TOMOGRAPHIE A EMISSION DE POSITONS : Où en est-on ?                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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TOMOGRAPHIE A EMISSION DE POSITONS : Où en est-on ?
Pr R. PERDRISOT Service de Médecine Nucléaire-C H U de Poitiers
r.perdrisot@chu-poitiers.fr

Premier prototype de PET
C'était il y a ... 40 ans

RAPPELS ET DEFINITIONS

Afin d'éviter toute confusion entre les différents sigles français et anglo-saxons (entre parenthèses), nous rappellerons les distinctions à faire entre examens et appareillages.

Examens scintigraphiques

La TEMP (SPECT) : tomographie d'émission monophotonique ( " tomo " classique en médecine nucléaire).
La TEP (PET-scan) tomographie d'émission à positons réalisé sur un imageur TEP dédié, spécialisé dans la détection des photons à 511 Kev, provenant de l'annihilation des positons (particules b +).
La TEDC (CDET) : tomographie d'émission à détection en coïncidence (examen de type TEP, réalisé sur une gamma caméra de type TEDC).

Appareillages utilisés

Gamma caméra de type TEDC (CDET camera) : caméra double ou triple tête avec option coïncidence et cristal épais , il existe un modèle avec un TDM "rudimentaire" associé : Hawkeye (GE).
Le C-PET (Adac-Philips) est un appareil dédié intermédiaire que l'on peut qualifier de TEP bas de gamme, il comporte en fait six têtes de gamma caméra disposées en hexagone. Ce schéma avait été retenu aussi pour le seul projet français POSITRACE de la société SMV absorbée par GE en 2001, dont deux prototypes furent installés à Rennes et Nantes.
Imageur TEP dédié (Ring-PET ou PET device ou PET apparatus) : machine ne réalisant des scintigraphies qu'avec des émetteurs b +, dotée d'une correction d'atténuation par source radioactive externe.
Imageur TEP-TDM (PET-CT) : machine ne réalisant des scintigraphies qu'avec des émetteurs b+, dotée d'une correction d'atténuation par source rayons X externe (TDM accouplé au PET), utilisable par ailleurs pour aider à la localisation anatomique des foyers hyperfixants.

POURQUOI AVONS NOUS BESOIN DE LA TEP ?

Impossibilité de marquer de petites molécules au Tc99m.
Nécessité de disposer de petites molécules radioactives pour explorer
- Des voies métaboliques
- Des récepteurs hormonaux ou médicamenteux
- Des sites enzymatiques ou des récepteurs nucléaires
Seule solution : remplacer des atomes constitutifs des petites molécules organiques (C H O N) par des isotopes radioactifs équivalents, or il n'existe pas d'émetteurs gamma de ces atomes, mais seulement des émetteurs bêta. Les bêta - ne sont pas détectables par les gammacameras, mais les bêta + le sont par l'intermédiaire des photons d'annihilation de 511 Kev. Or ce sont tous des produits de cyclotron à faible période.
Les principaux émetteurs de positons utilisables en TEP :

Isotope
Période
Fluor 18
110 min.
Carbone 11
20 min.
Azote 13
10 min.
Oxygène 15
2 min.

Ceux-ci ayant une demi-vie courte, seul le Fluor 18 peut bénéficier d'une distribution hors des sites de production. De plus, de telles contraintes de temps imposent une rapidité de synthèse et une production de grandes quantités de radioactivité pour compenser la décroissance et les rendements de synthèse. La France dispose actuellement de 4 cyclotrons de recherche (Lyon, Caen, Orsay et Toulouse) et de 5 autres à usage industriel médical situés à Nancy, Rennes, Nice, Sarcelles et Orsay qui distribuent le 18-FDG. Les prochaines ouvertures se feront à Bordeaux, Nîmes et Clermont-Ferrand.

POURQUOI ET COMMENT LA TEP EST-ELLE UTILE DANS L'IMAGERIE DE CERTAINS CANCERS ?

La TEP est donc une modalité de la médecine nucléaire qui fournit une imagerie métabolique ou fonctionnelle, incontournable dans les années à venir en cancérologie.
Depuis les années 1920-1930, et les travaux de WARBURG il est bien établi que l'une des caractéristiques métaboliques des cellules cancéreuses est l'hyper consommation de glucose.
Le glucose étant rapidement catabolisé au niveau cellulaire, son marquage offre peu d'intérêt. C'est pourquoi, on utilise un analogue marqué du glucose : comme le fluoro 2 désoxyglucose (FDG). Le FDG pénètre dans la cellule par diffusion facilitée comme le glucose. Il est phosphorylé, ce qui l'empêche de ressortir de la cellule, mais se trouve ensuite dans une impasse métabolique. Le FDG-6P s'accumule dans la cellule.
Cette propriété permet la visualisation des processus hyper métaboliques en TEP en utilisant du 18 FDG ( 2[18F] Fluoro désoxyglucose). La fixation tissulaire du FDG reflète donc le métabolisme glucidique cellulaire et, de ce fait la viabilité cellulaire. Cette captation dépend du nombre de cellules tumorales viables, et de l'état métabolique et mitotique moyen de ces cellules.
Néanmoins, ces modifications du métabolisme glucidique ne sont pas retrouvées, ou de façon insuffisante dans certains cancers, notamment les tumeurs neuro-endocrines et les cancers prostatiques.
Parallèlement, elles sont observées lors de la prolifération des tissus sains, dans les processus cicatriciels, inflammatoires ou infectieux (tuberculose, sarcoïdose, granulomatose, recto-colite, abcès), les tissus glandulaires hyperactifs (thyroïde hyperfonctionnelle, seins en cas d'hyper ½strogènie, ...)
La survenue d'image non spécifiques peut donc gêner l'interprétation d'un examen (risque de faux positifs).

