gamma camera (contrôle de qualité). pour toute modalité dimagerie médicale il est indispensable...
Post on 03-Apr-2015
108 Views
Preview:
TRANSCRIPT
GAMMA CAMERA
(contrôle de qualité)
Pour toute modalité d’imagerie médicale il est
indispensable de pouvoir disposer de documents à partir
desquels le médecin pourra porter un diagnostique sûr et de
qualité constante.
Définitions:
Pour atteindre ce but il convient d’instituer un programme
d’assurance de la qualité
avec des protocoles
de contrôle de qualité.
Définitions:
Le concept d’assurance de la qualité, en
imagerie médicale, vise l’ensemble du processus
diagnostique depuis l’appareillage jusqu’au compte rendu de
l’examen en passant par les produits radio pharmaceutiques.
Définitions:
Pour la Médecine Nucléaire, il répond à une
définition très précise :
assurance de la qualité
« Ensemble des opérations prévues et systématiques
permettant de garantir avec un niveau de confiance
suffisant qu’une structure, un système ou un composant
donneront des résultats satisfaisants. »
L’ensemble des essais visant à contrôler les
caractéristiques de cet appareillage constitue un
contrôle de qualité.
Dans ce processus on s’intéressera à l’appareillage.
Le contrôle de qualité est mis en œuvre pour un
appareil en vue d’en obtenir le meilleur résultat.
Ensemble des opérations (prévisions, coordination,
réalisation) visant à maintenir ou à améliorer la qualité.
contrôle de qualité
Sa définition est:
Dans son application à une procédure diagnostique,
le contrôle de qualité englobe la surveillance, l’évaluation
et le maintien à un niveau optimal de toutes les
caractéristiques qui peuvent être définies, mesurées et
régulées.
A L’INSTALLATION
DE LA
GAMMA CAMERA
- réglage de la haute tension (HT) (unique pour les photomultiplicateurs)
pour le détecteur
- réglages des gains (pour chaque photomultiplicateur)
- mesures des matrices de corrections (énergie, linéarité, uniformité (sensibilité))
en mode corps entier:
- réglage du parallélisme axe de déplacement/axe image
- réglage de la vitesse du balayage mécanique
pour le statif
en mode tomographique:
- réglage de la vitesse de rotation (continu et pas à pas)
- détermination du centre de rotation
LES TESTS
Les tests d’évaluation des performances et de
contrôle de qualité peuvent être groupés en trois catégories :
les tests de routine
les tests de référence
les tests de réception
tests de réception
Ces tests permettent d’évaluer les performances de
l’appareil et de s’assurer qu’elles correspondent aux
spécifications annoncées par le constructeur.
Ils doivent être faits dès l’installation de la caméra à
scintillations.
tests de référence
Les résultats des tests de réception serviront de
référence pour les tests de routine.
Les tests de référence doivent être répétés après des
réparations importantes, la maintenance annuelle ou un
déménagement.
tests de routine
Les tests de routine sont la répétition régulière de
certains tests de référence.
Ils permettent de s’assurer des performances
optimales de l’appareil en continu et de déterminer le taux et
l’étendue des détériorations.
tests de routine
Ils sont faits suivant un protocole bien défini. Les
tests devront être : reproductibles, faciles à mettre en œuvre.
Il faut utiliser des accessoires simples, rester proche
des conditions d’utilisation clinique.
Au niveau national et international, de nombreux
protocoles de tests des caméra à scintillations ont été publiés
(NEMA, CEI), (AAPM, OMS, IAEA, SFPH). Ils
s’adressent aux constructeurs ou aux utilisateurs.
NEMA (National Electrical Manufacturers Association)
CEI (Commission Electro-Technique International)
AAPM(American Association of Physicists in Medicine)
OMS (Organisation Mondiale de la Santé)
IAEA (International Atomic Energy Agency )
SFPH (Société Française des Physiciens d’Hôpital)
GAMMA CAMERA
calculateur détecteur
calculateur statif
interface
traitements
stockage
documents
lit
d’examen
détecteur
statif
gamma caméra (caméra à scintillations)
Le fonctionnement des caméras à scintillations
peut être divisé en trois parties :
- le calibrage caméra/calculateur
- les mouvement mécaniques
- la détection
la détection
source radioactive détecteur
Le détecteur
Ce sont les performances du détecteur qui
définissent au premier abord la qualité des images
scintigraphiques.
