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POCI : une caméra haute résolution pour le traitement chirurgical du cancer S. Pitre, E....
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POCI : une POCI : une caméra haute résolution pour le caméra haute résolution pour le traitement chirurgical du cancertraitement chirurgical du cancer
S. PitreS. Pitre, E. Barranger, S. Bonzom, MA. Duval, R. Siebert, L. Ménard, Y. Charon., E. Barranger, S. Bonzom, MA. Duval, R. Siebert, L. Ménard, Y. Charon.
Journées Jeunes Chercheurs 2003
1-5 décembre 2003 Aussois
JJC Aussois, DJJC Aussois, Décembre 2003écembre 2003
Groupe Interfaces Physique Biologie
Les différentes thérapies en cancérologieLes différentes thérapies en cancérologie
Chimiothérapie
Chirurgie
Radiothérapie
JJC Aussois, DJJC Aussois, Décembre 2003écembre 2003
Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : PrincipesPrincipes
Marquage de la lésion tumoraleMarquage de la lésion tumorale DétectionDétection
Traceurs métaboliquesTraceurs métaboliques
Anticorps monoclonauxAnticorps monoclonaux
-caméra, tomographes TEP-caméra, tomographes TEPÉmetteurs Émetteurs ou ou++
Tumeur
Injection d’un produit radiopharmaceutique sensible au fonctionnement physiologique ou
métabolique de la lésion
en service de médecine nucléaireen service de médecine nucléaire
Cartographie de la distribution spatiale des radio-émetteurs
Molécule traceuse + Radio-isotopeMolécule traceuse + Radio-isotope
en bloc opératoireen bloc opératoire
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- Systèmes de radio-détection miniaturisésSystèmes de radio-détection miniaturisés
- Efficacité de détection adaptée pour optimiser le temps d’exploration du Efficacité de détection adaptée pour optimiser le temps d’exploration du
foyer opératoirefoyer opératoire
- Résolution énergétique élevée pour améliorer le rapport signal/bruit du Résolution énergétique élevée pour améliorer le rapport signal/bruit du
processus de détectionprocessus de détection
- Résolution spatiale millimétriqueRésolution spatiale millimétrique
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Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Traitement chirurgical du cancer assisté par radio-guidage : Contraintes instrumentales Contraintes instrumentales
Cône de sensibilité
Tissus non spécifiques
Lésion tumorale
Sonde
Avantages : - compacité
- sensibilité élevée au contact
Limites : Limites :
- sélectivité spatiale- sélectivité spatiale
Cartographie radioactive du foyer opératoireCartographie radioactive du foyer opératoire
- sensibilité 1 / d2
Foie
Estomac
Tumeur
Les sondes mono-pixelLes sondes mono-pixel
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POCI : Per-Operative Compact Imageur (I)POCI : Per-Operative Compact Imageur (I)
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PSD PSD
CollimateurCollimateur
ScintillateurScintillateur
Électronique de lecture (4 voies)
PSD PSD
CollimateurCollimateur
ScintillateurScintillateur
Galettes deGalettes demicrocanauxmicrocanaux
Écran de Écran de phosphorephosphore
Électronique de lecture (4 voies)
POCI : Per-Operative Compact Imageur (II)POCI : Per-Operative Compact Imageur (II)
1 cm
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Performances et caractéristiques de la caméra POCIPerformances et caractéristiques de la caméra POCI
Image d’une matrice de trous de 1 Image d’une matrice de trous de 1 mm de diamètre espacés de 6 mmmm de diamètre espacés de 6 mm
- Efficacité : 280 cps/MBqEfficacité : 280 cps/MBq
- Résolution spatiale : 3.2 mm- Résolution spatiale : 3.2 mm
- Résolution énergétique : 32 %Résolution énergétique : 32 %
A 140 keV dans la version haute sensibilitéA 140 keV dans la version haute sensibilité
- - Champ de vueChamp de vue : 40 mm : 40 mm
- - Radio-isotopesRadio-isotopes : : 99m99mTc, Tc, 111111In, In, 125125II
- Dimensions (H x F) : 9 x 9.5 cm- Dimensions (H x F) : 9 x 9.5 cm
- - PoidsPoids : 1.2 kg : 1.2 kg
Caractéristiques généralesCaractéristiques générales
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Le traitement chirurgical du cancer assisté Le traitement chirurgical du cancer assisté par l’imageur POCIpar l’imageur POCI
