SPECT/CT osseuseaux bisphosphonates-(99mTc)
Protocole d’acquisition
Docteur Frédéric Paycha
Service de Médecine Nucléaire
Hôpital Lariboisière
Assistance Publique-Hôpitaux de Paris
Module optionnel Imagerie hybride ostéo-articulaireDES de Médecine Nucléaire /DES de Radiologie
16 & 17 mai 2018
Plan
• Paramètres d’acquisition TEMP/TDM
• Reconstruction TEMP/TDM
• TEMP/TDM performances diagnostiques
• TEMP/TDM 1-3 FOV: Indications cliniques
• TEMP(/TDM) précoce
• TEMP/TDM adaptée au patient hyperalgique
• Artéfacts
Paramètres acquisition SPECT
Exemple 1 FOV Thorax
Matrice 128 x 128
128 vues / 64 positions / 3° (2 têtes)
20 s par pas
Durée SPECT : 20 minutes
+ installation
+ Balayage CE 15 cm/min
Bras le long du corps
45-60 minutes
Paramètres d’acquisition TEMP/TDMSpectrométrie Collimateurs TEMP TDM
140 KeV +/- 20%
Basse énergie
Haute résolution
Paramètres :
les 2 détecteurs
angle de départ 0°
Matrice : 128 x 128
Zoom : 1
Sens de rotation : horaire
Angle de départ : 0°
Plage de rotation : 180°
Orbite : non circulaire
Mode : Pas à pas
N° de projections :
32/par D
Temps de pause :
1 position de lit : 20 s/pas
≥ 2 positions de lit : 10
s/pas
Hélice : Respiration
libre,
V = 110 kV
Charge de référence: 80
mAs
(100 mAs si métal)
Programme CARE
DOSE 2 D
Collimation : 6 x 1 mm
Temps de rotation :
1s/tour
Couverture du champ
axial (FOV) :
Par défaut : 500 mm
A diaphragmer à l’aide
de la règle numérique
si hauteur de la zone
anatomique d’intérêt <
40 mm
Pitch: 1,8 (3 lits)Durée totale moyenne: 35’ (SOCE 12’ + TEMP/TDM 3 lits 23’)
• Bras le long du corps• Rachis cervical inclus
TEMP/TDM osseuseParamètres d’acquisition en vigueur aux HUG
12
• Balayage squelette entier
• Injection 13MBq/Kg HDP-(99mTc)
• Centrage sur l’énergie du Tc99 (140Kev) avec fenêtre symétrique de 15%
• Collimateur LHRH
• WB : balayage 15 cm/min incidence ANT et POST
• Zoom :1
• Matrice 256x1024
• Double SPECT
• 2 Détecteurs (FOV 38,7cm)
(TOTAL 75,4cm)
• Orbite non circulaire
• Mode step and shoot
• 32 pas par détecteur (5,6°par pas de 15 secondes) sur 180 degrés
• Zoom :1
• matrice 128x128
• CT Low doseCT spiralé : respiration libre, 110 kVp, 40 mAs (care dose system)Temps de rotation 0,8sKernel B08s spect ACWindow: spineFOV : 500mmCollimation: 6x2,0mm
• Analyse des données
SPECT : reconstruction itérative OSEM flash3D à partir des données brutes : 8 itération, 8 sous-ensemblesfiltre gaussien en postprocessing (FWHM 5.0mm)
CT: algorithme haute résolution avec filtre dur B70Épaisseur de coupe 3mm avec incrément de 2mm
Durée totale: 36’ (Planaire 12’ + SPECT 2 FOV 24’)Dose efficace globale: 9,5m Sv (CT 5,5 mSv + scintigraphie 4 mSv)
Balayage corps entier ± clichés planaires ! Activité: 700 MBq ! Vitesse de balayage: 10 cm/min !
