Dissertations / Theses: 'Tomographie par émissions de positon (TEP)'

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Le, Maitre Amandine. "Optimisation de l'utilisation de l'imagerie TEP pour la planification de traitement en radiothérapie." Thesis, Brest, 2012. http://www.theses.fr/2012BRES0029.

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Abstract:

La Tomographie par Émission de Positon (TEP) combinée à l'imagerie scanner est intéressante pour la planification de traitement en radiothérapie. Elle réduit la variabilité inter et intra-observateur dans la définition du volume cible et permet de visualiser les hétérogénéités biologiques. Plusieurs algorithmes de segmentation ont été proposés mais aucun ne fait consensus. Pour valider ces algorithmes, les simulations de Monte-Carlo offrent la possibilité de maîtriser la vérité terrain et l'ensemble des paramètres d'acquisition.Nous avons proposé plusieurs méthodologies d'amélioration du réalisme des simulations. Des jeux de données présentant une variabilité anatomique, une hétérogénéité tumorale réaliste et intégrant les mouvements respiratoires ont ainsi été générés.Ces données ont été utilisées dans une première étude sur la segmentation du volume cible. Plusieurs algorithmes ont été comparés dans le cadre de la planification de traitement. L'utilisation de données simulées a permis de relier la précision de la segmentation à la qualité de la couverture de la vérité terrain. Nous avons aussi étudié l'impact de la respiration sur la précision de la segmentation.L'utilisation d'un algorithme de segmentation avancé permettant de définir un sous-volume plus actif pour la prescription d'une dose hétérogène a été proposée. Plusieurs scénarios de prescription ont été comparés en terme de probabilité de contrôle tumorale (TCP) calculée sur la TEP. La variabilité de la TCP liée aux paramètres d'acquisitions a été quantifiée. L'impact du contraste et de la taille du sous-volume fut étudié. Pour finir l'apport d'un ajout de compartiments à de telles prescriptions a été analysé
There has been an increasing interest for the use Positron Emission Tomography (PET) combined with Computed Tomography for radiotherapy treatment planning. It improves target volume delineation by reducing inter and intra-observer variability and allows visualizing biological heterogeneities. Plethoras of segmentation algorithm have been proposed but there is a lack of consensus regarding which one to use. Monte Carlo simulations are interesting to validate these algorithms since they allow creating datasets with known ground-truth and for which all acquisition parameters are controlled.We proposed several methodologies for improving the realism of simulations. Several datasets incorporating patient specific variability in terms of anatomy and activity distributions, realistic tumor shape and activity modeling and integrating the respiratory motions were created.These data were used in a first study concerning target volume definition. Several algorithms were compared for radiotherapy treatment planning. The accuracy of segmentation was related to the quality of ground-truth volume coverage. We also studied the impact of respiratory motion on segmentation accuracy.We investigated the use of an advanced segmentation method able to define high uptake sub-volumes, for heterogeneous dose prescriptions. Several scenarios of prescriptions were compares in terms of Tumor Control Probability (TCP) computed on PET images. Variability of this TCP due to acquisition parameters was quantified. The impact of contrast and size of sub-volume was studied. Finally we studied the usefulness of the addition of compartments to such heterogeneous prescriptions

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Thureau, Sébastien. "Apport de l'imagerie fonctionelle par Tomographie par émissions de positons (TEP) en radiothérapie pulmonaire." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR128/document.

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Abstract:

La prise en charge des cancers bronchiques localisés et localement avancés reste un challenge thérapeutique en cas de traitement par radiothérapie ou radio-chimiothérapie avec des taux d’échec importants. Il a été démontré que la Tomographie par Emission de Positons (TEP) au FDG était indispensable dans la stadification et la planification de la radiothérapie des cancers bronchiques non à petites cellules. De nombreux travaux ont proposé d’adapter le traitement de radiothérapie aux données de la TEP du métabolisme (FDG) mais également à partir de la TEP de l’hypoxie. Nous avons au cours des dernières années essayé de définir les différentes stratégies d’adaptation de la radiothérapie à partie des données de l’imagerie fonctionnelle. Dans le premier travail (travail 1), nous avons analysé les différentes méthodes de segmentation de traceurs à faible contraste pour obtenir des méthodes reproductibles et utilisables au cours d’essais thérapeutiques multicentriques. Ce travail a permis de définir une méthode de segmentation pour le FMISO (traceur de l’hypoxie) mais également pour la FLT qui permet de définir la prolifération. Le second travail (travail 2a et 2b) est le résultat de l’étude multicentrique d’augmentation de dose de radiothérapie à partir des données de la TEP FMISO. Dans ce travail, nous avons proposé de réaliser un boost de radiothérapie chez les patients présentant des tumeurs hypoxiques. Il a été démontré qu’une augmentation modérée de la dose de radiothérapie permettait d’obtenir le même contrôle local à 3 mois pour des tumeurs pourtant plus volumineuses et une tendance à un contrôle supérieur à 3 ans chez les patients ayant pu bénéficié d’un boost par rapport à ceux traités à 66Gy (26.5 mois versus 15.3 mois). Les travaux suivants (travaux 3 et 4) s’intéressent à l’hétérogénéité de fixation de la TEP-FDG et aux méthodes de segmentation de ce traceur en per-radiothérapie. Ces données permettent d’envisager des doses de radiothérapie hétérogènes avec des augmentations ciblées sur les volumes les plus hypermétaboliques en pré-traitement ou sur les volumes pour lesquels il persiste une fixation pathologique en cours de traitement. Les travaux 5 et 6 s’intéressent aux corrélations entre les zones les plus hypermétaboliques (FDG) et les zones hypoxiques (FMISO). Dans un premier temps, nous mettons en évidence le manque de corrélation entre ces 2 traceurs puis dans un second temps l’impact dosimétrique des différentes stratégies de radiothérapie adaptative basée sur la TEP du métabolisme ou de l’hypoxie. Dans le dernier travail (travail 7), nous avons comparé les résultats de deux traceurs de l’hypoxie chez des patients traités par chirurgie pour un cancer bronchique ; ces données ont été comparées aux données d’immunohistochimie pour permettre une meilleure connaissance des traceurs de l’hypoxie. L’ensemble de ces travaux doit permettre une meilleure identification des stratégies de radiothérapie adaptative basée sur l’imagerie fonctionnelle par TEP du métabolisme ou de l’hypoxie
Résumé en anglais non disponible

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Farradèche, Morgane. "Chambre d'ionisation liquide détecteur de photons γ pour l'imagerie TEP." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS115/document.

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Abstract:

CaLIPSO est un concept de détecteur de photons pour la Tomographie par Émission de Positrons dédiée au cerveau. Il s'agit d'une technique d'imagerie médicale reposant sur la détection en coïncidence de deux photons de 511 keV. Pour la première fois, le triméthylbismuth liquide est utilisé comme milieu de détection. Chaque photon de 511 keV libère un électron primaire qui émet des photons Cherenkov et ionise le milieu. CaLIPSO fonctionne sur le principe d'une chambre à projection temporelle et détecte à la fois la lumière Cherenkov et le signal de charge. Le nombre total de charges libérées étant proportionnel à l’énergie déposée par le photon incident, nous avons pu mesurer le rendement de production de charge du triméhylbismuth. Pour cela, nous avons développé un système d'ultra-purification du liquide associé à un système de mesure bas bruit du courant induit par une source de photons γ avec une précision < 5 fA pour un champ électrique allant jusqu'à 7 kV/cm. Le tétraméthylsilane a été utilisé comme liquide de référence pour valider la mesure. Nous avons obtenu un rendement de production de charge du triméthylbismuth inférieur d'un facteur 6 aux valeurs typiques des liquides diélectriques similaires. Des calculs de chimie quantique sur atomes lourds ont permis de montrer que ce comportement est dû à la géométrie de la molécule de triméthylbismuth. L'atome de bismuth se comporte comme un centre de capture des électrons qui induit un mécanisme de recombinaison supplémentaire des électrons près de leurs cations parents. Enfin, afin de vérifier cette hypothèse et de quantifier la mobilités des charges dans les liquides, nous avons développé un système de mesure d'impulsions de charge individuelles qui a été validé avec succès avec le tétraméthylsilane
CaLIPSO is a photon detector concept designed for dedicated brain Positron Emission Tomography. It is a medical imaging technique based on the coincidence detection of two 511-keV photons. For the first time, the liquid trimethylbismuth is used as sensitive medium. Each 511-keV photon releases a primary electron that triggers a Cherenkov radiation and ionizes the medium. CaLIPSO operates as a time projection chamber and detects both Cherenkov light and charge signal. As the total number of released charges is proportional to the energy deposited by the initial photon, we were able to measure the charge production yield (or free ion yield) of the trimehylbismuth. To this end, we developed a purification bench associated with a low-noise measurement system for the current induced by a γ-ray source of photons with a precision < 5 fA for an electric field up to 7 kV/cm. The tetramethylsilane was used as a benchmark liquid to validate the measurement. We obtained a free ion yield of trimethylbismuth 6 times lower than the typical values for similar dielectric liquids. Quantum chemistry computations on heavy atoms shown that this behavior is due to the geometry of the trimethylbismuth molecule. The bismuth atom acts as an electron trapping center which induces an additional recombination mechanism of the electrons near their parent cations. Finally, in order to verify this hypothesis and to quantify the mobility of charges in liquids, we developed an individual charge pulses measurement system which has been successfully validated with tetramethylsilane

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Giboureau, Nicolas. "Diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer : développement de médicaments radiopharmaceutiques fluorés pour l'exploration scintigraphique en tomographie d'émission de positon (TEP)." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR3323.

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Abstract:

VAChT et nAChRs sont de bons marqueurs cholinergiques impliqués dès les premiers stades de la maladie d’Alzheimer. L’imagerie moléculaire de ces deux marqueurs, en TEP nous permettrait d’obtenir un diagnostic précoce de la MA. Concernant le VAChT, nous avons développé des dérivés du benzovésamicol : (2R, 3R)-5-FPOBV (10), (2S, 3S)-5-FPOBV (11) et (2R, 3R)-5-FEOBV (15). Ces composes ont été radiomarqués au fluor-18. In vivo et ex vivo, chez le rat et le babouin, une fixation cérébrale faible et homogène a été observée. De plus, nous avons observé une forte accumulation osseuse indiquant la défluoration des composés [18F]10 et [18 F]11. Ces trois composés apparaissent comme non utilisables pour effectuer de l’imagerie moléculaire in vivo du VAChT. Concernant les nAChRs, le composé [18 F]21 a été radiomarqué au fluor-18 et évalué in vivo chez le babouin. Ce composé montre une sélectivité pour les récepteurs dans le thalamus et une forte, et non sélective fixation dans le striatum
VAChT and nAChRs are related cholinergic markers involved in the early stages of AD. Imaging both these targets using PET would be of benefit to obtain an early diagnosis of AD. In the case of VAChT, we developed benzovesamicol analogues : (2R, 3R)-5-FPOBV (10), (2S, 3S)-5-FPOBV (11) and (2R, 3R)-5-FEOBV (15). These compounds were radiolabelled with 18F then in ex vivo and in vivo evaluation (in rat and baboon), a low and homogeneous brain uptake was found. Futhermore, high accumulation of radioactivity in bone, indicating defluorination of [18F]10 and [18F]11 was observed. From these results, [18 F]10, [18F]11, [18F]15 appear not to be suitable for in vivo imaging of the VAChT. Concerning nAChRs, [18F]21 was radiolabelled with 18F then in vivo evaluation was performed in baboon. [18F]21 shows selectivity for the receptors in the thalamus and an unexpected uptake in the striatum which could be due to other nAChRs or other receptors

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David, Simon. "Analyse d'images pour les études de la réponse thérapeutique en Tomographie par Émission de Positon." Brest, 2011. http://www.theses.fr/2011BRES2059.

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Abstract:

La tomographie par émission de position (TEP) est couramment utilisée dans les études de suivi thérapeutique. Elle est aussi employée pour définir un volume tumoral biologique par l’analyse d’une ou de plusieurs images TEP de radiotraceurs fixant des phénotypes tumoraux distincts. Trois méthodes de fusion d’images ont été développées pour combiner des données de suivi thérapeutique ou multi-traceurs. La première, notée ASEM, est une méthode de classification Bayésienne permettant de combiner les deux types d’image. La seconde a pour objectif la fusion de plusieurs images TEP multi-traceurs selon la théorie de Dempster-Shafer (DS). La dernière est une approche de détection de changements appliquée sur les données de suivi, modélisant les informations selon la théorie de Dezert-Smarandache (DSm). Ces méthodes ont été appliquées sur des images simulées et cliniques et comparées aux méthodes de seuillage (fixe et adaptatif) ou de segmentation Fuzzy-C-Means (FCM). Pour les données simulées, les seuillages et les segmentations FCM sont associées à des erreurs de volume supérieures à celles de l’approche ASEM. La méthode de détection de changements obtient des résultats contrastés pour les données de suivi. Pour les cas cliniques de suivi, les méthodes de seuillage fixe et FCM conduisent à des mesures incohérentes de réponses thérapeutiques. Le seuillage adaptatif est caractérisé par une grande variabilité. La méthode ASEM est celle pour laquelle les mesures sont les plus cohérentes avec les réponses thérapeutiques. Cela a été confirmé sur les cas cliniques d’images TEP multi-traceurs, illustrant le manque de fiabilité des méthodes de seuillage et de la segmentation FCM
Positron Emission Tomography (PET) is a tool for therapy response assessment. It is also used for the definition of a biological tumour volume with one or more PET scans measuring different tumour. Three fusion methods have been developed to combine follow-up or multi-tracer PET scans. Based on the Bayesian classification principle, the first approach noted ASEM can be used for the fusion of either follow-up or multi-tracer scans. The second method consists in merging multi-tracer scans through the Dempster-Shafer theory (DS) in order to define a global tumour volume. The third approach is based on the change detection principle using the Dezert-Smarandache theory (DSm), applied to follow-up scans. The methods were applied to simulated and clinical datasets in follow-up and multi-tracer context. Their performances were compared to the use of fixed and adaptive thresholding and the Fuzzy-Cmean algorithm. On simulated datasets, the fixed and adaptive thresholds and the FCM algorithm led to higher errors than the ASEM approach. The change detection method was associated with satisfactory performance on simulated follow-up data. For the clinical follow-up data, the fixed threshold and the FCM segmentation failed to provide coherent measurements. The adaptive threshold demonstrated low robustness, leading to very high variability in the measurements. The ASEM method wais the one for which the variations of the measurement are the most coherent with the therapeutic response. These results were further confirmed by the results obtained on multi-tracer clinical cases. The threshold methods and the FCM segmentation were less robust versus noise arid tumour contrast. On the other hand, the analysis associated with the ASEM fusion emphasized the robustness of this approach

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Moussallem, Mazen. "Optimisation de la délimitation automatique des tumeurs pulmonaires à partir de l'imagerie TEP/TDM pour les planifications dosimétriques des traitements par radiothérapie." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864905.

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Abstract:

L'un des aspects les plus critiques dans les planifications dosimétriques des traitements par radiothérapie est la délinéation des limites de la tumeur. Cette délinéation se fait généralement sur les images anatomiques de tomodensitométrie (TDM). Mais récemment, il est recommandé de faire cette délinéation pour les cancers broncho-pulmonaires non à petites cellules (CBNPC) sur les images fonctionnelles de Tomographie par Émission de Positon (TEP) pour prendre en compte les caractéristiques biologiques de la cible. Jusqu'à ce jour, aucune technique de segmentation ne s'est révélée satisfaisante pour les images TEP en application clinique. Une solution pour ce problème est proposée dans cette étude. Méthodes : Les optimisations de notre méthode ont consisté principalement à faire l'ajustement des seuils directement à partir des corps des patients au lieu de le faire à partir du fantôme. Résultats : Pour les lésions de grands axes supérieurs à 20 mm, notre technique de segmentation a montré une bonne estimation des mesures histologiques (la moyenne de différence de diamètre entre données mesurées et déterminées avec notre technique = +1,5 ± 8,4 %) et une estimation acceptable des mesures TDM. Pour les lésions de grands axes inférieurs ou égaux à 20 mm, cette méthode a montré un écart avec les mesures dérivées des données histologiques ou bien des données TDM. Conclusion : Cette nouvelle méthode d'ajustement montre une bonne précision pour la délimitation des lésions de grands axes compris entre 2 et 4,5 cm. Néanmoins, elle n'évalue pas correctement les lésions les plus petites, cela peut être dû à l'effet du volume partiel

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Colard, Elyse. "Méthode d'obtention d'images TEP paramétriques de la cinétique de fixation du FDG basée sur une approche mathématique intégrant un modèle d'erreur de mesures." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR110/document.

