Le PCR-I et le PCR-II: Instruments TEP à Anneaux et Cylindres

Il devint vite clair auprès de nombreuses personnes impliquées dans le développement de la TEP qu'une rangée circulaire ou cylindrique de détecteurs était la prochaine étape logique dans l'instrumentation TEP. Bien que plusieurs chercheurs aient choisi cette approche, James Robertson (Robertson et al 1973 [44]) et Z.H. Cho (Cho et al 1975 [28]) furent les premiers à proposer un système à anneaux. Le seul inconvénient de ce système était le morcellement des données prélevées, dû à la géométrie de la machine. Des techniques telles que faire osciller la rangée de détecteurs furent proposées afin d'obtenir un meilleur prélèvement de données (Huesman et al 1983 [36]). Un anneau Donner fut développé à Berkeley (Derenzo et al 1979 [31]) et utilisa un grand nombre de détecteurs reliés chacun informatiquement à de petits phototubes ("individually coded to small phototubes"). Cependant, ce fut le développement du codage analogue par Charles Burnham du Laboratoire de Recherche en Physique au MGH (Burnham et al 1981 [21] and 1985 [22]) qui permit l'utilisation de plusieurs petits détecteurs identifiés par un plus petit nombre de phototubes. Ce concept fut appliqué aux rangées annulaires et cylindriques pour produire des images TEP à grande résolution sans mouvement. Ceci mena au développement de deux systèmes TEP au MGH, le PCR-I (Brownell et al 1985 [18]) (Figure 16) et le PCR-II (Burnham et al 1988 [23], Brownell et al 1989 [19]) (Figure 17). Le PCR-I utilisait un anneau alors que le PCR-II utilisait des cylindres. Le PCR-I est en service depuis seize ans, et il produit des images à grande résolutions dans des études diverses cadrées sur le cerveau, le coeur et le cancer de souris (Kallinowski et al 1991 [38]), rats (Brownell et al 1991 [4], Brownell et al 1998 [5]) (Figure 18), lapins (Figure 19), chiens (Figure 20) et primates (Hantraye et al 1992 [32], Brownell et al 1998 [6] et 1999 [7]) (Figure 21). L'obstacle posé par la présence d'un seul anneau dans le PCR-I fut surmonté grâce à l'utilisation d'une table controllée par ordinateur et en se concentrant sur un volume dans une méthode employant les mouvements de la table comme axe (imaging a volume source in a step-and-shoot mode utilizing table motion as axial axis). Ceci permit de traiter des coupes transversales et sagittales en plus des coupes coronales. Les résultat des recherches effectuées avec le PCR-I menèrent à un intérêt international dans le développement de scanners TEP spéciaux pour de petits animaux.

Figure 16: Le PCR-I, un tomographe à émission de positrons à un seul anneau, utilise le codage analogue. Le tomographe avec un lit et un ordinateur (à gauche) et le circuit électronique (à droite)

Figure 17: Le PCR-II, un tomographe cylindrique à émission de positrons

Figure 18: Analyse de porteurs de dopamine faite avec le PCR-I, avec récepteurs de $^{11}C-CFT$ et de dopamine $D_2-$ utilisant le raclopride $^{11}C-$ dans un cerveau de rat lésionné au $6-OHDA$. Veuillez noter l'accumulation décroissante du $^{11}C-CFT$ et l'accumulation croissante du raclopride $^{11}C-$ dans le striatum lésioné (supersensitivité).

Figure 19: Analyse des os d'un crâne de lapin en utilisant du $^{18}F$ et le PCR-I. Les coupes coronales sont visibles à gauche, les coupes transversales sont au milieu, et les coupes sagittales sont à droite.

Figure 20: Examen de la circulation du sang ($^{13}NH_3$) et du glucose dans le métabolisme ($^{18}F$ 2FDG) dans un coeur de chien avec infarctus en utilisant le PCR-I.

Figure 21: Examen de porteurs de dopamines à l'aide de $^{11}C-CFT$ et examen du glucose dans le métabolisme avec $^{18}F$ 2FDG dans un cerveau de primate, utilisant le PCR-I.