L’imagerie biomédicale du laboratoire au marché · PDF file...

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  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    L’imagerie biomédicale du laboratoire au marché mondial

    Roger Lecomte, Ph.D. Chef scientifique, CIMS

    Directeur, Axe d’imagerie médicale du CRCHUS Directeur, Centre d’excellence en imagerie moléculaire de l’UdeS

    Ex-fondateur & Directeur scientifique, AMI inc.

    Département de médecine nucléaire et radiobiologie

    Atelier de maillage industriel du CRM − Imagerie médicale

    8 février 2016

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    • Développement de la technologie − Idée originale − R&D, réalisations

    • Historique de la compagnie − Démarrage − Lancement du produit, commercialisation − Émergence, croissance, consolidation, revers…

    • Derrière la scène… − Démarrer une entreprise − Partenariats stratégiques − Bilan

    Plan de la présentation

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Tomographie d’Émission par Positrons

    Patient dans un scanner Image TEP

    • Imagerie dynamique de processus in vivo

    • Concentration du traceur vs Temps → PK/PD

    Temps

    Co nc

    en tr

    at io

    n du

    t ra

    ce ur

    Cerveau

    Tumeur

    Périphérie de la tumeur

    Price. PET as a potential tool for imaging molecular mechanisms of oncology in man. Trends Mol Med 7:442–446, 2001

    11C 13N 15O 18F 64Cu 89Zr

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Positionnement de la technologie

    Anatomie Physiologie Métabolisme Moléculaire

     TEP utilise des radioisotopes de courte demi-vie produits par cyclotron ⇒ Approvisionnement crucial

     Principal champ d’application clinique en diagnostic du cancer  Outil de recherche biomédical unique, translationnel

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    La course à la haute résolution 1977: Positome II-IIIp: 64-128 détecteurs BGO → ~1.5 cm FWHM

    1978: PETT III / Ortec ECAT II (1er scanner TEP commercial)  96 détecteurs NaI(Tl) → 9.5 mm FWHM

    1981: Donner-280: 280 détecteurs NaI(Tl) → BGO  8 mm NaI(Tl) / 9.5 mm BGO → ~8 mm FWHM

    1986: Donner-600: 600 détecteurs BGO  3 mm BGO → 2.6 mm FWHM  Un seul anneau de détecteurs  Nb élevé de canaux

    3 mm

    10 mm

    14 mmØ PMT

    Derenzo et al, IEEE Trans Nucl Sci 34:321-5, 1987

    ? Détecteurs semiconducteurs

    ? Photodétecteurs à l’état solide

     Codage de cristaux

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Idée originale • 1981-82: Utiliser des photodiodes à avalanche comme

    photodétecteurs dans les détecteurs à scintillation − GA Petrillo, RJ McIntyre, R Lecomte, G Lamoureux, D Schmitt. Scintillation

    detection with large-area reach-through avalanche photodiodes. IEEE Trans Nucl Sci 31(1):417-423, Feb. 1984

    − R Lecomte, D Schmitt, RJ McIntyre, A Lightstone. Performance characteristics of BGO-silicon avalanche photodiode detectors for PET. IEEE Trans Nucl Sci. 32(1):482-486, Feb. 1985

    Avalanche Photodiode

    M~102

    M~106

    M=1/Cf~1 V/pC

    Cf

    ( ) ( )τ/tCR/t eeItI ff −− −= 0

    ( ) τ/teItI −= 0

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Photomultipliertube.svg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Photomultipliertube.svg

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Idée originale ? − CY Fan. Detection of scintillation photons with photodiodes. Rev Sci Instrum

    35(2):158-163, Feb 1964

    − JE Bateman. Some new scintillator-photodiode detectors for high energy charged particles. Nucl Instrum Meth 67(1):93-102, Jan 1969

    − G Entine, G Reiff, M Squillante, HB Serreze, S Lis, G Huth. Scintillation detectors using large area silicon avalanche photodiodes. IEEE Trans Nucl Sci 30(1):431-435, Feb 1983 (NSS 1982)

     Même idée de base  TEP citée comme application potentielle

     Structure de photodiode différente  Pas de données sur performance

    temporelle en coïncidence

    ⇒ Pas perçu comme un obstacle pour poursuivre les développements

    ⇒ Pas jugé pertinent, ni utile, d’obtenir une protection de la PI à ce moment

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Développement de la technologie • 1986: Module de détection à base d’APD

    AW Lightstone, RJ McIntyre, R Lecomte, D Schmitt. A BGO-APD module designed for use in high resolution PET. IEEE TNS 33:456-459, 1986

