La coronarographie et la tomoscintigraphie (SPECT, de l'anglais "Single Photon Emission Computed<br />Tomography") sont deux techniques d'imagerie utilisées couramment pour diagnostiquer les maladies<br />cardiovasculaires. La première modalité est constituée de séquences d'images à rayon X visualisant chacune,<br />dans un même plan, les artères coronaires situées sur la face avant et la face arrière du coeur. Les images à<br />rayons X fournissent des informations anatomiques liées à l'arbre artériel et mettent en évidence d'éventuels<br />rétrécissements des artères (sténoses). La modalité SPECT (imagerie nucléaire) fournit une représentation 3D<br />de la perfusion du volume myocardique. Cette information fonctionnelle permet la visualisation de régions<br />myocardiques souffrant de défauts d'irrigations. Le but du travail présenté est de superposer, en 3D, les<br />informations fonctionnelles et anatomiques pour établir un lien visuel entre des lésions artérielles et leurs<br />conséquences en termes de défauts d'irrigation. Dans la représentation 3D choisie pour faciliter le diagnostic, la<br />structure d'un arbre artériel schématique, comprenant les sténoses, est placée sur le volume de perfusion. Les<br />données initiales sont constituées d'une liste de points représentatifs de l'arbre artériel (points d'arrivée et de<br />départs de segments d'artères, bifurcations, sténoses, etc.) marqués par le coronarographiste dans les images à<br />rayons X des différentes incidences. Le volume de perfusion est ensuite projeté sous les incidences des images<br />de coronarographie. Un algorithme de recalage superposant les images à rayons X et les projections SPECT<br />correspondantes fournit les paramètres des transformations géométriques ramenant les points marqués dans les<br />images à rayons X dans une position équivalente dans les images SPECT. Un algorithme de reconstruction 3D<br />permet ensuite de placer les points artériels et les sténoses sur le volume de perfusion et de former un arbre<br />schématique servant de repère au clinicien. Une base de données formée de 28 patients a été utilisée pour<br />effectuer 40 superpositions 3D de données anatomo-fonctionnelles. Ces reconstructions ont montré que la<br />représentation 3D est suffisamment précise pour permettre d'établir visuellement un lien entre sténoses et<br />défauts de perfusions. Nos algorithmes de superpositions 3D ont ensuite été complétés pour remplacer la<br />modalité SPECT par les données de l'examen bimodal TEP/CT (Tomographie par Emission de<br />Positons/Tomodensitométrie). Les données d'un cas clinique trimodal TEP/CT/coronarographie ont été utilisées<br />pour vérifier l'adéquation de nos algorithmes à la nouvelle modalité d'imagerie.

Η διερεύνηση της διαγνωστικής και προγνωστικής αξία της διόρθωσης φωτονιακής εξασθένησης με χάρτες μέσω CT χαμηλής δόσης και ευκρίνειας στη στεφανιαία νόσο. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΣΚΕΛΟΣ Υλικό και Μέθοδος: Σε ομοίωμα Data Spectrum πραγματοποιήθηκαν SPECT/CT απεικονίσεις με 201Tl & 99mTc αφενός χωρίς ελλείμματα στο καρδιακό ένθεμα όπου μετρήθηκε ομοιογένεια εικόνας και κρούσεις και αφετέρου με την τοποθέτηση ελλειμμάτων, «διατοιχωματικών» & «υπενδοκαρδίων» όπου υπολογίστηκαν το μέγεθος (FWHM) και η αντίθεση του ελλείμματος. Κατόπιν οι AC & NAC απεικονίσεις συνεκρίθησαν κατά ζεύγη ως προς τις προαναφερθείσες παραμέτρους. Αποτελέσματα: Στις μετρήσεις χωρίς έλλειμμα ευνοήθηκε η μέθοδος με διόρθωση (AC) αυξάνοντας την ομοιογένεια της φυσιολογικής εικόνας και εξομαλύνοντας το λόγο κρούσεων κατωτέρου/προσθίου τοιχώματος. Στις απεικονίσεις με έλλειμμα η AC μέθοδος εμφάνισε καλύτερο FWHM ενώ η τεχνική χωρίς διόρθωση εξασθένησης (NAC) αποδείχθηκε ανώτερη ως προς την αντίθεση του ελλείμματος. ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΟ ΣΚΕΛΟΣ Υλικό και Μέθοδος: Διερευνήθηκαν αναδρομικώς 120 εξεταζόμενοι χαμηλού pre-test κινδύνου ΣΝ με αρνητικούς κλινικούς δείκτες και 120 πρώϊμα στεφανιογραφηθέντες (<60 ημέρες μετά MPI με 201Tl + CT-AC). Οι AC & NAC εικόνες εκτιμήθηκαν τυφλά τόσο ποιοτικά όσο και ημιποσοτικά (Summed Stress Score - SSS, Summed Difference Score - SDS). Κατόπιν, υπολογίστηκε το normalcy στον πληθυσμό χαμηλού κινδύνου ενώ στους στεφανιογραφηθέντες με gold standard τα αγγειογραφικά δεδομένα υπολογίστηκαν ευαισθησίες, ειδικότητες και διαγνωστικές ακρίβειες στο γενικό πληθυσμό και κατά φύλο στην επικράτεια του LAD και του συνδυασμού RCA/LCx οι οποίες συνεκρίθησαν με τη McNemar δοκιμασία. Τέλος, σχεδιάστηκαν ROC καμπύλες και έγινε σύγκριση μεταξύ τους κατά ζεύγη. Αποτελέσματα: Στον πληθυσμό χαμηλού κινδύνου η AC τεχνική υπερίσχυσε στο normalcy, ενώ στους στεφανιογραφηθέντες στατιστική σημαντικότητα παρατηρήθηκε στην περιοχή κατανομής της RCA/LCx στο γενικό πληθυσμό και στους άνδρες, όπου η NAC μέθοδος ήταν πιο ευαίσθητη και η AC πιο ειδική, χωρίς να προκύψουν στατιστικώς σημαντικά αποτελέσματα κατά τις συγκρίσεις ως προς τη διαγνωστική ακρίβεια και στις κατά ζεύγη συγκρίσεις των AUC στις ROC καμπύλες. ΠΡΟΓΝΩΣΤΙΚΟ ΣΚΕΛΟΣ Υλικό και Μέθοδος: Πρόκειται για προοπτική μελέτη με 637 συμμετέχοντες στους οποίους πραγματοποιήθηκε SPECT/CT απεικόνιση ρουτίνας και εκτιμήθηκαν ημιποσοτικά οι AC & NAC εικόνες (SSS – τυφλή ανάλυση). Μετά από κλινική παρακολούθηση κατεγράφησαν οι θάνατοι (πρωτεύον καταληκτικό σημείο), καθώς και οι συνδυασμοί θανάτων/ΟΕΜ και θανάτων/ΟΕΜ/οψίμων επαναγγειώσεων (δευτερεύοντα καταληκτικά σημεία). Κατόπιν, ορίστηκαν διαχωριστικές SSS τιμές του πληθυσμού βάσει της συχνότητας συμβαμάτων, και σχεδιάστηκαν Kaplan-Meier καμπύλες επιβίωσης στο γενικό πληθυσμό και στις SSS υποομάδες (AC & NAC) οι οποίες συνεκρίθησαν μεταξύ τους με την LogRank μέθοδο. Τέλος, οι κλινικές και απεικονιστικές παράμετροι αξιολογήθηκαν με την Cox μέθοδο, τόσο στο μονοπαραγοντικό (univariate) μοντέλο όσο και στην πολυπαραγοντική ανάλυση παλινδρόμησης (multivariate regression analysis). Αποτελέσματα: Κατά τη διάρκεια της κλινικής παρακολούθησης (ѱSD = 42.3±12.8 μήνες) σημειώθηκαν 24 θάνατοι (7 καρδιογενείς), 13 ΟΕΜ και 28 επαναγγειώσεις. Από την κατηγοριοποίηση του πληθυσμού προέκυψαν τρεις SSS υποομάδες για κάθε μέθοδο: 0-4, 5-13 και >13 (NAC) και 0-2, 3-9 και >9 (AC). Στην Kaplan-Meier ανάλυση η NAC παρήγαγε στατιστικώς σημαντικά αποτελέσματα μεταξύ των ομάδων 5-13 και >13 ως προς θανάτους και μεταξύ όλων των SSS υποπληθυσμών για αμφότερα τα δευτερεύοντα καταληκτικά σημεία, ενώ η AC κατάφερε να διαχωρίσει μεταξύ 0-2 & >9 ως προς θανάτους/ΟΕΜ και 0-2 & 3-9 ως προς συνολικά συμβάματα. Στο μονοπαραγοντικό Cox μοντέλο η NAC απεικόνιση κατάφερε στατιστική σημαντικότητα τόσο για SSS>4 όσο και >13 ως προς όλα τα καταληκτικά σημεία με την AC να παρουσιάζει ανάλογα αποτελέσματα για SSS>2 ως προς μείζονα και συνολικά συμβάματα και για SSS>9 ως προς το σύνολο των συμβαμάτων. Τέλος, στην πολυπαραγοντική ανάλυση παλινδρόμησης, η NAC αποδείχθηκε ανεξάρτητη προβλεπτική παράμετρος για θανάτους/ΟΕΜ και σύνολο συμβαμάτων, ενώ στην AC δεν παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντικά αποτελέσματα. Συμπέρασμα: Η διόρθωση φωτονιακής εξασθένησης μέσω χαρτών εξασθένησης με CT δεν φαίνεται να προσαυξάνει τη διαγνωστική ακρίβεια ή την προγνωστική ισχύ του SPECT αιματώσεως μυοκαρδίου και η ανεπίλεκτη χρησιμοποίησή της στην κλινική πράξη μπορεί να οδηγήσει σε υποεκτίμηση της στεφανιαίας νόσου και του κινδύνου καρδιακών συμβαμάτων που αυτή συνεπάγεται. / To investigate the diagnostic and prognostic value of photon attenuation correction