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Abstract:

La Tomographie par Emission de Positons (TEP) au 2-[18]-Fluoro-2-désoxy-D-glucose (FDG) est une méthode d’imagerie fonctionnelle particulièrement utilisée en oncologie afin de quantifier le métabolisme glucidique des lésions tumorales. En routine clinique, l’analyse quantitative de ces images est réalisée à l’aide de la valeur de fixation normalisée, notée SUV. Des approches de quantification plus élaborées existent dans la littérature, mais elles requièrent généralement de multiples prélèvements sanguins et/ou l’acquisition d’un examen TEP d’au moins 50 minutes. De ce fait, elles sont difficilement applicables en routine clinique. Notre travail a porté sur le développement d’une approche non-invasive, nommée ParaPET, basée sur les travaux initiaux de [Barbolosi et al.2016], permettant la détermination d’une cartographie de biomarqueurs dynamiques et requérant une unique acquisition TEP de durée limitée. Notre approche intègre plusieurs améliorations, parmi lesquelles l’élaboration d’un nouveau modèle d’estimation de la concentration moyenne de FDG et de l’erreur de mesure associée, basé sur un protocole de reconstructions TEP multiples utilisant un rééchantillonnage temporel des données, la détermination de la concentration d’activité sanguine de FDG à l’aide des images TEP de l’aorte, et la caractérisation des lésions tumorales à l’échelle du voxel. Notre approche a été évaluée sur une base de données de 31 patients atteints d’un cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC) que nous avons construite au préalable. Notre analyse a porté sur la détermination du biomarqueur Ki , représentant le débit net entrant de FDG. Nos résultats ne montrent pas de différence significative dans l’estimation de Ki entre notre approche et la méthode de référence, l’analyse graphique de Patlak [Patlak et al. 1983]. Nous avons également montré l’existence d’une forte corrélation (R2 ¸ 0,87) entre les images de Ki et de SUV. Cependant, ces images ne sont pas identiques, et peuvent apporter des informations supplémentaires, par exemple pour les régions nécrotiques. Enfin, nous avons étudié la variation relative de Ki (¢(K¤ i )) et de SUVmax (¢(SUVmax )) entre les examens pré- et per-thérapeutiques. Nous avons constaté une corrélation médiocre entre ¢(K¤ i ) et ¢(SUVmax ) (R2 = 0,60) sur l’ensemble de la plage de variation, mais une corrélation plus importante à partir des valeurs de ¢(SUVmax ) ¸ 40 %. Il conviendrait d’approfondir la signification et l’intérêt médical associé aux faibles variations de SUV et de Ki . Au final, l’approche ParaPET permet une détermination simplifiée des paramètres cinétiques de la fixation du FDG, qui enrichiront les caractéristiques tumorales pouvant présenter un intérêt pour la radiomique
Positron Emission Tomography (PET) with 2-[18]-Fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) is a functional imaging technique especially used in oncology to quantify glucose metabolism of tumour lesions. In clinical routine, quantitative analysis of these images is carried out using the standardized uptake value (SUV). More sophisticated quantification approaches have been proposed in the literature, but they requiremultiple blood samples and/or at least a 50 minutes PET acquisition. As a result, they are difficult to implement in clinical routine. Our work focused on the development of a non-invasive approach, named ParaPET, based on the initial work of [Barbolosi et al. 2016], allowing the determination of 3D maps of dynamic biomarkers and only requiring a PET scan of a limited duration. Our approach includes several improvements, including the development of a new model for the estimation of the FDG activity concentration and the associated measurement error, based on amultiple PET reconstruction protocol using temporal data resampling, the determination of the blood FDG activity concentration using PET aorta images, and the characterisation of tumour lesions at a voxel level. Our approach was evaluated on a database of 31 patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) treated by chemo-radiation therapy, that we previously constructed. Our analysis focused on thedetermination of the biomarker Ki , the net influx of FDG in the lesion. Our results show no significant difference in the Ki estimate between our approach and the reference method, the Patlak graphical analysis [Patlak et al. 1983]. We also have shown the existence of a strong correlation between Ki and SUV images (R2 ¸ 0,87).However, these images are not identical, and may provide additional information, for example for necrotic regions. Finally, we studied the relative variation of Ki (¢(K¤ i )) and SUVmax (¢(SUVmax )) between pre- et per-therapeutic PET scans. We have found a poor correlation between ¢(K¤i ) et ¢(SUVmax ) (R2 = 0,60) over the entire range of variation, but a higher correlation from ¢(SUVmax ) values ¸ 40 %. The meaning and the medical interest associated with small variations of SUV and Ki should be further investigated. To conclude, our ParaPET approach allows a simplified determination of kinetic parameters of FDG uptake, which will enhance the tumour characteristics that may be of interest for radiomics

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Bodet-Milin, Caroline. "Optimisation clinique du pré-ciblage utilisant l'anticorps anti-ACE humanisé trivalent TF2 et le haptène bivalent IMP288 dans 2 modèles de tumeurs exprimant l'ACE, pour une application thérapeutique en radioimmunothérapie et pour une application en imagerie par émission de positon appelée immuno-TEP." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=cf1de8a2-37e0-4099-b039-ac77549668ea.

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Abstract:

Notre équipe a largement contribué à l'optimisation et à la validation du préciblage dans différents modèles précliniques et cliniques de tumeurs exprimant l'ACE. Des réactifs de nouvelle génération utilisant l'anticorps bispécifique anti-ACE humanisé TF2 et haptène IMP288 sont disponibles et accessibles pour un transfert en clinique mais nécessitent une phase d'optimisation afin de déterminer les paramètres essentiels qui interférent dans ce système : les doses molaires de TF2 et d'IMP288, le ratio TF2/IMP288 et le délai de préciblage. L'objectif principal de ce travail de thèse était d'optimiser l'utilisation clinique du système TF2/IMP288 dans 2 modèles de tumeurs exprimant l'ACE à partir des données pharmacocinétiques et des données d'imagerie obtenues dans le cadre d'une étude de RIT et d'une étude d'imagerie par immunoTEP. Les résultats préliminaires de l'essai de RIT de phase I/II utilisant le TF2 et le 177Lu-IMP288 dans 3 cohortes de 3 patients porteurs de cancers pulmonaires en rechute et exprimant l'ACE, nous ont permis de définir le schéma optimal d'administration du couple TF2/IMP288 en thérapie et de démontrer qu'à ratios molaires TF2/IMP288 identiques, les données obtenues à la phase pré-thérapeutique avec l'111In-IMP288 étaient prédictives de celles obtenues à la phase thérapeutique avec le 177Lu-IMP288. Les résultats obtenus dans 5 cohortes de 3 patients inclus dans l'essai de phase I/II utilisant le système TF2/68Ga-IMP288 pour l'immunoTEP des patients atteints de récidives de CMT nous ont permis de démontrer la faisabilité de cette nouvelle approche d'imagerie et de déterminer le schéma optimal d'administration du couple TF2/IMP288 pour l'imagerie
Our team contributed to the optimization and validation of pretargeting using bispecific antibodies and radiolabeled haptens in various preclinical and clinical models of CEA-expressing tumors. The new generation of anti-CEA bispecific antibody (bsMAb) TF2 and IMP288 bivalent hapten are available and accessible for transfer to clinical applications but require optimization step to determine the optimal pre-targeting scheme including the molar doses of TF2 and IMP288, the TF2/IMP288 ratio and the pretargeting delay. The main objective of this work was to optimize the clinical use of the TF2/IMP288 system in 2 models of CEA-expressing tumors using pharmacokinetic and imaging data obtained in a RIT study and in an imaging PET study (immunoPET). The preliminary results obtained from the prospective multicentric pretargeted-RIT phase I/II optimization study using TF2 and 177Lu-IMP288 in patients with CEA-expressing relapsing lung tumours allowed us to determine the optimal bsMAb dose and pre-targeting delay for therapeutic application and to confirm the accuracy of 111In-labeled images to predict 177Lu-IMP288 distribution and to estimate absorbed doses to major organs and tumours. The preliminary results obtained from the phase I/II immunoPET trial using TF2 and 68Ga-IMP288 in 5 cohorts of 3 patients with progressive MTC allowed us to demonstrate the feasibility of this new imaging approach and to define the optimal pre-targeting scheme for immuno-PET applications

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Peyron, Roland. "Étude des douleurs neurologiques par lésion du système nerveux central en tomographie d'émission de positons (TEP) et évaluation des composantes attentionnelles de la douleur chez le sujet sain lors d'une stimulation nocive." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO1T103.

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Humbert, Olivier. "Imagerie TEP au 18F-FDG du cancer du sein : étude du comportement métabolique des différents phénotypes tumoraux et prédiction de la réponse tumorale à la chimiothérapie néoadjuvante." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS024/document.

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Abstract:

La Tomographie par Emission de Positons (TEP) au 18Fluoro-désoxyglucose (18F-FDG) est l’imagerie de référence pour la quantification in vivo du métabolisme glucidique des cellules tumorales. Elle permet, entre autre, de suivre les modifications du métabolisme tumoral en cours de chimiothérapie. Le cancer du sein regroupe différentes entités génomiques dont les comportements clinico-biologiques et la prise en charge thérapeutique divergent. L’objectif de cette thèse était d’étudier le lien entre ces diverses entités biologiques du cancer du sein et le comportement métabolique tumoral en cours de chimiothérapie néoadjuvante. Nous avons également extrait, parmi les différents paramètres métaboliques tumoraux des images TEP, les critères les plus robustes pour prédire dès la fin dès la première cure de chimiothérapie néoadjuvante la réponse histologique finale et la survie des patientes. Nous avons également appliqué un modèle de mesure de la perfusion tumorale, dérivée d’une acquisition dynamique du premier passage artériel et tumoral du 18F-FDG.Le premier article de cette thèse souligne l’impact majeur du phénotype tumoral sur le comportement métabolique en cours de chimiothérapie de la tumeur primitive mammaire. Les trois articles suivants montrent que, pour les tumeurs triple-négatives et HER2 positives, les modifications métaboliques tumorales observées par la TEP au 18F-FDG prédisent la réponse histologique complète à l’issue du traitement. Concernant le phénotype tumoral luminal/HER2 négatif, la réponse métabolique apporte surtout une information pronostique. L’imagerie TEP au 18F-FDG pourrait permettre dans un avenir proche de guider les choix thérapeutiques du clinicien, en proposant une alternative thérapeutique aux patientes non-répondeuses identifiées dès la première cure de chimiothérapie néoadjuvante
Positron Emission Tomography (PET) with 18Fluoro-deoxyglucose (18F-FDG) is the reference imaging examination for in-vivo quantification of the glucidic metabolism of tumour cells. It allows for the monitoring of tumour metabolic changes during chemotherapy. Breast cancer comprises several distinct genomic entities with different biological characteristics and clinical behaviours, leading to different tailored treatments. The aim of this doctoral thesis was to evaluate the relationship between the different biological entities of breast cancer and the tumour metabolic behaviour during neoadjuvant chemotherapy. We have also retrieved, among the various metabolic parameters on PET images, the most reliable ones to predict, as early as after the first neoadjuvant cycle, the final tumour histologic response and patient’s outcome. We have also evaluated early changes in tumour blood flow, using a tumour first-pass model derived from an dynamic 18F-FDG-PET acquisition.The first article presented in this thesis has underlined the strong correlation between breast cancer subtypes, and the tumour metabolic behaviour during chemotherapy. The following three articles have demonstrated that tumour metabolic changes after the first neoadjuvant cycle can predict the final histologic complete response at the end of the treatment, both in triple-negative and HER2 positive tumours. Concerning the luminal/HER2 subtype, the early metabolic response mainly predicts patient’s outcome.These results should lead, in the near future, to PET-guided neoadjuvant strategies, in order to adapt the neoadjuvant treatment in poor-responding women. Such a strategy should lead to enhanced personalized medicine

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Nguyen, Pham Truong. "Imagerie corrélative : autoradiographie - tomographie par émission de positons : application à l’imagerie cérébrale dans le lupus." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAE027.

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Abstract:

L’imagerie nucléaire se révèle essentielle dans le domaine clinique et pré-clinique pour l’étude de la biodistribution du médicament et le suivi de l’évolution de la pathologie. La TEP (Tomographie par Émission de Positons) est aujourd’hui un standard pour l’imagerie fonctionnelle avec une sensibilité de l’ordre du picomole. Elle offre une résolution de l’ordre du millimètre. Dans le cadre de cette thèse, l’autoradiographie, avec des capteurs semi-conducteurs Mimosa-28, permet d’obtenir une résolution sub-millimètre tout en gardant une bonne sensibilité afin de mieux visualiser la distribution cérébrale du radiotraceur chez la souris. Préalablement à une utilisation, ce capteur est caractérisé avec des isotopes habituellement utilisés en préclinique dans le système TEP : 18F, 64Cu et 89Zr. Des mesures d’efficacité et de résolution spatiale sont effectuées afin de comparer par rapport aux autres systèmes actuellement disponibles comme les films à émulsion, la phosphorescence, la scintillation et les détecteurs gazeux. Les examens TEP permet tant d’explorer la biodistribution à l’échelle de l’animal avant de mieux visualiser la distribution avec l’autoradiographie dans un organe spécifique. Nous avons ensuite d’explorer la possibilité d’améliorer la qualité des images grâce à la simulation Monte-Carlo GATE (GEANT4 Application for Tomography Emission) et à la reconstruction via un algorithme MLEM (Maximum Likelihood Estimation Method). Les images autoradiographiques gagnent en contraste et l’effet de la diffusion des particules chargées dans le milieu est atténuée
Nuclear imaging is essential in the clinical and pre-clinical field for studying the biodistribution of the drug and observing the evolution of the pathology. Positron Emission Tomography (PET) scan is today a gold standard functional imaging with picomolar sensitivity. It offers a resolution of the order of a millimetre. As part of this thesis, autoradiography, with Mimosa-28 semiconductor sensors, provides a sub-millimetre resolution while keeping a good sensitivity in order to visualize the cerebral distribution of the radiotracer in the mouse. Before the autoradiography acquisition, this sensor is characterized with isotopes usually used in preclinical systems in the PET system : 18F, 64Cu and 89Zr. Measurements of efficiency and spatial resolution are made to compare with other current systems such as emulsion films, phosphorescence, scintillation and gaseous detectors. PET scans enable both to explore biodistribution at the animal scale before to visualize the distribution with autoradiography at the tissue scale. We then explore the possibility of improving the quality of images through GEANT4 Application for Tomography Emission (GATE) Monte-Carlo simulation and reconstruction using a Maximum Likelihood Estimation Method (MLEM) algorithm. The autoradiographic images gain in contrast and the scattering effect of the charged particles into the medium is attenuated

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Ramos, Emilie. "Démonstrateur optique CaLIPSO pour l’imagerie TEP clinique et préclinique." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112409/document.

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Abstract:

L’imagerie TEP repose à l’heure actuelle sur des détecteurs à base de cristaux scintillants ou de semi-conducteurs. Le projet CaLIPSO propose de tirer parti à la fois de l’émission de lumière (par effet Cerenkov) et de l’ionisation du milieu de détection, pour réaliser un détecteur de résolution temporelle et spatiale améliorée. Le milieu de détection, le TriMéthylBismuth liquide à température ambiante, de par sa forte teneur en Bismuth, permet une détection par effet photoélectrique efficace. Cette étude a pour objectif de concevoir et d’optimiser le détecteur optique du projet CaLIPSO, afin de prouver le concept de la détection de photons de 511 keV par effet Cerenkov dans le TMBi, et de caractériser les performances d’un tel détecteur en termes de résolution temporelle et efficacité de détection. Un premier démonstrateur a validé le principe de détection reposant sur l’effet Cerenkov, bien que ses performances soient décevantes. C’est la raison pour laquelle nous avons entrepris un effort d’optimisation en simulation Monte Carlo dans Geant4, afin d’améliorer la collection de la lumière Cerenkov dans le détecteur, et donc son efficacité de détection et sa résolution temporelle. Avant, nous avons mesuré les propriétés optiques du TMBi (indice de réfraction, absorption et diffusion de la lumière), afin d’être capables de modéliser la propagation de la lumière Cerenkov dans le détecteur. Nous avons également optimisé par simulation Monte Carlo l’outil permettant la mesure de résolution en temps, un cristal scintillant de YAP:Ce couplé à un PMT. Cela a permis une mesure plus fine de la résolution temporelle du démonstrateur. A l’issue de ces travaux, nous avons construit un second démonstrateur optique. On mesure alors une efficacité de détection de l’ordre de 32% pour une résolution en temps de 660 ps (FWHM). L’efficacité mesurée prouve que le détecteur est pleinement efficace à détecter les conversions photoélectriques du photon de 511 keV (27% des photons incidents). Plusieurs optimisations technologiques sont proposées pour améliorer la résolution temporelle, et espérer à l’avenir une mesure du temps de vol des photons gamma
PET detectors are usually based on scintillation crystals or semiconductor materials. The CaLIPSO project aims to build a PET detector working on the double detection of Cerenkov light and pair productions in a novel detection material called TriMethylBismuth. This would allow at the same time an enhanced time resolution (thanks to the Cerenkov signal) and a excellent spatial resolution (thanks to the ionization signal). Liquid TMBi (at room temperature), thanks to its good photo fraction (47%), allows a good detection efficiency, principally by photoelectric effect. In this context, this work aims to design and optimize an optical detector as a proof of concept for the Cerenkov detection of 511 keV gamma photons, and to measure the time resolution and detection efficiency of such a detector. The optical signal based on Cerenkov effect in TMBi has been observed on a first demonstrator, but its performances were clearly inappropriate. So we used a Monte Carlo simulation (Geant4) of the detector in order to model the relevant phenomena and to optimize de detection. It appeared that light collection efficiency in the detector was the most important parameter to optimize so as to improve time resolution and detection efficiency. Before that, we measured TMBi optical properties (refractive index, light absorption and diffusion), in order to model accurately the Cerenkov light propagation in the detector. The tool used for the time resolution measurement is a YAP: Ce scintillator coupled to a PMT. We also needed to optimize this tool in order to allow a more accurate measurement of the detector time resolution. At the end of this work, a second version of the optical demonstrator was built. We measured a detection efficiency of 32%, and a time resolution of 660 ps FWHM. The measured efficiency proved that our detector is fully efficient to detect the photoelectric conversions of the 511 keV photons (27% of the incident photons). Several technological optimizations are proposed to further improve the time resolution, in order to be able to measure the gamma photons’ time-of-flight in the future

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Petibon, Yoann. "Développement de méthodes quantitatives en imagerie simultanée TEP-IRM." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066187.

