Recherche en TEMP

Résultats de l’imagerie de perfusion myocardique provenant de scintigraphies pratiquées selon un délai normal et un délai réduit de moitié, qui montrent la manière dont le sang atteint différentes parties du cœur.

La conception des caméras de TEMP cardiaque est en pleine révolution, et l’Institut de cardiologie est le premier établissement au Canada à se porter acquéreur de cet équipement de pointe. Ce changement, qui améliore grandement la qualité de l’image, constitue le premier à modifier aussi profondément la conception de cette technologie depuis les années 1960. Elle se traduit par une quantité beaucoup plus élevée de lentilles dans la nouvelle caméra, toutes axées directement sur le cœur. La nouvelle conception accroît de façon marquée la sensibilité de la caméra, ce qui ouvre sur de nouvelles applications de l’imagerie cardiaque. Nos recherches étudient ces nouveautés.

Intérêt principal 

L’un des volets de nos recherches consiste à évaluer les nouveaux développements en matière d’imagerie par TEMP dans une clinique active, évaluation qui pourrait faire appel à de nouveaux dispositifs d’imagerie, à de nouveaux radio-indicateurs (les médicaments utilisés pour prendre des clichés) et de nouvelles techniques de traitement de l’image. Voici deux exemples de nos récentes activités : l’évaluation d’un nouvel algorithme de reconstruction et la comparaison de deux indicateurs différents pour la mesure du débit sanguin dans le cœur. Nos projets de recherche se fondent sur ces divers domaines d’intérêt.

Projets 

Algorithmes de reconstruction avancés

Les nouveaux programmes informatisés mis au point permettent d’obtenir de meilleurs résultats en ce qui a trait au modelage du processus de prise de clichés en TEMP. Grâce à ces nouveaux programmes, nous obtenons des images de meilleure qualité à partir de données plus bruyantes, comme si on ajustait la fréquence d’un poste de radio de façon à éliminer la friture pour obtenir une bonne réception. Ces programmes peuvent servir à prendre des images de façon plus rapide, ce qui réduit le temps que doit passer le patient devant la caméra. Dans une étude menée auprès de 112 patients, nous avons montré que la précision de l’épreuve était pratiquement la même malgré une réduction de 50 % du temps nécessaire pour prendre les clichés.

Étude Emperor

Un des examens par TEMP les plus répandus dans le domaine de la maladie du cœur est la mesure du débit sanguin dans le muscle cardiaque. Un indicateur est un médicament injecté au patient afin de nous permettre de prendre des clichés. Le sestamibi et la tétrofosmine sont deux des indicateurs souvent utilisés pour la prise de clichés du débit sanguin.

Nous avons comparé le rendement de ces deux indicateurs auprès d’un groupe de 100 patients. Les clichés obtenus ont été comparés avec ceux tirés d’une technologie similaire, la tomographie par émission de positons (TEP). Nous n’avons observé aucune différence de qualité entre les séries de clichés, qui sont donc interchangeables.

Caméra cardiaque au CZT

Image de la nouvelle caméra cardiaque au CZT, conçue pour accroître la sensibilité.

La nouvelle conception de la caméra en accroît grandement la sensibilité, ce qui en améliore l’efficacité, puisque le temps requis pour une scintigraphie passe de 15 minutes à 3 ou moins.

Réduction du délai d’acquisition

À l’instar des algorithmes de reconstruction avancés, cette nouvelle technologie permet de prendre des images beaucoup plus rapidement qu’auparavant. Pour nous assurer que le gain de rapidité de ces clichés n’était pas obtenu au détriment de la qualité de l’image, nous avons comparé des clichés provenant de la nouvelle caméra à ceux pris avec nos anciens appareils. Nous avons terminé l’étude de l’un des deux indicateurs différents utilisés à l’Institut de cardiologie auprès de 150 patients et sommes en train d’évaluer l’autre.

Études sur la réduction des doses

Une sensibilité accrue de la nouvelle caméra pourrait se traduire en scintigraphies de plus courte durée. La réduction de la quantité d’indicateur amoindrit le risque que pose l’épreuve au patient et se révèle particulièrement importante en cas de pénurie d’indicateurs comme c’est actuellement le cas depuis la fermeture du réacteur NRU de Chalk River. Pour assurer le maintien des soins aux patients, nous étudions les images acquises avec une quantité réduite d’indicateur pour en comparer la qualité avec celle des épreuves standards.