through maps derived from low-dose/low-resolution CT in coronary artery disease. EXPERIMENTAL PART Materials and Methods: SPECT/CT 201Tl and 99mTc imaging was performed on a Data Spectrum torso phantom, firstly without “myocardial” defects (assessment of overall and regional image uniformity and counts) and afterwards with the insertion of “subendocardial” and “transmural” defects (measurement of defect FWHM and contrast); subsequently, attenuation corrected (AC) & non-corrected (NAC) images were compared pairwise as regards the aforementioned parameters. Results: AC was favoured in the measurements without defects by increasing image uniformity and optimizing inferior-to-anterior wall count ratio. When defects were imaged, AC was superior at the assessment of FWHM whereas NAC achieved better defect contrast. DIAGNOSTIC PART Materials and Methods: One-hundred and twenty patients with negative clinical markers for CAD as well as 120 patients (90 males, 30 females) who were subjected to coronary angiography within 60 days post-MPI (201Tl SPECT/CT) were retrospectively reviewed. AC & NAC images were evaluated blindly both qualitatively and semi-quantitavely (Overall Summed Stress Score – SSS & Summed Difference Score – SDS as well as corresponding scores for LAD and RCA/LCx vascular domains). In the low-risk population, AC & NAC normalcy rate was assessed and in the population with angiographic reference sensitivity, specificity and diagnostic accuracy were calculated for both AC & NAC MPI which were compared with the McNemar test. Finally, ROC curves were created and the AUC were compared. Results: In the low-risk population AC increased normalcy rate while in the patients with angiographic correlation statistically significant results were obtained in the general and male population in the RCA/LCx territory, where NAC was more sensitive and AC displayed higher specificity without any significant results as regards diagnostic accuracy or ROC AUC comparisons. PROGNOSTIC PART Materials and Methods: 637 unselected patients underwent 201Tl MPI with CT-AC. AC & NAC images were interpreted blindly and summed stress scores (SSS) were calculated. Study endpoints were all-cause mortality and the composites of death/non-fatal acute myocardial infarction (AMI) and death/AMI/late revascularization. On the basis of the event rate distribution across SSS values SSS subgroups were created, Kaplan-Meier curves were drawn and compared by the use of the LogRank test and finally clinical and scintigraphic parameters were entered into the univariete and multivariate Cox regression model. Results: During a follow-up of 42.3±12.8 months 24 deaths, 13 AMIs and 28 revascularizations were recorded. Prognostic SSS groups formed were: 0-4,5-13,>13 for NAC and 0-2,3-9,>9 for AC. Kaplan-Meier functions were statistically significant between NAC SSS groups for all study endpoints. AC discriminated only between SSS 0-2 and >9 for death/AMI and between 0-2 and 3-9 for death/AMI/revascularization. In the univariate Cox regression, abnormal NAC achieved statistical significance for all endpoints whereas AC managed to do so only for SSS >2 & >9 regarding major and all events and for SSS>9 as regards all events. In the multivariate model, abnormal AC yielded no significance for either endpoint whereas abnormal NAC proved independent from other covariates for the composite endpoints. CONCLUSION: Photon attenuation correction with the use of CT-derived attenuation maps does not seem to increase the diagnostic accuracy or prognostic value of myocardial perfusion SPECT and its non-selective utilization in clinical practice may lead to underestimation of coronary artery disease and the subsequent risk of cardiac events.