PRINCIPALES INDICATIONS DE LA TECHNIQUE

Actuellement, la seule molécule injectable en TEP disposant d'une AMM en France, (c'est à dire commercialisée car autorisée en clinique courante) est le 18 FDG. Cette autorisation remonte à 1998.
Les indications retenues par l'AMM sont :
· Le diagnostic de malignité des nodules pulmonaires et le bilan d'extension initial des cancers du poumon non à petites cellules.
· Le bilan d'extension initial des lymphomes Hodgkiniens ou non, leur suivi thérapeutique, et la caractérisation des masses résiduelles.
· Le bilan d'extension initial des mélanomes, des cancers ORL.
· La recherche de récidive et des métastases des cancers colo-rectaux.
En dehors de ces indications, de nombreuses publications ont démontré l'intérêt croissant du FDG dans d'autres pathologies tumorales comme les cancers du sein, de l'ovaire, du pancréas, de l'½sophage, de la thyroïde, les sarcomes, et dans la recherche de cancer primitif.
L'AMM a ainsi été modifiée en 2002, permettant en s'appuyant sur un staff pluridisciplinaire et les données de la littérature, d'explorer des patients dans des cas non prévus par l'AMM initiale.

APPORT DE CETTE TECHNIQUE

Si l'information anatomique fournie est sensiblement moins riche que pour des images IRM ou TDM, l'information métabolique est par contre irremplaçable. L'avenir de l'imagerie en cancérologie apparaît aujourd'hui pleinement orienté vers l'imagerie multimodalité associant la TEP aux méthodes anatomiques d'imagerie (TDM, IRM). Cette démarche diagnostique en imagerie médicale permettra d'obtenir l'optimum de la sensibilité et de la spécificité en ce qui concerne les bilans d'extension corps entier des pathologies malignes, de permettre la différenciation dans un certain nombre de cas entre une pathologie maligne ou bénigne, de différencier les récidives de la maladie des phénomènes cicatriciels de manière précoce et d'obtenir des renseignements précis sur l'efficacité des traitements proposés (radiothérapie, chimiothérapie...) . Aux bilans d'extension plus précis qu'offre la méthode, il faut ajouter son rôle parfois crucial pour guider les choix thérapeutiques. Nous pouvons aussi envisager la possibilité d'une chirurgie avec détection per-opératoire du tissu néoplasique à l'aide de 18FDG qui permettra dans certains cas un guidage précis de la main du chirurgien et donc une meilleure curabilité de la maladie.
Sur le plan médico-économique, elle permettra très probablement, comme le montre un certain nombre de publications américaines, des économies substantielles obtenues essentiellement en évitant des chirurgies inutiles.

QUELS SONT LES CONSTRUCTEURS DE CES MACHINES ?

Ils ne sont plus que trois dans le monde, mais proposent chacun des machines haut de gamme :
TEP seul
TEP-TDM
General Electric :
Advance
Discovery
Siemens :
Accel
Biograph
Philips :
Allegro
Gemini

Combien coûtent ces machines ? Les prix annoncés fin 2001 pour les TEP-TDM haut de gamme étaient aux alentours de 20 à 21 MF, puis fin 2002 17 à 19 MF et pour les offres actuelles tournent entre 16 et 17 MF (2.4 à 2.6 M¤) selon les configurations. Les machines sans TDM sont 3 à 5 MF moins chères.
Les caméras TEDC (3.5 à 5 MF) sont arrivées à maturité et ne devraient plus subir de développements importants à l'avenir, car leur marché s'est beaucoup rétréci.

OU EN EST-ON POUR LE PROJET POITEVIN ?

