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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).
8
9
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…?
12
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
28
La formation d’image
L’image est la représentation de chaque événement détectés..
29
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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36
- 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
47
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
4
6
Conclusion
50
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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