Το Depreotide είναι ένα νέο συνθετικό δεκαπεπτίδιο ανάλογο της σωματοστατίνης, που επισημαίνεται με 99m-Τεχνήτιο (Tc-99m), το οποίο έχει την ικανότητα να συνδέεται με τους υποτύπους 2,3 και 5 των υποδοχέων της σωματοστατίνης, όπως και το οκτρεοτίδιο, παρουσιάζει όμως μερικές διαφορές και πλεονεκτήματα: υψηλότερη συγγένεια για τον υποδοχέα 3 της σωματοστατίνης, ανώτερη ποιότητα απεικόνισης, δεδομένου ότι πρόκειται για τεχνητιο-παράγωγο, πρωτόκολλο μιας ημέρας, μικρότερη ακτινοβόληση του ασθενή και άμεση διαθεσι-μότητα του ρ/φ στο εργαστήριο σε καθημερινή βάση. Στην παρούσα διατριβή μελετάται η διαγνωστική και προγνωστική αξία της απεικόνισης με 99mTc-depreotide σε μια σειρά ασθενών με διάφορους υπότυπους λεμφώματος, πριν, κατά την διάρκεια και μετά την θεραπεία. Τα ευρήματα συγκρίθηκαν ευθέως με αυτά του Ga-67, ενώ για την σωστή εξαγωγή συμπερασμάτων, μελετήθηκαν και χρησιμποποιήθηκαν ως σημείο αναφοράς, τόσο οι συμβατικές μέθοδοι σταδιοποίησης, τα ιστολογικά ευρήματα, όσο και η παρακολούθηση της πορείας των ασθενών. Συνολικά μελετήθηκαν 106 ασθενείς, εκ των οποίων οι 47 έπασχαν από νόσο Hodgkin (HL) και οι 59 από διάφορους ιστολογικούς τύπους μη Hodgkin λεμφώματος (NHL). Οι ασθενείς αυτοί παραπέμφθηκαν στο Εργαστήριο της Πυρηνικής Ιατρικής για να απεικονιστούν με Ga-67 στα πλαίσια διερεύνησης λεμφώματος και υποβλήθηκαν επίσης σε απεικόνιση με 99mTc-depreotide. Αρχικά έλαβε χώρα ολόσωμη στατική σπινθηρογραφική απεικόνιση (WB acquisition) και στην συνέχεια τομογραφική μελέτη σε συνδιασμό με αξονική τομογραφία χαμηλής διακριτικής ικανότητας (SPECT/low resolution CT imaging). Έγιναν συνολικά 142 ραδιοϊσοτοπικές μελέτες σε διάφορες φάσεις της νόσου, ενώ η σύγκριση των ευρημάτων έγινε τόσο ποιοτικά (οπτικά) όσο και ημιποσοτικά (semi-quantitatively). Στα περισσότερα περιστατικά με νόσο Hodgkin, σε αυτά με μετρίου και χαμηλού βαθμού κακοήθειας Β-NHL όσο και στα Τ-NHL, το 99mTc-depreotide ανίχνευσε περισσότερες θέσεις νόσου ή/και εμφάνισε υψηλότερο βαθμό πρόσληψης (uptake) σε σχέση με το Ga-67. Δεν συνέβη όμως το ίδιο στα επιθετικά Β-NHL, στα οποία το Ga-67 ήταν ανώτερο. Υπήρχαν βεβαίως και περιπτώσεις στις οποίες παρατρήθηκαν διαφοροποίησεις σχετικά με τον παραπάνω κανόνα. Το 99mTc-depreotide κατά την αρχική σταδιοποίηση κατάφερε να ανιχνεύσει το 93.3% των προσβεβλημένων λεμφαδένων πάνω από το διάφραγμα, το 100% των βουβωνικών λεμφαδένων και όλες τις περιπτώσεις με σπληνική προσβολή από την νόσο. Βάσει των ευρημάτων του 99mTc-depreotide, οι ασθενείς που βρίσκονταν στα αρχικά στάδια της νόσου Hodgkin κατατάχθηκαν σε δυσμενέστερο στάδιο (upstaged) σε ποσοστό 32%. Όμως στην περίπτωση των ασθενών με προχωρημένο HL και NHL παρατηρήθηκε μετάπτωσή τους σε ευμενέστερο στάδιο(downstaged) εξαιτίας της μικρής ευαισθησίας του ρ/φ στην ανίχνευση παθολογικών κοιλιακών λεμφαδένων (22.7%), της προσβολής του ήπατος (45.5%) και της συμμετοχής του μυελού των οστών στην νόσο (36.4%). Στους ασθενείς που απεικονίστηκαν μετά την θεραπεία το 99mTc-depreotide εντόπισε το 94.7% των περιπτώσεων με ανθεκτική ή υπολειπόμενη νόσο. Η συνολική ειδικότητα του ρ/φ κυμάνθηκε