SPECT Matrice: 128 x 128 Step-and-shoot: 25 s/pas 2 FOV
CT low dose Tension: 120 kV Ixt = 2,5-20 mAs Pitch = 1,5 Epaisseur de coupe: 2,5-5 mm
Durée totale WB + SPECT/CT= 25 min
Contexte clinique
• F, 59 ans
• Carcinome lobulaire
infiltrant 6 cm de diamètre N+
opéré
• Bilan d’extension initial
• Lombo-fessalgies droites
peu gênantes
Scintigraphie osseuse
balayage corps entier
• Foyer hyperfixant solitaire
indéterminé en L3 ?
TEMP/TDM du rachis lombaire
Hyperfixation scintigraphique + ostéolyse ½ D du corps de L3 + masse tissulaire en TDM
Méthodes itératives statistiques
MLEM (Maximum Likelihood Expectation Maximization) utilise une formulation probabiliste du problème de reconstruction : suppose que les données mesurées (sinogrammes ou projections) obéissent à une statistique de Poisson
OSEM (Ordered Subset Expectation Maximisation): version accélérée de MLEM: Tri des P projections en sous-ensembles ordonnés
RAMLA (Row Action Maximum Likelihood Algorithm) est un cas particulier de OSEM: le nombre de sous-ensembles est égal au nombre de projections
A combien d’itérations s’arrêter ?
Convergence vers la solution puis divergence de la procédure lors de la reconstruction des très hautes fréquences du fait de la présence de bruit (haute fréquence)
Le choix du nombre d’itérations conditionne le compromis résolution spatiale vs bruit
Optimisationparamétrage OSEM
en SPECT/CT osseuse
Nombresous-ensembles
Nombreitérations
OSEM 2 D 8 5
OSEM 3 D 4 8
Johannes Zeintl, J Nucl Med 2010
De quelle TDM a besoin la TEMP/TDM osseuse?
Adapté d’après la présentation « Clinical Molecular Imaging: Symbia T2 » du Professeur Torsten Kuwert, 52th Annual Meeting of the Society of Nuclear Medicine, Toronto, 18 juin 2005
2. Choix des paramètres TDM
Acquisition CT
1. mAs (charge / flux photons)
2. kV (énergie photons)
3. Epaisseur de
reconstruction voulue
4. Pitch (étirement hélice)
5. Volume exploré CT
= FOV SPECT
6. Durée totale acquisition CT
Reconstruction
Visualisation
Filtre Kernel
Fenêtrage
Choix des paramètres / opérateurEx « SureView® »
Manuel
1. mAs (S/B)
2. Epaisseur cpereconstruite
3. Volume exploré
4. Durée totale acquisition CT
Automatique
1. mA
2.Temps / rot tube
3. Pitch
4. Collimation
Dose et signal / bruit constants
mAs eff = (mA*rot) / pitch
Incrément de reconstruction ( Espace intercoupe )
Volume partiel Marches d’escalier (MPR)
Chevauchement coupes reconstruites 20-40%
5mm jointif 5mm tous les 2,5 mm
Exemple réglage CT : protocoles
Rachis Bassin Pieds Mains Pédia
kV 130 130 130 130 110
mAs 120(*140-150)
120(*140-150)
90 (*110-120)
90 (*110-120)
50
Ép. coupe reconstruite
2mm 2mm 1,25mm 1,25mm -
Incrément reconstr.
