DES Radiodiagnostic » Modules de base » Imagerie fonctionnelle - Imagerie hybride 1
Qu’attendons-nous de la TEP-IRM ?
CEA –
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Beyer et coll. J Nucl Med (2000) 41:1369-79 Bar-Shalom et coll. J Nucl Med (2003) 44:1200-9
• Indications croissantes de la TEP (oncologie, neurologie, infectieux, inflammatoire, cardiologie… )
• Imagerie hybride TEP-TDM supérieure à la TEP : “Hybrid PET/CT improves the diagnostic interpretation of 18F-FDG PET and CT in cancer patients and has an impact on both diagnostic and therapeutic aspects of patient management.”
• IRM>TDM… donc TEP-IRM>TEP-TDM ?
• La technologie a devancé la médecine : les indications/modalités de la TEP-IRM restent à définir
Introduction
Pourquoi une TEP-IRM ?
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1. Qu’est-ce qu’une TEP-IRM ? Approche simultanée
Evolutions hardware du côté de la TEP
Evolutions software du côté de l’IRM
2. Qu’en attendre en termes de qualité d’image ? Sensibilité TEP améliorée
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
IRM dépendante du workflow
3. Qu’en attendre en termes diagnostiques ?
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Siemens Biograph mMR (début 2011)
GE Signa PETMR (2014)
Un système TEP-IRM simultané est un anneau TEP nouvelle génération inséré dans une IRM peu ou pas modifiée
Donc les évolutions hardware portent principalement sur la TEP
• Caméra TEP intégrée à l’IRM
• Acquisitions TEP et IRM « simultanées »
• Fusion TEP-IRM immédiate
Approche simultanée
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Détection des photons par couplage : cristal /tube photomultiplicateur
Incompatibilité des tubes PM avec B0 : les électrons sont déviés par le champ magnétique (forces de Lorentz)
Encombrement des tubes PM incompatible avec le diamètre de l’IRM
Evolutions hardware du côté de la TEP
Détection en TEP
e+ e-
tube PM
cristal scintillant
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Evolutions hardware du côté de la TEP
Diodes PM pour la TEP/IRM
Alternative au tube PM compatible avec l’IRM : photodiode (= diode PM)
- Insensibilité à B0 - Compacité
versus
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• Intérêt de la TEP : quantification du métabolisme (SUV)
• Atténuation des photons par les tissus biologiques
• Nécessité de corriger les images de l’atténuation, donc de déterminer le coefficient d’atténuation en chaque point du patient
• En TEP-TDM : conversion directe des UH (atténuation des photons X) en coefficients d’atténuation des photons (relation linéaire par morceaux)
TEP non corrigée TEP corrigée
TDM
Evolutions software du côté de l’IRM
Séquences IRM pour la correction de l’atténuation
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• Les principaux déterminants de l’atténuation des photons sont : - la densité - le numéro atomique Z
• L’IRM détecte la densité des atomes d’hydrogène 1H (Z=1), donc l’atténuation ne peut pas être calculée à partir du signal IRM.
Estimation par segmentation des IRM en classes de tissus et attribution d’un coefficient d’atténuation prédéfini à chaque classe
Evolutions software du côté de l’IRM
Séquences IRM pour la correction de l’atténuation
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Hofmann et coll, J Nucl Med (2008) 49:1875–1883
Graisse Eau In phase
1. IRM Dixon 2 pts
seuillage Eau
seuillage Graisse
analyse en composantes connexes
Poumons + Air
2. Segmentation en 4 classes de tissu
3. Attribution d’un prédéfini à chaque classe de tissu
Evolutions software du côté de l’IRM
Séquences IRM pour la correction de l’atténuation
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1. Qu’est-ce qu’une TEP-IRM ? Approche simultanée