στο 57.1%. Τα συχνότερα ψευδώς θετικά ευρήματα αφορούσαν σε περιστατικά με αντιδραστική υπερπλασία του θύμου αδένα, διάφορες φλεγμονώδεις εξεργασίες και περιπτώσεις με μη ειδική πρόσληψη του ρ/φ. Ο συνδιασμός των δύο ραδιοϊσοτοπικών εξετάσεων, του 99mTc-depreotide και του Ga-67, βελτίωσαν αισθητά την ειδικότητα (100%), ενώ βοήθησε να περιοριστεί ο αριθμός των ψευδώς θετικών περιστατικών. Συμπερασματικά, με εξαίρεση πιθανώς τις περιπτώσεις με νόσο Hodgkin σε πρώιμο στάδιο, to 99mTc-depreotide έχει περιορισμένη αξία στην αρχική σταδιοποίηση του λεμφώματος. Όμως σε ό,τι αφορά τα περιστατικά μετά θεραπεία φαίνεται ότι σαφώς μπορεί να προσφέρει στην ανίχνευση νόσου σε συγκεκριμένες ανατομικές περιοχές, ιδίως εάν πρόκειται για λεμφώματα μετρίου και χαμηλού βαθμού κακοήθειας. Ο συνδιασμός δε με Ga-67 δύναται να αυξήσει την ευαισθησία και την ειδικότητα της μελέτης. Τέλος, το 99mTc-depreotide θα μπορούσε να έχει ενεργό ρόλο στις περιοχές όπου το FDG-PET δεν είναι διαθέσιμο και ιδιαίτερα όταν πρόκειται για περιστατικά ορισμένων τύπων ηπίου βαθμού (indolent) λεμφώματος. / Previous studies have demonstrated the feasibility of targeting lymphoma lesions with somatostatin receptor binding agents, mainly with In-111-pentetreotide. However, Pentreotide has not been established as a useful radiopharmaceutical for lymphoma diagnosis, mainly due to non-uniform uptake in lymphoma lesions leading to variable sensitivity. In the present study, the potential value of the Tc-99m-depreotide scintigraphy in a series of patients with various lymphoma types, prior to and post-therapy is investigated. Depreotide was directly compared to Ga-67. We used contemporary hybrid imaging technology with both radioisotopic agents, namely single photon emission tomography coupled with low resolution computerized tomography (SPECT/CT). Methods: One-hundred and six patients, 47 with Hodgkin’s (HL) and 59 with various types of non-Hodgkin’s lymphoma (NHL) were imaged with both Tc-99m-depreotide and Ga-67 citrate. Planar whole-body and SPECT/CT images were obtained. A total of 142 examinations were undertaken at different phases of the disease. Depreotide and gallium findings were compared visually and semi-quantitatively, with reference to the results of conventional work-up and the patients’ follow-up data. Results: In most HL, intermediate- and low-grade B-cell, as well as in T-cell NHL, depreotide depicted more lesions than Ga-67 and/or exhibited higher tumor uptake. The opposite was true in aggressive B-cell NHL. However, there were notable exceptions in all lymphoma subtypes. During initial staging, 93.3% of affected lymph nodes above the diaphragm, 100% of inguinal nodes and all cases with splenic infiltration were detected by depreotide. On the basis of depreotide findings 32% of patients with early stage HL were upstaged. However, advanced HL and NHL cases were frequently downstaged, due to low sensitivity for abdominal lymph node (22.7%), liver (45.5%) and bone marrow involvement (36.4%). Post-therapy, depreotide detected 94.7% of cases with refractory disease or