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Abstract:

Le mouvement des organes durant l’acquisition et la réponse impulsionnelle (RI) du système dégradent les images obtenues par Tomographie par Emission de Positons (TEP). Récemment, les scanners simultanés TEP-Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) ont été introduits, offrant une solution au problème du mouvement qui peut être estimé grâce à l’IRM pour corriger les images TEP. Néanmoins, pour profiter pleinement de ces nouvelles possibilités, il est également important de corriger les images des effets de la RI. L’objectif de ce travail est de proposer des méthodes TEP-IRM permettant d’améliorer la qualité des images TEP. Pour ce faire, nous avons développé des techniques d’acquisitions/traitement de données IRM permettant de mesurer le mouvement des organes. Nous avons modélisé la RI non-stationnaire du système grâce à des mesures de sources ponctuelles. Nous avons ensuite intégré l’information de mouvement IRM -au niveau des cartes d’émission et d’atténuation- et le modèle de la RI dans un algorithme de reconstruction TEP permettant d’obtenir des images corrigées des effets du mouvement et de la RI. Ces méthodes ont été évaluées pour des applications oncologiques et cardiaques sur des acquisitions de fantômes, d’animaux et de patients, qui ont montré une amélioration de la caractérisation des tumeurs abdominales et des lésions du myocarde. De plus, nous avons développé des méthodes permettant d’améliorer l’imagerie TEP de plaques athéromateuses fragiles dans les coronaires et les avons évaluées avec des simulations réalistes TEP-IRM. Les résultats obtenus montrent que les techniques proposées améliorent la qualité des images TEP par rapport aux méthodes conventionnelles
The physiologic motion of organs during the data acquisition and the finite system’s Point Spread Function (PSF) both limit the image quality of Positron Emission Tomography (PET). Recently, whole-body (WB) simultaneous PET-Magnetic Resonance (MR) scanners have become available. This modality offers an elegant solution to the motion problem since MR-based motion information can be used to correct the PET images for motion. Nevertheless, to fully benefit from the new capabilities offered by PET-MR, it is essential to also compensate the images for PSF-related degradations. The goal of this thesis was to develop methods allowing to improve PET image quality using PET-MR. In that perspective, we have developed MRI acquisition/processing techniques to measure organs’ motion. We have modeled the spatially-varying PSF using point source measurements. We have then incorporated MR-based motion information (of both emission and attenuation maps) and PSF modeling into fully-3D iterative PET reconstruction, yielding images virtually free of motion artifacts while reducing PSF-related effects. These methods were evaluated for two key applications of WB PET-MR, oncology and cardiology, using phantom, animal and patient studies, demonstrating improved image quality and assessment of tumors and myocardial defects. In addition, we have developed methods allowing to improve PET imaging of small coronary atherosclerotic plaques, a promising pre-clinical application of PET-MR, which were evaluated using a realistic PET-MR simulation study. Overall, the results obtained demonstrate that the developed methodology can substantially improve PET image quality as compared to standard methods

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Lemoine, Laëtitia. "Apports de la TEP dans l’imagerie moléculaire des récepteurs sérotoninergiques 5-HT1A et 5-HT7." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10039/document.

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Abstract:

Le système sérotoninergique, impliqué dans plusieurs pathologies du système nerveux central, peut être exploré in vivo par l’imagerie TEP (tomographie par émission de positons). La recherche et la validation préclinique de radiotraceurs ciblant spécifiquement les récepteurs sérotoninergiques est donc cruciale. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à deux récepteurs sérotoninergiques pour lesquels nous avons développé des outils moléculaires pour leur imagerie fonctionnelle: (i) les récepteurs 5-HT1A et (ii) les récepteurs 5-HT7. (i) Les récepteurs 5-HT1A sont parmi les récepteurs à sérotonine les mieux décrits à l’heure actuelle. Cependant, si des radiotraceurs TEP sont déjà disponibles, ceux-ci sont des antagonistes qui se fixent indifféremment aux récepteurs 5-HT1A, couplés aux protéines G et fonctionnels, et aux récepteurs 5-HT1A, découplés et non fonctionnels. Nous avons donc proposé une stratégie originale de développement d’un agoniste 5- HT1A radiomarqué au fluor afin d’accéder à une imagerie des récepteurs fonctionnels. Deux molécules, le F15599 et le F13714, initialement développées pour leurs propriétés antidépressives par un partenaire industriel, ont été radiomarquées au fluor 18 puis ont été évaluées in vitro, ex vivo et in vivo chez le rat et le chat. Nos résultats montrent que le [18F]F13714 permet de visualiser de manière inédite les récepteurs 5- HT1A couplés aux protéines G. (ii) Le deuxième axe de cette thèse concerne les récepteurs 5-HT7, de découverte récente et proposés comme cible thérapeutique antidépressive. A l’inverse des récepteurs 5-HT1A, les récepteurs 5-HT7 ne disposent pas encore de radiotraceur TEP. Notre approche a consisté à sélectionner, à partir du pharmacophore du récepteur, quatre structures d’antagonistes 5-HT7, synthétisées par un laboratoire partenaire de chimie : le 2FP3, le 4FP3, le 2FPMP et le 4FPMP. Nos études radiopharmacologiques in vitro, ex vivo et in vivo nous ont conduit à retenir un radiotraceur, le [18F]2FP3. À l’issue de ce travail de thèse CIFRE, nous pouvons donc proposer deux radiotraceurs TEP originaux, ouvrant des perspectives inédites d’imagerie moléculaires de la neurotransmission 5-HT1A et 5-HT7 et dont nous envisageons la poursuite du développement comme radiopharmaceutiques cliniques
The serotonergic system, implicated in several diseases of central nervous system, can be explored in vivo by PET imaging (positron emission tomography). The research and the preclinical validation of radiotracers that specifically target serotonin are crucial. In this work, we focused on two serotonin receptors for which we have developed molecular tools for functional imaging: (i) the 5-HT1A and (ii) the 5-HT7. (i) 5-HT1A receptors are among the serotonin receptors the best described at present. However, if PET radiotracers are already available, they are antagonists and bind either to 5-HT1A receptors, G protein-coupled and functional, and to 5-HT1A receptors decoupled and non-functional. We therefore proposed an original strategy to develop a 5-HT1A agonist labeled with fluorine to access imagery of functional receptors. Two molecules, the F15599 and F13714, initially developed for their antidepressant properties by an industrial partner, were radiolabeled with fluorine-18 and were evaluated in vitro, ex vivo and in vivo in rats and cats. Our results show that the [18F] F13714 may view in a new way the 5-HT1A G protein-coupled (ii) The second focus of this thesis for the 5-HT7, recently discovered and proposed as a therapeutic target antidepressant. Unlike the 5-HT1A, 5-HT7 receptors do not yet have PET radiotracer. Our approach was to select, from the pharmacophore of the receptor, four structures of 5-HT7 antagonists, synthesized by a lab partner in chemistry: the 2FP3, the 4FP3, the 2FPMP and 4FPMP. Our radiopharmacology in vitro, ex vivo and in vivo led us to retain a radiotracer, the [18F] 2FP3. At the conclusion of this thesis CIFRE, we can propose two originals PET radiotracers , opening new perspectives for molecular imaging of neurotransmission of 5-HT1A and 5-HT7 receptors and which we plan further development as clinical radiopharmaceuticals

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Fall, Mame Diarra. "Modélisation stochastique de processus pharmaco-cinétiques, application à la reconstruction tomographique par émission de positrons (TEP) spatio-temporelle." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112035.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de développer de nouvelles méthodes statistiques de reconstruction d'image spatiale (3D) et spatio-temporelle (3D+t) en Tomographie par Émission de Positons (TEP). Le but est de proposer des méthodes efficaces, capables de reconstruire des images dans un contexte de faibles doses injectées tout en préservant la qualité de l'interprétation. Ainsi, nous avons abordé la reconstruction sous la forme d'un problème inverse spatial et spatio-temporel (à observations ponctuelles) dans un cadre bayésien non paramétrique. La modélisation bayésienne fournit un cadre pour la régularisation du problème inverse mal posé au travers de l'introduction d'une information dite a priori. De plus, elle caractérise les grandeurs à estimer par leur distribution a posteriori, ce qui rend accessible la distribution de l'incertitude associée à la reconstruction. L'approche non paramétrique quant à elle pourvoit la modélisation d'une grande robustesse et d'une grande flexibilité. Notre méthodologie consiste à considérer l'image comme une densité de probabilité dans (pour une reconstruction en k dimensions) et à chercher la solution parmi l'ensemble des densités de probabilité de . La grande dimensionalité des données à manipuler conduit à des estimateurs n'ayant pas de forme explicite. Cela implique l'utilisation de techniques d'approximation pour l'inférence. La plupart de ces techniques sont basées sur les méthodes de Monte-Carlo par chaînes de Markov (MCMC). Dans l'approche bayésienne non paramétrique, nous sommes confrontés à la difficulté majeure de générer aléatoirement des objets de dimension infinie sur un calculateur. Nous avons donc développé une nouvelle méthode d'échantillonnage qui allie à la fois bonnes capacités de mélange et possibilité d'être parallélisé afin de traiter de gros volumes de données. L'approche adoptée nous a permis d'obtenir des reconstructions spatiales 3D sans nécessiter de voxellisation de l'espace, et des reconstructions spatio-temporelles 4D sans discrétisation en amont ni dans l'espace ni dans le temps. De plus, on peut quantifier l'erreur associée à l'estimation statistique au travers des intervalles de crédibilité
The aim of this work is to develop new statistical methods for spatial (3D) and space-time (3D+t) Positron Emission Tomography (PET) reconstruction. The objective is to propose efficient reconstruction methods in a context of low injected doses while maintaining the quality of the interpretation. We tackle the reconstruction problem as a spatial or a space-time inverse problem for point observations in a \Bayesian nonparametric framework. The Bayesian modeling allows to regularize the ill-posed inverse problem via the introduction of a prior information. Furthermore, by characterizing the unknowns with their posterior distributions, the Bayesian context allows to handle the uncertainty associated to the reconstruction process. Being nonparametric offers a framework for robustness and flexibility to perform the modeling. In the proposed methodology, we view the image to reconstruct as a probability density in(for reconstruction in k dimensions) and seek the solution in the space of whole probability densities in . However, due to the size of the data, posterior estimators are intractable and approximation techniques are needed for posterior inference. Most of these techniques are based on Markov Chain Monte-Carlo methods (MCMC). In the Bayesian nonparametric approach, a major difficulty raises in randomly sampling infinite dimensional objects in a computer. We have developed a new sampling method which combines both good mixing properties and the possibility to be implemented on a parallel computer in order to deal with large data sets. Thanks to the taken approach, we obtain 3D spatial reconstructions without any ad hoc space voxellization and 4D space-time reconstructions without any discretization, neither in space nor in time. Furthermore, one can quantify the error associated to the statistical estimation using the credibility intervals

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Bennacef, Idriss. "Synthèse, radiosynthèse et évaluation biologique de quinoléine carboxamides analogues du Talnetant (SB 223412) pour l'étude par imagerie TEP ou TEMP du récepteur NK-3." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2075.

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Abstract:

Dans le but de visualiser in vivo le récepteur NK-3 par les techniques d'imagerie médicale (tomographie par émission de positons et tomographie monophotonique), la synthèse de 2-phénylquinoléine-4-carboxamides originaux, dérivés du SB 223412 ou du SB 222200, antagonistes non peptidiques puissants (hNK-3-CHO : Ki = 1. 0 nM ; Ki = 4. 4 nM respectivement) et sélectifs (NK-3/NK-1 >100000) du récepteur NK-3 humain, a été étudiée. Les composés développés sont caractérisés par la présence, sur le cycle quinoléique, d'un atome de carbone, de fluor et/ou d'iode susceptibles d'être substitués par leur radio-isotope émetteur beta+ (carbone-11, tư = 20 min ; fluor-18, tư = 110 min) ou émetteur gamma (iode-123, tư = 13 h). Les quinoléines monohalogénées (fluorées ou iodées) ont été préparés selon une synthèse efficace mettant en jeu une réaction de Pfitzinger. Les analogues dihalogénés, portant à la fois un atome d'iode et de fluor, ont été obtenus via une réaction d'ortho-métallation régiosélective. L'évaluation biologique de ces composés a permis de sélectionner les structures affines et sélectives du récepteur NK-3, pour lesquelles un radiomarquage sera envisagé. La fonctionnalisation de la position 3 des quinoléine-4-carboxamides, par une réaction de métallation dirigée, a permis l'introduction de divers (hétéro)éléments (chlore, brome, iode, groupements trialkylstannyle ou silyle). Cette recherche a permis de mettre au point la radiosynthèse du [11C]SB 222200 par une réaction de Stille avec le [11C]iodométhane.

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Urien, Hélène. "Détection et segmentation de lésions dans des images cérébrales TEP-IRM." Thesis, Paris, ENST, 2018. http://www.theses.fr/2018ENST0004/document.

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Abstract:

L’essor récent de l’imagerie hybride combinant la Tomographie par Emission de Positons (TEP) à l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une opportunité permettant d’exploiter des images d’un même territoire anatomo-pathologique obtenues simultanément et apportant des informations complémentaires. Cela représente aussi un véritable défi en raison de la différence de nature et de résolution spatiale des données acquises. Cette nouvelle technologie offre notamment des perspectives attrayantes en oncologie, et plus particulièrement en neuro-oncologie grâce au contraste qu’offre l’image IRM entre les tissus mous. Dans ce contexte et dans le cadre du projet PIM (Physique et Ingénierie pour la Médecine) de l’Université Paris-Saclay, l’objectif de cette thèse a été de développer un processus de segmentation multimodale adapté aux images TEP et IRM, comprenant une méthode de détection des volumes tumoraux en TEP et IRM, et une technique de segmentation précise du volume tumoral IRM. Ce processus doit être suffisamment générique pour s’appliquer à diverses pathologies cérébrales, différentes par leur nature même et par l’application clinique considérée. La première partie de la thèse aborde la détection de tumeurs par une approche hiérarchique. Plus précisément, la méthode de détection, réalisée sur les images IRM ou TEP, repose sur la création d’un nouveau critère de contexte spatial permettant de sélectionner les lésions potentielles par filtrage d’une représentation de l’image par max-tree. La deuxième partie de la thèse concerne la segmentation du volume tumoral sur les images IRM par une méthode variationnelle par ensembles de niveaux. La méthode de segmentation développée repose sur la minimisation d’une énergie globalement convexe associée à une partition d’une image RM en régions homogènes guidée par des informations de la TEP. Enfin, une dernière partie étend les méthodes proposées précédemment à l’imagerie multimodale IRM, notamment dans le cadre de suivi longitudinal. Les méthodes développées ont été testées sur plusieurs bases de données, chacune correspondant à une pathologie cérébrale et un radiotraceur TEP distincts. Les données TEP-IRM disponibles comprennent, d’une part, des examens de méningiomes et de gliomes acquis sur des machines séparées, et d’autre part, des examens réalisés sur le scanner hybride du Service Hospitalier Frédéric Joliot d’Orsay dans le cadre de recherches de tumeurs cérébrales. La méthode de détection développée a aussi été adaptée à l’imagerie multimodale IRM pour la recherche de lésions de sclérose en plaques ou le suivi longitudinal. Les résultats obtenus montrent que la méthode développée, reposant sur un socle générique, mais étant aussi modulable à travers le choix de paramètres, peut s’adapter à diverses applications cliniques. Par exemple, la qualité de la segmentation des images issues de la machine combinée a été mesurée par le coefficient de Dice, la distance de Hausdorff (DH) et la distance moyenne (DM), en prenant comme référence une segmentation manuelle de la tumeur validée par un expert médical. Les résultats expérimentaux sur ces données montrent que la méthode détecte les lésions visibles à la fois sur les images TEP et IRM, et que la segmentation contoure correctement la lésion (Dice, DH et DM valant respectivement 0, 85 ± 0, 09, 7, 28 ± 5, 42 mm et 0, 72 ± 0, 36mm)
The recent development of hybrid imaging combining Positron Emission Tomography (PET) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) is an opportunity to exploit images of a same structure obtained simultaneously and providing complementary information. This also represents a real challenge due to the difference of nature and voxel size of the images. This new technology offers attractive prospects in oncology, and more precisely in neuro-oncology thanks to the contrast between the soft tissues provided by the MRI images. In this context, and as part of the PIM (Physics in Medicine) project of Paris-Saclay University, the goal of this thesis was to develop a multimodal segmentation pipeline adapted to PET and MRI images, including a tumor detection method in PET and MRI, and a segmentation method of the tumor in MRI. This process must be generic to be applied to multiple brain pathologies, of different nature, and for different clinical application. The first part of the thesis focuses on tumor detection using a hierarchical approach. More precisely, the detection method uses a new spatial context criterion applied on a max-tree representation of the MRI and PET images to select potential lesions. The second part presents a MRI tumor segmentation method using a variational approach. This method minimizes a globally convex energy function guided by PET information. Finally, the third part proposes an extension of the detection and segmentation methods developed previously to MRI multimodal segmentation, and also to longitudinal follow-up. The detection and segmentation methods were tested on images from several data bases, each of them standing for a specific brain pathology and PET radiotracer. The dataset used for PET-MRI detection and segmentation is composed of PET and MRI images of gliomas and meningiomas acquired from different systems, and images of brain lesions acquired on the hybrid PET-MRI system of Frédéric Joliot Hospital at Orsay. The detection method was also adapted to multimodal MRI imaging to detect multiple sclerosis lesions and follow-up studies. The results show that the proposed method, characterized by a generic approach using flexible parameters, can be adapted to multiple clinical applications. For example, the quality of the segmentation of images from the hybrid PET-MR system was assessed using the Dice coefficient, the Hausdorff distance (HD) and the average distance (AD) to a manual segmentation of the tumor validated by a medical expert. Experimental results on these datasets show that lesions visible on both PET and MR images are detected, and that the segmentation delineates precisely the tumor contours (Dice, HD and MD values of 0.85 ± 0.09, 7.28 ± 5.42 mm and 0.72 ± 0.36mm respectively)

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Tixier, Florent. "Caractérisation de l'hétérogénéité tumorale sur des images issues de la tomographie par émission de positons (TEP)." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00991783.

