Modélisation, simulation et quantification de lésions athéromateuses en tomographie par émission de positons. (Numerical modeling, simulation and quantification of atheromatous lesions in positron emission tomography)

Les pathologies cardio-vasculaires d’origine atherosclereuse, premieres causes de mortalite dans les pays occidentaux, sont insuffisamment prises en charge par les outils de depistage et de suivi therapeutique actuels. La Tomographie par Emission de Positons (TEP) est susceptible d’apporter au clinicien des outils puissants pour le diagnostic et le suivi therapeutique des patients, en particulier grâce au traceur Fluorodesoxyglucose marque au fluor 18 ([18F]-FDG). Cependant, l’Effet de Volume Partiel (EVP), du notamment a la resolution spatiale limitee dans les images (plusieurs millimetres) en regard des faibles dimensions (de l’ordre du millimetre) des VOlumes d’Interet (VOIs), et les fluctuations statistiques du signal mesure presentent des defis pour une quantification fiable.Un modele original de lesion atheromateuse, parametre par ses dimensions et sa concentration d’activite, a ete developpe et des simulations Monte-Carlo d’acquisitions TEP au [18F]-FDG de 36 lesions ont ete produites. A partir des acquisitions simulees, nous avons montre que le nombre d’iterations des reconstructions iteratives, le post-filtrage applique et le moyennage dans le VOI,parametres releves comme hautement variables dans une revue de la litterature dediee, peuvent induire des variations des valeurs de fixation mesurees d’un facteur 1.5 a 4. Nous avons montre qu’une modelisation de la reponse du tomographe pouvait reduire le biais de mesure d’environ 10% par rapport au biais mesure sur une image reconstruite avec un algorithme iteratif standard et pour un niveau de bruit comparable. Sur les images reconstruites, nous avons montre que la fixation mesuree reste tres biaisee (sous-estimation de plus de 50% du SUV reel) et depend fortement des dimensions de la lesion a cause de l’EVP. Un contraste minimum de 4 par rapport a l’activite sanguine est necessaire pour qu’une lesion soit detectee. Sans correction d’EVP, la mesure presente une correlation faible avec la concentration d’activite, mais est tres correlee a l’activite totale dans la lesion. L’application d’une correction d’EVP fournit une mesure moins sensible a la geometrie de la lesion et plus correlee a la concentration d’activite mais reduit la correlation a l’activite totale dans la lesion.En conclusion, nous avons montre que l’integralite de la fixation du [18F]-FDG dans les lesions atheromateuses inflammatoires totale peut etre caracterisee sur les images TEP. Cette estimee ne requiert pas de correction de l’EVP. Lorsque la concentration d’activite dans la lesion est estimee, les mesures sont tres biaisees a cause de l’EVP. Ce biais peut etre reduit en mesurant le voxel d’intensite maximale, dans les images reconstruites sans post-filtrage avec au moins 80 iterations incluant un modele de reponse du detecteur. La mise en œuvre d’une correction d’EVP facilite la detection des changements d’activite metabolique independamment de changements de dimensions de la zone siegede l’inflammation. Une quantification absolue exacte de la concentration d’activite dans les lesions ne sera possible que via une amelioration substantielle de la resolution spatiale des detecteurs TEP.