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UE2 : Biophysique Pr Francois Rouzet24/10/2017 13h30 à 15h30Ronéotypeur : Thomas PoucheparadjRonéoficheur : Jiyun Park

Cours N°7 : Médecine Nucléaire

Ronéo 5 UE2 Cours 7 sur 18

Sommaire :

Introduction

Principes de l’imagerie en Médecine Nucléaire

I. RadiotraceursA. PrincipesB. Marqueurs

II. Méthodes de détectionA. Gamma caméra

1. Photomultiplicateur2. Spectrométrie3. Collimateur4. Mode d’acquisition

B. Tomographie par émission de positons TEP1. Détection2. Détecteurs3. TEP/ TDM : correction de l'atténuation4. Quantification

III. Applications cliniques

IV. Perspectives


La médecine nucléaire est l’utilisation à des fins médicales de radioéléments artificiels, elle utilise la radioactivité. Cette radioactivité s’applique dans différents domaines :

_ Biologie : la détection de photons permet d’effectuer des dosages biologiques In vitro : une radioanalyse ou un Radio-Immuno Assay (RIA) est effectué In vivo : administration au patient d’un radiotraceur_ Imagerie : Scintigraphie

_ Thérapie (non évoqué dans ce cours) : la radiothérapie interne (ou métabolique) basé sur lesmêmes principes que l’imagerie cependant elle implique non pas des radioéléments émetteurs de photons mais des émetteurs de particules (électrons) qui sont plus radioactif et permet de vectoriser la radiothérapie.

Principes de l’imagerie en médecine nucléaire

Contrairement aux autres types d’imageries (IRM, échographie, scanner,…), en médecine nucléaire l’utilisation d’un radiotraceur (ou radiopharmaceutique) est obligatoire. Ce radiotraceur est spécifique d’une fonction physiologique, d’une voie métabolique, d’une molécule (d’un récepteur...), ainsi il diffère selon ce qui est étudié.On effectue, après administration au patient, une détection externe (non invasive) du parcours ou de la distribution du radiotraceur au sein de l’organisme.

En fonction du type d’isotope deux systèmes de détection sont possibles :Émetteur gamma : on effectue une Scintigraphie monophotonique (Gamma caméra)Émetteur de positons : on effectue une Tomographie par émission de positons (TEP)

Cela permet d’obtenir des informations topographiques et quantitatives

Imagerie par émission (ne fait pas intervenir la transmission (scanner), la réflexion (échographie), RMN= résonance magnétique nucléaire (IRM)) :

Scintigraphie Enregistrement, après injection d’un agent d’imagerie fixant les tissus cibles, de l’émission photonique de cet agent à l’extérieur du corps.

Tomodensitométrie (TDM) = Scanner Générateur émet des Rayons X qui traversent le patient et enregistrement de la transmission des RX, permettant la mise en place d'une cartographie de densité.

Imagerie fonctionnelle ou moléculaire (≠ imagerie morphologique ou anatomique) :


TDM : En noir = air/eau / en blanc = os / en gris = Tissu mou Permet l’étude des différences de densité des structures anatomiques.

IRM : signal dépendant de la quantité variable de photons émis par les tissus

TEP : Contrastes différents en fonction de l'agent injecté _fluorodopa : ligand dopaminergique injecté se fixe sur un récepteur dopaminergique au

niveau des noyaux gris centraux _fluoroglucose : mise en évidence de l’utilisation du glucose par les cellules (information

sur l’activité métabolique) _eau marquée : informations sur les flux sanguins

Il n'y a pas de contraste sans agent d’imagerie (radiotraceur). La résolution spatiale est inférieure à celle de l’imagerie morphologique. Cela permet l’obtention d’informations de natures différentes : densité de récepteur, activité métabolique, débit,…

Imagerie moléculaire permet la visualisation, la caractérisation, et surtout la quantification par desméthodes non invasives de processus biologiques au niveau cellulaire et moléculaire chez l’homme et les autres organismes vivants.

