Transcript Denis-Mariano-Goulart

APPORTS DE LA PHYSIQUE
A LA
TOMOGRAPHIE MEDICALE
Denis MARIANO GOULART
Faculté de Médecine de Montpellier
Service de médecine nucléaire. CHU Lapeyronie.
[email protected]
Plan général
• Les modalités d’imagerie médicale
• Artefacts d’atténuation en TEP
• Reconstruction tomographique 3D
Imagerie anatomique
Radiographie
Echographie
IRM
Post
mortem
Imagerie fonctionnelle
Cortex
auditif
Sujet normal
Cortex
visuel
Aveugle de naissance
Kujala et al., 2000
Imagerie métabolique moléculaire
VECTEUR
MARQUEUR
O
O
II
II
HO-P-CH2-P-OH
I
I
O
O
\ /
HO-Tc-OH
/ \
O
O
I
I
HO-P-CH2-P-OH
II
II
O
O
TRACEUR RADIOACTIF
Scintigraphie par EMP g
a1
I0
g
99
43
Tc
a2
p
an
Tomo-scintigraphie par EMP g
a1
I0
g
99
43
Tc
a2
p
an
Exemples de scintigraphies g
Cations lipophiles-Tc
Diphosphonate-Tc
Tomographie en coïncidence 3D
a
i
18
8
O
g
18
9
F
g
?
Exemples de TEP
18F
DOPA, voie
Pré-synaptique
Métabolisme
18F DG
OH
18F
HO
Na
HO
18F
DG
O
18F
OH
Perte
fonction
DaT
Putamen D
Artefacts d’atténuation en TEP
Fenêtre de détection des coïncidences
Interactions Photons-Matière en TEP
Fenêtre de détection des coïncidences
Tomographie de transmission
I0
X
m511(os)
m511(tissu mou)
m511(air)
Seuillage
p
Corrections des atténuations
f2 = exp(-moxo2-mtmxtm2maxa2)
N2
N1
f1 = exp(-moxo1-mtmxtm1-maxa1) = I1/Io
Atténuation photo-électrique: Division par f1f2
Diffusion Compton: Simulation de Monte-Carlo
Exemple d’examen TEP-TDM
Tomographie 3D
• Méthodes de Fourier directes
• Réorganisation des données
– Optimisation des données transverses
– Synthèse des projections tronquées
Un théorème de Radon 3D…
f
TF2
TF3
… difficile à appliquer…
Si W contient au moins un cercle équatorial de S
(ou si W intersecte tout cercle équatorial de S)*
z
et si les projections ne sont pas tronquées
*SS. Orlov. Sov.Phys. Crystallogr., Vol 20, 3:312-4 et 4:429-433
A[u1 ,u2,w]
D. Mariano-Goulart & JF. Crouzet, CR Physique 2005; 6:133-137.
Algorithmes de ré-arrangement
y
L
A
A’
z
R
s
f
q
x
B’
B
p(s, f, z = (zA+zB)/2, d= tg q)
z
Ré-arrangement exact
p(s,f,z,d) : TF(s,f) puis TF(z) si invariance Tz

)
pˆ  1 , k,  , d)
pˆ , k, , d)  eik arctan() pˆ  12 , k, , 0
pˆ , k,, 0)  eik arcsin()

2
d

Problème : Projections obliques manquantes à estimer
« Fourier Slice Rebinning »
A l’ordre 1 sur
  d :

pˆ , k, , d)  eik pˆ , k, , 0)


)
)
pˆ , k, z, d)  pˆ , k, z-k d , 0

pˆ , k, z, 0)  pˆ , k, zk d , d

Pas TF(z) : invariance inutile
Interpolation en z seulement
Réf: M. Defrise et al. IEEE Trans Med Imaging 16:2; 145-158
Généralisation
Algorithme itératif exact:
pˆ , k, , d)  ei pˆ , k, , d')
 )




d
d
'
  k  arctg
  arctg
   , d  d'

   

2

  1  d2d'2 ) 2

Approximation :

)
d

d
'

pˆ , k, z, d)  pˆ  , k, zk
, d'



F. Ben Bouallègue, JF. Crouzet, C. Comtat, M. Fourcade, B. Mohammadi,D. Mariano-Goulart. 2007, IEEE TMI
En guise de conclusion…
• Nécessité de collaborations étroites entre
• Physiciens , mathématiciens,
• et médecins.
• Pour cela :
• Développer une culture commune (enseignement de tronc
commun en sciences exactes et en biologie).
– Condition nécessaire à la collaboration, au dialogue et au respect
• Créer des statuts professionnels (radio-physiciens).
[email protected]
Merci de votre attention…