Les modalités de médecine nucléaire telles que la tomographie par émission de positrons (TEP) et la tomodensitométrie d'émission monophotonique (SPECT) jouent un rôle vital dans de nombreux domaines des soins de santé, y compris le diagnostic du cancer et l'imagerie cardiaque, entre autres. Parallèlement, des projets de recherche innovants visent à améliorer en permanence ces techniques d'imagerie moléculaire, en minimisant la quantité de traceur radioactif nécessaire, en réduisant le temps d'imagerie nécessaire ou en améliorant la qualité des images. Au récent Réunion annuelle de la Société de médecine nucléaire et d'imagerie moléculaire (SNMMI), les chercheurs ont présenté les dernières avancées en matière d'instrumentation TEP et SPECT.
La TEP sans CT réduit la dose de rayonnement
Les scanners TEP corps entier avec un long champ de vision axial peuvent permettre des scans TEP à très faible dose. Mais la tomodensitométrie effectuée parallèlement pour obtenir des cartes d'atténuation peut délivrer une dose de rayonnement substantielle, annulant ces avantages à faible dose. Lors de la réunion annuelle du SNMMI, Mohammadreza Teimoorisichani de Siemens Medical Imaging a présenté une technique d'imagerie TEP entièrement quantitative qui ne nécessite pas de tomodensitométrie et réduit considérablement la quantité de rayonnement délivrée au patient. L'approche pourrait s'avérer particulièrement bénéfique pour les patients pédiatriques et ceux nécessitant plusieurs examens.
"La plupart des scanners TEP modernes utilisent des scintillateurs à base de lutétium pour détecter les photons gamma", explique Teimoorisichani dans un communiqué de presse. "Le lutétium dans le scintillateur contient une petite quantité - moins de 3% - du radio-isotope 176Lu, qui émet un rayonnement de fond pendant le balayage. Dans notre étude, nous avons utilisé ce rayonnement de fond comme source de transmission pour reconstruire simultanément des cartes d'atténuation et des images TEP quantitatives sans l'utilisation de CT.
Les chercheurs ont évalué leur technique de reconstruction proposée en utilisant les données d'un scan FDG-PET clinique acquis avec un scanner Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT. Le patient a reçu une injection d'environ 170 MBq de 18F-FDG et scanné 55 min post-injection pour une durée de 10 min. En utilisant les photons gamma de 202 et 307 keV de 176Lu pour reconstruire des cartes d'atténuation, ils ont généré des images TEP à l'aide de divers algorithmes de reconstruction sans CT.
La comparaison des résultats avec des images TEP/CT standard a montré que les plus grandes erreurs de quantification dans les cartes d'atténuation apparaissaient autour de la limite du patient. Parmi les différents organes examinés, le cerveau présentait la plus grande erreur quantitative (sous-estimation de l'activité de 15 à 21 %). Cependant, les images TEP reconstruites sans CT ont montré des erreurs quantitatives moyennes des organes de 4.8 % et 10 % pour les deux techniques de reconstruction examinées.
En plus de réduire la dose du patient, la méthode proposée élimine également le mauvais repérage potentiel de la carte d'atténuation qui peut survenir en raison du mouvement du patient entre les tomodensitogrammes et les TEP. L'approche pourrait également fournir une technique fiable pour la correction de l'atténuation dans les scanners hybrides PET/MR.
"Cette étude est une étape importante vers l'imagerie TEP quantitative pratique sans CT", note Teimoorisichani. « En plus de réduire l'exposition des patients aux rayonnements, une véritable TEP quantitative à faible dose peut avoir un impact important sur les études de recherche visant à mieux comprendre la physiologie humaine au niveau moléculaire et sur la recherche impliquant le développement de radiopharmaceutiques. L'algorithme est actuellement en cours d'évaluation sur un grand nombre de patients pour découvrir tout son potentiel.
La SPECT auto-collimatrice offre une imagerie cardiaque rapide
Une équipe de Université Tsinghua à Pékin a conçu un système SPECT cardiaque qui effectue des balayages 10 à 100 fois plus rapides que les appareils SPECT actuels. Le nouveau système utilise des détecteurs actifs dans une architecture multicouche qui assurent la double fonctionnalité de détection et de collimation. Ce concept « d'auto-collimation » améliore les approches SPECT conventionnelles pour offrir un temps de balayage considérablement raccourci, une meilleure qualité d'image, un débit accru de patients et une exposition réduite aux rayonnements pour les patients.
"SPECT est un outil d'imagerie non invasif important pour le diagnostic et la stratification des risques des patients atteints de maladie coronarienne", déclare Debin Zhang dans un communiqué de presse. "Cependant, la SPECT conventionnelle souffre d'un long temps de balayage et d'une mauvaise qualité d'image en raison de l'utilisation d'un collimateur mécanique. Le nouveau système SPECT est capable d'effectuer des balayages dynamiques rapides avec une haute qualité.
Le SPECT cardiaque auto-collimateur se compose de trois unités de détection trapézoïdales identiques, jointes pour former un demi-hexagone qui renferme un champ de vision sphérique. Chaque unité de détection comprend une plaque de tungstène interne contenant de nombreuses ouvertures, suivie de quatre couches de détecteurs empilées, trois contenant des scintillateurs disposés de manière clairsemée selon un motif en échiquier et la externe contenant des scintillateurs très serrés. Ces scintillateurs assurent la double fonction de détection de photons et de collimation.
Les chercheurs ont comparé trois modèles d'ouverture dans la plaque métallique (qui fournit également une partie de la collimation) et ont découvert qu'une distribution aléatoire de 140 ouvertures offrait de meilleures performances signal/bruit que 48 ou 140 ouvertures dans un modèle de grille. En utilisant cette configuration aléatoire, le SPECT cardiaque avait une sensibilité moyenne de 0.68 dans le champ de vision.
Dans les analyses de fantômes, le système pouvait séparer des tiges de 4 mm dans un fantôme à tige chaude et était capable d'identifier un défaut dans un fantôme cardiaque en aussi peu que 2 s.
L'équipe conclut que la conception de détecteur proposée a le potentiel d'élargir les applications cliniques de la SPECT cardiaque dynamique, en éliminant l'impact du mouvement respiratoire du patient, en augmentant le débit du patient, en permettant l'imagerie à ultra-faible dose et en quantifiant avec précision le débit sanguin myocardique et la réserve de débit coronaire.