Le contraste de l’image peut être obtenu de 2 façons :_ Morphologique : utilisation des caractéristiques physiques des tissus_ Moléculaire : utilisation de sondes moléculaires spécifiques

Les processus biologiques sont explorés in vivo et in situ

Il ne faut surtout pas intervenir sur le mécanisme biologique étudié. Ainsi pour garantir cette absence d'effet pharmacologique, on utilise des doses très faibles. Cela nécessite alors une très haute sensibilité de détection.

L'imagerie moléculaire permet une exploration des processus biologiques au niveau cellulaire et subcellulaire in vivo.

Un ligand naturel se fixe physiologiquement sur son récepteur et induitune réponse cellulaire. Pour l'imagerie, on utilise un ligand naturel oude synthèse marqué par un radiomarqueur. Le ligand est suivi pourobtenir une image de répartition, de distribution du ligand dans tout lecorps du patient.

Modalités :

Scanner : excellente résolution spatiale.Scintigraphie : exploration plus fine, plus sensible, mais encontrepartie, peu résolue. D’où l'intérêt de coupler les différentes techniquesd'imagerie pour explorer le corps du patient de manière laplus optimale.

Exemples de l'imagerie du petit animal : Dans le premier cas, on a injecté un traceur dans le corps d'une souris, ciblant les tissus osseux

ainsi que le diaphragme. On peut alors évaluer l'action respiratoire de la souris. Dans le second cas, on a fait une perfusion myocardique (l'agent se fixe sur le myocarde), ce

qui nous donne des informations sur le débit sanguin ainsi que sur les contractions cardiaques


I. Radiotraceurs

A. Principes

Un traceur est une substance physiologiquement indiscernable de la substance tracée (étudiée) mais détectable indépendamment de celle-ci. Introduit en quantité minime et il ne modifie ni l’équilibre ni le parcours de la substance tracée, il n’a pas d’effet pharmacologique.

Habituellement composé de 2 parties :• Un vecteur: partie physiologiquement « active ») • Un marqueur: isotope radioactif, qui permet la détection du traceur (lié au vecteur)

Exemple du métabolisme de l'iode :L'isotope radioactif est chimiquement identique à l’élément stable (Z identique) mais physiquement différent (instable et émission d’un rayonnement).

Un mélange de l’élément stable (127Iode) et de l’isotope radioactif émetteur gamma (123Iode) est administré au patient. La biodistribution est identique, la thyroïde va capter de la même façon les 2 iodes, mais seul l’isotope radioactif est détecté. Cela permet de mesurer la quantité d’iode incorporé dans la thyroïde.

Scintigraphie thyroïdienne :

On administre 4 à 11 MBq de 123Iode (picomole donc une quantité très faible) puis on quantifie la captation de l’iode par la thyroïde (pour évaluer une éventuelle hypo/hyperthyroïdie).

Traitement par l'Iode radioactif (131Iode = émetteur β-):

Dans le cas d'un nodule toxique l'iode radioactif seramajoritairement capté par ce nodule, qui a un fonctionnementaccéléré, il synthétise beaucoup d'hormones thyroïdiennes enutilisant beaucoup d'iode. Il y aura accumulation de l'agent dans lapartie malade de la glande, ainsi, les rayonnements émis par l'ioderadioactif vont endommager les cellules malades en épargnant lescellules saines de la glande. La radiothérapie est donc localisée et se limite au tissu pathologique.

B. Marqueurs

Différents types de particules :

Particules α : TEL élevé, parcours fini (quelques dizaines µm)

Particules β- et électrons Auger : TEL moyen, parcours fini (mm/cm)

Particules β+ (positon, antimatière de l'électron) : TEL moyen, parcours fini (mm/cm) mais émission de 2 photons d’annihilation

Photons X ou γ : TEL très faible (probabilité d'interaction avec la matière très faible), parcours de type I(x) = I

0 . e-μx

TEL = transfert d’énergie linéaire


Deux types d’imagerie différents en fonction du marqueur : • émetteur γ→ gamma-caméra ; • émetteur β+→ tomographie par émission de positons (TEP, c'est une imagerie en coupe).

