dans le champ de vue.
Le CT joue ici encore un rôle primordial.

 

3) La définition exacte des contours des organes cibles

Cette délimitation est difficile à réaliser sur les images PETseules surtout si l'organe cible capte faiblement le traceur ou si le bruit de fond autour de celui-ci est important. Le CT permet de contourner cette difficulté et rend ainsi possible dans quasi tous les cas une analyse quantitative.

 

4) "surrogate inputcurves"

Pour réaliser une quantification absolue des processus métaboliques, il est nécessaire de disposer d'une courbe " d'input " artérielle. Celle-ci représente l'apport en traceur au cours du temps à l'organe cible. La réalisation de cette courbe nécessite théoriquement la réalisation de plusieurs prélèvements artériels séquentiels pendant l'acquisition des données du patient. Il s'agit d'une technique très lourde tant pour le patient que pour l'investigateur. On a donc recours à des courbes appelées "surrogate inputcurves" : celles-ci sont obtenues en mesurant l'activité artérielle soit au niveau des cavités cardiaques soit au niveau des gros vaisseaux thoraciques et abdominaux. La délimitation de ceux-ci est très difficile avec le PETscan uniquement car ils ne sont pas bien visibles; ils sont de plus de petit diamètre, ce qui implique un effet de volume partiel (voir point suivant). Toutes ces limitations conduisent à une mauvaise reproductibilité de la technique de mesure avec le PET seul. Le CT couplé au PET va permettre de résoudre à la fois le problème de délimitation des gros vaisseaux puisqu'ils sont parfaitement identifiables sur le scanner et le problème d'effet de volume partiel puisque le volume du compartiment artériel pris en compte dans les calculs sera exactement connu, permettant ainsi de faire les corrections nécessaires.

 

5) La correction pour l'effet de volume partiel

L'effet de volume partiel est très répandu en imagerie; il se traduit en PET par le fait qu'un objet plus petit que deux fois la résolution spatiale du système d'acquisition des données a une activité sous-estimée par rapport à la réalité.
Le degré de cette sous-estimation est évaluable par le biais d'une acquisition PETscan sur "fantôme"; celle-ci fournit des coefficients de correction en fonction des volumes des objets étudiés. Le système PET a une résolution spatiale d'environ 6 à 8 mm. Cela veut dire que les objets plus petit que 15 mm sont sous-évalués. Cela veut dire aussi que, en clinique, les petites activités à hauteur de petites lésions doivent être interprétées de manière plus sensible que des grosses lésions plus grandes que 2 cm. Si on connaît le volume des lésions ciblées, il est dès lors possible via les coefficients de correction de corriger pour les effets de volume partiel et de s'approcher de l'activité réelle des objets étudiés. Ceci est particulièrement important dans le cas des études de suivi thérapeutique : une réduction de signal après un traitement peut être due en partie à une diminution de taille de la lésion et en partie à une réponse métabolique effective.

 

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Person in charge : Pr Patrick Flamen

Last reading of this page : January 2008