1,5 mm
(30%)
1,5 mm
(30%)
0,8mm
(30%)
0,8mm
(30%)
-
MPR Sagittal Coronal Sagittal Coronal -
+ logiciel adaptation de dose +++* = prothèse
Coupes réorientées ++
2. Choix des paramètres TDM
Acquisition CT
1. mAs (charge / flux photons)
2. kV (énergie photons)
3. Epaisseur de
reconstruction voulue
4. Pitch (étirement hélice)
5. Volume exploré CT
= FOV SPECT
6. Durée totale acquisition CT
Reconstruction
Visualisation
Filtre Kernel
Fenêtrage
Filtre de reconstruction TDM
Filtre dur B70
Os ++
(Poumons)
Résolution spatiale
Anatomie
+ bruitée
Filtre mou B20
Parties molles ++
(Foie / Crâne)
Résolution en densité
Contraste
+ lissé
Fenêtrage TDM
Fenêtre osseuse
200 (C) / 1500 (W)
Parties molles
30 (C) / 300 (W)
Centre (C)Densité organe étudié (visuel)
Largeur (W)Niveaux de gris autour du centre
Filtre B70 dur
Filtre B70 dur
Filtre B20 mou
Filtre B20 mou
Fen
êtra
ge p
.mo
lles
Fen
êtra
ge o
s
40(C) / 300(W)
450(C) / 1500(W)
Auteur Année IndicationNb
patients
Nb total lésions
(indéterminées)Gold standard
Réduction de
lésions
équivoques
Horger rp 2004 Onco 47 104 (67)Suivi radio-clinique
et/ou biopsie76%
Römer rp 2006 Onco 57 125 (52) Absencent 92%
Strobel p 2007Onco,
Rhumato37 49 (9)
Suivi radio-bio-clinique
et/ou biopsie100%
Even-Sapir p 2007 Rhumato 76 85 (85) Suivi-radio-clinique 42%
Zhao rp 2009 Onco 125 141 Suivi radio/ Biopsie 96%
Helyar rp 2009 Onco 40 50 (30) Suivi TEMP/TDM 86%
Sharma rp 2011 Onco 50 (65) Biopsie, IRM, PET-CT 97%
Sharma rp 2012 Onco 99 108(49)Biopsie, IRM, PET-CT
96%
Palmedo p 2013 Onco 308 839 (240) IRM, TEMP/TDM 99%
Présent rp 2014Onco et non
onco39 409 (126)
Biopsie, IRM,
TEMP/TDM, TEP-CT87% R: rétrospectif
P: prospectif
Réduction de lésions indéterminées en TEMP/TDM par rapport à SOCE
M Abulizi & F Paycha, Méd Nucl 2014
85-90% de réduction des foyers de nature indéterminée
en planaire !
TEMP/TDM à FOV multiples: Indications cliniques
• Indications: pathologies ostéo-articulaires systémiques
– Oncologie
– Rhumatologie
• Combien de FOV ? Equivalent TAP = 3 FOV
• Attention aux métastases distales !
– Modèles modalités d’imagerie étendue non corps entier
• TDM TAP
• IRM pelvi-rachidienne
• TEP/TDM au FDG champ base du crâne-mi-cuisses
– Cancers ostéophiles pourvoyeurs de MO périphériques
• Sein, poumon, rein, colo-rectal, mélanome
• Douleur des membres
• Rhumatismes inflammatoires chroniques: Formes acrales !