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Abstract:

Le cancer est chaque année responsable de 7,6 millions de décès dans le monde. L'amélioration des traitements constitue donc un enjeu majeur de santé publique. Il a été démontré que l'association d'un diagnostic précoce et d'un traitement efficace était associée à un impact significatif sur la survie des patients. De nombreux facteurs pronostics de la survie ont été identités et sont actuellement utilisés en routine clinique. Ce diagnostic est souvent réalisé en partieà l'aide de l'imagerie de Tomographie par Emission de Positons (TEP), cette dernière s'étantavérée être un outil très performant pour l'identification des tumeurs et métastases dans uncertain nombre de modèles de cancer. La TEP fait partie des modalités d'imagerie fonctionnelleet a donc le potentiel de fournir des informations liées à la biologie sous-jacente des cancers.Toutefois, du fait de sa faible résolution spatiale, elle n'avait que très peu été utilisée avec cet objectif.Ce travail de thèse a consisté à étudier des paramètres quantitatifs pouvant être extraitsde ces images, plus spécifiquement ceux permettant la caractérisation de l'hétérogénéité intratumorale. Nous avons pu identifier un ensemble de paramètres issus de l'analyse de texture quisont reproductibles, robustes aux effets de volume partiel et à la méthode de segmentation, etvraisemblablement liés à la physiologie tumorale. Nous avons également pu mettre en évidencele potentiel de ces paramètres extraits d'images de diagnostic, pour contribuer à la prédiction dela réponse thérapeutique ainsi que comme facteur pronostic. Ces nouveaux indices quantitatifspourraient à relativement court terme venir compléter les facteurs de référence courammentutilisés aujourd'hui en oncologie pour la prise en charge thérapeutique des patients.

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Tremblay, Hugo. "La tomographie par émission de positons à l'étude de la réponse hémodynamique temporelle induite par activation cérébrale (TEP-RHETIAC)." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp03/MQ64469.pdf.

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Vala, Christine. "Synthèse de groupements prosthétiques glucidiques : vers de nouveaux traceurs peptidiques pour l'imagerie par tomographie par émission de positons (TEP)." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10031/document.

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Abstract:

L’utilisation de peptides ou de protéines radiomarquées au fluor-18, comme radiotraceurs pour l’imagerie par Tomographie par Emission de Positons (TEP) est en plein essor. C’est ainsi que l’objectif de notre travail a été de concevoir et de synthétiser de nouveaux groupements prosthétiques de nature glucidique, analogues du 2-Fluoro-2-[18F]désoxy-D-glucose ([18F]FDG). La particularité de ces derniers, est qu’ils sont porteurs de motifs azides afin de les lier de façon simple et efficace à des biomolécules fonctionnalisées par des groupements alcynes via la réaction de Huisgen ou réaction de « click chemistry ». Le premier objectif de ce travail a été d’étudier la position idéale d’introduction du motif azide sur le FDG, soit sur la position C-1, soit sur la position C-6. Deux stratégies de synthèse différentes ont été développées pour aboutir à deux générations de précurseurs de marquage et à leurs références froides, permettant ainsi d’évaluer l’étape d’incorporation du fluor-18. Le second objectif a été d’introduire un groupement propargyle sur la phénylalanine, la cystéine et le glutathion afin de réaliser le couplage par click chemistry avec le meilleur groupement prosthétique obtenu
The use of peptides or proteins labeled with fluorine-18, as agents for Positron Emission Tomography (PET) is a rapidly growing field. Thus, the objective of our work was to create and to synthesize new glycosyl prosthetic groups, which are analogs of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose ([18F]FDG). The particularity of these compounds is their azide moiety which enables a simple and efficient ligation with alkynylated amino acids via a Huisgen type reaction or “click Chemistry”. The first goal was to study the ideal position for the introduction of the azide moiety on the sugar, either at the C-1 or C-6 position. In order to evaluate the incorporation of fluorine-18, two different strategies were developed to obtain two generations of labeled precursors and cold references. The second objective was to synthesize alkynylated phenylalanine, cysteine and gluthation derivatives to test the “click Chemistry” ligation method with the best prosthetic group

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Brard, Emmanuel. "La tomographie à émission de positrons à géométrie axiale : de l’imagerie de la souris au cerveau humain." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAE003/document.

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Abstract:

La tomographie par émission de positrons est une technique d’imagerie nucléaire utilisant des noyaux radioactifs. Elle est utilisée dans le domaine clinique et préclinique. Cette dernière nécessite l’utilisation de petits animaux, comme la souris. Comme en imagerie clinique, l’objectif est d’obtenir le meilleur signal avec la meilleure précision spatiale possible. Cependant, un rapport d’échelle homme-souris suggère une résolution inférieure à 1 mm3. Un imageur conventionnel est constitué de modules de détection entourant le patient, orientés radialement. Cette approche lie efficacité et résolution spatiale. Ce travail concerne l’étude de la géométrie axiale. Les éléments de détection sont ici orientés parallèlement à l’objet. Ceci limite la corrélation entre efficacité de détection et résolution spatiale, et ainsi permet d’obtenir une haute résolution et haute sensibilité. La simulation de prototypes a permis d’envisager une résolution spatiale moyenne inférieure au millimètre et une efficacité de 15 ou 40% selon l’extension axiale. Ces résultats permettent de présager de bonnes perspectives en imageries préclinique et clinique
Positrons emission tomography is a nuclear imaging technics using nuclear decays. It is used both in clinical and preclinical studies. The later requires the use of small animals such as the mouse. The objective is to obtain the best signal with the best spatial resolution. Yet, a weight ratio between humans and mice indicates the need of a sub-millimeter resolution. A conventional scanner is based on detection modules surrounding the object to image and arranged perpendicularly. This implies a strong relationship between efficiency and spatial resolution. This work focuses on the axial geometry in which detection modules are arranged parallel to the object. This limits the relationship between the figures of merit, leading to both high spatial resolution and efficiency. The simulations of prototypes showed great perspectives in term of sub-millimeter resolution with efficiencies of 15 or 40% according to the scanner’s axial extension. These results indicate great perspectives for both clinical and preclinical imaging

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Sureau, Florent. "Exploitation de corrélations spatiales et temporelles en tomographie par émission de positrons." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348272.

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Abstract:

Nous proposons, implémentons et évaluons dans cette thèse des algorithmes permettant d'améliorer la résolution spatiale dans les images et débruiter les données en tomographie par émission de positrons. Ces algorithmes ont été employés pour des reconstructions sur une caméra à haute résolution (HRRT) et utilisés dans le cadre d'études cérébrales, mais la méthodologie développée peut être appliquée à d'autres caméras et dans d'autres situations. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode de reconstruction itérative intégrant un modèle de résolution spatiale isotropique et stationnaire dans l'espace image, mesuré expérimentalement. Nous avons évalué les apports de cette méthode sur simulation Monte-Carlo, examens physiques et protocoles cliniques en la comparant à un algorithme de reconstruction de référence. Cette étude suggère une réduction des biais de quantification, en particulier dans l'étude clinique, et de meilleures corrélations spatialles et temporelles au niveau des voxels. Cependant, d'autres méthodes doivent être employées pour réduire le niveau de bruit dans les données. Dans un second temps, une approche de débruitage maximum a posteriori adaptée aux données dynamiques et permettant de débruiter temporellement les données d'acquisition (sinogrammes) ou images reconstruites a été proposé. L'a priori a été introduit en modélisant les coefficients dans une base d'ondelettes de l'ensemble des signaux recherchés (images ou sinogrammes). Nous avons comparé cette méthode à une méthode de débruitage de référence sur des simulations répliquées, ce qui illustre l'intérêt de l'approche de débruitage des sinogrammes.

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Vallot, Delphine. "Reconstruction adaptative optimisée pour la quantification en tomographie de positons couplée à un tomodensitomètre." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30188.

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Abstract:

L'étude a été initiée à l'occasion de la disponibilité d'un algorithme itératif de reconstruction en tomographie par émission de positons, qui présente l'avantage d'atteindre la convergence grâce à une méthode de régularisation. Il a donc fallu évaluer ses performances et son éventuel apport en comparaison aux algorithmes de référence, puis étudier l'influence du seul paramètre accessible aux utilisateurs pour une optimisation en clinique. Pour cela, plusieurs tests ont été réalisés, sur fantômes d'abord, puis sur patients car les résultats obtenus n'étaient pas directement transposables en clinique. Cet algorithme a de nombreux avantages par rapport au standard actuel OSEM-MLEM (moins de bruit, meilleur contraste, meilleure détectabilité des lésions) mais pourrait encore être amélioré pour diminuer les artéfacts et la surestimation de certaines métriques, grâce à l'utilisation de fantômes plus anthropomorphiques et l'accès à plus de paramètres de reconstruction. Des travaux sont encore en cours avec l'éditeur
This study was initiated to evaluate an iterative reconstruction algorithm in positron emission tomography based on a regularization method to obtain convergence. Our aim was to assess its performance, in comparison with other currently available algorithms and to study the impact of the only parameter available to users for eventual optimization, both using anthropomorphic phantoms and clinical data. We confirm that this algorithm shows several advantages compared to the traditional OSEM-MLEM concerning noise, contrast and detectability. By using anthropomorphic phantoms and with access to more reconstruction parameters, the performance could be further improved to decrease the artefacts and the overestimation of certain metrics. Work in progress

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Christine, Thifanie. "Synthèses et propriétés de nouvelles structures à base de BODIPY pour l’imagerie bimodale TEP/IO et la génération d’oxygène singulet." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0239.

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Abstract:

L’imagerie médicale est un outil très important pour le diagnostic de nombreuses maladies. La tomographie par émission de positons (TEP scan) est l’une des techniques les plus employées de par sa forte sensibilité, mais le très court temps de demi-vie du radionucléide utilisé implique une synthèse rapide du traceur radioactif. L’imagerie optique (IO) évite l’utilisation d’éléments radioactifs, mais sa sensibilité limitée dans les tissus profonds peut entraver son application in vivo. Afin d’obtenir des sondes plus modulables en fonction du besoin du biologiste (études in vitro ou in vivo), le développement de nouveaux traceurs bimodaux est devenu un axe de recherche important. Dans ce contexte, de nouvelles molécules bimodales à base de BODIPY (fluorescentes), pouvant être marquées au 11C, ont été synthétisées. Celles-ci ont été conjuguées à des dérivés d’oestradiol pour cibler les cellules tumorales du cancer du sein. Des études in vivo pour évaluer la biodistribution des molécules marquées au 13C sont en cours. En parallèle, leur transformation en photosensibilisateurs pour la production d’oxygène singulet a été également envisagée pour une potentielle application dans le domaine de la thérapie photodynamique. D’autre part, plusieurs photosensibilisateurs à base de BODIPY ont été synthétisés et évalués dans une réaction de photooxygénation, et leur application à d’autres types de réactions est actuellement en cours
Medical imaging is a very important tool for the diagnosis of numerous diseases. The positron emission tomography (PET scan) is one of the most employed technique for its high sensibility, but the very short lifetime of the radionuclide used implies a very fast synthesis of the radioactive tracer.1,2 Optical imaging (OI) avoids the use of radioactive elements, but its limited sensibility in deep tissues can hamper its in vivo application. In order to obtain more modular probes depending on the need of the biologist (in vitro or in vivo studies), the development of new bimodal tracers is becoming an important research axis. In this context, new bimodal BODIPY-based molecules (fluorescent) that could be labelled by 11C (PET) have been synthesized. The different structures were conjugated to oestradiol to target the tumour cells of breast cancer. In vivo studies are being carried out to evaluate the biodistribution of the [13C]-labelled molecules. In parallel, their modification in photosensitizers for the production of singlet oxygen has also been considered for potential applications in the field of photodynamic therapy. On the other hand, several BODIPY-based photosensitizers have been synthesized and evaluated in a photooxygenation reaction, and their application to other types of reaction are in progress

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Irace, Zacharie. "Modélisation statistique et segmentation d'images TEP : application à l'hétérogénéité et au suivi de tumeurs." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/12201/1/irace.pdf.

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Abstract:

Cette thèse étudie le traitement statistique des images TEP. Plus particulièrement, la distribution binomiale négative est proposée pour modéliser l’activité d’une région mono-tissulaire. Cette représentation a l’avantage de pouvoir prendre en compte les variations d’activité biologique (ou hétérogénéité) d’un même tissu. A partir de ces résultats, il est proposé de modéliser la distribution de l’image TEP entière comme un mélange spatialement cohérent de lois binomiales négatives. Des méthodes Bayésiennes sont considérées pour la segmentation d’images TEP et l’estimation conjointe des paramètres du modèle. La cohérence spatiale inhérente aux tissus biologiques est modélisée par un champ aléatoire de Potts-Markov pour représenter la dépendance locale entre les composantes du mélange. Un algorithme original de Monte Carlo par Chaîne de Markov (MCMC) est utilisé, faisant appel aux notions d’échantillonnage dans un espace Riemannien et d’opérateurs proximaux. L’approche proposée est appliquée avec succès à la segmentation de tumeurs en imagerie TEP. Cette méthode est ensuite étendue d’une part en intégrant au processus de segmentation des informations anatomiques acquises par tomodensitométrie (TDM), et d’autre part en traitant une série temporelle d’images correspondant aux différentes phases de respiration. Un modèle de mélange de distributions bivariées binomiale négative - normale est proposé pour représenter les images dynamiques TEP et TDM fusionnées. Un modèle Bayésien hiérarchique a été élaboré comprenant un champ de Potts-Markov à quatre dimensions pour respecter la cohérence spatiale et temporelle des images PET-TDM dynamiques. Le modèle proposé montre une bonne qualité d’ajustement aux données et les résultats de segmentation obtenus sont visuellement en concordance avec les structures anatomiques et permettent la délimitation et le suivi de la tumeur.

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Ben, Bouallegue Fayçal. "Contributions en reconstruction TEP 3D par inversion directe." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20078.

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Abstract:

Nous présentons deux contributions innovantes dans le domaine de la reconstruction par inversion directe en tomographie par émission de positons (TEP) 3D. D'abord, à partir d'une formulation étendue du rebinning analytique dans l'espace de Fourier 3D, nous développons un algorithme itératif de reprojection (FOREPROJ itératif) qui permet l'estimation des projections obliques manquantes sur la base de l'ensemble des projections mesurées. Il en découle, au premier ordre, une formulation étendue du Fourier rebinning (FORE étendu) et un algorithme de reprojection approximatif associé. Ces deux algorithmes sont évalués sur des simulations numériques de données TEP 3D pour résoudre le problème de la troncature axiale. Prenant avantage de l'ensemble de la statistique disponible, FOREPROJ itératif s'avère une alternative rapide et fiable aux méthodes classiques que sont FOREPROJ et la reprojection géométrique. Il améliore significativement la qualité des coupes reconstruites sans perte de résolution spatiale. Nous évaluons ensuite dans quelle mesure le choix de plan fixes pour paramétrer les projections permet de simplifier l'étape d'interpolation en fréquence requise par l'application du théorème de la projection de Fourier en 3D (3D-FST). Nous comparons l'implémentation directe de ce dernier avec un nouvel algorithme de gridding basé sur une géométrie à 2 plans fixes et ne nécessitant qu'une interpolation 1D dans l'espace de Fourier. Il apparaît que l'utilisation de deux plans orthogonaux conduit à un rapport signal à bruit dans les coupes reconstruites similaire à celui obtenu par le 3D-FST avec une statistique double, cela sans perte de résolution
We present two innovative contributions in 3D positron emission tomography (PET) direct reconstruction. First, we develop an extended three-dimensional exact rebinning formula in the Fourier space that leads to an iterative reprojection algorithm (iterative FOREPROJ), which enables the estimation of unmeasured oblique projection data on the basis of the whole set of measured data. In first approximation, this analytical formula also leads to an extended Fourier rebinning equation that is the basis for an approximate reprojection algorithm (extended FORE). These algorithms are evaluated on numerically simulated 3D PET data for the solution of the truncation problem. By taking advantage of all the 3D data statistics, the iterative FOREPROJ reprojection provides a quick and reliable alternative to the classical FOREPROJ and geometric re-projection methods. It significantly improves the quality of the external reconstructed slices without loss of spatial resolution. Then we investigate how the choice of fixed planes for the representation of the projection data of a cylindrical PET scanner simplifies the frequency interpolation required by the 3D Fourier slice theorem (3D-FST). A new gridding algorithm based on a two-plane geometry and requiring only 1D interpolations in the Fourier domain is compared with the direct implementation of the 3D-FST. We show that the use of two orthogonal planes leads to signal to noise ratios similar to those achieved with the 3D-FST algorithm from projection data acquired with up to two times more count rates, while the resolution remains similar

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Stute, Simon. "Modélisation avancée en simulations Monte Carlo de tomographie par émission de positons pour l'amélioration de la reconstruction et de la quantification." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112264.

