2.5 Quantification par TEMP-TDM
2.5.2 Matériels et méthodes
L’étape de quantification nécessite au préalable une préparation d’échantillons de HoCl3 à des concentrations bien définies contenus dans un fantôme d’eau. Les acquisitions ont été effectuées sur la gamma- caméra Siemens Symbia T16. La concordance entre imagerie TEMP et TDM peut constituer une double vérification de la quantification. Traditionnellement, le rôle de la modalité TDM couplée à la TEMP est de corriger l’auto-atténuation de l’imagerie TEMP. La première partie consiste en une quantification purement TDM par mesure indirecte de la radioactivité. La seconde partie mesure directement ce signal par modalité TEMP et est prise comme modalité de référence dans le but de valider le signal TDM.
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2.5.2.1 Courbe de calibration TDM
Une première partie est préalablement effectuée avec la modalité TDM de la gamma-caméra afin de réaliser une courbe de calibration en fonction de la concentration de 165Ho pure du HoCl3. Cette courbe permet
une conversion des UH directement en concentration d’holmium par voxel.
Six concentrations de HoCl3 variant de 10 à 60 mg.ml-1 sont préparées individuellement dans un tube et
placés dans le fantôme de Jaczscak d’une capacité de 6,9 L, de 21,6 cm de diamètre, de 18,6 cm de hauteur et pris sans accessoires. Les acquisitions sont effectuées avec toutes les tensions disponibles de l’appareil, soit 80, 110 et 130 kV avec un échantillonnage spatial de 0,725 mm x 0,725 mm x 0,7 mm, charge (mA.s) automatique et reconstruction B31s. Une concentration additionnelle de 230 mg.ml-1 est préparée dans une sphère incluse dans
le fantôme NEMA IEC Body Phantom™, dont la description exhaustive sera effectuée par la suite. Les données sont analysées avec le logiciel OsiriX Lite avec une région d’intérêt circulaire (ROI) de 2,127 cm2 sur une coupe
transverse centrée à mi-hauteur des tubes.
Figure 50 – Disposition du fantôme NEMA IEC Body Phantom™ sur la caméra TEMP-TDM (à g.) et coupe transverse d’image TDM centrée à mi-hauteur des tubes (à d.)
L’activité contenue dans une sphère peut être ainsi déduite indirectement par le calcul suivant : 𝐴𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒 = [𝐻𝑜]𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒× 𝑉𝑠𝑝ℎè𝑟𝑒× 𝐴𝑠 (28)
[𝐻𝑜]𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒 : la concentration déduite de la mesure des UH (mg.ml-1) par voxel
𝑉𝑠𝑝ℎè𝑟𝑒 : le volume de la sphère entièrement remplie (ml)
𝐴𝑠 : l’activité spécifique (MBq.mg-1) en supposant l’activité homogène dans le produit brut
Cette équation est utilisée dans le cas d’une quantification purement TDM, sans contribution de la modalité TEMP et est appliquée à tous les voxels d’une image. L’activité totale contenue dans la segmentation de la sphère doit être corrélée avec la mesure directe de la modalité TEMP pour être validée.
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2.5.2.2 Correspondance TEMP-TDM
Cette partie consiste à démontrer la concordance de l’activité injectée fournie directement par la modalité TEMP (𝐴𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟é𝑒) avec celle mesurée par la modalité TDM (𝐴𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒). Si l’algorithme de reconstruction des
images de la TDM est trivial, celui de la modalité TEMP est dépendant des propriétés des radio-isotopes employés ainsi que de la géométrie de l’appareil d’acquisition, ce qui complique la tâche de reconstruction. À ce jour, l’UMC Utrecht est le seul institut utilisant un module de reconstruction itératif avec correction de diffusion basée sur l’algorithme de Monte-Carlo permettant de reconstruire des coupes tomographiques de l’166Ho
(UMCS).