Deux isotopes en simultanée

Les détecteurs au CZT à l’état solide sont avantageux par leur capacité à détecter l’énergie de rayonnement qui émane de l’indicateur de façon plus précise que notre caméra habituelle. Nous pouvons ainsi déceler deux indicateurs différents chez un même patient de façon simultanée. Notre examen normal exige la prise de deux clichés du patient (donc deux injections d’indicateur), qui doivent être espacés l’un de l’autre pour permettre l’élimination, par le patient, de l’indicateur de la première injection. La prise simultanée des deux clichés réduirait de beaucoup le temps nécessaire pour procéder à ces examens, possibilité que nous sommes en train d’étudier.

Débit sanguin quantitatif

La conception de la nouvelle caméra au CZT nous permet de prendre des clichés plus rapidement, ce qui nous fournira peut-être une mesure plus précise du débit sanguin dans le muscle cardiaque. En prenant de nombreux clichés du patient au moment où l’indicateur est injecté, nous pouvons voir où l’indicateur se diffuse dans le corps et de quelle manière. En analysant ces clichés, nous pouvons calculer avec précision la quantité de sang qui y circule, ce qui nous sera utile pour discerner certains types de maladie du cœur. Nous mettons cette technologie au point ici même, à l’Institut de cardiologie; si nous parvenons à nos fins, nous tirerons une plus grande quantité de données de nos examens par TEMP.

Études sur de petits animaux

Image du nano TEMP pour études menées sur de petits animaux.

L’étude de la maladie du cœur sur de petits animaux s’avère très utile pour en comprendre les causes, trouver des moyens plus efficaces pour la dépister et découvrir de nouvelles voies de traitement. Afin d’optimiser la valeur de ces études et d’accélérer l’acquisition de connaissances, nous nous servons des mêmes outils chez l’animal que chez les humains. À l’Institut de cardiologie, nous utilisons notre capacité à prendre des clichés par TEMP et des images par TDM de petits animaux pour trouver de nouvelles méthodes d’imagerie de la maladie.

Nouveaux indicateurs (radiopharmaceutiques)

Apoptose : La mort cellulaire (apoptose) joue un rôle important dans de nombreuses maladies, dont le cancer et la maladie du cœur. La capacité de voir quelle partie du cœur est nécrosée ou défaillante ainsi que le motif des modifications de la mort cellulaire au fil du temps est très utile à la prise en charge des patients. Voilà pourquoi nous explorons de nouvelles manières de saisir sur pellicule la mort cellulaire survenue dans le cœur d’un patient.

Suivi de cellules souches à l’aide de nanoparticules : Contrairement aux autres muscles du corps, le cœur endommagé ne se répare pas seul. Comme les cellules souches ont la capacité de se transformer en de nombreux types de cellules différents, elles pourraient servir à réparer un muscle cardiaque endommagé. Toutefois, puisque nos connaissances du mode de fonctionnement des cellules souches sont très limitées, nous devons les accroître avant de pouvoir utiliser efficacement ces cellules à des fins thérapeutiques. Pour ce faire, nous avons besoin de moyens plus efficaces pour observer les cellules souches chez le patient. C’est pourquoi nous sommes en train de mettre au point une méthode qui fait appel à de très petites particules (les nanoparticules) pour marquer les cellules souches de manière à pouvoir en étudier le comportement et trouver le meilleur moyen de les utiliser pour réparer le cœur.

Nouveaux indicateurs du débit : La prise de clichés du débit sanguin est un de nos plus importants examens. Or la qualité des données recueillies à partir de cet examen dépend de l’indicateur utilisé. Nous sommes donc en train de mettre au point de nouveaux indicateurs pour une prise de clichés du débit sanguin plus riches en données sans toutefois augmenter le risque de rayonnement pour le patient. De plus, ces nouveaux indicateurs ne sont pas issus des matières produites par le réacteur NRU.