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Abstract:

La tomographie d'émission de positons (TEP) est une technique d'imagerie médicale jouant un rôle prépondérant en oncologie. Cependant, les images TEP souffrent d'une résolution spatiale médiocre et d'un niveau de bruit élevé. De ce fait, la caractérisation des lésions tumorales n'a toujours pas fait l'objet de consensus, et de nombreuses méthodes sont sans cesse proposées par la communauté. Une méthode de simulation Monte Carlo a été développée pour produire des images TEP de patients atteints de cancer, indiscernables des images cliniques, et pour lesquelles tous les paramètres sont maîtrisés. La simulation d'un groupe de patients a permis d'évaluer 14 méthodes de quantification dans des conditions réalistes. La méthode proposée a aussi été étendue pour simuler des examens TEP successifs de patients, dans le cadre du suivi thérapeutique, en incluant une modélisation de l'évolution tumorale, et de la variation au cours du temps de la distribution d'activité physiologique non-tumorale. La capacité des simulations Monte Carlo a ensuite été exploitée pour élaborer un modèle précis des phénomènes physiques de détection et l'incorporer dans la reconstruction tomographique. La méthode de reconstruction résultante a été comparée à diverses méthodes de la littérature, sur la base de jeux de données simulées et d'acquisitions cliniques. Nous avons ainsi prouvé la supériorité de la méthode proposée par rapport aux approches équivalentes sur les données simulées, et montré sa robustesse sur les données cliniques. L'utilisation de cette méthode permettra d'améliorer la précision des mesures quantitatives effectuées en routine clinique
Positron emission tomography (PET) is a medical imaging technique that plays a major role in cancer diagnosis and cancer patient monitoring. However, PET images suffer from a modest spatial resolution and high noise. As a result, there is no consensus on how the metabolically active tumour volume and the tumour uptake should be characterized. Ln the meantime, research groups keep producing new methods for tumour characterization based on PET images, which need to be assessed in realistic conditions. A Monte Carlo simulation based method has been developed to produce PET images of cancer patients that are indistinguishable from clinical images, and for which all parameters are known. Fourteen quantification methods were compared in realistic conditions using a group of patient data simulated using this method. Ln addition, the proposed method was extended to simulate serial PET scans in the context of patient monitoring, including modelling of tumour changes and variability over time of non-tumour physiological uptake. Ln a second part of the work, Monte Carlo simulations were used to study the detection probability inside the crystals of the tomograph. A model of the crystal response was derived and included in the system matrix involved in tomographic reconstruction. The resulting reconstruction method was compared with other sophisticated methods proposed in the literature. Using simulated data, we demonstrated that the proposed method improved the noise/resolution trade-off over equivalent approaches. We illustrated the robustness of the method using clinical data. The proposed method might lead to an improved accuracy in tumour characterization from PET images

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Tong, Xiao. "Recalage d'image de la tomographie optique diffuse de fluorescence (fDOT) et la tomographie par émission de positons (TEP) et le développement de tomographie optique en multi-angle." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795178.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne le traitement d'image fDOT (fDOT pour fluorescence diffuse optical tomography) suit vers deux axes. Le recalage d'images fDOT à l'aide de l'imagerie TEP (tomographie par émission de positons) et l'amélioration des reconstructions fDOT à l'aide de miroirs pour collecter des projections complémentaires. Il est présenté en deux parties : Dans la première partie, une méthode automatique pour recaler les images de fDOT avec les images de Tomographie par Emission de Positons (TEP) développée dans le but de corréler l'ensemble des informations issues de chaque modalité. Cette méthode de recalage est basée sur une détection automatique de marqueurs fiduciaires présents dans les deux modalités. La particularité de cette méthode est l'utilisation de l'image de surface obtenue en fDOT, qui sert à identifier la position en Z des marqueurs fiduciaires dans les images optiques. Nous avons testé cette méthode sur un modèle de souris porteuses de xénogreffes de tumeurs de cellules cancéreuses MEN2A qui imitent un carcinome thyroïdien médullaire humain, après une double injection de traceur radioactif : [18F]2-fluoro-2-Deoxy-D-glucose (FDG) pour l'imagerie TEP et un traceur optique d'infrarouge fluorescent, le Sentidye. Grâce à la précision de notre méthode, nous arrivons à démontrer que le signal Sentidye est présent à la fois dans la tumeur et les vaisseaux environnants [1]. La qualité des images fDOT est dégradée selon l'axe Z du fait d'un nombre limité de projections pour la reconstruction. Dans la deuxième partie, le travail s'est orienté vers une nouvelle méthode de reconstruction d'images fDOT à partir d'un nouveau système d'acquisition multi-angulaire avec deux miroirs placés de chaque côté de l'animal. Ce travail a été mené en collaboration avec le département CS d'University College London (UCL), partenaire du projet Européen FMT-XCT. Le logiciel TOAST développé par cette équipe a été utilisé comme source pour l'algorithme de reconstruction, et modifié pour s'adapter à notre problématique. Après plusieurs essais concernant l'ajustement des paramètres du programme, nous avons appliqué cette méthode sur un fantôme réaliste des tissus biologiques et chez la souris. Les résultats montrent une amélioration de l'image reconstruite d'un fantôme semi-cylindrique et de l'image de rein chez la souris, pour lesquelles la méthode des miroirs est supérieure à la méthode classique sans miroir. Malgré tout, nous avons observé que les résultats étaient très sensibles à certains paramètres, d'où une performance de reconstruction variable d'un cas à l'autre. Les perspectives futures concernent l'optimisation des paramètres afin de généraliser l'approche multi-angle.

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Rmeily-Haddad, Mireille. "Analyse temporelle de la fixation cérébrale du 18F-FDG en TEP : cartographies et application clinique potentielle." Amiens, 2009. http://www.theses.fr/2009AMIED009.

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Abstract:

Objectifs : Les acquisitions dynamiques de tomographie par émission de positons utilisant comme radiotraceur le 18fluorodeoxyglucose (18F-FDG) sont essentiellement développées dans des protocoles de recherche de la modélisation compartimentale de la TEP cérébrale dans le but de déterminer le taux local de consommation de glucose. Cette procédure est toutefois lourde à mettre en place. Dans cette thèse, nous proposons une approche simple qui permet d’établir les courbes d’activité temporelles de différentes structures cérébrales basées sur la mesure directe de régions d’intérêts d’images reconstruites chronologiquement. Nous définissons et construisons des cartographies représentatives de la cinétique de fixation basées sur les courbes d’activité temporelles des pixels cérébraux. Matériels et méthodes : Nous avons mis en place un protocole d’acquisition et de reconstructions spécifiques, développé un logiciel spécifique pour le traitement des données et construits des cartographies à partir des paramètres d’ajustement (que nous avons définis) des profils de fixation. A partir de ces cartographies nous avons mis en évidence les plexus choroïdes dans le système ventriculaires. Nous avons par la suite construits des profils temporels d’activités cérébrales de régions d’intérêts prédéfinies, à partir d’une étude sur une population de sujets contrôles et une population de sujets atteints de Mild Cognitive Impairment (MCI). Une étude comparative entre les courbes temporelles d’activité brutes et les paramètres d’ajustement est alors effectuée entre les deux populations. Conclusion : Nous avons développé et évalué une méthodologie permettant de décrire les cinétiques du 18F-FDG suivant des cartographies paramétriques et de réduire le nombre de paramètres décrivant la cinétique de chaque pixel, cette méthodologie permet de même la mise en évidence fonctionnelle des plexus choroïdes. Nous avons montré qu’une analyse basée sur la dynamique de fixation du LCS et des plexus choroïdes peut alors être considérée comme un moyen de classification fonctionnelle discriminante entre un sujet aMCI et un sujet témoin. Nous avons de même montré que l’analyse factorielle discriminante basée sur les dynamiques de fixation brute au niveau hippocampique assure une classification correcte des sujets témoins et aMCI.

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Jouvie, Camille. "Estimation de la fonction d'entrée en tomographie par émission de positons dynamique : application au fluorodesoxyglucose." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00966453.

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Abstract:

La tomographie par émission de positons (TEP) est une méthode d'imagerie fonctionnelle, utilisée en particulier lors du développement de nouveaux médicaments et pour imager les tumeurs. En TEP, l'estimation de la concentration plasmatique artérielle d'activité du traceur non métabolisé (nommée " fonction d'entrée ") est nécessaire pour l'extraction des paramètres pharmacocinétiques. Ceux-ci permettent de quantiﬁer le comportement du traceur dans les tissus, ou plus précisément le traitement du traceur par les tissus. Cette thèse constitue une contribution à l'étude de la fonction d'entrée, par l'élaboration d'une méthode d'estimation de la fonction d'entrée peu invasive à partir des images TEP et de prélèvements veineux. L'exemple du traceur FDG (analogue du glucose) dans le cerveau humain a été choisi. La méthode proposée repose sur la modélisation compartimentale de l'organisme : elle déconvolue le modèle à trois compartiments utilisé pour le FDG. L'originalité de la méthode repose sur trois points : l'utilisation d'un grand nombre de régions d'intérêt ; l'utilisation d'un grand nombre de jeux de trois régions d'intérêt différentes; une estimation itérative. Pour la validation de la méthode, un soin particulier a été porté à la simulation d'images TEP (simulation d'acquisition, reconstruction, corrections) de plus en plus réalistes, depuis une image simple simulée avec un simulateur analytique jusqu'à une image la plus proche possible de la réalité, simulée avec simulateur Monte-Carlo. Une chaîne de pré-traitement (segmentation des IRM associés, recalage entre images TEP et IRM et correction de l'effet de volume partiel par une variante de la méthode de Rousset) a ensuite été appliquée à ces images aﬁn d'extraire les cinétiques des régions d'intérêt, données d'entrée de la méthode d'estimation de la fonction d'entrée. L'évaluation de la méthode sur diﬀérentes données, simulées et réelles, est présentée, ainsi que l'étude de la sensibilité de la méthode à différents facteurs tels que les erreurs de segmentation, de recalage, de mesure de l'activité des prélèvements sanguins.

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Lerond, Jérôme. "Système sérotoninergique 5-HT1A et schizophrénie : étude par tomographie par émission de positons au p-[18F]MPPF chez des patients schizophrènes traités par antipsychotiques." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10152/document.

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Abstract:

L’implication des récepteurs 5-HT1A dans la physiopathologie de la schizophrénie a été suggérée par de nombreuses études post mortem et pharmacologiques. Le développement d’études exploratoires du système sérotoninergique 5-HT1A chez des patients schizophrènes permet de préciser le rôle des récepteurs 5-HT1A dans la physiopathologie de la maladie et d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques. L'existence du p-[18F]MPPF, radioligand ayant une affinité spécifique pour les récepteurs 5-HT1A, nous a permis de réaliser une exploration du système sérotoninergique 5-HT1A in vivo en tomographie par émission de positons (TEP) chez 19 patients schizophrènes et de comparer les résultats obtenus aux images de 19 témoins issus de la banque de données du CERMEP (Lyon). Notre premier objectif a été de mettre en évidence d’éventuelles différences de répartition de potentiel de liaison (BP) entre les patients et les témoins. Une diminution significative du [18F]MPPF BPND au niveau des régions frontales et orbitofrontales a été retrouvée chez les patients schizophrènes par rapport aux témoins. Dans un second temps, la comparaison des images TEP obtenues chez les patients selon que le traitement antipsychotique reçu a une action agoniste 5-HT1A (aripiprazole) ou en soit dépourvu (olanzapine, rispéridone) a montré une diminution plus importante du [18F]MPPF BPND chez les patients traités par aripiprazole que chez les patients traités par d’autres antipsychotiques, soulignant ainsi l’impact in vivo de ce traitement sur le système sérotoninergique 5-HT1A. Notre étude est la première, à notre connaissance, à utiliser le p-[18F]MPPF chez des patients schizophrènes
Backgrounds: Multiple post-mortem and pharmacological studies suggest a key role of the serotonergic 1A (5-HT1A) system in the pathophysiology of schizophrenia. Materials and methods: The aim of our work was to assess the 5-HT1A receptors availability In patients suffering from schizophrenia treated with different antipsychotic drugs, compared to controls, using a new ligand antagonist of 5-HT1A receptors, the [18F]MPPF. The 5-HT1A binding potential of 19 schizophrenic patients (treated with either aripiprazole (a 5-HT1A partial agonist) or Second Generation Antipsychotic (olanzapine or risperidone) was compared with that of 19 age-matched healthy controls. This is the first report of a [18F]MPPF PET study in treated patients with schizophrenia. Results: A significant reduction of [18F]MPPF BPND was found in treated patients with schizophrenia compared to age- and gender-matched healthy subjects. These modifications were mainly localized in the frontal and orbitofrontal cortex and may reflect either the pathophysiology of schizophrenia or medication effects. In comparison to matched healthy subjects, the reduction of 5-HT1A receptor availability was more extensive in schizophrenic patients with aripiprazole treatment than in schizophrenic patients with SGA treatment. Conclusion: These results suggest that aripiprazole has a major impact on [18F]MPPF BPND, likely due to its partial agonist activity at 5-HT1A receptors. In order to distinguish the relative contributions of the disease itself versus medication effects, future [18F]MPPF studies should be performed in APD-naïve patients with schizophrenia

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Pustelnik, Nelly. "Méthodes proximales pour la résolution de problèmes inverses : application à la tomographie par émission de positrons." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00559126.

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L'objectif de cette thèse est de proposer des méthodes fiables, efficaces et rapides pour minimiser des critères convexes apparaissant dans la résolution de problèmes inverses en imagerie. Ainsi, nous nous intéresserons à des problèmes de restauration/reconstruction lorsque les données sont dégradées par un opérateur linéaire et un bruit qui peut être non additif. La fiabilité de la méthode sera assurée par l'utilisation d'algorithmes proximaux dont la convergence est garantie lorsqu'il s'agit de minimiser des critères convexes. La quête d'efficacité impliquera le choix d'un critère adapté aux caractéristiques du bruit, à l'opérateur linéaire et au type d'image à reconstruire. En particulier, nous utiliserons des termes de régularisation basés sur la variation totale et/ou favorisant la parcimonie des coefficients du signal recherché dans une trame. L'utilisation de trames nous amènera à considérer deux approches : une formulation du critère à l'analyse et une formulation du critère à la synthèse. De plus, nous étendrons les algorithmes proximaux et leurs preuves de convergence aux cas de problèmes inverses multicomposantes. La recherche de la rapidité de traitement se traduira par l'utilisation d'algorithmes proximaux parallélisables. Les résultats théoriques obtenus seront illustrés sur différents types de problèmes inverses de grandes tailles comme la restauration d'images mais aussi la stéréoscopie, l'imagerie multispectrale, la décomposition en composantes de texture et de géométrie. Une application attirera plus particulièrement notre attention ; il s'agit de la reconstruction de l'activité dynamique en Tomographie par Emission de Positrons (TEP) qui constitue un problème inverse difficile mettant en jeu un opérateur de projection et un bruit de Poisson dégradant fortement les données observées. Pour optimiser la qualité de reconstruction, nous exploiterons les caractéristiques spatio-temporelles de l'activité dans les tissus.

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Bouchareb, Yassine. "Apport des méthodes de traitement de l'image pour la quantification de la perfusion myocardique à l'eau marquée en Tomographie par Emission de Positons (TEP)." Paris 5, 2000. http://www.theses.fr/2000PA05CD15.

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Abstract:

De nombreuses études on été effectuées pour quantifier la perfusion myocardique en tomographie par émission de positons (TEP), elles ont porté sur le choix optimal du traceur de perfusion, les outils de modélisation et la validation clinique des méthodes de mesure. En revanche, peu d'efforts ont été consacrés au traitement de l'image a posteriori et à son optimisation. Le choix de l'eau marquée représente un intérêt majeur car ce traceur librement diffusible reflète au mieux la perfusion. Cependant, le faible rapport signal sur bruit des images obtenues avec ce traceur requiert une acquisition morphologique supplémentaire. L'objectif de ce travail est de proposer une méthode de traitement des séquences d'images qui améliore le rapport signal sur bruit de ces images. La méthode proposée est une extension de l'analyse factorielle des séquences d'images médicales (AFSIM). L'AFSIM synthétise l'information contenue dans une séquence d'images en un nombre limité de facteurs (évolution du traceur au cours du temps) et d'images factorielles (distributions spatiales associées). La régularisation permet de mieux conditionner le problème de la reconstruction d'images factorielles, en introduisant des connaissances a priori sous forme de contraintes de similarité entre pixels voisins. Pour lisser les régions homogènes et préserver les discontinuités entre les différentes régions dans l'image, des fonctions régularisantes non quadratiques ont été utilisées. Cette approche a été validée et optimisée au moyen de simulations numériques, reposant sur des modèles de bruit gaussien et poissonien. Elle a été appliquée a une base de 60 examens cliniques pour quantifier la réserve coronaire à l'eau marquée en TEP. Les résultats ont montré qu'il est possible avec cette méthode de s'affranchir de l'étude morphologique. Il en résulte une réduction de la dose radioactive injectée au patient et une diminution de la durée et du coût de l'examen.

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Vandenbussche, Vincent. "Étude et développement d'un imageur TEP ambulatoire pour le suivi thérapeutique individualisé en cancérologie." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112249/document.