Il n'y a pas d’imagerie possible avec les particules α ni avec les électrons mais on peut tout de même les utiliser en thérapie (transfert d’énergie par ionisation) et certains radioéléments sont émetteurs β- etγ.

Exemples de radiomarqueurs :

Radioélément libre se comportant comme un traceur : 123I, 131I (thyroïde), 201Thallium (perfusion myocardique), 18Fluor (os), 81mKrypton (ventilation pulmonaire).

Radioélément associé à un vecteur non biologique : majorité des cas

Radioélément associé à un vecteur biologique: 99mTc et hématies : ventriculographie, recherche de saignement occulte 99mTc et macro-agrégats d’albumine humaine : perfusion pulmonaire

99mTc et polynucléaires : recherche d’infections bactériennes

Radioélément intégré à un vecteur biologique : 11C (émetteur de positons) à la place d’un atome de 12C (stable) dans les molécules organiques, H215 O : eau marquée par un émetteur de positon. (diapo non traitée par le prof)

Caractéristiques :

Le traceur doit être physiologiquement indiscernable de la substance tracée dans le processus physiologique étudié. Le traceur doit pouvoir être utilisé en quantité extrêmement faible pour ne pas intervenir dans le mécanisme étudié (concentration nano/pico-molaire).

Le marquage ne doit pas modifier le comportement de la molécule vectrice (exemple : marquage d’un ligand). Le marquage doit être stable (caractéristique importante). Il faut absolument s'assurer que les 2 parties du traceur resteront liés in vivo, sinon, on ne pourra suivre que le marqueur et non le vecteur.

La demi-vie (physique) du marqueur doit être adaptée à la demi-vie (biologique) du vecteur, elle-même adaptée au processus physiologique étudié. La demi-vie biologique est la vitesse à laquelle l'organisme va éliminer le vecteur.La demi-vie physique correspond à la décroissance radioactive.Les 2 demi-vies doivent donc être à peu près égales.

Demi-vie effective est définie par la formule suivante :

Activité spécifique

La principale contrainte est que la quantité très faible de traceur doit être facilement détectable et quantifiable.Nécessaire d'avoir une activité élevée pour une quantité (volume) donnée de traceur a(t) = A (t) / q Même si la quantité de traceur est faible, il faut que le signal soit détectable, il faut un maximum d'activité pour un minimum d'agent introduit ce qui suppose une forte concentration en agent.


Les marqueurs peuvent être produits de différentes manières :

Réacteurs nucléaires : La disponibilité dépend de la demi-vie et du transport, l'avantage est que le coût est relativement faible (grande production)

Cyclotron : La demi-vie est généralement courte, la production se fait à proximité du site d'utilisation (sauf pour le 18Fluor : T1/2 = 110 mn) mais le coût est élevé

Générateur : (Ex : 99mTc ; 82Rb) : L'avantage est que la disponibilité est permanente donc on peut l'utiliser quand on veut, le coût est faible/ modéré.

Exemples de marqueurs à connaître :

99mTechnétium : émetteur γ

• Utilisé en scintigraphie monophotonique conventionnelle• Énergie des photons (140 keV) optimale pour les détecteurs

• Demi-vie (6h) permettant de limiter l’exposition des patients, sans que la décroissance n’interfère avec la qualité des examens ou la gestion des patients

• Disponibilité permanente (générateur – production à partir du Molybdène-99), faible coût et facilement transportable • Adapté au marquage de nombreux vecteurs (très pratique)

18Fluor : émetteur de positons (β+)

• Utilisé en tomographie par émission de positons (TEP)

• Demi-vie (110 min) permettant de limiter l’exposition des patients mais nécessitant une bonne coordination entre livraison du traceur marqué (ex : FDG), injection au patient et acquisition des images (il faut se dépêcher pour avoir les images)

• Produit de cyclotron avec une livraison quotidienne / biquotidienne par un laboratoire radiopharmaceutique • Adapté au marquage de nombreux vecteurs

II. Méthodes de détection

A. Gamma Caméra

Le grand principe de la scintigraphie consiste au fait que les photons doivent interagir avec le milieu de détection pour former une image.