-uniformité
-linéarité
-réponse énergétique
Les paramètres physiques intervenant sont l’énergie
(E), la position (XY) et la sensibilité (Z). A ces paramètres
correspondent les propriétés :
REPONSE
ENERGETIQUE
La réponse énergétique concerne les caractéristiques
(amplitude, dispersion) des signaux E des
photomultiplicateurs pour différents rayons .
réponse énergétique
Elle englobe les caractéristiques du cristal, des
photomultiplicateurs et de l’électronique.
réponse énergétique
C cristal NaI(Tl)
PM photomultiplicateur
DT diviseur de tension
PM
PM DT
DT
CE
+x
-x
+y
-y
réponse énergétique
PM1
PM2
PM3
PM4E
E
E
EPM1
PM2
PM3
PM4E1
E2
E3
E4
même signal E
IDEALEMENT...cristal parfait...PM identiques...électronique
identique
signaux Ei différents
EN REALITE...cristal non homogène
...PM différents...électronique différente
E
Si Ss
réponse énergétique
E…..signal moyen
Ei….signal pour le PMi
Ei…E - Ei
Si….seuil inférieur
Ss….seuil supérieur
Ei
LINEARITE
La linéarité concerne la correspondance entre les
coordonnées géométriques et les valeurs des signaux ±x,
±y
linéarité
Elle englobe les caractéristiques du cristal, des
photomultiplicateurs et de l’électronique.
C cristal NaI(Tl)
PM photomultiplicateur
DT diviseur de tension
PM
PM DT
DT
CE
+x
-x
+y-y
linéarité
+y
en position I les signaux x, y
sont créés par les PM 1,2,3,4,5
en position II les signaux x, y
sont créés par les PM 6,5,7,2,8
-x,+y1
y-
PM1PM2
PM3
PM4
PM5
S
y+
PM7
PM8
PM6
S
-y
-x,+y2
+x,+y1
+x,+y2
I
II
linéarité
position coordonnées géométriques valeurs signaux
I (+X,-X),(+Y1,-Y1) (+x,-x),(+y1,-y1)
II (+X,+X),(+Y2,-Y2) (+x±x1,-x± x2),(+y2 ±y1,-y2
±y2)
linéarité
UNIFORMITE
L’uniformité concerne la réponse Z ( nombre des
coups détecté ) du détecteur à une irradiation uniforme
uniformité
Elle englobe les caractéristiques du cristal, des
photomultiplicateurs, des collimateurs et de l’électronique.
C cristal NaI(Tl)
PM photomultiplicateur
DT diviseur de tension
uniformité
PM
PM DT
DT
C
+x
-x
+y
-y
NZSMCE
uniformité
PM1
PM2
PM3
PM4 N
N
N
N PM1
PM2
PM3
PM4 N1
N2
N3
N4
même comptage
IDEALEMENT...cristal parfait...PM identiques...électronique
identique
comptages différents
EN REALITE...cristal non homogène
...PM différents...électronique différente
Les tests concernantla réponse du détecteur
- paramètres intrinsèques concernant les
réponses du détecteur sans collimateur.
Les tests comprennent les paramètres suivants:
- paramètres système concernant les réponses de
l’ensemble détecteur avec collimateur à une source
ponctuelle ou à une source étendue, sans et avec milieu
diffusant.
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale
- taux de comptage
paramètres système
- uniformité
- résolution spatiale sans diffusant
- résolution spatiale avec diffusant
- sensibilité
paramètres intrinsèques
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale
- taux de comptage
résolution énergétique
source
L
Source ponctuelle de ~10MBq
L > 5*diamètre champ de détection
cristal
E
N
la résolution énergétique
E largeur à mi-hauteur
Eo E
N
21
0
~%
%0
ER
E
ERE
N0
N0/2
Isotope énergie E résolution
(keV) (keV) (%)
Ga67 92 13.8 15
Tc99m 140 15.9 11.3
In111 171 18 10.5
Ga67 185 19 10.3
In111 245 25 10.2
Ga67 300 30 10
I131 365 36.5 10
la résolution énergétique
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale
- taux de comptage
source
L
linéarité
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
30mm
1mm
Pb
plexiglas
masque en Pb
linéarité
masque de linéarité
source
L
linéarité
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
x x’
profil d’activité (x - x’)
linéarité
profil d’activité (y -y‘)
Xa Xb
H
MH
Xe
linéarité
Dans chaque bande on détermine les distances entre les positions des pics adjacents.
