Qu’attendons-nous de la TEP-IRM

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Qu’attendons-nous de la TEP-IRM ?

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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 ?


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 ?


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


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


Détection en TEP

e+ e-

tube PM

cristal scintillant



Diodes PM pour la TEP/IRM

Alternative au tube PM compatible avec l’IRM : photodiode (= diode PM)

- Insensibilité à B0 - Compacité

versus


• 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


Séquences IRM pour la correction de l’atténuation


• 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




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




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


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


Limitations de la correction par IRM Dixon


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


Limitation Variabilité inter-individuelle non prise en compte


• 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


-> 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


kx

ky

RF

Gcoupe

Gphase(Y)

kx

ky

Séquence UTE :

RF

Gcoupe

Glect.

Glect.(X)

Rappel : la séquence d’écho de gradient :



balayage radial du plan de Fourier Bergin et coll, Radiology (1991) 179:777-781


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)




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


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


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)


Stratégies d’optimisation du workflow en PET-IRM

- Ajout de séquences IRM dédiées :

Von Schulthess et coll, J Nucl Med (2014) 55:1-6


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


Stratégies d’optimisation du workflow en PET-IRM


• 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)

Qu’attendons-nous de la TEP-IRM

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