L’identification des photons nécessite leur arrêt or ils ont une probabilité d’interaction avec la matière est extrêmement faible. Cette probabilité est exprimée par un coefficient d’atténuation µ : Augmente avec le numéro atomique

(Z) du milieu Diminue avec l’énergie des photons (E=hυ)


Ainsi pour arrêter les photons et éviter qu’ils ne traversent le milieu de détection il faut passer par l’utiliser d’un matériau à numéro atomique (Z) élevé, appelé cristal.

Cristal scintillant = Milieu capable d'émettre un rayonnement de fluorescence après interaction avec un photon incident.

Deux types d'interactions différentes sont observés:

• Effet photoélectrique qui est l'effet recherché : on a transfert de la totalité de l'énergie du photon à 1 seul photoélectron.

• Effet Compton qui est l'effet non désiré : on a un transfert partiel de l'énergie à plusieurs électrons avec modification de la trajectoire et perte d'énergie du photon incident.

Le photon incident γ subit une première interaction et donne naissance par effet photoélectrique à un photoélectron.Le photoélectron interagit avec le cristal et transfert de l'énergie par ionisations et excitations. Le retour à l'état fondamental correspond à la désexcitation des atomes du milieu qui aboutit à l'émission de photons de fluorescence.L’énergie est alors transformée en photon de fluorescence de quelques électronvolts.

1. Le photomultiplicateur

Le photomultiplicateur (PM) transforme le signal lumineux provenant du cristal en un signal électrique proportionnel mais amplifié. Il est placé à la sortie du cristal scintillant. L’interaction de la photocathode avec les photons de fluorescence permet l’émission de photoélectrons. Les électrons sont focalisés vers la 1ère dynode puis accélérés par l’application d’une tension entre chaque dynode.

Il y a augmentation du nombre d’e- entre chaque dynode (la photocathode transforme et accélère les photoélectrons, il y a arrachage d'électrons par le photoélectron) et amplification progressive du signal d’un facteur ND (avec N : nombre d’e- recrutés sur chaque dynode et D : nombre de dynodes) (facteur ≈1010)


Une chaine de PM recouvrant l’ensemble de la surface du cristal est utilisée afin de déterminer le pointd’incidence. En effet le signal sortant de chaque PM dépend de sa proximité avec le point incident.

Identification du point d’interaction et de l’énergie :

Le signal électrique est proportionnel à l’angle (distance) séparant l’axe du PM du point d’interaction du photon incident avec le cristal.

Cela permet de localiser le point d'interaction. On peut localiser et identifier les photons incidents.

Chaque PM est relié à un système de positionnement permettant de localiser le point d’interaction du photon incident avec le cristal (2 dimensions, plan 0xy).

Par ailleurs, l’intégrale de l’amplitude du signal fourni par les PM pendant la durée de la scintillation est proportionnelle à l’énergie du photon incident. Cela correspond à la spectrométrie qui permet d’identifier les photons en fonction de leur énergie.

2. La spectrométrie

Une fenêtre de sélection d’énergie ou fenêtre d'acceptationd'énergie (dont la largeur dépend de larésolution en énergie du système) est sélectionnée de manière àn’accepter que les photons dont l’énergie est proche del’énergie d’émission, ainsi les photons compris dans cettefenêtre sont acceptés. Les autres sont rejetés car considéréscomme provenant de l'effet Compton.

Intérêt également de la spectrométrie pour les acquisitionsen double isotope, uniquement pour la scintigraphiemonophotonique. Les isotopes possèdes des énergiesdifférentes, il est donc possible de programmer plusieursfenêtres en fonction des pics d'absorption total de chaqueisotope.

Localisations des photons :

Zone d’interaction du photon incident avec le cristal est déterminée par le barycentre du signalissu des photomultiplicateurs.


Zone d’émission d’un photon au sein de la source :Deux solutions différentes possibles en fonction du rayonnement détecté (marqueur) :

_ Monophotonique (gamma) = collimation physique _ Biphotonique (positons) = collimation électronique (ligne de réponse)

La scintigraphie monophotonique (gamma-caméra de Anger) peut être couplé à un scanner X pour avoir aussi une image morphologique.