EnjeuxEnjeux : : Évaluer l’intérêt de l’imagerie per-opératoireÉvaluer l’intérêt de l’imagerie per-opératoire
ProtocoleProtocole : Biopsie du ganglion sentinelle : Biopsie du ganglion sentinelle
Mélanomes malins; cancers du sein; poumon; colon …Mélanomes malins; cancers du sein; poumon; colon …
MéthodeMéthode : Étude comparative des détecteurs per-opératoires : Étude comparative des détecteurs per-opératoires
Évaluation cliniqueÉvaluation clinique
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Protocole de biopsie du ganglion sentinelle Protocole de biopsie du ganglion sentinelle pour le cancer du seinpour le cancer du sein
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Points d’injection du traceur
Ganglion Sentinelle
Étude comparative : Simulation Monte CarloÉtude comparative : Simulation Monte Carlo
GSGSSISI
40 cm
15 c
m
40 cm
DSGDSG
2 cm 0.8 cm
détecteur
Fantôme Fantôme
ParamètresParamètres
Profondeur du GS dans les tissusProfondeur du GS dans les tissus
Rapport d’activité entre le SI et le GSRapport d’activité entre le SI et le GS
Activité injectée dans le SIActivité injectée dans le SI
POCI est capable de détecter les GS même lorsque ceux-ci sont situés profondément POCI est capable de détecter les GS même lorsque ceux-ci sont situés profondément
dans les tissus ou placés à proximité du SI dans les tissus ou placés à proximité du SI
0
10
20
30
40
0 4 8 12 16
Distance Sonde - SI
Cps
/ M
Bq
Profondeur 3 cm
GS
0
10
20
30
40
0 4 8 12 16
Distance Sonde - SI
Cps
/ M
Bq
Profondeur 5 cm
Profil d’activité et image d’un GS avec un rapport d’activité de 1/100, et une injection de 50 MBq.
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Positions du GS (1 µCi)Positions du GS (1 µCi)
Site d’injection (100 µCi)Site d’injection (100 µCi)
Fantôme anthropomorphique
Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (I)Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (I)
Méthode :Méthode :
SISI
1122
3344
55
66
1 130 15
2 95 16
3 85 5
4 63 36
5 76 24
6 81 12
PositionDistance site
d'injection - GS (mm) profondeur du GS depth (mm)
Utilisation de POCI et de la sonde CsI(Tl)Utilisation de POCI et de la sonde CsI(Tl)
2 types d’exploration : 2 types d’exploration :
exploration localeexploration locale
exploration complète du torseexploration complète du torse
-
-
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Tous les ganglions sont détectés avec la caméra POCITous les ganglions sont détectés avec la caméra POCI
Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (II)Étude comparative sur fantôme anthropomorphique (II)
Les temps d’exploration sont comparables avec la sonde et l’imageurLes temps d’exploration sont comparables avec la sonde et l’imageur
Exploration locale
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4 5 6Position du ganglion sentinelle
Tem
ps
d'e
xplo
rati
on
(s)
sonde CsI(Tl)
imageur POCI
Exploration complète
0
40
80
120
160
200
0 1 2 3 4 5 6Position du ganglion sentinelle
Tem
ps
d'e
xplo
rati
on
(s)
sonde CsI(Tl)
imageur POCI
Non détecté avec la sonde
Non détecté avec la sonde
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Évaluation clinique de la caméra POCIÉvaluation clinique de la caméra POCI
PatientesPatientes ::
Méthode :Méthode :
L’évaluation clinique inclut 16 patientes L’évaluation clinique inclut 16 patientes présentant un cancer du sein T1 N0 M0présentant un cancer du sein T1 N0 M0
Injection péritumorale de 50 Injection péritumorale de 50 MBq de TcMBq de Tc99m99m effectuée 18 effectuée 18 heures avant l’opérationheures avant l’opération
Le chirurgien utilise la caméra POCI et la sonde CsI(Tl) pour la Le chirurgien utilise la caméra POCI et la sonde CsI(Tl) pour la localisation localisation transcutanée du GStranscutanée du GS
Les performances de détection de l’imageur POCI et de la sonde sont Les performances de détection de l’imageur POCI et de la sonde sont déterminées pour les deux types de protocoles : déterminées pour les deux types de protocoles : avec et sans lymphoscintigraphie préliminaire.avec et sans lymphoscintigraphie préliminaire.