– Spondylarthropathies
– Polyarthrite rhumatoïde
TEMP/TDM à FOV multiplesRhumatismes inflammatoires chroniqes
Spondylarthropathieà forme
périphériqueinaugurale
Scintigraphie osseuse planaireBalayage corps entier
Contexte clinique
• Patient âgé de 32 ans, d’origine sénégalaise
• Dorsalgie d’aggravation progressive de rythme mixte, associée à une AEG, sueurs nocturnes
• Suspicion radio-clinique de spondylodiscite tuberculeuse en T8-T9
TEMP/TDM rachis cervicalAxiales TEMP, TDM, TEMP/TDM
Arthrite tuberculeuse d’une costo-transversaire du rachis dorsal
Spondylite de C7
TEP/TDM FDGCoupes axiales thorax
Affichage des coupes TDMréglé en fenêtre osseuse
et en fenêtre molle
Spondylodiscite T9-T10Abcès paravertébral
Lésions pleuro-pulmonaires G
TEMP/TDM 3 FOVBiais
• Rares études prospectives
• Etudes asymétriques: Sp >> Se
• Faisceau de critères TEMP non explicité
• Données TDM ignorées
• Gold standard sporadique (anatomiepathologique) ou composite
Auteur Année Indication Nb patients Jeu de critères
Horger rp 2004 Onco 47 Non
Römer p 2006 Onco 57 Oui, local, 3 points score
Strobel p 2007 Onco, Rhumato 37Oui, local, 5 points score
Even-Sapir p 2007 Rhumato 76 Non
Zhao rp 2009 Onco 125 Non
Helyar rp 2009 Onco 40Oui, local, 3 points score
Sharma rp 2011 Onco 50 Non
Sharma rp 2012 Onco 99 Non
Palmedo p 2013 Onco 308Oui, local, 5 points score
Présent rp 2014 Onco, Rhumato 39Oui, local, régional et
global
rp: rétrospectif
P: prospectif
M Abulizi & F Paycha, Méd Nucl 2014
Jeu de critères TEMP(/TDM) caractérisant la lésion osseuse
Interprétation des images TEMP/TDM idem SOCE
Localisation physaire des anomalies de fixation
Découpage du squelette en 6 régions anatomiques
Texture de l’anomalie
Nombre d ’anomalies
Identification de configurations aux échelons local, régional et
global
Association des configurations
Sélection de signes négatifs
Évolution temporelle des anomalies
F Paycha, Méd Nucl 2007, Méd Nucl 2011, Méd Nucl 2012
y = -0,2804x + 0,9678
R² = 0,60647
84%
86%
88%
90%
92%
94%
96%
98%
100%
102%
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
Sp
TE
M/T
DM
biopsie
M Abulizi & F Paycha, Méd Nucl 2015
Sp TEMP/TDM vs Biopsie osseuse Corrélation linéaire
Auteur AnnéeNb
patientsImagerie
Métastases
Primitif
Totales Distales
Jacobson rp 1990 48 SCE 48 (100) 8 (16,5) Divers
Traill rp 1999 121 IRM rachis, SCE 121*(100) 4* (3,3) Sein
Groves p2006 14 TDM-TAP, SCE 825 (100) 4 (0,4) Sein
Nakahara rp 2008 66 TDM-TAP, SCE 94 (100) 16 (16) Non rapporté
Bristow p 2008 44 TDM-TAP, SCE 44*(100) 1*(2) Sein
Wang rp 2012 102 TEMP, SCE 2000 (100) 168 (8,5) Prostate
Palmedo rp 2014 72TEMP/TDM TAP,
SCE839 (100) 30 (3,6) Prostate et sein
Présente rp 2014 37 TEM/TDM TAP, SCE 323 (100) 5(1,5) Divers
Total # 340 # 4129 230 (5,6) #
rp: rétrospectif
P: prospectif
Métastases osseuses extra-axiales méconnues par la TEMP/TDM 3 FOV
Epid
ém
iolo
gie
Les métastases distales s’avèrent
rares (5%)
Le taux de métastases osseuses
distales solitaires chute à 2%
Métastases distales solitaires
asymptomatiques rarissimes
Intérêt de la TEMP/TDM 3 FOV sans balayage corps
entier associé à envisager en routine
oncologique clinique
Métastases osseuses extra-axiales méconnues par la TEMP/TDM 3 FOV
Tact
ique
TEMP/TDM du squelette axialen complément du balayage squelette
total (1/2)
– L’image de balayage corps entier est anormaleavec
• Présence d’un ou plusieurs foyers du squelette axial de nature indéterminée
• Présence d’anomalies de fixation oligofocales(N<6) suspectes du squelette axial
• Présence d’anomalies de fixation suspectes du squelette périphérique
TEMP/TDM du squelette axialen complément du balayage squelette
total (2/2)
– L’image de balayage corps entier est dans les limites de la normale mais discordante avec
• La présentation clinique : Douleurs musculo-squelettiques inexpliquées associées à des signaux d’alarme (red flags)
• Les antécédents: Cancer ostéophile à haut risque de métastases osseuses
• Les anomalies constatées à l’imagerie morphologique et/ou métabolique
• Une augmentation pathologique inexpliquée des marqueurs tumoraux plasmatiques
Ultérieurement, dans quelles circonstances substituer le balayage corps entier par une TEMP/TDM 3 FOV dans
un contexte oncologique ?