3. Le collimateur

Le collimateur a pour fonction de ne laisser pénétrer que les photons provenant d’une direction déterminée (suppression de tous les photons non perpendiculaires au cristal).

C’est une grille constituée de canaux perpendiculaire à la surface séparés par des cloisons (= septa) dont le matériau est un métal lourd (Plomb ou Tungstène). L’épaisseur des septa est adaptée à l’énergie des photons du radioélément utilisé comme traceur.

L'utilisation d'un collimateur entraîne une baisse importante de la sensibilité (10-4), en effet la majorité des photons émis sont bloqués.Il est nécessaire de faire un compromis entre la résolution spatiale et la sensibilité.

Pour résoudre le problème de la perte de résolution en profondeur, on a 2 solutions : . _ Réduire la distance entre collimateur et patient _ Utiliser un collimateur de haute résolution (canaux plus étroit, septa plus longs)

(une ouverture plus étroite permet d'augmenter la résolution)

L'orientation des canaux détermine le type de collimateur :

- le plus fréquent = canaux parallèles : La géométrie dela source est conservée, le collimateur sélectionne les photonsdont la direction est perpendiculaire à la surface du détecteur

- en éventail ou fanbeam (peu utilisé) : Agrandissement et distorsiongéométrique, amélioration de l'efficacité de détection

- sténopé ou pinhole: Agrandissement et inversion de l'image (une seuleouverture très étroite, permet une projection et un effet de zoom).

Ainsi, pour la gamma-caméra, la capacité de localiser des photons passe par la spectrométrie. Les photons sont sélectionnés en fonction de l'énergie (spectrométrie) et en fonction de la direction (collimation).


4. Modes d'acquisition

En scintigraphie conventionnelle, il existe différentes méthodes d'acquisition en fonction de :

1. L'espace :

• 2D = planaires (acquisitions les plus simples) / !/ ce ne sont pas des coupe

• dans ce type d'acquisition, le détecteur est immobile par rapport au patient et il y a projection d'un volume sur le plan du détecteur. La matrice de l'image est : 64x64 → 256x256

• 3D = tomographiques (=coupes)

2. Du temps

• acquisitions statiques

• acquisitions dynamiques = acquisitions indexées par le temps

• acquisition matricielle : succession d’images planaires à intervalle variable → parcours du radiotraceur dans l’organisme

• acquisition séquentielle (mode liste) : enregistrement de la position de chaque événement en fonction de son temps de survenue, permettant une reconstruction a posteriori

• synchronisation à l’ECG → analyse de la cinétique du myocarde

♦ Exemple d'une scintigraphie pulmonaire

La scintigraphie pulmonaire permet d'explorer la respiration et la vascularisation pulmonaires.

Elle se fait par ventilation (le patient inhale le traceur) ou par perfusion (le traceur est injecté) .

→ dans le cas d'un examen normal :

On observe sur les images, les cavités pulmonaires et les alvéoles. Les deux aspects (par ventilation et par perfusion) sont identiques.

→ dans le cas d'une embolie pulmonaire :


Lorsque le patient inhale le traceur (=ventilation), on obtient des images normales de poumons alors que si le traceur est injecté (=perfusion), on constate un aspect anormal des poumons.

→ En cas d'embolie pulmonaire, les poumons sont bien ventilés mais mal perfusés. Le patient présentedes caillots qui obstruent la circulation sanguine au niveau des poumons (= perturbation de la vascularisation), d'où l'aspect réduit de ces derniers.

♦ L a tomographie d'émission monophotonique (3D) (Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT)

Elle permet d'obtenir des coupes de la région étudiée et améliore le contraste de l'image.

Elle se fait en 2 étapes :

• Dans un premier temps, on réalise une succession d'images planaires acquises sur une orbite (180° ou 360°) centrée sur la région étudiée (rotation du détecteur autour du patient)

• Ensuite, on procède à la reconstruction des coupes et des volumes

Exemple : observation de la perfusion myocardique : rotation de 180° autour du cœur du patient → réalisations de 32 images → reconstruction des images pour obtenir des coupes.