recurrence. Its overall specificity was moderate (57.1%). Rebound thymic hyperplasia, various inflammatory processes and sites of unspecific uptake were the commonest causes of false positive findings. Combination of depreotide and gallium enhanced sensitivity (100%), while various false positive results of either agent could be avoided. Conclusion: Except perhaps for early-stage HL, Tc-99m-depreotide as a stand-alone imaging modality has a limited value for the initial staging of lymphomas. Post-therapy, however, depreotide scintigraphy seems useful in the evaluation of certain anatomic areas, particularly in non-aggressive lymphoma types. Combination with Ga-67 potentially enhances sensitivity and specificity. If flurodeoxyglucose positron emission tomography (PET) is not available or in case of certain indolent lymphoma types, Tc-99m depreotide may have a role as an adjunct to conventional imaging procedures.

Liver cancer accounts for nearly 10% of all cancers in the US. Intrahepatic Arterial Radiomicrosphere Therapy (RMT), also known as Selective Internal Radiation Treatment (SIRT), is one of the evolving treatment modalities. Successful patient clinical outcomes require suitable treatment planning followed by delivery of the microspheres for therapy. The production and in vitro evaluation of various polymers (PGCD, CHS and CHSg) microspheres for a RMT and RMT planning are described. Microparticles with a 30±10 µm size distribution were prepared by emulsion method. The in vitro half-life of the particles was determined in PBS buffer and porcine plasma and their potential application (treatment or treatment planning) established. Further, the fast degrading microspheres (≤ 48 hours in vitro half-life) were labeled with 68Ga and/or 99mTc as they are suitable for the imaging component of treatment planning, which is the primary emphasis of this dissertation. Labeling kinetics demonstrated that 68Ga-PGCD, 68Ga-CHSg and 68Ga-NOTA-CHSg can be labeled with more than 95% yield in 15 minutes; 99mTc-PGCD and 99mTc-CHSg can also be labeled with high yield within 15-30 minutes. In vitro stability after four hours was more than 90% in saline and PBS buffer for all of them. Experiments in reconstituted hemoglobin lysate were also performed. Two successful imaging (RMT planning) agents were found: 99mTc-CHSg and 68Ga-NOTA-CHSg. For the 99mTc-PGCD a successful perfusion image was obtained after 10 minutes, however the in vivo degradation was very fast (half-life), releasing the 99mTc from the lungs. Slow degrading CHS microparticles (> 21 days half-life) were modified with p-SCN-b-DOTA and labeled with 90Y for production of 90Y-DOTA-CHS. Radiochemical purity was evaluated in vitro and in vivo showing more than 90% stability after 72 and 24 hours respectively. All agents were compared to their respective gold standards (99mTc-MAA for 68Ga-NOTA-CHSg and 99mTc-CHSg; 90Y-SirTEX for 90Y-DOTA-CHS) showing superior in vivo stability. RMT and RMT planning agents (Therapy, PET and SPECT imaging) were designed and successfully evaluated in vitro and in vivo.

