Application clinique du dispositif prototype J-PET (JPETClinic)

Le scanner J-PET est le premier tomographe à positrons au monde basé sur des scintillateurs à bande de plastique pour mesurer la durée de vie de l'atome d'ortho-positronium (o-Ps). Il s'agit d'un scanner modulaire, conçu et installé au Département de physique expérimentale des particules et d'applications de l'Université Jagellonne de Cracovie. Le scanner J-PET repose sur une technologie brevetée en 2014 et 2016.

Le scanner J-PET, contrairement aux scanners TEP couramment utilisés en diagnostic, possède trois caractéristiques importantes :

1. Les scintillateurs J-PET sont fabriqués en plastique au lieu de cristaux de scintillation LSO (oxyorthosilicate de lutétium) ou LYSO (oxyorthosilicate de lutétium yttrium) coûteux à produire, utilisés dans les scanners TEP classiques ;
2. J-PET est modulaire et peut être adapté à la taille du patient et étendu à un scanner TEP corps entier car :
3. Le J-PET peut être utilisé pour tester un paramètre supplémentaire appelé « biomarqueur du positronium » qui n’a pas été utilisé jusqu’à présent.

Annonce. 1. Les scanners TEP conventionnels utilisent des cristaux de scintillation LSO ou LYSO, qui exploitent l'effet photoélectrique et convertissent les photons gamma en photons fluorescents pour obtenir des informations sur l'énergie, le temps et la position des photons gamma émis par le processus d'annihilation des positons (e+) obtenu en utilisant un produit radiopharmaceutique émetteur e+ approprié. Dans les scintillateurs plastiques utilisés en J-PET, on utilise l'effet Compton, c'est-à-dire le phénomène de diffusion de photons de haute énergie sur les électrons libres ou faiblement liés du scintillateur.

Annonce. 2. Le scanner modulaire J-PET peut également être facilement intégré aux systèmes de tomodensitométrie (CT) existants, permettant ainsi la réalisation simultanée des deux types d'examens.

Annonce. 3. L'imagerie au positronium est appliquée dans le scanner J-PET. La technique PET utilise des radio-isotopes qui émettent un rayonnement de positons (bêta+). Les scanners TEP traditionnels imagent la distribution des photons gamma produits par l'annihilation d'un électron (e-) et d'un positon (e+). L'annihilation peut être précédée de l'apparition d'un atome de positron - un système quasi-stable composé d'un électron (e-) et de son antiparticule - le positron (e+), qui se produit dans environ 30 à 40 % de toutes les annihilations se produisant dans le corps du patient. .

Le moment où une telle annihilation se produit à travers l'état de l'atome de positronium dépend de la création ou non d'un positronium dans lequel e- et e+ auront des spins parallèles (état triplet ↑↑, ce système est appelé ortho-positronium - o-Ps) ou des spins antiparallèles (état singulet ↑ ↓, ce système est appelé para-positronium - p-Ps). La durée de vie moyenne des o-P sous vide est plus de 1 000 fois plus longue (142 nanosecondes [ns]), que la durée de vie moyenne des p-P (125 picosecondes [ps]). La durée de vie moyenne des o-P dans le vide est plus de 1 000 fois plus longue (142 nanosecondes [ns]) que la durée de vie moyenne des p-P (125 picosecondes [ps]). La deuxième différence est que l'annihilation de l'o-Ps s'effectue sur 3 photons, ce qui n'a pas été détecté jusqu'à présent et qui relève du PET traditionnel. le temps d'annihilation de l'atome o-Ps peut être un paramètre de diagnostic supplémentaire (« biomarqueur du positronium ») à mesurer et à analyser dans le scanner J-PET.

L'application clinique d'un tel « biomarqueur du positronium » en termes de détection des lésions, de qualité d'image et de quantification reste à déterminer, ce que cette étude vise à aborder.