♦ Exemple de la ventriculographie isotopique

En fonction de ce qui nous intéresse, on va mettre en œuvre différents types de reconstruction :

→ acquisition planaire : projection de l'ensemble du volume du cœur sur un plan ( c'est-à-dire le détecteur). Les acquisitions planaires permettent d'évaluer la fonction générale de l'organe étudié .

→ acquisitions tomographiques : coupes selon différents axes (horizontale, verticale, transverse etc...). Les acquisitions tomographiques permettent de visualiser des petites anomalies segmentaires du cœur.


♦ Exe mple de la scintigraphie cérébrale

La scintigraphie cérébrale se fait par perfusion.

Le traceur injecté va se fixer sur le parenchyme cérébral en fonction du flux sanguin. On peut donc détecter les anomalies de la circulation cérébrale en se basant sur la répartition du traceur dans le cerveau.

→ maladie d'Alzheimer :

-Chez un patient sain, on observe une fixation intense du traceur au niveau de la substance grise.

-Chez un patient atteint d'Alzheimer on a un aspect plus diffus avec une hypoperfusion du cerveau.

→ récepteurs dopaminergiques :

Chez les sujets atteints de la maladie de Parkinson, on a une fixation de l'acide éthylique qui est amoindrie et cela reflète la dégénérescence des neurones dopaminergiques.

♦ Exemple de la scintigraphie rénale au MAG3

On incorpore chez le patient du MAG3 qui est un produit éliminé par les reins → mise en évidence de la fonction rénale et de la voie excrétrice

♦ La synchronisation à l'ECG

On analyse des cycles cardiaques successifs et on enregistre l'ECG en même temps que l'acquisition

B. Tomographie par Emission de Positons


1. Détection

La TEP utilise un détecteur circulaire qui peut tourner à 360°. Le radiotraceur est marqué par un émetteur de positons.Cette technique a connu un essor considérable lié à l’utilisation du 18F-déoxyglucose (¹⁸FDG ) en oncologie. Les radioéléments utilisés ont une demi-vie courte et actuellement, toutes les caméras TEP intègrent un scanner X

→ Résolution spatiale ≈ 2 (µTEP) à 3-5 mm (TEP cliniques)

Le ¹⁸FDG est analogue du glucose. Il pénètredans la cellule où il va subir une phosphorylation par l'hexokinase, mais il n'est pas reconnu par la G6P isomérase. Il va donc s'accumuler dans la cellule et le taux d'accumulation de ¹⁸FDG rend compte de l'activité métabolique de la cellule :

plus le taux de ¹⁸FDG augmente, plus la cellule consomme du glucose donc plus l'activité cellulaire sera importante.

Une fois dans l'organisme, le radiotraceur (¹⁸FDG) va émettre les positons .

Le positon émis va parcourir les différents tissus de l'organisme et lorsque son énergie cinétique sera épuisée, il va interagir avec un électron pour donner 2 photons gamma diamétralement opposés (=annihilation).

Ces photons, dont l'énergie et la direction sont connues, vont permettre la réalisation des images TEP grâce aux couronne-détecteurs capables de détecter, de manière simultanée, deux photons d'annihilation.


2. Les détecteurs

Le bloc détecteur est composé de nombreux cristaux de petite taille. Ces cristaux sont de densité et d’épaisseur supérieures à celles de la scintigraphie monophotonique (photons plus énergétiques).Ils sont assemblés en couronnes (360°) et il n'y a pas de collimateur (collimation électronique).

Le cristal atténue les photons d'annihilation et la fluorescence du traceur va être convertie en signal électrique.

Les 2 photons de 511 keV sont détectés dans un intervalle de temps très court, de l'ordre de quelques nanosecondes (donc quasiment en même temps) et leur interaction avec le détecteur va permettre de déterminer ce qu'on appelle une « ligne de réponse » (=ligne qui relie les deux photons gamma émis à 180° l'un de l'autre).

Il faut donc déterminer une fenêtre de coïncidence qui nous permettra de dire si 2 photons détectés sont issus ou non de la même réaction d'annihilation.