Cette thèse traite de l'estimation de la concentration dans le sang artériel de molécules marquées par un radioélément émettant des positons. Cette concentration est appelée « fonction d'entrée artérielle B+ ». Elle doit être déterminée dans de nombreuses analyses en pharmacocinétique. Actuellement, elle est mesurée à l'aide d'une série de prélèvements artériels, méthode précise mais nécessitant un protocole contraignant. Des complications liées au caractère invasif de la méthode peuvent survenir (hématomes, infections nosocomiales).L'objectif de cette thèse est de s'affranchir de ses prélèvements artériels par l'estimation non-invasive de la fonction d'entrée B+ à l'aide d'un détecteur externe et d'un collimateur. Cela permet la reconstruction des vaisseaux sanguins afin de discriminer le signal artériel du signal contenu dans les autres tissus avoisinants. Les collimateurs utilisés en imagerie médicale ne sont pas adaptés à l'estimation de la fonction d'entrée artérielle B+ car leur sensibilité est très faible. Pour cette thèse, ils sont remplacés par des collimateurs codés, issus de la recherche en astronomie. De nouvelles méthodes pour utiliser des collimateurs à ouverture codée avec des algorithmes statistiques de reconstruction sont présentées.Des techniques de lancer de rayons et une méthode d'accélération de la convergence des reconstructions sont proposées. Une méthode de décomposition spatio-temporelle est également mise au point pour estimer efficacement la fonction d'entrée artérielle à partir d'une série d'acquisitions temporelles.Cette thèse montre qu'il est possible d'améliorer le compromis entre sensibilité et résolution spatiale en tomographie d'émission à l'aide de masques codés et d'algorithmes statistiques de reconstruction ; elle fournit également les outils nécessaires à la réalisation de tellesreconstructions. / This work deals with the estimation of the concentration of molecules in arterial blood which are labelled with positron-emitting radioelements. This concentration is called “ B+ arterial input function”. This concentration has to be estimated for a large number of pharmacokinetic analyses. Nowadays it is measured through series of arterial sampling, which is an accurate method but requiring a stringent protocol. Complications might occur during arterial blood sampling because this method is invasive (hematomes, nosocomial infections).The objective of this work is to overcome this risk through a non-invasive estimation of B+ input function with an external detector and a collimator. This allows the reconstruction of blood vessels and thus the discrimination of arterial signal from signals in other tissues.Collimators in medical imaging are not adapted to estimate B+ input function because their sensitivity is very low. During this work, they are replaced by coded-aperture collimators, originally developed for astronomy.New methods where coded apertures are used with statistical reconstruction algorithms are presented. Techniques for analytical ray-tracing and for the acceleration of reconstructions are proposed. A new method which decomposes reconstructions on temporal sets and on spatial sets is also developped to efficiently estimate arterial input function from series of temporal acquisitions.This work demonstrates that the trade-off between sensitivity and spatial resolution in PET can be improved thanks to coded aperture collimators and statistical reconstruction algorithm; it also provides new tools to implement such improvements.

L’évaluation de la fonction pulmonaire est important pour la réduction des complications radio-induites des traitements de radiothérapie. En effet, plus de 30% des patients souffriront de pneumonie des suites de leur traitement [1]. L’implantation de la fonction pulmonaire dans la planification de traitement pourrait limiter les complications médicales. La ventilation pulmonaire, l’une des deux métriques permettant de caractériser la fonction pulmonaire, est habituellement obtenue à partir de mesures SPECT. Cependant, cette méthode demande d’effectuer des acquisitions de mesure supplémentaires sur les patients. L’objectif de ce projet est de valider l’utilisation de CT 4D afin d’extraire la ventilation pulmonaire. La preuve de concept a été effectuée sur une cohorte de 25 patients atteints de cancer du poumon. Grâce à des recalages déformables effectués à l’aide du logiciel ANTs, la ventilation a été extraite. Les valeurs obtenues ont été comparées à celles déterminées à partir des données de SPECT, analysées par un logiciel clinique nommé Hermès. Une corrélation modérée a été observée, avec un coefficient de Pearson de r =0:59 avec p<0:05. Les valeurs de ventilation obtenues par CT 4D ont été validées par les coefficients de Dice (DC > 0:9), la distance de Hausdorff (HD < 2 mm), le positionnement de marqueurs anatomiques et les valeurs de jacobien des transformations. Des incertitudes provenant de l’acquisition de données et l’initialisation des paramètres des recalages déformables peuvent expliquer ces résultats. / The assessment of pulmonary functionality is of prime importance to avoid radioinduced complications after radiotherapy treatments of lung cancer. Indeed, more than 30% of patients will suffer from a radiation-induced