GAMMA CAMERA

2015/2016

MST. Génie Biomédicale Instrumentation & Maintenance

Réalisé par :ZOURHRI Mobarak

LABAKOUM Badr-eddine

Sommaire

• Introduction• Principe de scintigraphie • Description technique de Gamma-Camera • Formation de l’image• Applications médicales • Conclusion

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Introduction

3

4

5

Que cherche-t-on à voir ?La structure ou la fonction ?

6

Principe de scintigraphie

6

7

Injection dans la veine du bras, d’un produit radioactif : technétium 99m.

Après l’injection, un délai compris entre quelques minutes ou plusieurs heures, est nécessaire avant la prise des clichés.

Les clichés sont pris à l’aide d’une appareille de scintigraphie: (gamma caméra).

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Description technique de Gamma-Camera

Schéma globale de Gamma-Camera

Détection

Electronique

du calcul

10

11

Détecteur

Détection

Electronique

du calculLa tête de détection de la gamma caméra ,amplifie l’émission des rayons gamma , sous la forme d’un signal électrique.

Comment…?

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Détecteur

Collimateur

Cristal scintillate

ur

Guide de lumière

Photomultiplicateur

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Collimateur. Sélection géométrique des rayonnements émis par la source vers le scintillateur. Différents types de collimateurs :

classification des collimateurs : – la taille des trous.

distinction des collimateurs : – hautes et moyennes énergies. – les haute résolution. – une haute sensibilité.

– collimateurs parallèles.

– collimateurs pinhole(sténopé).– collimateur fan-beam( eventail ).

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Exemple:

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Cristal scintillant(scintillateur). Le cristal convertit les photons gamma en énergie

lumineuse.

Photon

Photons U.V

Doit être activé au thallium (Tl) pour assurer un bon rendement de luminosité.

Efficacité de détection de 90% pour 140 keV,75% pour 160 keV.

grande surface rectangulaire ou circulaire (jusqu’à 60cm de diamètre) et de faible épaisseur (généralement 6à12mm).

scintillateur

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Guide de lumière.

Le guide de lumière est une plaque de verre placée entre le cristal et la

Photomultiplicateur + des joints optique (graisse de silicones). Le rôle de guide de lumière est

double :

– L’éloignement des photomultiplicateur par rapport au cristal.

– Une adaptation d’indice de réfraction entre le cristal (indice très élevé) et le vide des PM (indice=1) .

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Photomultiplicateur. Convertissent l’énergie lumineuse venant du cristal en

signal électrique. Signal électrique proportionnel la quantité de lumière

reçue (elle même proportionnelle à l’énergie déposée dans le cristal). Le PM multiplie le nombre réduit d’électrons par un facteur

de 106 à 10¹º.

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Architecture générale d’un détecteur:

Conversion l’énergie

lumineuse en potentiel électriqueConversion de l’énergie

en photons lumineux

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Le circuit électronique du calcul permet de déterminer la localisation du point d’interaction du photon dans le cristal et la valeur de l’énergie du photon.

Comment…?

Electronique du calcul

Détection

Electronique

du calcul

20

Electronique du calcul

Détection

Calcule de la position des scintillations

∑Sélecteur d’amplitud

e

Préamplificateur

Localisation

Analyseur d’impulsion

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Préamplificateur. Il introduit entre les PM et la matrice de

résistances. Le rôle est de laisser passer que les impulsions des PM dont l’amplitude

est supérieure à une valeur prédéfinie.

réduire de façon significative les fluctuations statistiques

& d’entrainer un gain en résolution spatiale.

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Localisation. Chaque PM est relié à un nombre définie des

résistances. Ils fournissent le positionnement selon:

– l’axe des abscisses(X+ et X-).

– l’axe des ordonnées(Y+ et Y-).

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Chaque photon est analysé Individuellement Signaux X et Y de localisation dans le plan Signal E, proportionnel à l'énergie du photon gamma.

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Analyseur d’impulsion.

L’analyseur d’impulsion est un appareil électronique qui permet l’analyse de

l’amplitude de l’impulsion de tension sortant du PM.

Connaître l’énergie du photon qui a atteint le détecteur.

Éliminer les impulsions indésirables.

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calculateur détecteurcalculateur statif

interface

traitements

stockage

documents

lit d’exame

n

détecteur

statif

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une substance émettrice gamma+ un détecteur spécifique : une gamma-

caméra_____________________________= image + information quantitative

Formation de l’image

27

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La formation d’image

L’image est la représentation de chaque événement détectés..

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Objet 3D Image 2D

30

Concentration / Atténuation.

