Synchronisation respiratoire en tomographie par émission de positions couplée à un tomodensitomètre : étude des paramètres d'acquisition et comparaison de deux systèmes de synchronisation

Respiratory synchronization in positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) : study of acquisition parameters and comparison of two synchronization devices

• Auteur / Autrice : Julia Nalis
• Direction : Olivier Caselles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Radiophysique et imagerie médicales
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spirométrie

Tomographie par émission de positons

Respiration

Mots clés libres

Tep-tdm

Quantification

Synchronisation respiratoire

Fantôme respiratoire

Spiromètre

RPM(r)

Mode liste

Résumé

En Tomographie par Emission de Positons, la quantification du signal recueilli doit être la plus précise possible si l'on veut suivre l'évolution de la maladie d'un patient, particulièrement s'il s'agit d'évaluer l'efficacité d'un traitement. Cependant, le signal détecté par le TEP est entaché de plusieurs biais, dont un flou lié aux mouvements respiratoires que l'on peut observer notamment au niveau pulmonaire et hépatique. La tendance actuelle cherche donc à prendre en compte la respiration des patients lors de l'acquisition des images TEP-TDM : cette technique appelée couramment " TEP-TDM à 4 dimensions " a été au centre du travail présenté ici. Notre étude a constitué tout d'abord à l'élaboration d'un montage expérimental permettant d'étudier les paramètres pouvant avoir une influence lors de l'acquisition des données TEP synchronisées à la respiration. L'utilisation du mode liste a ainsi pu être validée pour l'acquisition de données TEP 4D. Ce montage a également permis de définir les domaines d'application de la synchronisation respiratoire : nous préconisons d'appliquer le 4D lorsque le déplacement de la structure étudiée est supérieur à son rayon le plus grand. Dans un second temps, nous avons comparé deux systèmes de synchronisation respiratoire : le SpiroDynr'X et le RPM(r). Nous avons pu montrer que les images TEP 4D obtenues avec le SpiroDynr'X permet d'obtenir des images de qualité au moins équivalente en termes de quantification du signal et d'estimation des volumes à celles obtenues avec le RPM(r). Enfin, nous avons pu définir un protocole d'acquisition des images TEP 4D qui sera applicable dans le cadre d'un protocole de recherche clinique.

It is now widely admitted that Positron Emission Tomography has a major interest in oncology for disease follow-up and particularly if treatment efficacy evaluation is needed. Thus, signal quantification has to be as accurate as possible. However, PET detected signal is subject to different bias, one of which is a blur effect due to respiratory movements. Respiratory gated acquisitions are called "4D imaging" and this technique is the topic of this work. In a first time, an experimental assembly was developed to study parameters impacting 4D PET data acquisition. The first result was the validation of list mode acquisition mode. Secondly, application field of 4D imaging was determined: our conclusion is that gated acquisitions are required when structure of interest displacement is superior to its larger radius. In a second part, two rival respiratory synchronization devices were compared: the SpiroDynr'X and the RPM(r) system. We demonstrated that 4D PET images obtained using SpiroDynr'X lead to a similar or better quantification accuracy and volume determination than data gated with the RPM(r) device. Finally, we defined a 4D PET routine acquisition protocol which will be used for a clinical trial.