Evolutions hardware du côté de la TEP
Evolutions software du côté de l’IRM
2. Qu’en attendre en termes de qualité d’image ? Sensibilité TEP améliorée
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
IRM dépendante du workflow
3. Qu’en attendre en termes diagnostiques ?
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Sensibilité TEP améliorée
z z
• Modification de la géométrie de l’anneau TEP pour la TEP-IRM simultanée
• Sensibilité de détection en TEP proportionnelle au rgéo cad à l’angle solide de détection :
Queiroz et coll, PLOS One (2015) 10(7): e0128842
Amélioration du rendement géométrique
amélioration du rendement géométrique (+ diodes PM) sensibilité TEP (kcps/MBq) ~doublée
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Absence de segmentation de l’os
erreur sur la SUV osseuse (~30%)
erreur sur la SUV des tissus mous adjacents
erreur critique au niveau cérébral (~20%)
Hofmann et col. Eur J Nucl Med Mol Imaging. (2009) 36:93–104 Samarin et coll, Eur J Nucl Med Mol Imaging (2012) 39:1154-1160
Akbarzadeh et coll, Ann Nucl Med. (2013) 27:152-162 Dickson et coll, Eur J Nuc Med Mol Imaging (2014) 41:1176-1189
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
Limitations de la correction par IRM Dixon
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Correction de l’atténuation crânienne par atlas TDM
Principe de la correction - atlas TDM de référence - recalage élastique des TDM sur chaque patient -> PseudoTDM
Hofmann et coll, J Nucl Med (2008) 49:1875–1883 Rota et coll, IEEE Nucl Sci Conf R (2008) 3786–3789
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
Limitation Variabilité inter-individuelle non prise en compte
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• Os cortical = cristaux d’hydroxyapatite + collagène + pores acqueux
pas de 1H 1H du collagène 1H de l’eau
• T2 des 1H de l’os cortical très courts (<1ms) -> invisibles en IRM conventionnelle (TE>3ms) :
Seifert et coll, Curr Osteoporos Rep. 2016 Jun;14(3):77-86
Détection de l’os cortical par IRM
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
-> Intérêt des séquences à TE court
• UTE (UltrashortTE) : TEmin~100µs • ZTE (ZeroTE) : TEmin~qques µs
Wagenknecht et coll, Magn Reson Mater Phy (2013) 26:99–113
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kx
ky
RF
Gcoupe
Gphase(Y)
kx
ky
Séquence UTE :
RF
Gcoupe
Glect.
Glect.(X)
Rappel : la séquence d’écho de gradient :
Détection de l’os cortical par IRM
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
balayage radial du plan de Fourier Bergin et coll, Radiology (1991) 179:777-781
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Catana et coll, J Nucl Med (2010) 51:1431–1438 Keerman et coll, J Nucl Med (2010) 51:812–818
IRMconv (TE = 4 ms)
Comparaison IRM conventionnelle / UTE
UTE (TE = 70 µs)
Détection de l’os cortical par IRM
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
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La TEP-IRM simultanée est une IRM 3T dans laquelle une couronne TEP modifiée est insérée IRM de qualité identique à une IRM 3T clinique
IRM dépendante du workflow
Qualité d’image des IRM
Workflow en TEP-IRM
Workflow = enchaînement des pas d’acquisition TEP et des séquences IRM
L’optimisation du workflow est une problématique propre à la TEP-IRM car:
• l’IRM offre un très large choix de séquences, contrairement à la TDM ;
• l’IRM est une modalité performante localement (protocoles spécifiques d’organes, indications de l’IRM CE marginales), contrairement à la TDM ;
• les protocoles IRM pertinents pour le diagnostic oncologique ont une mauvaise résolution temporelle (env. 20min vs 2min par pas en TEP).
Question du workflow cruciale en routine clinique :
• rapport coût-efficacité par rapport à TEP-TDM et à TEP + IRM séparées
• nécessité de maximiser le temps d’acquisition simultané
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après la TEP (plus simple) OU pendant la TEP (simultané)
Workflow type - 4 à 6 pas d’acquisition TEP de 2min - à chaque pas de 2min : - pré-scan IRM (shim et ajustement de f0)
- IRM Dixon 2 points (~1min)
IRM dépendante du workflow
Stratégies d’optimisation du workflow en PET-IRM
- Ajout de séquences IRM dédiées :
Von Schulthess et coll, J Nucl Med (2014) 55:1-6
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Optimisation du workflow par :
- Protocoles IRM orientés par l’indication ex : IRM cérébrale + IRM synchro pulmonaire dans CBP
Von Schulthess et coll, J Nucl Med (2014) 55:1-6 Queiroz et coll, Eur J Nucl Med Mol Imaging (2014) 41:2212-21
- Sélection des séquences IRM les plus pertinentes ex : « rule-out brain metastasis protocol » : T2-FLAIR et T1-Gd
IRM dépendante du workflow
Stratégies d’optimisation du workflow en PET-IRM
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1. Qu’est-ce qu’une TEP-IRM ? Approche simultanée
Evolutions hardware du côté de la TEP
Evolutions software du côté de l’IRM
2. Qu’en attendre en termes de qualité d’image ? Sensibilité TEP améliorée
Quantification TEP fragilisée par la correction d’atténuation
IRM dépendante du workflow
3. Qu’en attendre en termes diagnostiques ?
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• Satisfaction des 1ers utilisateurs sur les performances diagnostiques
• Interprétation conjointe radiologue/médecin nucléaire
Qu’attendre de la TEP-IRM en termes diagnostiques
Performances de la TEP-IRM en routine clinique
Importance des études en cours pour : - évaluer les performances diagnostiques - identifier les procédures d’acquisition et les indications pertinentes
Méta-analyses TEP-IRM vs TEP-TDM en oncologie
• Non-infériorité de la TEP/IRM par rapport à la TEP/TDM
(Czernin et al, J Nucl Med 2014)
(Spick et al, J Nucl Med 2016)
(Riola-Parada et al, Rev Esp Med Nucl Imag Mol 2016)