    • 1987: Préamplificateur dédié pour APD D Schmitt, R Lecomte, M Lapointe, C Martel, C Carrier, B Karuta, F Duval. Ultra-low noise charge sensitive preamplifier for scintillation detection with APDs in PET applications. IEEE TNS 34(1):91-96, 1987

    • 1989: Brevet sur mesure de position (DOI) R Lecomte. Scintillation detector for tomographs. US PTO 4,843,245, enregistré le 4 juin 1986, délivré le 27 juin 1989

     Produit commercial  Électronique analogue std  Brevet relié, non-bloquant

    ∼ Annonce du module APD passe quasi-inaperçue…

     Introduction du détecteur “bloc” (Casey & Nutt, 1986)

     Personne ne peut reproduire nos mesures temporelles

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Validation de la technologie • 1989: Prototype de simulation TEP

    − R. Lecomte, J. Cadorette, A. Jouan, M. Héon, D. Rouleau, G. Gauthier, High resolution positron emission tomography with a prototype camera based on solid state scintillation detectors. IEEE Trans Nucl Sci 37(2):805-811, 1990

    • 1993: 1e image TEP in vivo − CJ Marriott, JE Cadorette, R Lecomte, V Scasnar, J Rousseau, JE

    van Lier. High-resolution PET imaging and quantitation of pharmaceutical biodistributions in a small animal using avalanche photodiode detectors. J Nucl Med 35:1390-1396, 1994

    Tumor

    Liver

    150 g rat [64Cu]CuPcS4

    438 µCi

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Validation de la technologie • 1989: Prototype de simulation TEP

    − R. Lecomte, J. Cadorette, A. Jouan, M. Héon, D. Rouleau, G. Gauthier, High resolution positron emission tomography with a prototype camera based on solid state scintillation detectors. IEEE Trans Nucl Sci 37(2):805-811, 1990

    • 1993: 1e image TEP in vivo − CJ Marriott, JE Cadorette, R Lecomte, V Scasnar, J Rousseau, JE

    van Lier. High-resolution PET imaging and quantitation of pharmaceutical biodistributions in a small animal using avalanche photodiode detectors. J Nucl Med 35:1390-1396, 1994

    Tumor

    Liver

    150 g rat [64Cu]CuPcS4

    438 µCi

     Preuve de principe réalisée

     Technologie remarquée !

     Aucun intérêt des principaux fabricants d’équipements médicaux

     Technologie jugée trop risquée, trop dispendieuse

    ⇒ Options: • Faire autre chose… • Construire un scanner

    complet $$$ Pour cerveau humain ? $$ Anneau partiel ? $ Pour petits animaux… √

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Sherbrooke Animal PET Scanner (1995)

    Detector BGO 3 × 5 × 20 mm3

    Resolution 1.75 mm (intrinsic) 2.1 × 2.1 × 3.1 mm3 or 14 µl Efficiency 200 cps/µCi ( 0.51% ) Sensitivity 2 kcps/µCi/ml/cm Peak NEC 61 kcps (11 cm∅)

    Lecomte et al, IEEE TNS 43 (1996) 1952-7 BGO scintillators

    Avalanche photodiodes

     Individual readout  Parallel electronic channels  Mostly analog processing

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Whole-Body PET Scan 18F- + 18FDG, 250 g rat

    PET Imaging in Oncology EMT-6 mammary tumors treated by PhotoDynamic Therapy (PDT)

    BALB/c mouse (20 g) 400 µCi 18FDG 60 sec

    Cardiac PET Imaging Normal rat (270 g) 3.8 mCi 18FDG 60 min ECG-gated acquisition

    Treated Non-

    Treated

    2001: 2nd Most Active Preclinical PET Center

  • R. Lecomte − Atelier CRM Imagerie médicale, 8 février 2016

    Valorisation de la technologie • 1996-2001:

    − ~20 publications − ~30 conférences invitées − ~50 communications − 4 brevets (plus ou moins reliés)

     Technologie validée

     Avantages démontrés

     Plusieurs améliorations réalisées

    ⇒ Options: • Continuer les développements en labo ? • Lancer un projet commercial ?  Toujours l’occasion d’avoir le 1er

    scanner à base d’APD sur le marché

     Rehaussement majeur nécessaire  Réduction des coûts obligatoire

     Imagerie TEP préclinique en émergence

    • microPET (CTI/Siemens) • HIDAC (Oxford) • Mosaic (Philips) • eXplore Vista (Suinsa/GE) • ClearPET (Raytest) • FLEX (Gamma Medica)

     Tous les principaux manufacturiers déjà engagés

     Technologie trop chère

     Prototype ne peut être commercialisé tel quel