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Abstract:

L'imagerie médicale remonte à la fin du XIXe siècle avec la découverte des rayons X par Röntgen. Depuis, de nombreuses modalités d'imagerie ont été développées, et sont aujourd'hui utilisées dans une large gamme d'indications cliniques. L'imagerie TEP (Tomographie par Émission de Positron) est une modalité fonctionnelle, quantitative et ayant une haute sensibilité, ce qui en fait une modalité de choix, notamment en cancérologie. Hélas, sa diffusion est freinée en comparaison avec le scanner ou l'imagerie par résonance magnétique, en raison de son coût notamment. C'est dans ce contexte que s'insère cette thèse, qui a pour objectif de montrer la faisabilité d'un imageur TEP ambulatoire dédié au suivi thérapeutique en cancérologie. À partir de développements instrumentaux originaux (localisation des gammas par division de lumière dans des barreaux scintillateurs, lecture à l'aide de Silicon PhotoMultiplier, géométrie compacte), ces travaux s'efforcent de baisser les coûts tout en restant compétitif en terme de performances. Dans un premier temps, une étude extensive de la division de lumière à travers toute une série de paramètres (longueur des barreaux scintillateurs, revêtement optique, matériau scintillateur, traitement des données) a été menée. Une résolution spatiale inférieure à 5 mm pour un barreau de 75 mm de LYSO emballé dans du teflon a notamment été obtenue. À partir de cette configuration, une première image a été reconstruite, à partir de deux modules en coïncidence, offrant une résolution spatiale de 5 mm pour un tel imageur. Enfin, toute une série de simulations a été menée, à partir des données expérimentales et avec une géométrie originale. En particulier, les performances ont été mesurées à partir du protocole NEMA, un standard permettant de comparer les performances à travers la littérature. Une résolution spatiale intrinsèque de l'ordre de 4 mm a été obtenue, soit meilleure que le marché actuel. La sensibilité de l'ordre de 2.5 cps/kBq est revanche relativement basse par rapport à l'existant, mais s'explique par un champ de vue axial restreint. Enfin, le potentiel en terme de quantification a été adressé, et est comparable au marché actuel
Medical imaging first began at the end of the XIXth century with the discover of X-rays by Röntgen. Then, numerous imaging modalities have been developed and are used now for a wide range of cases. Positron Emission Tomography (PET) has a high sensitivity, is functional and quantitative, thus being of high interest in cancer monitoring. Nevertheless, PET is not as much spread in hospitals as magnetic resonance imaging and scanner. In this context, this work aims to prove the faisability of PET dedicated for cancer monitoring. Thanks to instrumental developments such as light sharing in scintillating crystals, use of Silicon Photomultipliers, and an original geometry, cost is expected to be reduced while having same performances as commercial devices. An extensive study of light sharing within scintillating barrels has been made, through many parameters (crystal length, coating, data analysis...). An intrinsic spatial resolution of 4 mm has been measured over a 75 mm long crystal of LYSO, coated with teflon. From such a configuration, a first image has been reconstructed using two modules in coincidence. A spatial resolution of 5 mm has been measured in the image. Finally, Monte Carlo simulations has been made with experimental data as input, in order to measure the performances of the final PET device. Thanks to NEMA standard protocol, performances has been measured and compared to other systems. A spatial resolution of 4 mm has been reached, for a sensitivity of 2.5 cps/kBq. Quantification problem has been assessed, providing results similar to existing devices

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Gillet, Raphaël. "Synthèse et caractérisation de bispidines, chélatants du 64Cu, en vue d’applications pour la tomographie à émission de positrons." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAF058/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer de nouveaux chélatants du cuivre(II) de type bispidine pour des applications en Tomographie à Emission de Positrons. Le 64Cu est un radioisotope métallique dont les propriétés sont intéressantes pour la TEP. Les bispidines sont des chélatants dont la structure est préorganisée et rigide. Cette propriété confère au bispidine de bonnes propriétés de coordination vis-à-vis des métaux de transition, en particulier le cuivre(II). Ce travail présente le développement d’un ligand de type bispidine possédant un groupement phosphonate ainsi que le développement de bispidines permettant la synthèse de nouvelles familles de chélatants pour le cuivre(II). La bispidine phosphonatée a ensuite fait l’objet d’une étude physico-chimique par différentes techniques, révélant ainsi qu’elle possède les caractéristiques requises pour des applications en TEP. Le radiomarquage en présence de 64Cu a été étudié pour une sélection de plusieurs chélatants et montre le fort potentiel des ligands de type bispidine pour la complexation du 64Cu. Enfin, diverses stratégies de fonctionnalisation ont été étudiées pour l’obtention d’un chélatant bifonctionnel basé sur la bispidine phosphonatée. Ces stratégies démontrent la possibilité d’obtenir deux ligands bifonctionnels. De surcroît, deux plateformes bifonctionnelles peuvent faire l’objet de point de départ pour le développement de nouvelles familles de bispidines bifonctionnelles
This PhD work aimed at developing new bispidine-based copper(II) chelating agents for applications in Positron Emission Tomography (PET). On one hand, 64Cu is a metallic radioisotope which possesses interesting properties for PET imaging and on the other hand, bispidines have a pre-organized and rigid structure. This property makes them good chelating agents for numerous transition metals, particularly copper(II). This work presents the development of a new bispidine-based ligand having a phosphonate pendant arm as well as the development of bispidines allowing the synthesis of new chelating agents for copper(II). The physico-chemical properties of the phosphonated bispidine were thoroughly studied by different techniques, showing that it would be adequat for PET applications. Radiolabeling experiments were also done in the presence of 64Cu for various bispidines and show the high potential of bispidine ligands for the complexation of 64Cu. Finally, several functionalization strategies were studied in order to get bifunctional chelates based on the phosphonated bispidines. This study proved the possibility to develop two bifunctional bispidines based on the phosphonated one and also it allowed us to develop two bifunctional bispidines as synthon for the synthesis of new families of bifunctional bispidines

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Joly, Baptiste. "Optimisation de la résolution temporelle en tomographie par émission de positons dédiée au contrôle de dose en hadronthérapie." Clermont-Ferrand 2, 2010. http://www.theses.fr/2010CLF22018.

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Abstract:

L'hadronthérapie est une technique de traitement de tumeurs basée sur l'irradiation par un faisceau d'ions. La distribution de dose peut être contrôlée durant le traitement par plusieurs techniques dont la tomographie par émission de positons (TEP). En effet, les collisions nucléaires entre les ions incidents et le milieu cible produisent des émetteurs bêta+, dont la distribution spatiale est corrélée à la dose. Toutefois, cette application est pénalisée par une faible activité bêta+, une forte activité parasite, et nécessite une reconstruction rapide. La mesure de temps de vol semble un facteur crucial pour rendre cette technique faisable. Ce travail part d'un concept d'électronique frontale basé sur l'échantillonage et le traitement numérique des signaux de détecteurs pour reconstruire l'énergie et le temps. Les limites statistiques à la résolution temporelle déterminées par le processus de scintillation sont examinées théoriquement. Un dispositif expérimental à deux détecteurs à scintillation en coïncidence est utilisé pour tester différents algorithmes : des discriminateurs (à seuil fixe, à fraction constante) et des filtres numériques (moindres carrés, optimal, passe-bas). Leurs performances temporelles sont similaires, excepté le filtre des moindres carrés, inadapté au bruit non-stationnaire du signal de scintillation. Plusieurs scintillateurs et configuration sont testés, confirmant l'importance du rendement lumineux des constantes de temps de scintillation et de la réponse du photodétecteur. Un détecteur à base de photodiode à avalanche est testé dans la cadre de la construction d'un démonstrateur multivoies, qui sera utilisé pour des tests en faisceau

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Abgral, Ronan. "Tomographie par émission de positons au 18F-fluorodesoxyglucose et carcinome épidermoïde des voies aérodigestives supérieures réfractaire au traitement." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952418.

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Abstract:

Nous avons initialement réalisé une étude prospective évaluant l'intérêt de la TEP-TDM au FDG pour le diagnostic de récidive infra-clinique des carcinomes épidermoïdes des voies aéro-digestives supérieures. Nos résultats ont montré d'excellentes performances de l'examen en surveillance systématique, permettant notamment le diagnostic de récidive chez environ 1/3 des patients cliniquement asymptomatiques 1 an après la fin du traitement. Nous avons ensuite étudié le bénéfice d'une évaluation thérapeutique précoce par TEP-TDM au FDG à 2 cures d'une chimiothérapie néoadjuvante par TPF précédant une radiochimiothérapie sur une cohorte de sujets porteurs d'un cancer localement avancé (stade IIIIVA). Nos résultats ont montré une corrélation statistiquement significative entre la réponse métabolique et la survie sans récidive, suggérant l'intérêt d'un examen intermédiaire pour cibler de façon précoce les patients réfractaires au traitement. Nous avons ensuite analysé prospectivement l'impact pronostique de la TEP-TDM au FDG réalisée en situation préthérapeutique dans le but de sélectionner encore plus précocement cette population à risque de récidive. Les résultats de nos 2 études ont prouvé que l'utilisation de paramètres volumétriques ou cinétiques de la captation intra-tumorale du FDG était prédictive de la survie globale, avec une valeur pronostique indépendante et supérieure à celle du SUVmax. Cette thèse ouvre ainsi des perspectives de nouvelles indications de la TEP-TDM au FDG dans la prise en charge des carcinomes épidermoïdes des VADS, soulève des problématiques de recherche avec notamment l'émergence des nouveaux traceurs permettant de caractériser au mieux la cellule tumorale et s'inscrit dans une volonté actuelle d'une médecine préventive et prédictive personnalisée.

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Tiss, Amal. "Joint Reconstruction of Longitudinal Positron Emission Tomography Studies for Tau Protein Imaging." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS387.pdf.

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Abstract:

L’accumulation des filaments appariés en hélices de la protéine tau (PHF tau) entraine un déclin cognitif rencontré dans la démence causée par la maladie d’Alzheimer (MA). Le radiotraceur 18F AV-1451, utilisé dans la tomographie par émission de positons (TEP), permet l’observation de la protéine tau in vivo. Pour déterminer le taux de dépôt des PHF tau dans le cerveau, l'approche classique consiste à effectuer deux scans séparés de 2 à 3 ans et à reconstruire les images TEP séparément. L’image différence obtenue souffre d’une grande variation dans l’intensité du signal. Un essai clinique nécessiterait alors un échantillon plus large pour déceler une différence significative entre un groupe recevant un traitement potentiel et un groupe contrôle. Notre nouvelle approche vise à reconstruire l’image différence directement des données TEP pour réduire la variance en introduisant une dépendance temporelle linéaire et en considérant la différence entre les doses injectées et le recalage entre les deux images. Pour valider la méthode, nous simulons différents niveaux de dépôt accru des PHF tau en créant une image artificielle à partir de données réelles d’un patient. Nous appliquons ensuite la méthode aux données de 123 sujets : 109 sains, 10 atteints de trouble cognitif léger et 4 souffrants de MA. La reconstruction jointe montre un meilleur contraste dans l'image différence créée par les simulations numériques et une variance considérablement réduite dans le changement du ratio de la valeur de fixation normalisée chez les sujets. La variance réduite de notre méthode entraine un échantillon plus petit pour un potentiel essai clinique contre la MA
The accumulation of the paired helical filament tau protein leads to the cognitive decline seen in Alzheimer’s disease (AD). The Positron Emission Tomography tracer, [18F]-AV-1451, permits the observation of PHF tau in vivo. To determine the rate of tau deposition in the brain, the conventional approach involves scanning the subject two times (2-3 years apart) and reconstructing the images separately. Region-specific rates of accumulation are derived from the difference image which suffers from an increased intensity variation making this approach inadequate for clinical trial looking at the effect of a candidate drug on tau because the increased variation leads to a higher sample size required. We propose a joint longitudinal image reconstruction where the tau deposition difference image is reconstructed directly from measurements leading to a lower intensity variation. This approach introduces a linear temporal dependency and accounts for spatial alignment, and the different injected doses. We validate the reconstruction method by simulating higher tau accumulation in real data at different intensity levels. We additionally reconstruct the data from 123 subjects: 109 healthy subjects, 10 suffering from mild cognitive impairment, and 4 diagnosed with AD. The joint reconstruction shows better contrast in the difference image obtained by the numerical simulations and a drastically reduced variance in the change of the Standard Uptake Value Ratio among subjects. The decreased variance of our method leads to a smaller sample size for a potential clinical trial evaluating the effect of a candidate drug against AD

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Frindel, Mathieu. "Optimisation de l'imagerie phénotypique-TEP au cuivre-64 avec des azamacrocycles picolinate." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=809e2ba0-4b94-4eee-891b-a0cd3802cbff.

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Abstract:

L'imagerie phénotypique-TEP est une modalité d'imagerie médicale qui combine le ciblage spécifique d'un biomarqueur tumoral à la technique de tomographie par émission de positons. Son intérêt réside dans l'amélioration de la sensibilité et de la spécificité diagnostique dans certains cancers ainsi que dans sa capacité à sélectionner les patients éligibles à une thérapie ciblée. Cette modalité d'imagerie est liée à l'utilisation d'un radiopharmaceutique composé d'un vecteur immunospécifique marqué avec un radionucléide émetteur de positons. Nous avons choisi un vecteur anticorps et le cuivre-64 dont les propriétés respectivement biologique et physique sont particulièrement intéressantes pour ce type d'application. Les ligands macrocycliques bifonctionnels généralement mis à profit pour complexer et coupler le cuivre-64 au vecteur forment des complexes pouvant se dissocier in vivo, notamment sous l'action de compétiteurs physiologiques. Le but de ce travail est de contribuer à l'amélioration de la stabilité des radiomarquages au cuivre-64 in vivo. Des anticorps monoclonaux ont été radiomarqués au cuivre-64 par l'intermédiaire de ligands innovants dérivés du cyclen et du cylam N-fonctionnalisés avec un ou deux groupements picolinate. Une étude réalisée sur un modèle murin a permis de faire la preuve de concept de l'utilisation et de l'intérêt de cette nouvelle famille de ligands dans le cadre de l'imagerie phénotypique-TEP. Les résultats obtenus sont prometteurs et les évolutions à venir de ces ligands devraient permettre de diminuer l'accumulation non spécifique de la radioactivité dans les organes lors d'études d'imagerie précliniques voire cliniques
Immuno-PET is a medical imaging modality combining specific targeting of tumor biomarker and positron emission tomography technique. Its interest lies in improving the diagnostic sensitivity and specificity in some cancers – for which the morphological and/or metabolic imaging techniques are insufficiently contributive – and in its ability to select eligible patients for targeted therapies. This imaging modality is allowed thanks to a radiopharmaceutical, which is composed of an immunospecific vector labeled with a positron-emitting radionuclide. In this work, we chose an antibody vector and copper-64 whose biological and physical properties are particularly advantageous for this kind of application. Macrocyclic bifunctional ligands are generally used for the complexation and conjugation of the copper-64 to the vector. Nevertheless, they form complexes that can be dissociated in vivo, particularly under the influence of physiological competitors. The main objective of this work is to contribute to the improvement of the in vivo stability of copper-64 radiolabeling. Monoclonal antibodies were radiolabeled with copper-64 by means of innovative ligands (derivatives from cyclen and cyclam N-functionalized with one or two picolinate moieties). A study conducted in a mouse model allowed to demonstrate the concept of the use and interest of this new family of ligands in the context of immuno-PET. The results are promising and future developments of these ligands are expected to decrease non-specific accumulation of radioactivity in the organs for future preclinical or clinical imaging studies

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Lemoine, Laëtitia. "Apports de la TEP dans l'imagerie moléculaire des récepteurs sérotoninergiques 5-HT1A et 5-HT7." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863811.

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Abstract:

Le système sérotoninergique, impliqué dans plusieurs pathologies du système nerveux central, peut être exploré in vivo par l'imagerie TEP (tomographie par émission de positons). La recherche et la validation préclinique de radiotraceurs ciblant spécifiquement les récepteurs sérotoninergiques est donc cruciale. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à deux récepteurs sérotoninergiques pour lesquels nous avons développé des outils moléculaires pour leur imagerie fonctionnelle: (i) les récepteurs 5-HT1A et (ii) les récepteurs 5-HT7. (i) Les récepteurs 5-HT1A sont parmi les récepteurs à sérotonine les mieux décrits à l'heure actuelle. Cependant, si des radiotraceurs TEP sont déjà disponibles, ceux-ci sont des antagonistes qui se fixent indifféremment aux récepteurs 5-HT1A, couplés aux protéines G et fonctionnels, et aux récepteurs 5-HT1A, découplés et non fonctionnels. Nous avons donc proposé une stratégie originale de développement d'un agoniste 5- HT1A radiomarqué au fluor afin d'accéder à une imagerie des récepteurs fonctionnels. Deux molécules, le F15599 et le F13714, initialement développées pour leurs propriétés antidépressives par un partenaire industriel, ont été radiomarquées au fluor 18 puis ont été évaluées in vitro, ex vivo et in vivo chez le rat et le chat. Nos résultats montrent que le [18F]F13714 permet de visualiser de manière inédite les récepteurs 5- HT1A couplés aux protéines G. (ii) Le deuxième axe de cette thèse concerne les récepteurs 5-HT7, de découverte récente et proposés comme cible thérapeutique antidépressive. A l'inverse des récepteurs 5-HT1A, les récepteurs 5-HT7 ne disposent pas encore de radiotraceur TEP. Notre approche a consisté à sélectionner, à partir du pharmacophore du récepteur, quatre structures d'antagonistes 5-HT7, synthétisées par un laboratoire partenaire de chimie : le 2FP3, le 4FP3, le 2FPMP et le 4FPMP. Nos études radiopharmacologiques in vitro, ex vivo et in vivo nous ont conduit à retenir un radiotraceur, le [18F]2FP3. À l'issue de ce travail de thèse CIFRE, nous pouvons donc proposer deux radiotraceurs TEP originaux, ouvrant des perspectives inédites d'imagerie moléculaires de la neurotransmission 5-HT1A et 5-HT7 et dont nous envisageons la poursuite du développement comme radiopharmaceutiques cliniques

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Gauthé, Mathieu. "Optimisation médico-économique des stratégies d'utilisation des examens TEP/TDM en imagerie oncologique." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7040.