2.5.2.3 Acquisition TEMP-TDM
Le fantôme NEMA IEC Body Phantom est composé d’un compartiment équivalent au torse, comportant six sphères de diamètres (mm)/volumes (ml) suivants : 10 mm/0,52 ml ; 13 mm/1,15 ml ; 17 mm/2,57 ml ; 22 mm/5,58 ml : 28 mm/11,49 ml ; 37 mm/26,52 ml.
Figure 51 – Fantôme NEMA IEC Body™ installé sur la caméra Siemens Symbia T16 au UMC Utrecht
Les paramètres d’acquisition pour le TEMP sont : échantillonnage spatial de 4,8 mm x 4,8 mm x 4,8 mm, fenêtre d’énergie [74,93 keV – 87,4 keV], collimateur MELP (medium energy low-penetration) en raison de la présence de nombreux photons de basse énergie du 166Ho, 120 projections, reconstruction OSEM : 60 itérations
et 8 sous-ensembles. Ces paramètres d’acquisition adaptés au module de reconstruction UMCS (Elschot, Lam, et al. 2013).
L’activité choisie est de 126,82 MBq mesurée à l’activimètre et corrigée au temps de départ de l’acquisition, incluse dans une masse totale de 914,29 mg d’holmium. Une activité spécifique de As = 1,39.10-1 MBq.mg-1 d’holmium est ainsi obtenue. Cette activité est ensuite répartie uniformément dans les six sphères du
fantôme, pour un volume total de 47,83 ml, correspondant à une concentration d’holmium homogène de 19,12 mg.ml-1. Le reste du fantôme est complété avec de l’eau distillée non radioactive. L’activité mesurée à
70 l’activimètre du laboratoire correspond à l’𝐴𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒. La répartition de l’activité dans les sphères est illustrée
dans le tableau suivant.
Sphères 𝑨𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆 𝑨𝒕𝒉é𝒐𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆/sphère 0,52 ml 126,82 MBq – [𝐻𝑜]𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒 =19,12 mg.ml-1 1,38 MBq 1,15 ml 3,05 MBq 2,57 ml 6,81 MBq 5,58 ml 14,78 MBq 11,49 ml 30,48 MBq 26,52 ml 70,32 MBq
Tableau 14 – Répartition de la radioactivité dans les sphères du fantôme NEMA IEC Body™ Phantom
Une comparaison peut être effectuée par rapport à une quantification TDM en comparant l’𝐴𝑑é𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒
avec l’𝐴𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟é𝑒 par TEMP. Tous les écarts relatifs calculés sont basés sur la valeur de référence de l’𝐴𝑡ℎé𝑜𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒,
associée à une comparaison sur l’écart-type de la région d’intérêt des sphères, en fonction de la tension.
2.5.2.4 Concordance du volume sphérique et de l’activité
La validation de la modalité TDM consiste à vérifier que l’activité des sphères mesurées par cette modalité concorde avec la TEMP, le tout dans une segmentation correspondant au volume de la sphère concernée. En se basant sur un contexte de routine clinique, les grandeurs généralement disponibles sont l’activité spécifique As du radio-isotope et l’𝐴𝑚𝑒𝑠𝑢𝑟é𝑒 par l’imagerie TEMP.
La première étape consiste à recueillir l’activité associée de chaque sphère du fantôme NEMA IEC Body™ sur les images de la modalité TEMP, sans tenir compte de la résolution spatiale. Par la suite, une segmentation par croissance de région sur l’image TDM est appliquée. Le critère d’arrêt correspond à la coïncidence de l’activité contenue dans la segmentation entre les modalités TEMP et TDM, afin d’en déduire le volume de distribution de l’holmium. Cette méthode est appliquée en se basant sur l’hypothèse qu’une valeur UH anormalement élevée retrouvée au milieu de l’eau correspond au signal de l’holmium.
Enfin, le volume de la segmentation obtenu est comparé aux valeurs exactes des volumes des sphères du fantôme (cf Tableau 11). Seule l’analyse de la sphère de 5,58 ml est présentée, étant exemptée de bulles d’air qui nuisent au calcul du volume et pouvant introduire un biais.
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