ActivitéDistance x

Image 2D

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Qualité des images Les gamma caméras sont limitées en performances, sur la

qualité des images, c'est-à-dire qu'elles ne permettent pas de diagnostiquer correctement certaines pathologies.

Les limites physiologiques

Les limites physiques

Les limites technologiques

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Les limites physiologiques la distribution des radio-traceurs dans le patient et à la

morphologie du patient.

le contraste des images est dégradé.

les radio-traceurs.

la qualité des images est détériorée à cause des mouvements du patient

(battements cardiaques, respiration, ...etc)

un flou sur l'image

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Les limites physiques Les interactions des photons dans le corps du patient..

- Le phénomène d’atténuation.

- Le phénomène de diffusion.

Les limites technologiques

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- La résolution en énergie.

- La résolution spatiale.

- La sensibilité.

Les limites technologiques sont liées aux composants des gamma caméras

et plus particulièrement au module de détection et au collimateur.

- La résolution spatiale. la plus petite distance entre deux sources ponctuelles.

la distance source/collimateur

le diamètre des trous

(les paramètres géométriques du collimateur )

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- La résolution en énergie. la capacité de la gamma caméra à sélectionner avec précision

le pic de l’effet photoélectrique et d’éliminer ainsi le plus possible le rayonnement diffusé.

( l’ordre de 10% à 140Kev)

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- La sensibilité. La sensibilité est définit par le rapport entre le nombre de

photons primaires détectés et le nombre total de photons émis par la source radioactive.

La sensibilité dépend principalement :

- la géométrie du collimateur utilisé. - rendement lumineux du cristal.

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Influence de la matrice d’acquisition Matrice : définit le nombre de pixels dans l’image.

4Pixel (128*128)

1Pixel (64*64)

16 Pixel (256*256)

+ le nombre de pixels ↑

+ la résolution spatiale ↑

+ les fluctuationsstatistiques ↑

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Exemple : (Scintigraphie osseuse)

64*64 256*256

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Exemple : (Scintigraphie osseuse)

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Applications Médicales

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• Par organe : thyroïde, poumons, os…• Par fonction : ventilation, transit, métabolisme...• Par pathologie : inflammation , infection, fracture,

tumeurs bénignes ou cancéreuses…• De la pédiatrie… à la gériatrie• Une contre-indication (relative) : la grossesse

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44

Scintigraphie osseuse

Injection de MDP-Tc99m (dérivés phosphorés entrant dans le métabolisme phosphocalcique)

Normale Pathologique

Injection IV Images corps entier réalisées 2h après

injection

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Scintigraphie pulmonaire Ventilation par inhalation d’aérosols;

Perfusion : injection IV de macro-agrégats technétiés. Images immédiates.

face antérieure

profil droit

oblique postérieur

droit

oblique postérieur

gauche

profil gauche

face postérieure

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Scintigraphie cardiaque(myocardique) Thallium 201 : injection IV à l’acmée de l’effort puis au repos.

Images tomographiques 5 à 30 min après.

Scintigraphie thyroïdienne

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Normale Pathologique

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Absorption du traceur et du

marqueur

Le marqueur se diffuse dans tout le corps mais

est plus particulièrement assimilé par les cellules

de la thyroïde

1

2

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Le marqueur sera désintégré régulièrement en fonction de sa demi-vie. En émettent des

rayons

3

Une faible quantité de rayons qui

circulent encore dans le reste du

corps

5

Mise en évidence d’un

disfonctionnement d’une partie

de la tyroïde

7

Traitement informatique des signaux

reçue

Caméra capable de capter les rayons

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Conclusion

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Bibliographie:

• https://www.icm-mhi.org/fr/soins-et-services/examens-et-traitements/scintigraphie-pulmonaire-ventilation-perfusion.

• http://je-comprends-enfin.fr/index.php?/Physique-nucleaire/examens-medicaux-et-radioactivite/id-menu-56.html.

• http://www.unipd.it/nucmed/TF/TF.camera.ita.htmlp.

• http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/Principe_Gamma_Camera.htm.

• La Médecine Nucléaire : Dr S.Becker ,Centre Eugène Marquis.

• THÈSE DE DOCTORAT : Etude d’une nouvelle architecture de gamma caméra à base de semi-conducteurs CdZnTe /CdTe.

• Thèse Electronique d'acquisition d'une gamma-caméra : Université Clermont -Ferrand II { Blaise Pascal Ecole Doctorale Sciences

Pour l ' Ingénieur de Clermont -Ferrand

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Merci pour votre Attention

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