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Abstract:

Les machines de tomographie par émission de positons couplées à la tomodensitométrie (TEP/TDM) sont devenues incontournables en oncologie. De nombreuses études ont rapporté les performances des différents médicaments radiopharmaceutiques (MRP) utilisés en TEP/TDM dans de nombreux cancers. Pourtant, l’essor de la TEP/TDM reste régulièrement freiné en France pour des motifs économiques, alors que la différence entre le coût d’une TEP/TDM, comparé à celui d’une autre méthode d’imagerie utilisée en routine pour la même indication, n’est pas si évidente une fois qu’on considère l’impact sur la décision thérapeutique et les dépenses évitées par la révision de diagnostics erronés ou incomplets. Cependant, si tous les examens TEP/TDM sont actuellement remboursés de la même manière quel que soit le MRP utilisé, rendant ainsi leur coût identique de la perspective de l’assurance maladie, leurs coûts de production sont variables pour l’hôpital et constituent un paramètre à intégrer en relation avec la fréquence de l’indication de l’examen.Nous avons comparé plusieurs stratégies disponibles pour l’imagerie du cancer de la prostate en nous basant sur les données acquises pendant l’étude française multicentrique prospective FLUPROSTIC, qui incluait deux MRP pour l’imagerie TEP: la 18F-flurocholine (FCH) et le 18F-fluorure de sodium (FNa), la FCH étant 2 fois plus coûteuse pour l’hôpital que le FNa.L’analyse de l’impact de chaque stratégie d’imagerie sur la décision thérapeutique, basé l’analyse de questionnaires dédiés complétés par les cliniciens référents, a démontré que la TEP/TDM à la FCH était la modalité d’imagerie ayant le plus grand impact, en particulier pour les patients en situation de première récidive biologique.3La comparaison coût-utilité des stratégies d’imagerie, réalisée de la perspective de l’assurance maladie pour les patients en première récidive biologique de cancer de la prostate sur un horizon temporel « à vie », s’est basée sur un modèle combinant un arbre décisionnel intégrant les performances diagnostiques de l’imagerie et un modèle de Markov simulant l’histoire naturelle du cancer de la prostate. Cette analyse a démontré que la TEP/TDM à la FCH, modalité d’imagerie la plus exacte d’un point de vue diagnostique, avait une probabilité de 100% de chance d’être la stratégie la plus coût-utile pour des seuils de volonté à payer de 3000€ ou 9000€ par année de vie pondérée par la qualité gagnée, si l’interprétation de l’imagerie était faite par des médecins spécialistes locaux ou des experts respectivement. De la perspective de l’hôpital, la baisse de 20% du coût de la FCH entre 2018 et 2019 avait permis de rentabiliser la production d’examens TEP/TDM à la FCH fait pour l’imagerie du cancer de la prostate.La TEP/TDM augmente l’exactitude diagnostique et impacte sur la décision thérapeutique dans de nombreux cancers. Elle contribue à diminuer les traitements inutiles ainsi que les effets secondaires potentiels qui leur sont associés, à améliorer la qualité de vie des patients et à diminuer les coûts de prise en charge par le système de santé. L’évaluation médico-économique des MRP utilisés en imagerie TEP/TDM en oncologie semble donc indispensable, en plus de celle de leur performances diagnostiques, afin d’en optimiser l’utilisation. En France, cette évaluation devrait se faire des perspectives de l’assurance maladie et de l’hôpital, pour qui le coût de production d’un examen TEP/TDM peut varier sensiblement en fonction du coût du MRP et constituer un frein à son utilisation, même dans une indication fréquente pour laquelle les performances diagnostiques et l’impact sur la décision thérapeutique sont importants
Positron emission tomography coupled with computed tomography (PET/CT) devices are essential pathways in oncology. Many studies have reported the performances of the various radiopharmaceutical drugs (RPD) used for PET/CT imaging in many cancers. The rise of PET/CT remains slowed down in France for economic reasons. However, the difference between the cost of a PET/CT examination, compared to that of another modern imaging routinely used in the same indication, is not so obvious once considered the impact on decision making and the costs avoided by the revision of erroneous or incomplete diagnoses. Nonetheless, if all PET/CT examinations are currently reimbursed in the same way regardless of the RPD used, thus making their cost identical from the health insurance perspective, their production costs for the hospital vary and should be considered according to the frequency of the indication of the examination.We compared several imaging strategies for prostate cancer imaging by analyzing the data acquired during the French prospective multicenter FLUPROSTIC study, which included two RPD for PET imaging: 18F-flurocholine (FCH) and 18F-sodium fluoride (NaF), FCH being twice more costly for the hospital than NaF.The analysis of the impact of each imaging strategy on decision making, based on dedicated questionnaires completed by the referring clinicians, demonstrated that FCH PET/CT was the imaging modality that had the highest impact, especially for patients presenting with first biochemical recurrence.The cost-utility analysis, carried out from the health insurance perspective for patients with first biochemical recurrence of prostate cancer over a "lifetime" time horizon, was based on a model5combining a decision tree integrating the diagnostic performances of imaging and a Markov model simulating the natural history of prostate cancer. This analysis demonstrated that FCH PET/CT, the most accurate imaging modality from a diagnostic point of view, had a 100% probability of being the most cost-effective strategy for willingness to pay thresholds of 3,000€ or 9,000€ per quality-adjusted life year gained if the imaging reading was made by local specialists or experts respectively. From the hospital perspective, the 20% drop in the cost of FCH between 2018 and 2019 had made profitable the production of FCH PET/CT examinations for prostate cancer imaging.PET/CT increases diagnostic accuracy and has an impact on decision making in many cancers. It helps to reduce unnecessary treatments and their potential side effects, to improve the quality of life of patients and to reduce the treatment costs for the health care system. The medico-economic evaluation of RPDs used for PET/CT imaging in oncology, in addition to that of their diagnostic performances, seems essential in order to optimize their use. In France, this evaluation should be made from both perspectives of the health insurance and the hospital. Indeed, the PET/CT production costs can largely vary for the hospital according to the RPD costs and constitute a barrier to its use, even in a frequent indication for which diagnostic performances and impact on decision making are high

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Costes, Nicolas. "Neurotransmission sérotoninergique 5-HT1A : approche méthodologique de la mesure in vivo par le [18F]MPPF en tomographie par émission de positons." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00180894.

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Abstract:

Cette thèse présente un travail relatif à la méthodologie développée pour permettre l'exploitation neurophysiologique et clinique d'un traceur de tomographie par émission de positons (TEP). Le cas du [18F]MPPF, marqueur TEP spécifique du récepteur sérotoninergique 5-HT1A est l'objet d'application de cette démarche.
Les travaux contenus dans cette thèse comprennent : i/ une expérience de modélisation compartimentale des échanges in vivo entre le ligand et son récepteur soutenue par une étude chez un échantillon réduit d'hommes sains dans un protocole TEP multi-injection de [18F]MPPF, ii/ la recherche et la validation d'un protocole de modélisation simplifiée grâce à la connaissance du modèle complexe élaboré dans l'expérimentation multi-injection, iii/ la réalisation d'une base de données normative du marquage des récepteur 5HT1A par le [18F]MPPF dans le cas sain, chez les hommes et les femmes au cours de la vie adulte, IV/ la réalisation d'un étude TEP test-retest pour la connaissance de la reproductibilité de la mesure au [18F]MPPF, V/ la constitution d'une base de données simulées par la méthode de Monte-Carlo pour le développement et la validation des outils de correction et d'exploitation de la mesure quantitative de la fixation du traceur.
La base simulée est utilisée pour la mise au point de méthodes de correction (effet de volume partiel) ou de détection (libération de sérotonine endogène).
L'application des travaux expérimentaux est exposée dans le contexte d'une utilisation de cette mesure quantitative à l'usage de la recherche clinique.
Ce travail constitue une phase importante dans le développement d'un traceur : il se situe à l'interface entre les expérimentations biologiques sur l'animal et l'utilisation du traceur TEP dans un examen chez l'Homme.

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Nalis, Julia. "Synchronisation respiratoire en tomographie par émission de positions couplée à un tomodensitomètre : étude des paramètres d'acquisition et comparaison de deux systèmes de synchronisation." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/674/.

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Abstract:

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

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Roman, Jimenez Geoffrey. "Analyse des images de tomographie par émission de positons pour la prédiction de récidive du cancer du col de l'utérus." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S037/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le contexte de la prédiction de la récidive en radiothérapie du cancer de l'utérus. L'objectif était d'analyser les images de tomographie par émission de positons (TEP) au 18F-fluorodésoxyglucose (18F-FDG) en vue d'en extraire des paramètres quantitatifs statistiquement corrélés aux événements de récidive. Six études ont été réalisées afin de répondre aux différentes problématiques soulevées par l'analyse des images 18F-FDG TEP telles que la présence d'artefact, l'isolation du métabolisme tumoral ou l'évaluation du signal en cours de traitement. Les études statistiques ont porté sur l'analyse de paramètres reflétant l'intensité, la forme et la texture du métabolisme tumoral avant, et en cours de traitement. À l'issue de ces travaux, le volume métabolique tumoral pré-thérapeutique ainsi que la glycolyse totale de la lésion per-thérapeutique apparaissent comme les paramètres les plus prometteurs pour la prédiction de récidive de cancers du col de l'utérus. De plus, il apparaît que la combinaison de ces paramètres avec d'autres caractéristiques de texture ou de forme, à l'aide de modèles statistiques d'apprentissage supervisé ou de modèles de régression plus classiques, ont permis d'augmenter la prédiction des événements de récidive
This thesis deals with the issue of predicting the recurrence within the context of cervical cancer radiotherapy. The objective was to analyze positron emission tomography (PET) with 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) to extract quantitative parameters that could show statistical correlation with tumor recurrence. Six study were performed to address 18F-FDG PET imaging issues such as the presence of bladder uptake artifacts, tumor segmentation impact, as well as the analysis of tumor evolution along the treatment. Statistical analyses were performed among parameters reflecting intensity, shape and texture of the tumor metabolism before, and during treatment. Results show that the pre-treatment metabolic tumor volume and the per-treatment total lesion glycolysis are the most promising parameters for cervical cancer recurrence prediction. In addition, combinations of these parameters with shape descriptors and texture features, using machine-learning methods or regression models, are able to increase the prediction capability

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Garali, Imène. "Aide au diagnostic de la maladie d’Alzheimer par des techniques de sélection d’attributs pertinents dans des images cérébrales fonctionnelles obtenues par tomographie par émission de positons au 18FDG." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4364/document.

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Abstract:

Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’apport d’une aide assistée par ordinateur au diagnostic de certaines maladies dégénératives du cerveau, en explorant les images de tomographie par émission de positons, par des techniques de traitement d’image et d’analyse statistique.Nous nous sommes intéressés à la représentation corticale des 116 régions anatomiques, en associant à chacune d’elles un vecteur d’attribut issu du calcul des 4 premiers moments des intensités de voxels, et en y incluant par ailleurs l’entropie. Sur la base de l’aire de courbes ROC, nous avons établi qualitativement la pertinence de chacune des régions anatomiques, en fonction du nombre de paramètres du vecteur d’attribut qui lui était associé, pour séparer le groupe des sujets sains de celui des sujets atteints de la maladie d’Alzheimer. Dans notre étude nous avons proposé une nouvelle approche de sélection de régions les plus pertinentes, nommée "combination matrix", en se basant sur un système combinatoire. Chaque région est caractérisée par les différentes combinaisons de son vecteur d’attribut. L’introduction des régions les plus pertinentes(en terme de pouvoir de séparation des sujets) dans le classificateur supervisé SVM nous a permis d’obtenir, malgré la réduction de dimension opérée, un taux de classification meilleur que celui obtenu en utilisant l’ensemble des régions
Our research focuses on presenting a novel computer-aided diagnosis technique for brain Positrons Emission Tomography (PET) images. It processes and analyzes quantitatively these images, in order to better characterize and extract meaningful information for medical diagnosis. Our contribution is to present a new method of classifying brain 18 FDG PET images. Brain images are first segmented into 116 Regions Of Interest (ROI) using an atlas. After computing some statistical features (mean, standarddeviation, skewness, kurtosis and entropy) on these regions’ histogram, we defined a Separation Power Factor (SPF) associated to each region. This factor quantifies the ability of each region to separate neurodegenerative diseases like Alzheimer disease from Healthy Control (HC) brain images. A novel region-based approach is developed to classify brain 18FDG-PET images. The motivation of this work is to identify the best regional features for separating HC from AD patients, in order to reduce the number of features required to achieve an acceptable classification result while reducing computational time required for the classification task

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Cornilleau, Thomas. "Développement de nouvelles molécules plateformes pour le marquage par du monoxyde de carbone : applications en imagerie par Tomographie d'Emission de Positions (TEP) et imagerie bimodale TEP/optique." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0146/document.

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Abstract:

La Tomographie par Emission de Positrons (TEP) constitue l’une des techniques d’imagerie moléculaire les plus novatrices pour la visualisation in vivo des processus biologiques. Elle intervient comme technique de choix pour le diagnostic dans de nombreux domaines. La conception et l’élaboration de nouveaux radiotraceurs sont en perpétuel développement. Dans ce contexte une méthode d’introduction du radioisotope 11C a été développée pour le marquage de composés bioconjugées. Les conditions particulièrement douces de l’alcoxycarbonylation intramoléculaire mise au point ont permis un marquage en dernière étape de synthèse. La diversification des structures des précurseurs a également été envisagée grâce à un nouveau couplage biarylique catalysé à l’or sous conditions photorédox. Enfin la fonctionnalisation de motifs BODIPY a conduit à de premières avancées pour l’obtention de sondes bimodales innovantes
Positron Emission Tomography (PET) is a powerful molecular-imaging technique for physiological andbiological investigations in various areas. Due to the increasing need of this technique for in vivoapplications, there is always a demand for the development of new tracers and radiolabelingstrategies. In this context an original method was developed to introduce the 11C-radioisotope for thelabeling of bioconjugated compounds. The extremely mild conditions of this intramolecular Pdcatalyzedalcoxycarbonylation allowed to label these structures in the last step of the synthesis.Diversification of the available precursors was investigated by a novel biaryl cross coupling using goldcatalisis under photoredox conditions. Finally, preliminary studies for the functionalization of BODIPYcores were realized to obtain innovative bimodal probes

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Lemonnier, Irawati. "Stratégies diagnostiques et qualité de vie en oncologie bronchopulmonaire - Programme d'évaluation de la TEP dans l'inter-région Grand-Est." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10001/document.

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Abstract:

Introduction : L'installation de caméras de Tomographie à Emission de Positons (TEP) a eu lieu en 2003 dans l'inter région Grand-Est de la France. Plusieurs études ont montré ses performances diagnostiques et ses bénéfices en évitant: des interventions de chirurgie exploratrice devenue inutile (thoracotomie aux séquelles douloureuses, laparotomie exploratrice), et certains examens complémentaires d'imagerie ou d'exploration fonctionnelle inutile. Objectifs : 1) évaluer le changement des stratégies diagnostiques du Nodule Pulmonaire Isolé (NPI) et du Cancer du Poumon Non à Petites Cellules (CPNPC) induit par l'implantation de la TEP dans l'inter - région Grand - Est de la France ; 2) mesurer l'impact du changement sur la qualité de vie des patients atteints d'un NPI et d'un CPNPC ; et 3) étudier le rôle pronostique de la QV sur la survie des patients atteint d'un CPNPC.Méthodes : Etude prospective multicentrique constituant 2 cohortes « Avant (2001 - 2002) » et « Après (2004 - 2005) » de l'implantation de la TEP. Ont été recueillis : les caractéristiques sociodémographiques des patients, clinique du NPI et du CPNPC, les examens diagnostiques et traitements réalisés jusqu'à 6 mois après la fin du bilan. Deux auto-questionnaires de QV (SF36 et QLQ C-30) ont été distribués à 3 et 6 mois après la fin du bilan diagnostique.Résultats : 1) Nous avons observé une diminution du nombre d'examens réalisés au cours du bilan diagnostique d'un NPI de 4 examens en phase avant à 3 en moyenne en phase après. Néanmoins, la fréquence des examens invasifs jugés évitables a posteriori pratiqués chez les patients ayant un NPI bénin n'était pas différente (47% phase avant versus 49% phase après). Un an après son installation, la TEP a été utilisée chez 11% des patients. 2) Les patients atteints d'un NPI et quelque soit sa nature, maligne ou bénigne, ont eu un score moyen de QV plus bas (-8 à -32 points, p<0.001) que celui mesuré dans la population générale française indépendamment du sexe et de l'âge. Les scores QV des patients ayant un NPI bénin se révélaient être statistiquement plus élevés que ceux des patients ayant un NPI malin, notamment dans les dimensions « fonctionnement social », « rôle physique » et « rôle émotionnel » (+10, +14 et +18 points respectivement, p=0,02 à 0,04).3) Les bons scores en fonctionnement physique en SF-36 (HR=0.78 ; IC=0.68 - 0.90 ; p<0.001), et en la limitation due à l?état physique en QLQ-C30 (HR=0.53 ; IC=0.59 - 0.89 ; p=0.003) indiquant une bonne perception des patients sur leurs fonctionnement physique sont liés à une meilleure survie. Les symptômes élevés de constipation (HR=1.18 ; IC=1.005-1.38 ; p=0.04) en QLQ-C30, par contre, est lié à une mauvaise survie. Le sexe féminin est lié à une meilleure survie (HR=0.55 ; IC=0,33 - 0,94 ; p=0,04). Cependant, le stade III et IV du CPNPC est associé à une mauvaise probabilité de survie (HR=1,72 ; IC=1,16 - 2,57 ; p=0,007).Discussion/conclusion : Les stratégies diagnostiques du NPI ont changé. L'impact de cette maladie, mesuré de façon subjective par la qualité de vie (QV) des patients peut indiquer certains domaines essentiels à améliorer dans sa prise en charge car une meilleure QV en oncologie broncho-pulmonaire est associée à une meilleure survie
Background: The Positron Emission Tomography was installed in 2003 in the North-eastern region of France. Previous studies showed its diagnostic performance and its benefices in avoiding: surgical exploratory interventions proved to be unnecessary a posteriori (for example, thoracotomy or laparotomy with painful consequences), and certain complementary imaging tests or unnecessary functional explorations. Objectives : 1) to evaluate changes in diagnostic strategies of Solitary Pulmonary Nodule (SPN) and Non Small Cell Lung Cancer (NSCLC) induced by the implantation of PET in the Northeastern region of France ; 2) to mesure the impact of these changes on the health related quality of life (HRQoL) of patients with SPN and NSCLC; and 3) to study the prognostic role of the HRQoL on the survival of patients with NSCLC.Methodes: An observational, prospective, multi-center design was applied. Two cohorts « Before (2001 - 2002) - After (2004 - 2005) » the PET implantation in the regions were settled up. Data collected included: patients' socio-demographic and clinical characteristics, the diagnostic tests and then treatments that were carried out during 6 months after the end of the diagnostic process. Two HRQoL questionnaires (the generic questionnaire SF-36 and the cancer specific one QLQ-C30) were distributed at 3 and 6 months after the end of the diagnostic process.Results:1) The number of diagnostic tests of patients with SPN decreased significantly from a mean of 4 in the before-PET to 3 tests in the after-PET period. Meanwhile, there was not any difference of the frequency of invasive tests considered unnecessary aposteriori for patients with benign SPN (47% before-PET versus 49% after-PET period). One year after its installation, the PET was used in 11 % of diagnostic strategies. In 7.7% of cases it was used after the bronchoscopy. 2) A comparison of the QoL with that of the French general population revealed that patients with SPN, whatever the diagnosis, benign or malignant, had worse mean scores (-8 to -32 points, p<0.001) compared to the general population with similar age and sex. A difference of 24, 30 and 32 points were observed in the "physical functioning", "emotional role" and "physical role" (p<0.001). The scores of patients with benign nodule were higher than those of malignant, especially on "social functioning", "physical role", and "emotional role" (+10, +14 and +18 points respectively, p=0.02 to 0.04). 3) Good scores on "physical functioning" of SF-36 (HR=0.78; CI=0.68 - 0.90; p<0.001) as well as "role functioning" of QLQ-C30 (HR=0.53; CI=0.59 - 0.89; p=0.003) were related to a better survival. Higher symptoms of constipation (HR=1.18; CI=1.005-1.38; p=0.04) in QLQ-C30 were associated to a worse one. While being a woman was associated to a better survival (HR=0.55 ; CI=0,33 - 0,94 ; p=0,04), the stage III and IV of the NSCLC was related to a lower one (HR=1,72 ; CI=1,16 ? 2,57 ; p=0,007) .Conclusion: The diagnostic strategies of SPN changed after PET was available for medical practice. This study showed the negative impact of SPN to patients' HRQoL. It indicates the domains in which health practitioners could interfere in order to improve the management of these diseases, because this study confirmed previous studies in pulmonary oncology, that patients' QoL is related to the survival

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Giffard, Cyrille. "Physiopathologie de l'ischémie cérébrale focale prolongée chez le babouin anesthésié, étudiée au moyen de la tomographie par émission de positons (TEP) et de radiotraceur de la perfusion, du métabolisme et des récepteurs neuronaux." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2064.

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Abstract:

Pour étudier la physiopathologie d'une ischémie cérébrale prolongée, les conséquences hémodynamiques, métaboliques et tissulaires d'une occlusion de l'artère cérébrale moyenne (OACM) durant 20h ont été analysées chez le babouin anesthésié au moyen d'études TEP séquentielles, suivie d'une étude IRM puis histologique au stade chronique. Le volume d'infarctus était équivalent à celui obtenu après OACM permanente, mais plus grand qu'après OACM de 6 h. Aucune trace d'hémorragie ne fut observée. Une reperfusion tardive ne semble donc pas provoquer d'effets plus délétères qu'une OACM permanente. Contrairement à une OACM de 6 h, une partie du tissu présentant une extraction d'O2 très élevée au stade aigu évoluait vers la nécrose, indiquant que le processus ischémique se prolonge après 6 h dans ce modèle; de plus, cette partie présentait initialement une ischémie plus marquée. En vue de détecter in vivo une perte neuronale sélective, un examen TEP au stade chronique a mis en évidence une diminution modérée mais significative de la liaison spécifique de 11C-flumazénil au niveau de zones corticales distantes de l'infarctus et siège d'une ischémie à l'examen TEP réalisé au stade aigu. Dans ces régions, l'analyse histologique a montré la présence de diverses altérations neuronales. Ainsi, des dommages neuronaux sélectifs et détectables in vivo peuvent affecter le tissu à risque qui échappe à la nécrose après ischémie prolongée, et potentiellement limiter la récupération neurologique. Les résultats obtenus dans cette thèse suggèrent qu'une reperfusion tardive chez l'homme serait encore bénéfique, notamment si des traitements neuroprotecteurs et anti-hémorragiques y sont associés.

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Ciappuccini, Renaud. "Apport de l'imagerie fonctionnelle par TEMP/TDM et TEP/TDM dans la prise en charge des cancers différenciés de la thyroïde Incremental Value of a Dedicated Head and Neck Acquisition during 18F-FDG PET/CT in Patients with Differentiated Thyroid Cancer Full text links full-text provider logo Actions Favorites Share Page navigation Title & authors Abstract Conflict of interest statement Figures Similar articles Cited by References Related information LinkOut - more resources EJNMMI Res . 2018 Dec 3;8(1):104. doi: 10.1186/s13550-018-0461-x. Optimization of a dedicated protocol using a small-voxel PSF reconstruction for head-and-neck 18 FDG PET/CT imaging in differentiated thyroid cancer 78 Lymph node involvement in head-and-neck and thyroid cancers with digital PET/CT: the impact of ultra-high definition voxels and point-spread function Tumor burden of persistent disease in patients with differentiated thyroid cancer: correlation with postoperative risk-stratification and impact on outcome 133 18F-Fluorocholine PET/CT is a highly sensitive but poorly specific tool for identifying malignancy in thyroid nodules with indeterminate cytology: The Chocolate study PSMA expression in neovasculature of persistent/recurrent differentiated thyroid cancerin the neck: relationship with radioiodine uptake, 18Fluorodeoxyglucose avidity and outcome." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMC424.

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Abstract:

L’imagerie scintigraphique des cancers thyroïdiens différenciés (CTD) présente la particularité d’utiliser deux radiopharmaceutiques, l’iode 131 (131I) et le 18-Fluorodésoxyglucose (18FDG). La fixation de ces traceurs dépend habituellement du degré de différenciation et de l’agressivité de la tumeur. L’objectif de ce travail était d’étudier l’apport de différents aspects techniques et d’instrumentation, à savoir l’imagerie hybride par TEMP/TDM et TEP/TDM, la point-spread function (PSF), la taille des voxels et la technologie TEP digitale, et d’explorer si d’autres traceurs TEP pouvaient présenter un intérêt. Le but de la première partie était d’étudier les performances de la TEP/TDM au 18FDG à l’étage cervical pour la détection de la maladie ganglionnaire. Une acquisition TEP/TDM dédiée a amélioré la détection de la maladie tumorale par rapport à l’acquisition classique. L’utilisation de la PSF a permis de détecter des tailles de lésions plus petites et la durée optimale de cette acquisition a été évaluée. Des reconstructions avec des tailles de voxels ultra-fines ont été réalisées sur TEP digitale pour étudier l’impact de la PSF et des voxels ultra-fins sur les données quantitatives. La seconde partie a porté sur l’imagerie 131I-TEMP/TDM et 18FDG-TEP/TDM, afin de quantifier le volume de la maladie persistante. Il a ainsi été montré que la masse tumorale était corrélée au risque post-opératoire et avait un impact sur la réponse au traitement. L’objectif de la troisième partie était d’étudier un autre traceur TEP, la 18-Fluorocholine (FCH), ainsi qu’un marqueur de la néovascularisation, l’antigène membranaire spécifique de la prostate (PSMA). Nos données suggèrent qu’un examen TEP à la FCH négatif au sein d’un nodule thyroïdien à cytologie indéterminée permettrait d’éliminer la malignité, et pourrait éviter des chirurgies inutiles. Par ailleurs, le marquage au PSMA évalué par immunohistochimie dans les néo-vaisseaux est associé à des facteurs de mauvais pronostic. D’autres études sont nécessaires pour confirmer l’intérêt éventuel des examens TEP à la FCH et au 68Ga-PSMA en oncologie thyroïdienne
Radioiodine (131I) and 18-Fluorodeoxyglucose (18FDG) are two radiopharmaceuticals used for scintigraphic imaging in differentiated thyroid cancers (DTC). Tumour uptake of each tracer depends on tumour differentiation and aggressiveness. Our goal was to further assess various technical aspects in DTC imaging workup, such as SPECT/CT and PET/CT, point-spread function (PSF), voxel size, digital PET, and to explore further other PET tracers. The aim of the first part was to assess the performance of 18FDG PET/CT for the detection of neck lymph node involvement. A dedicated PET/CT acquisition improved tumour detection compared to the whole-body acquisition. PSF reconstruction allowed detection of smaller cancer deposits and the optimal acquisition duration time was assessed. Using digital PET acquisitions, ultra-thin voxels reconstructions were performed. The impact of ultra-thin voxels and PSF on quantitative values was evaluated. The second part focused on 131I-SPECT/CT and 18FDG-PET/CT imaging, in an attempt to assess tumour burden of persistent disease. Tumor burden was correlated with the postoperative risk and affected the response to therapy. In the third part, another PET tracer, i.e. 18-Fluorocholine (FCH), and a marker of neovasculature, i.e. prostate-specific membrane antigen (PSMA), were studied. FCH PET/CT offered high negative predictive value to reliably exclude cancer in PET-negative nodules with indeterminate cytology and might prevent unnecessary surgeries. Also, PSMA expression assessed with immunohistochemistry was associated with poor prognosis factors. Further studies are needed to confirm new insights of FCH PET and 68Ga-PSMA PET in DTC

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Merlin, Thibaut. "Reconstruction 4D intégrant la modélisation pharmacocinétique du radiotraceur en imagerie fonctionnelle combinée TEP/TDM." Thesis, Bordeaux 2, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR22111/document.

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Abstract:

L'imagerie TEP permet de mesurer et visualiser les changements de la distribution biologique des radiopharmaceutiques au sein des organes d'intérêt au court du temps. Ce suivi temporel offre des informations très utiles concernant les processus métaboliques et physiologiques sous-jacents, qui peuvent être extraites grâce à différentes techniques de modélisation cinétique. De plus, un autre avantage de la prise en compte de l'information temporelle dans les acquisitions TEP pour les examens en oncologie thoracique concerne le suivi des mouvements respiratoires. Ces acquisitions permettent de mettre en place des protocoles et des méthodologies visant à corriger leurs effets néfastes à la quantification, et les artefacts associés. L'objectif de ce projet est de développer une méthode de reconstruction permettant de combiner et mettre en oeuvre d'une part les corrections nécessaires à la quantification des données en TEP, et d'autre part la modélisation de la biodistribution du radiotraceur au cours du temps permettant d'obtenir des images paramétriques pour l'oncologie thoracique. Dans un premier temps, une méthodologie de correction des effets de volume partiel intégrant, dans le processus de reconstruction, une déconvolution de Lucy-Richardson associée à un débruitage dans le domaine des ondelettes, a été proposée. Une seconde étude a été consacrée au développement d'une méthodologie combinant une régularisation temporelle des données par l'intermédiaire d'un ensemble de fonctions de base temporelles, avec une méthode de correction des mouvements respiratoires basée sur un modèle élastique. Enfin, dans une troisième étape, le modèle cinétique de Patlak a été intégré dans un algorithme de reconstruction dynamique, et associé à la correction de mouvement afin de permettre la reconstruction directe d'images paramétriques de données thoraciques soumises au mouvement respiratoire. Les paramètres de transformation élastique pour la correction de mouvement ont été calculés à partir des images TEP d'intervalles synchronisés par rapport à l'amplitude de la respiration du patient. Des simulations Monte-Carlo d'un fantôme 4D géométrique avec plusieurs niveaux de statistiques, et du fantôme anthropomorphique NCAT intégrant des courbes d'activités temporelles réalistes pour les différents tissus, ont été réalisées afin de comparer les performances de la méthode de reconstruction paramétrique développée dans ce travail avec une approche 3D standard d'analyse cinétique. L'algorithme proposé a ensuite été testé sur des données cliniques de patients présentant un cancer bronchique non à petites cellules. Enfin, après la validation indépendante de l'algorithme de correction des effets de volume partiel d'une part, et de la reconstruction 4D incorporant la régularisation temporelle d'autre part, sur données simulées et cliniques, ces deux méthodologies ont été associées afin d'optimiser l'estimation de la fonction d'entrée à partir d'une région sanguine des images reconstruites. Les résultats de ce travail démontrent que l'approche de reconstruction paramétrique proposée permet de conserver un niveau de bruit stable dans les régions tumorales lorsque la statistique d'acquisition diminue, contrairement à l'approche d'estimation 3D pour laquelle le niveau de bruit constaté augmente. Ce résultat est intéressant dans l'optique d'une réduction de la durée des intervalles de la reconstruction 4D, permettant ainsi de réduire la durée totale de l'acquisition 4D. De plus, l'utilisation des fonctions d'entrée estimées avec les méthodes de régularisation temporelle proposées ont conduit à améliorer l'estimation des paramètres de Patlak. Enfin, la correction élastique du mouvement amène à une diminution du biais d'estimation des deux paramètres de Patlak, en particulier sur les tumeurs de petites dimensions situées dans des régions sensibles au mouvement respiratoire
Positron emission tomography (PET) is now considered as the gold standard and the main tool for the diagnosis and therapeutic monitoring of oncology patients, especially due to its quantitative aspects. With the advent of multimodal imaging in combined PET and X-ray CT systems, many methodological developments have been proposed in both pre-processing and data acquisition, image reconstruction, as well as post-processing in order to improve the quantification in PET imaging. Another important aspect of PET imaging is its high temporal resolution and ability to perform dynamic acquisitions, benefiting from the high sensitivity achieved with current systems. PET imaging allows measuring and visualizing changes in the biological distribution of radiopharmaceuticals within the organ of interest over time. This time tracking provides valuable information to physicians on underlying metabolic and physiological processes, which can be extracted using pharmacokinetic modeling. The objective of this project is, by taking advantage of dynamic data in PET/CT imaging, to develop a reconstruction method combining in a single process all the correction methodology required to accurately quantify PET data and, at the same time, include a pharmacokinetic model within the reconstruction in order to create parametric images for applications in oncology. In a first step, a partial volume effect correction methodology integrating, within the reconstruction process, the Lucy-Richardson deconvolution algorithm associated with a wavelet-based denoising method has been introduced. A second study focused on the development of a 4D reconstruction methodology performing temporal regularization of the dataset through a set of temporal basis functions, associated with a respiratory motion correction method based on an elastic deformation model. Finally, in a third step, the Patlak kinetic model has been integrated in a dynamic image reconstruction algorithm and associated with the respiratory motion correction methodology in order to allow the direct reconstruction of parametric images from dynamic thoracic datasets affected by the respiratory motion. The elastic transformation parameters derived for the motion correction have been estimated from respiratory-gated PET images according to the amplitude of the patient respiratory cycle. Monte-carlo simulations of two phantoms, a 4D geometrical phantom, and the anthropomorphic NCAT phantom integrating realistic time activity curves for the different tissues, have been performed in order to compare the performances of the proposed 4D parametric reconstruction algorithm with a standard 3D kinetic analysis approach. The proposed algorithm has then been assessed on clinical datasets of several patients with non small cell lung carcinoma. Finally, following the prior validation of the partial volume effect correction algorithm on one hand, and the 4D reconstruction incorporating the temporal regularization on the other hand, on simulated and clinical datasets, these two methodologies have been associated within the 4D reconstruction algorithm in order to optimize the estimation of image derived input functions. The results of this work show that the proposed direct parametric approach allows to maintain a similar noise level in the tumor regions when the statistic decreases, contrary to the 3D estimation approach for which the observed noise level increases. This result suggests interesting perspectives for the reduction of frame duration reduction of 4D reconstruction, allowing a reduction of the total 4D acquisition duration. In addition, the use of input function estimated with the developed temporal regularization methods led to the improvement of the Patlak parameters estimation. Finally, the elastic respiratory motion correction led to a diminution of the estimation bias of both Patlak parameters, in particular for small lesions located in regions affected by the respiratory motion

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Dissertations / Theses on the topic 'Tomographie par émissions de positon (TEP)'

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