pneumonia following the treatment [1]. Implementing functionality in treatment planning could limit the medical complications. The current community standard for measuring the ventilation - one of the two metrics concerning pulmonary functionality - is SPECT imaging. However, this method requires to perform additional image acquisitions on patients. The objective of this work is to validate an image analysis method that provides deformable image registration allowing us to estimate lung ventilation for each voxel with four-dimensional computed tomography imaging (4DCT). The proof of concept is performed on a cohort of 25 patients with lung cancer. Each patient is required to a 4DCT scan before their radiotherapy treatment. Those scans were processed retroactively with Advanced Normalized Tools (ANTs) registration to evaluate the lungs deformation between the respiratory maxima. A vector field representing the deformation is produced for all voxels. Local behavior is estimated by the Jacobian of those vector fields. The deformation allows us to estimate the lung capacity to contain air, which can be linked to the ventilation. We showed that the values obtained with the 4DCT method are moderately correlated with those obtained by SPECT (r = 0:59; p < 0:05).Those results were validated using Dice coefficients (DC > 0:9), Hausdorff distance (HD < 2 mm) and targets registration error. The results of the lung ventilation obtained by 4DCT and with SPECT scans are moderately correlated. The uncertainties pertaining to data acquisition and deformable registration initialization might explain those differences.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第21669号 / 医博第4475号 / 新制||医||1035(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 村井 俊哉, 教授 古川 壽亮, 教授 宮本 享 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Hypertyreos kännetecknas av en förhöjd funktion i tyreoidea vilket bidrar till en ökad frisättning av tyreoideahormonerna thyroxin och trijodtyronin som påverkar ämnesomsättningen i kroppen. Graves’ sjukdom, toxisk nodös struma och autonomt adenom är olika varianter av hypertyreos som behandlas med radiojodbehandling respektive tyreostatikabehandling eller med kirurgi. Vid radiojodbehandling är det viktigt att massan av tyreoidea bestäms korrekt för att undvika över- respektive underbehandling. För närvarande är planar scintigrafi (PS) den mätmetod som används på isotopterapiavdelningen vid Skånes universitetssjukhus i Lund. Vid PS erhålls tvådimensionella bilder som används för uppskattning av massan. De tvådimensionella bilderna ger ingen djupinformation vilket kan leda till att tjockleken av tyreoidea feluppskattas. Tjockleken behövs för att erhålla en korrekt tyreoideamassa, och för att minimera denna feluppskattning kan en SPECT/CT-mätning (Single-Photon Emission Computed Tomography/Computed Tomography) utföras där tredimensionella bilder erhålls. Syftet med denna studie är att utvärdera hur uppskattningen av tyreoideamassan skiljer sig mellan de två mätmetoderna samt hur radiojodbehandlingen kan påverkas av detta. Studien omfattade fantommätningar samt bildtagning på 19 deltagare med hypertyreos. Resultaten visade att massuppskattningen av tyreoidea skiljer sig mellan PS- och SPECT/CT-mätningar. SPECT/CT-mätningarna förväntades ge en bättre massuppskattning vilket ger att skillnaderna mellan mätmetoderna påvisade över respektive underbehandlingar av tyreoidea jämfört med standarddoserna somanvänds på kliniken. / Hyperthyroidism is characterized by an overactive thyroid which contributes to anexcessive production of the thyroid hormones triiodothyronine and thyroxine which are responsible for regulation of the metabolism. Graves’ disease, multinodular goiter and toxic adenoma are different disorders that are treated with antithyroid medications, radioiodine treatment or surgery. For radioiodine treatment the thyroid mass is an important parameter that needs to be determined correctly to avoid an incorrect treatment. The thyroid mass is currently estimated by planar scintigraphy (PS) at the department of radionuclide therapy at Skånes University Hospital in Lund. PS provides two-dimensional imaging of the thyroid, which is used to determine the mass of the thyroid. Two-dimensional images do not give any information about the depth information which can cause errors in estimation of the thyroid thickness. The thickness of the thyroid is essential to obtain a correct thyroid mass, to minimize the errors a three-dimensional imaging can be made with a SPECT/CT (Single-Photon Emission Computed Tomography-/Computed Tomography). The aim of this study is to evaluate how the estimation of the thyroid mass differs between the two measurement methods and also how that can affect the radioiodine treatment. The study included phantom measurements and 19 participants with hyperthyroidism. The results of this study showed that the estimation of the thyroid mass differ between the PS- and SPECT/CT-measurements. The SPECT/CT-measurements is assumed to give more accurate mass estimations and given this, the differences of estimated mass showed both over- and undertreated thyroid compared with the standard doses that are used in the clinic.

No description available.

No description available.