Tout cancer ostéophileclassiquement ne générant pas
d’acrométastases.
Tout cancer ostéophile ne présentant pas de suspicion
clinique ou sur une autre imagerie d’acrométastases
Tout patient n’ayant pas bénéficié d’une TDM thoraco-abdomino-pelvienne au cours des 3 derniers mois (sinon
réaliser une TEMP 3 FOV seule, puis fusionner a posteriori la TEMP avec la TDM diagnostique)
TEMP/TDM précocePourquoi ?
• Planaire précoce + SPECT/CT tardive d’une même région anatomique:
Modalités d’acquisition non comparables !
Planaire précoce non/peu exploitée dans l’analyse !
• Gain de spécificité et de sensibilité de la SPECT(/CT) précoce sur le planaire précoce (idem SPECT/CT tardif sur planaire tardif)
• Comparabilité SPECT précoce/SPECT tardif
TEMP précoce/TDM précoceou TEMP précoce/TDM tardif ?
• Argumentaire– SPECT précoce + CT précoce: Repères osseux mal
individualisables, pas de positionnement du patient strictementidentique entre temps précoce et tardif
– SPECT précoce + CT tardif: Limitation de l’irradiation liée à 2 CT d’une même région
• En pratique– Région pelvi-rachidienne: Structures osseuses volumineuses =
repères valides, proximité organes radio-sensibles: SPECT précoce+CT tardif
– Pieds: Structures osseuses composées d’éléments de petite taille, douleur d’où non recalage, pas d’organe radio-sensible: SPECT précoce+CT précoce
– Genoux: Angle de flexion variable d’où non recalage, pas d’organeradio-sensible: SPECT précoce+CT précoce
TEMP/TDM précoceProtocoles d’acquisition TEMP
• 8 secondes par projection, 72 projections totales sur 360° (donc 36 projections enregistrées par chaque tête sur 180°)
• 60 projections par tête soit 120 projections / entre 6 et 8 secondes par angle
• 4 secondes par projection, 144 projections totales sur 720° (donc 72 projections enregistrées par chaque tête sur 360°), ce qui revient à faire « 2 tours »
TEMP/TDM précoceProtocoles d’acquisition TDM
• Acquisition TDM précoce ultra basse dose (80 kV, 20 mAs)
• Acquisition TDM basse dose idem TDM tardif
• Acquisition TDM précoce rachis affranchie des concentrations d’activité extra-osseuse parasite (cavités cardiaques, reins)
SPECT/CT tissulaire (précoce)Indications cliniques
• Squelette naïf– Articulations
• Recherche de synovite: Sacro-iliaques (spondylarthropathies)• Suspicion d’arthrite septique
– Enthèses• Recherche d’enthésopathie (aponévropathie plantaire)• Recherche d’enthésite (SAPHO, spondylarthropathies)• Recherche de tendinopathie (tibial postérieur)• Evaluation de tendino-bursite (moyen glutéal)
– Os• Suspicion d’ostéonécrose et/ou d’infarctus osseux• Suspicion de pseudarthrose• Suspicion d’ostéomyélite• Suspicion de CRPS de type I• Aide au diagnostic différentiel fracture de fatigue ou périostite• Suspicion de tumeur osseuse primitive: Discussion au cas par cas
• Squelette instrumenté– Prothèse articulaire douloureuse– Arthrodèse axiale ou périphérique douloureuse– Complications d’ostéosynthèse: pseudarthrose, ostéonécrose
Mme Ju Ma, 79 ans
• PUC latérale gauche le 20/01/2015
• Choc rotulien direct en novembre 2016
• Douleurs persistantes, mécaniques
• Rx : face et profil de genou + TDM diagnostique: RAS