H…………………..hauteur picMH………………...mi-hauteur picXa, Xb……………..emplacements valeurs pic à mi-hauteurXe = (Xa +Xb)/2…..emplacement pic
linéarité
La linéarité spatiale différentielle, pour le champ
de vue du détecteur, est l’écart-type de toutes les distances
mesurées en mm sur les images acquises selon les
orientations X et Y.
Le facteur de conversion mm pixel est obtenu en
divisant l’écart réel entre deux pics adjacents (30mm) par la
moyenne des écarts mesurés en pixel, pour tous les pics du
champ de vue.
linéarité
La linéarité spatiale absolue est obtenue en ajustant
par la méthode des moindres carrés les deux jeux de
données pris séparément (selon X et Y), à un ensemble de
ligne parallèles également espacées de la distance entre pics
adjacents, pour l’orientation considérée.
Elle s’exprime comme la plus grande valeur, en mm,
des déplacements X ou Y entre les lignes observées et
ajustées sur la totalité du champ de vue.
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale
- taux de comptage
uniformité intrinsèque
source
L
Source ponctuelle de ~10MBq
L > 5*diamètre champ de détection
cristal
L 5 R
=S / L2 S=2/4
L=5 =(2/4)/ 252
=
’ = S/ R2 S=2/4
R2 = L2+/4
L=5 =(2/4) /(252+(2/4))
=
uniformité intrinsèque
diamètre champ de détection
L distance source / détecteur
l’angle solidesource
La réponse du détecteur à une irradiation uniforme et
isotrope est caractérisée par :
uniformité intrinsèque
Ces valeurs sont évaluées, après lissage par un filtre
de 9 points, sur 75% du champ de vue défini par une région
d’intérêt (ROI).
l’uniformité intégrale (Ui) et
l’uniformité différentielle (Ud).
La valeur maximale VM et minimale Vm des contenus
de l’ensemble des pixels dans le ROI sont déterminées.
uniformité intégrale (Ui)
ROI
VM
Vm
uniformité intégrale (Ui)
minimalevaleur ....
maximalevaleur ....
(%)
m
M
mM
mMi
V
VVV
VVU
uniformité intégrale (Ui)
Chaque pixel non nul est le centre d’un groupe de
5x5 pixels. Les contenus des 25 pixels de ce groupe sont
comparés deux à deux dans toutes les directions.
uniformité différentielle (Ud)
Pour chaque groupe on calcule la plus grande
différence de comptage (VM - Vm) et pour la totalité des
groupes ( dans le ROI ) on relève la plus grande différence
de comptage max(VM - Vm) qui définit les valeurs VS et VI.
ROI
ROI de 5*5pixel
avec VM et Vm
uniformité différentielle (Ud)
)-V(V....Vm du V
)-V(V du ....V VVV
VVU
mMI
mMMS
IS
ISd
max
max
(%)
uniformité différentielle (Ud)
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale- taux de comptage
source
L
résolution spatiale
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
source
L
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
résolution spatiale
x x’
profil d’activité (x - x’)
résolution spatiale
profil d’activité (y -y‘)
résolution spatiale
Xa Xb
H
MH
Xe
H…………………..hauteur picMH………………...mi-hauteur picDH………………...dixième de la hauteurLHD = (Xb - Xa)….largeur à mi-hauteurLDH = (Xd - Xc)….largeur au dixième de la hauteurXe = (Xa + Xb)/2….position pic
DH
Xc Xd
résolution spatiale
Sur l’image acquise, des profils de largeur 30mm sont tracés perpendiculairement à l’axe des fentes. Sur chacunes des courbes, sont calculées : LMH et LDH
Le facteur de conversion mm/pixel est obtenu en divisant la distance entre les fentes (30mm) par le nombre des pixels.