Recherches sur la reproductibilité en micro-TEMP/TDM

De nombreux outils nous permettent de faire des recherches, mais pour concevoir nos expériences et mettre à profit les points forts de nos caméras, il est important de bien comprendre dans quelle mesure elles sont efficaces. Nous évaluons actuellement la précision et la justesse de la caméra TEMP/TDM d’imagerie du petit animal pour différents examens du cœur, et nous tentons de trouver des moyens de les améliorer.

Algorithmes de reconstruction avancés

Pour créer une image tridimensionnelle (3D) du patient, nous regroupons de nombreuses vues provenant d’angles différents à l’aide d’un programme informatique. Comme la qualité du cliché dépend de celle du programme, nous étudions des façons de l’améliorer pour accroître la précision des clichés. Pour ce faire, nous utilisons l’image de la TDM, qui nous procure des renseignements sur l’emplacement des organes dans le corps, puis nous utilisons les données obtenues pour réduire le bruit et le flou des images de la TEMP.

Publications 

K.S. Lekx, R.A. deKemp, R.S.B. Beanlands, G. Wisenberg, R.G. Wells, R.Z. Stodilka, M. Lortie, R. Klein, P. Zabel, M.S. Kovacs, J. Sykes, and F.S. Prato, .Quanti_cation of Regional Myocardial Blood Flow in a Canine Model of Stunned and Infarcted Myocardium: Comparison of 82Rb PET with Microspheres.. Nuc Med Comm (2009). (in press)

K.S. Lekx, R.A. deKemp, R.S.B. Beanlands, G. Wisenberg, R.G. Wells, R.Z. Stodilka, M. Lortie, R. Klein, P. Zabel, M.S. Kovacs, J. Sykes, and F.S. Prato, .3D vs. 2D Dynamic 82Rb Myocardial Blood Flow Imaging in a Canine Model of Stunned and Infarcted Myocardium.. Nuc Med Comm (2009). (in press)

G. Wisenberg, K. Lekx, P. Zabel, H. Kong, R. Mann, P. R. Zeman, S. Datta, C. N. Culshaw, P. Merri_eld, Y. Bureau, R. G.Wells, J. Sykes, and F. S. Prato, .Cell Tracking and Therapy Evaluation of Bone Marrow Monocytes and Stromal Cells Using SPECT and CMR in a Canine Model of Myocardial Infarction.. J. Cardio. Mag. Res. 11, 11-26 (2009).

K.J. Blackwood, B. Lewden, H. Kong, R. G.Wells, J. Sykes, R.Z. Stodilka1, G.Wisenberg, and F.S. Prato, .In Vivo SPECT Quanti_cation of Transplanted Cell Survival following Engraftment using 111In-Tropolone in Infarcted Canine Myocardium.. J Nucl Med. 50, 927-935 (2009).

I. Ali, T.D. Ruddy, A. Almgrahi, F. Anstett, and R.G. Wells, .Half-time SPECT Myocardial Perfusion Imaging with Attenuation Correction.. J Nucl Med 50, 554-562 (2009).

J.H. Tai, B. Nguyen, R.G. Wells, M. Kovacs, R. McGirr, F.S. Prato, T.G. Morgan, and S. Dhanvantari, .Imaging of Gene Expression in Live Pancreatic Islet Cell Lines Using Dual-Isotope SPECT/CT.. J Nucl Med 49, 94-102 (2008).

R. Cook, G. Carnes, T-Y Lee, and R.G. Wells, .Respiratory-Averaged CT for Attenuation Correction in Canine Cardiac PET/CT.. J Nucl Med 48, 811-818 (2007).

G.M. Fitzpatrick and R.G.Wells, .Simulation study of respiratory-induced errors in cardiac positron emission tomography/computed tomography.. Med. Phys. 33, 2888-2895 (2006).

Personnel 

Glenn Wells, Ph. D., gestionnaire de laboratoire
Karen Vanderwerf, M. Sc., assistante de recherche

Technologues en imagerie :
Myra Kordos, B. Sc., technicienne autorisée préposée aux animaux de laboratoire
Julia Lockwood, TV

Étudiants des cycles supérieurs :
Jared Strydhorst, candidat au doctorat
Amir Pourmoghaddas, candidat à la maîtrise
Munira Nahin, candidate à la maîtrise

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