La genèse du projet remonte à début 2001, avec dépôt du dossier de l'autorisation en juin 2001. Il s'agit d'un équipement mixte privé-public géré par un GIE regroupant le CHU et les spécialistes de l'imagerie de la clinique de la providence. L'autorisation ministérielle a été publiée en avril 2002. Les plans de la future installation ont été élaborés ces derniers mois. Les locaux se situeront au niveau -3 de la tour Jean Bernard, en prolongement de l'actuel service de médecine nucléaire, ce qui permettra de disposer d'un labo chaud et de vestiaires communs. Ils seront réaménagés. Les travaux y ont débuté il y a un mois environ. Puis une seconde tranche de travaux concernera l'unité TEP à proprement parler : 200 m2 vont être complètement réaménagés. Ces locaux doivent être livrables en octobre pour y accueillir dans la foulée la machine choisie avant l'été. Le démarrage effectif est prévu dans le courant du dernier trimestre 2003. Le type de machine envisagé est un TEP-TDM haut de gamme. Ses horaires et jours de fonctionnement seront conditionnés par l'heure d'arrivée du FDG . La péremption est de 7 h post production, ce qui nous laisse un créneau d'injection des doses de 3 h à 3 h 30. Deux livraisons quotidiennes seront donc nécessaires.
Des discussions sont en cours avec les fournisseurs à ce sujet.

OU EN EST-ON AU NIVEAU NATIONAL ?

Il y avait fin 2001, 5 TEP cliniques en France (80 en Allemagne et 15 en Belgique). La carte sanitaire créée début 2002 prévoyait au terme de 5 ans 60 machines en France (1 machine par million d'habitants incluant TEP et caméra TEDC). Il y a à ce jour 54 dossiers d'autorisation ou de régularisation déposés. 43 sont effectivement autorisés et moins de 15 sont effectivement en fonctionnement à ce jour (+ 7 TEDC). Les autres projets sont en cours.

COTATION ET COUTS DE FONCTIONNEMENT

Une cotation provisoire a récemment été établie par le ministère de la santé pour les 1000 premiers examens :
TEP-TDM :1000 ¤
TEP seul : 950 ¤
A partir du 1001 ème
Quelle que soit la machine : 550 ¤
Des négociations sont en cours au niveau national pour faire réviser ces chiffres à la hausse.
En effet, cette cotation ne permet pas de couvrir les frais et pénalise les centres éloignés des cyclotrons comme Poitiers.
La livraison de FDG à Poitiers à partir du cyclotron le plus proche (Orsay) est facturée à ce jour 600 ¤ TTC (90 ¤ pour les centres parisiens), auxquels se rajoutent le prix des doses (400 ¤ l'une) soit pour quatre doses par livraison un coût unitaire de l'injection à 550 ¤. Il faut ensuite payer le personnel, la machine, les locaux, et les autres coûts de fonctionnement.
Pour information, le centre TEP du Val de Grâce facture en externe l'examen TEP 1.200 ¤, ce qui correspond à un coût moyen au niveau français.
Sans réévaluation de la cotation, le projet poitevin n'est pas économiquement viable, nous espérons que les habitants de la région Poitou-Charentes ne seront pas "oubliés" par nos politiques.
Après ce tour d'horizon, vos questions seront les bienvenues (il existe d'autres applications de la TEP notamment aux USA et dans certains pays européens).

PRINCIPE

EMISSION ET ANNHILATION D'UN POSITON


Après avoir perdu la quasi totalité de son énergie (sur un court trajet < 1 mm), le positon interagit avec un électron, et s'annihile en donnant deux rayonnements gamma de 511 keV émis à 180°.


FINALITÉS EN ONCOLOGIE
EMPLOI DU 18-FDG

  • Diagnostic positif
  • Bilan d'extension
  • Évaluation du pronostic
  • Guider les choix thérapeutiques
  • Surveillance de l'efficacité du traitement
  • Détecter les récidives

AMM du 18FDG (1998)

  • Diagnostic des masses pulmonaires
  • Bilan d'extension des cancers bronchiques (CBNPC), lymphomes, mélanomes, cancers colo-rectaux et du rhinopharynx
  • Suivi des lymphomes et masses résiduelles

IMAGERIE


TDM
TEP-FDG
FUSION



Métastases ganglionnaires axillaires et médiastinales



Apport de TEP / TDM à la radiothérapie
Lésion para-oesophagienne visible sur le TEP mais pas sur le TDM



Adénocarcinome du Lobe supérieur gauche
Hamartome bénin
Métastases osseuses et hépathiques

EVOLUTION ET ENJEUX

PHILIPS

TED/TDM Gémini


Poids maxi autorisé : 210 kg
Longueur explorée :

TEP et TDM

195 cm

Ouverture TEP : 63 cm
Ouverture TDM : 70 cm
Séparation : 1 mètre

Commande du lit sur statif
Boîtier de commande à distance

Poste de commande et de visualisation du traitement

à gauche, console mixte TEP ou TEP/TDM et de SYNTEGRA Visualisation TDM
à droite, console de visualisation / traitement TEP ou TEP/TDM et Fusion TEP / CT / IRM

Accès facilité pour la maintenance

Capot TDM ouvert
Table ouverte
SYSTEMES SEPARABLES pour INTERVENTIONS RAPIDES
ERGONOMIE OUVERTE POUR ACCES RAPIDE
UTILISATION SEPAREE POSSIBLE des 2 systèmes
Capot TEP ouvert
Systèmes séparés

SIEMENS


BIOGRAPH :
Pour combiner anatomie et physiologie

GENERAL ELECTRICS



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