résolution spatiale
En tenant compte des toutes les valeurs obtenues suivant les axes X et Y la résolution spatiale s’exprime en mm par :
LMH = <LMH> ± LMH
LDH = <LDH> ± LDH
LMH et LDH sont les écart-types des LMH et LDH
paramètres intrinsèques
- résolution énergétique
- linéarité
- uniformité
- résolution spatiale
- taux de comptage
source
L
taux de comptage
Source ponctuelle d ’activité croissante
L > 5*diamètre champ de détection
cristal
Activité croissante
taux de comptage
No
Ac
Nr
N
Ac.. activité sourceN….taux de comptageNo...taux de comptage observéNr…taux de comptage réel…. temps mort
rNro eNN eparalysabl
oo
o N
NN
1 eparalysabl non
paramètres système
paramètres système
- uniformité
- résolution spatiale sans diffusant
- résolution spatiale avec diffusant
- sensibilité
uniformité système
Source plane uniforme Co57 de ~ 370MBq
collimateur
cristal
méthode 1
uniformité système
Source plane remplissable en plexiglas
(eau + isotope en solution acide faible)
collimateur
cristal
méthode 2
La réponse du détecteur à une irradiation uniforme et
isotrope est caractérisée par :
uniformité système
Ces valeurs sont évaluées, après lissage par un filtre
de 9 points, sur 75% du champ de vue défini par une région
d’intérêt (ROI).
l’uniformité intégrale (Ui) et
l’uniformité différentielle (Ud).
paramètres système
- uniformité
- résolution spatiale sans diffusant- résolution spatiale avec diffusant
- sensibilité
résolution spatiale sans diffusant
sources filiformes
collimateur
cristal
résolution spatiale sans diffusant
sur la surface du collimateur à 10cm de la surface du collimateur
résolution spatiale sans diffusant
sur la surface du collimateur à 10cm de la surface du collimateur
R0
R10
paramètres système
- uniformité
- résolution spatiale sans diffusant
- résolution spatiale avec diffusant- sensibilité
résolution spatiale avec diffusant
sources filiformes
collimateur
cristal
diffusant (eau)
résolution spatiale avec diffusant
sans diffusant avec diffusant
résolution spatiale avec diffusant
sans diffusant à 10cm avec diffusant à 10cm
R10
Rd10
paramètres système
- uniformité
- résolution spatiale sans diffusant
- résolution spatiale avec diffusant
- sensibilité
source
collimateur
cristal
diffusant
sensibilité
L’activité de la source doit être connue avec
précision.
sensibilité
Elle est mesurée avec et sans matériau diffusant.
La sensibilité du système s’exprime en imp / Bq.sec
pour le radionucléide et le collimateur utilisés.
les mouvements mécaniques
mouvements
de l’ensemble détecteur / statif
Mouvements :
translation et rotation manuelle,
rotation automatique ( tomographie),
translation automatique ( corps entier)
TOMOGRAPHIE
tomographie
L’exploration scintigraphique par tomographie
permet de reconstituer la distribution 3D de la radioactivité
à partir des projections 2D.
Il est impératif d’effectuer préalablement les
contrôles généraux en ce qui concerne le détecteur.
L'acquisition des projections est réalisée par rotation,
autour du patient, de l’ensemble de détection.
Les tests spécifiques pour le mode d’acquisition
tomographique sont :
- exactitude angulaire
- vitesse de rotation en mode continu
- détermination du centre de rotation
- uniformité de la coupe reconstruite
- sensibilité en fonction de l’angle
- résolution spatiale après reconstruction
tomographie
centre de rotation
centre de rotation
En imagerie planaire la position de l’image par
rapport à la matrice d’acquisition n’est pas critique.
En tomographie les logiciels de reconstruction
prennent comme hypothèse que l’axe de rotation du
détecteur correspond à la colonne centrale de la matrice
d’image.
Le décalage du centre de rotation conduit à des
distorsions de l’image (artefacts) et par conséquence à une
perte de résolution et de contraste.
0 63
63 0
0 63
63 0
centre de rotation
0 degré
180 degré
0 degré
180 degré
imageaxe de rotation
centre de rotation
projections
projections
source
centre de rotation
détecteur
axe de rotation
image de la source
X
Y
champ du détecteur
0
1
2
3
0 60 120 180 240 300 360
degré
Y
centre de rotation
position Y du centre de gravité de l’image de la source
axe de rotation
image de la source
X
Y
champ du détecteur
0
3,5
0 60 120 180 240 300 360
degré
X
centre de rotation
position X du centre de gravité de l’image de la source
résolution spatiale après reconstruction
Les facteurs intervenants dans la définition de la
résolution spatiale après reconstruction tomographique sont:
résolution spatiale après reconstruction
- le collimateur
-etc….