• Scintigraphie osseuse
Pathologies majoritaires en cause
• Métastases osseuses
• Fractures par insuffisance osseuse
• Ostéonécroses et infarctus osseux
• Rhumatismes inflammatoires chroniques en poussée
Adaptation du protocole d’acquisition
• Augmenter l’activité injectée: 9 MBq/kg 13 MBq/kg
• Raccourcir l’intervalle injection-imagerie à 1,5-2 h
• Elaguer 1 projection/2 32 projections
• Abréger le temps de pose/projection à 10 s
EJNMMI Research (2017) 7:1
Artéfacts SPECT/CT
Mouvements patient
Extrémités / Pieds ++
Contention/Confort++
Bras le long du corps
+/- correction
+/- refaire acquisition
Erreurs de correction d’atténuation / Quantification
Identification et correction d’artefactIllustration par une observation clinique
• Homme, 45 ans
• Cervicalgie inflammatoire G d’apparition récente
• ATCD: VIH, cancer du canal anal irradié en 2011
CT complémentaireChamp diaphragmé (z = 15 cm)
Orifice supérieur du thoraxStep-and-shoot accéléré (10 s/pas)
Artéfacts SPECT/CT
ImplantsMétalliques
Care Dose
Fenêtrage (haut et large)
Interpolation échelle UH
Filtre de reconstruction
MPR coronal / sagittal
Images non corrigées
Erreurs de correction d’atténuation / Quantification
Artéfact métallique
Barrett Radiographics 2004
Fenêtres de visualisation hautes (L) et larges (W)
Interpolation pour remplacer les valeurs extrêmes
• Les artefacts engendrés par la présence de matériel métallique, incluant les artefacts de durcissement du faisceau, sont variables selon le niveau d’énergie des rayons X
• Ces artefacts sont significativement réduits pour un niveau d’énergie des rayons X autour de 110 keV
• Protocoles spécifiques de réduction des artefacts (MARs)
Réduction des artéfacts métalliques
A Miquel & C Phan, Le scanner double énergieet l’imagerie spectrale en imagerie ostéo-articulaire, 20èmes ateliers de Savoir-Faire en Radiologie Ostéo-Articulaire, 22 septembre 2012, Paris
Réduction des artéfacts métalliquesAugmentation de la charge (I x t) de référence
à tension constante (130 kV)
Epaisseur de coupe Produit intensité x durée
Os vierge Os métal
Coupes épaisses (3 mm) 120 mAs 150 mAs
Coupes fines (1 mm) 120 mAs 150 mAs
Extrémités 90 mAs 110 mAs
Protocole d’acquisition Symbia T6, Siemens, France
Standard DECT 70 keV + MARs
Réduction des artéfacts métalliquesEffet des MARs
A Miquel & C Phan, Le scanner double énergie et l’imagerie spectrale
en imagerie ostéo-articulaire,
20èmes ateliers de Savoir-Faire en Radiologie Ostéo-Articulaire,
22 septembre 2012, Paris
Tableau récapitulatifParamétrages d’acquisitionet de reconstruction SPECT
pour la réduction d’artéfact métallique
• Affichage coupes corrigées ET non corrigées
• Modification sous-ensembles/itérations OSEM 3 D ?
Tableau récapitulatifParamétrages d’acquisitionet de reconstruction TDM
pour la réduction d’artéfact métallique
TM Coupal, Skeletal Radiol 2014
Conclusion
• Multiples variantes de protocole SPECT/CT selon l’indication clinique, à planifier en amont
• Rôle croissant de l’acquisition SPECT/CT
• Vers un abandon probable du balayage planaire du squelette entier au profit de SPECT/CT « TAP » 3 FOV ou de SPECT/CT squelette entier (caméras CZT corps entier)