En collaboration avec l’Institut Gustave Roussy (En collaboration avec l’Institut Gustave Roussy (Villejuif Villejuif ))
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12 cas avec Lymphoscintigraphie12 cas avec Lymphoscintigraphie
Tous les GS ont été identifiés avec des temps comparables pour Tous les GS ont été identifiés avec des temps comparables pour la caméra POCI et la sondela caméra POCI et la sonde
Temps d'exploration
0
1
2
3
4
5
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 180
temps (s)
nu
mb
re d
e p
atie
nte
s
POCI
sonde CsI(Tl)
Ganglions sentinelles
Bruit issu du site d’injection
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La caméra POCI est capable de prédire le nombre de GS et de les localiserLa caméra POCI est capable de prédire le nombre de GS et de les localiser
PatientePatienteDétection du GS Détection du GS POCI / POCI /
SondeSonde POCI (s)POCI (s) sonde (s)sonde (s)
11 POS (1) / POSPOS (1) / POS 110110 5656
22 POS (2) / POSPOS (2) / POS 1212 6060
33 POS (2) / NEGPOS (2) / NEG 3131 --
44 NEG / NEG NEG / NEG -- --
4 cas sans Lymphoscintigraphie4 cas sans Lymphoscintigraphie
Ganglions sentinelles
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Conclusion - PerspectivesConclusion - Perspectives
Autres protocoles Autres protocoles cliniquescliniques
Protocole du GS pour le Protocole du GS pour le cancer du seincancer du sein
Étude comparative : sonde / POCIÉtude comparative : sonde / POCI
Étude comparative : Étude comparative : -caméra / POCI-caméra / POCI
Évaluation en service de Évaluation en service de Médecine NucléaireMédecine Nucléaire
Évaluation en bloc-opératoireÉvaluation en bloc-opératoire
Cancer de la prostateCancer de la prostate
Cancer gastro-entéro-pancréatiqueCancer gastro-entéro-pancréatique
L’étude comparative (simulations et fantôme) a permis de définir les configurations L’étude comparative (simulations et fantôme) a permis de définir les configurations cliniques pour lesquelles l’imagerie en bloc opératoire est complémentaire aux sondes : cliniques pour lesquelles l’imagerie en bloc opératoire est complémentaire aux sondes : GS proche du site d’injection ou situé profondément dans les tissusGS proche du site d’injection ou situé profondément dans les tissus
L’évaluation clinique de POCI a confirmé les résultats de l’étude comparative et a L’évaluation clinique de POCI a confirmé les résultats de l’étude comparative et a souligné le potentiel de POCI souligné le potentiel de POCI en cas d’absence de lymphoscintigraphie préliminaireen cas d’absence de lymphoscintigraphie préliminaire
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Conclusion et Perspectives (II)Conclusion et Perspectives (II)
Étendre la détection per-opératoire pour la chirurgie des glioblastomes (Étendre la détection per-opératoire pour la chirurgie des glioblastomes (S. BonzomS. Bonzom) )
Participer à la mise au point d’un nouveau Participer à la mise au point d’un nouveau radiopharmaceutique dédié au diagnostic des radiopharmaceutique dédié au diagnostic des tumeurs cérébrales (SHFJ)tumeurs cérébrales (SHFJ)
Développement d’un autre dispositif dédié à Développement d’un autre dispositif dédié à la chirurgie assistée par radio-guidage des la chirurgie assistée par radio-guidage des tumeurs cérébrales (Hôpital Henri Mondor)tumeurs cérébrales (Hôpital Henri Mondor)
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