- les filtres de reconstruction
- le milieu diffusant
- la distance collimateur / patient
fantôme de résolution spatiale
tubes capillaires remplis
avec de la radioactivité
diffusant (eau)
résolution spatiale après reconstruction
fantôme de résolution spatiale
vue transversale
vue frontale
80mm
250m
m
200mmtubes capillaires remplis
avec de la radioactivité
diffusant (eau)
résolution spatiale après reconstruction
projections
résolution spatiale après reconstruction
projections
résolution spatiale après reconstruction
détecteur
résolution spatiale après reconstruction
projections
rétroprojection filtrée
coupe transversale
résolution spatiale après reconstruction
profil d’activité
résolution spatiale après reconstruction
coupe transversale
R
R
x
y
profil d’activité
résolution spatiale après reconstruction
coupe transversale
R
R
x
y
CORPS ENTIER
corps entier
L’exploration scintigraphique par balayage dite
corps entier permet de réaliser en un seul passage une
image projetée de tout ou partie de l’ensemble du corps du
patient.
Ce mode est une extension du mode planaire, il est
donc impératif d’effectuer préalablement les contrôles
généraux.
Ce balayage est réalisé par translation, soit de
l’ensemble de détection, soit de la table d’examen.
corps entier
lit d’examen
détecteur
statif
rail
corps entier
Détecteur 1
Détecteur 2
corps entier
Les tests spécifiques pour le mode d’acquisition corps
entier sont :
corps entier
test balayage mécanique
- parallélisme axe de déplacement /axe image
- vitesse de balayage mécanique
test balayage électronique
- variation spatiale de la réponse énergétique
- variation spatiale de la résolution spatiale
variation spatiale
de la réponse énergétique
variation spatiale de la réponse énergétique
Eo E
N
Eo E
N
Eo E
N
variation spatiale de la résolution spatiale
résolution spatiale
balayage électronique
résolution spatiale
balayage électronique
fantôme
détecteur
lit d’examen
lit d’examen
résolution spatiale longitudinale
balayage électronique
X
profil d ’activité
résolution spatiale transversale
balayage électronique
Y
profil d ’activité
X
Rx1 Rx2 Rx3 Rx4 Rx5
résolution spatiale
balayage électronique
Rxi résolution spatiale dans le point Xi
calibrage caméra / calculateur
géométrie
champ de vue dimensions image
Le plus petit élément d’une image (surface). Son contenu est uniforme.
pixel
pixel :
N*N pixels
taille pixel=L/N
N’*N’ pixels
taille pixel=L/N’
N’=2N
N’’*N’’ pixels
taille pixel=L/N’’
N’’=4N
champ de vision
matrice d’image
matrice d’images taille de pixel calculée
512*512 1.05mm
256*256 2.1mm
128*128 4.2mm
64*64 8.4mm
(champ de vue de 540/400mm)
matrice d’image
source
L
mesure de la taille réelle des pixels
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
source
L
Source ponctuelle de ~ 200MBq
L > 5*diamètre champ de détection
masque en Pb
cristal
mesure de la taille réelle des pixels
x x’
profil d’activité (x - x’)
profil d’activité (y -y‘)
mesure de la taille réelle des pixels
Xa Xb
H
MH
Xe
H…………………..hauteur pic
MH………………...mi-hauteur pic
LHD = (Xb - Xa)….largeur à mi-hauteur
Xe = (Xa + Xb)/2….position pic
mesure de la taille réelle des pixels
La taille réelle des pixels en mm est obtenue en
divisant la distance entre les fentes (30mm) par le nombre de
pixels et ceci pour toutes les valeurs suivant les axes X et Y .
mesure de la taille réelle des pixels
FREQUENCE DES TESTS
Test Réception Référence Fréquence
Résolution énergétique * * hebdomadaire/quotidien
Uniformité intrinsèque * * hebdomadaire/quotidien
Uniformité système * * hebdomadaire/quotidien
R.spatiale intrinsèque * * annuelle/visuel mensuel
R.spatiale système * * annuelle
Linéarité intrinsèque * * annuelle
Linéarité système * * annuelle
Sensibilité * * annuelle
Taux de comptage * à l ’installation
Fuites de blindage * à l ’installation
FIN
top related