Les différents types de coïncidence détectés sont :

A : coïncidence vraie : les 2 photons détectés proviennent bien d'une même réaction d'annihilation

B : coïncidence fortuite : 2 photons issus de 2 sources différentes (=2 événements totalement indépendants) sont détectés en même temps

C : coïncidence diffusée : effet Compton sur un photon → déviation du photon

NB : B et C sont des coïncidences fausses


3. Correction de l'atténuation : TEP/TDM

Les TEP sont associées à un scanner (TDM) qui permet :

-le repérage anatomique (colocalisation)

-la correction d'atténuation :

Les photons émis dans le corps parcourent différents tissus avant d'être détectés à l'extérieur de l'organisme. Durant la traversée des tissus, les photons subissent des atténuations qui dépendent de ladensité du tissu (par ex : atténuation très forte au niveau des os & beaucoup moins importante au niveau des graisses). Finalement, l'image mesurée à la sortie sera altérée et on va utiliser le scanner pour corriger cette atténuation.

→ Atténuation des photons d’annihilation en fonction de la densité des tissus traversés

→ Carte d’atténuation (µ) fournie par la TDM (=scanner)

→ Résultat : image de la répartition du traceur corrigée de l’atténuation

→ Permet la quantification de la concentration du traceur dans le tissu

♦ Le déroulement de l'examen :

o injection du traceur (ici le ¹⁸FDG )

o Scanner sur l’ensemble du champ à explorer (=au corps entier) : repérage + correction d’atténuation (hélicoïdal)

o Largeur du champ de vue TEP : environ 20 cm

o Translations successives du lit pour couvrir tout le champ

o Pour chaque position du lit acquisition de l’image d’émission (TEP,de2à3minutes)

o Reconstruction TEP sans et avec correction d’atténuation

o Présentation des résultats sans ou avec fusion

4. Quantification

En déterminant la concentration radioactive du produit au niveau du tissu, en connaissant l'activité et le poids du patient on peut connaître précisément la concentration et la quantité de l'agent d'imagerie présent dans organisme.


♦ TEP et oncologie : indications

III) Les applications cliniques

♦ E xemple du cancer broncho-pulmonaire

→Injection de ¹⁸FDG

→Fixation intense du ¹⁸FDG au niveau du cerveau et du cœur qui consomment beaucoup de glucose & également au niveau des voies excrétrices urinaires qui éliminent le ¹⁸FDG dans les urines.

→ Mais on observe également des foyers de fixation anormaux au niveau des os et des poumons (→ métastase).

♦ Exemple du lymphome B & chimiothérapie

→ J0 : fixation intense au niveau de la chaîne ganglionnaire

→ J1 : diminution majeure de l'intensité de fixation du FDG : moins de prolifération donc moins d'activité métabolique des cellules = chimiothérapie efficace

→ J20 : quasiment plus de signal

→ à 6 mois : reprise évolutive , récidive ?

IV) Les perspectives

De nouvelles perspectives se présentent :

→ Développement de nouveaux traceurs

• plus spécifiques

• domaines : oncologie, cardio-vasculaire, neurologie (Alzheimer)


→ Évolution des méthodes de reconstruction

• correction d’atténuation

• reconstruction 3D

• Synchronisation respiratoire

→ Évolution technologique

• amélioration des performances des détecteurs (sensibilité, résolution spatiale)

♦ exemple des semi-conducteurs

C'est un intermédiaire entre un isolant et un métal.

Dans le cas du semi-conducteur, il existe une différence d'énergie très faible entre la bande de conduction etla bande de valence : ΔE.

Si on apporte au semi-conducteur une énergie égale àΔE, on va pouvoir transmettre le courant électrique.

Actuellement, on utilise en scintigraphie, le CZT :

→ à l'état basal, pas de conduction

→ lorsqu'un photon incident interagit avec le détecteur, il y a transformation directe de l'énergie du photon en courant électrique.

→ avantages : amélioration de la résolution énergétique et du taux de comptage/encombrement moindre /Technologie utilisée dans les gamma-caméras récentes


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