Développement d'un imageur gamma haute résolution pour la cancérologie : du traitement chirurgical du cancer à l'étude sur petits animaux
Résumé
In the context of the surgical treatment of cancer, counting probes of radioactivity have been introduced in a theater bloc to assist the surgeon in real time for the excision of the radio-labeled tumors. This technique of radio-guided surgery allows to reach the precise localization and the complete excision of pathological tissues. To reinforce this surgical practice we developed a mini gamma-camera called POCI (Per-Operative Compact Imager). The objective of this work was to determine the role of this new generation of detectors to assist the surgeon in the excision of tumors and to also approach cancer research involving studies on small animals. From the instrumental point of view, the principle of detection based on the photodiode with intensified localization has been validated in a first prototype which was extended to a large field of analysis imagery without degrading the spatial performances and with miniaturizing the dimensions of the camera. The prototype of the realized camera has a 40mm diameter field of view and a total weight of 1.2kg. At 140 keV, the spatial resolution is 2.1 mm for an efficiency of 2.8 10^-4%. POCI was estimated through the sentinel node protocol in breast cancer staging according to two approaches: one based on a comparative study of the performances of detection of a probe and POCI and an other one based on a clinical evaluation in collaboration with Institute Gustave Roussy. This study has permit to establish the complementarity between the imager and the probe considering various clinical configurations. The detection performances of POCI were also estimated in mice to study the biodistribution of iodine in the thyroid and the mammary glands. All these encouraging results allows to consider the use of the detector in a wider frame of investigations clinical as well as biological.
Dans le cadre du traitement chirurgical du cancer, des sondes agissant comme des compteurs de radioactivité ont été introduites en bloc opératoire pour assister en temps réel le chirurgien lors de l'ablation des tumeurs radio-marquées. Cette technique de radio-guidage permet d'accéder à la localisation précise et à l'ablation complète des tissus tumoraux. Pour renforcer cette pratique chirurgicale nous avons développé une mini gamma-caméra appelée POCI (Per-Operative Compact Imager). L'objectif de cette thèse était de déterminer l'apport de cette nouvelle génération de détecteur pour assister le chirurgien dans l'exérèse des lésions tumorales et d'aborder également la cancérologie à travers les études in vivo sur petits animaux. Du point de vue instrumental, le principe de détection reposant sur une photodiode à localisation intensifiée validé par un premier prototype a été étendu à l'imagerie à grande surface d'analyse avec la double contrainte de ne pas dégrader les performances spatiales et de réduire l'encombrement de l'imageur. La caméra ainsi réalisée offre un champ de vue de 40mm de diamètre et une masse de 1.2kg. A 140 keV, la résolution spatiale est de 2.1mm pour une efficacité de détection de 2.8 10^-4%. POCI a été évalué à travers le protocole du ganglion sentinelle dans le cadre du cancer du sein selon deux approches : l'une basée sur une étude comparative des performances de détection d'une sonde et de POCI et l'autre reposant sur une évaluation clinique menée en collaboration avec l'Institut Gustave Roussy. Cette étude a permis d'établir la complémentarité entre POCI et la sonde en fonction des différentes configurations cliniques. Les performances de détection de POCI ont également été évaluées chez la souris pour étudier la biodistribution de l'iode dans la thyroïde et les glandes mammaires. L'ensemble de ces résultats prometteurs permet d'envisager l'utilisation du détecteur dans un plus large cadre d'investigations tant cliniques que biologiques.