La Médecine Nucléaire

La Médecine Nucléaire

• Deux objectifs / quatre domaines :– Diagnostic (rayons gamma et positons)

• Imagerie (scintigraphie)• Détection per-opératoire• Dosages radio-immunologiques

– Thérapie (rayons bêta, voire alpha)• Radiothérapie interne

• Stratégie commune :– AbordAbord fonctionnel fonctionnel / anatomique/ anatomique

Fonctionnel versus Anatomique

Que cherche-t-on à voir ?

La structure ou la fonction ?

Imagerie structurale• Informations anatomiques

– La région explorée est-elle normale ?– Existe-t-il une structure anormale ?– Quelles sont ses dimensions ?– Où se trouve-t-elle exactement ? – Prend-elle la place d’une autre structure ?– Est-elle de forme régulière ou irrégulière ?– Est-elle homogène ou hétérogène ?

Radiologie, échographie, IRM

Imagerie fonctionnelle

• Informations sur le fonctionnement– La fonction étudiée est-elle normale ?– Est-ce un hypo- ou hyperfonctionnement ?– L’anomalie est-elle globale ou partielle ?– Porte-t-elle sur l’intensité du fonctionnement ? – Porte-t-elle sur le moment de survenue ?– Est-elle modifiée par une action ?

Médecine Nucléaire, IRMf

Les modalités d’imagerie

Ultrasons non 2 Structural

Champ magnétique non 3 Structural

Fonctionnel

Rayons X oui 1 Structural

Rayons gamma oui 2 Fonctionnel

Echographie

I.R.M.

Radiologie

Méd. Nucléaire

Rayonnement

Irradiation

Type d’image

Nb de paramètres

L’irradiation médicale

• La mesure des risques : le sievert (Sv)– Radiographie pulmonaire 0,3 mSv– Scintigraphie thyroïdienne 0,25 mSv– Scintigraphie osseuse 4 mSv– Scanner abdominal 15 mSv

• Aucun effet observable en dessous de 200 mSv*

• Irradiation naturelle en France 2,5 mSv / an

*pour une irradiation unique

La prévention du risque• La Radioprotection

– Procédures et Culture

– Le contrôle de qualité et la traçabilité

• Décision médicale :– Risque encouru / Bénéfice attendu

– Justification et Optimisation

• Information du patient

L’imagerie de L’imagerie de médecine nucléairemédecine nucléaire

De l’injection…

Service Central de Médecine NucléaireService Central de Médecine Nucléaire

C.H.U. Cochin AP-HPC.H.U. Cochin AP-HP

…à la prise de l’image

Service de Médecine Nucléaire pédiatriqueService de Médecine Nucléaire pédiatrique

C.H. A. Trousseau AP-HPC.H. A. Trousseau AP-HP

L’équation scintigraphique

une substance émettrice gamma+ une gamma-caméra_____________________________= imageimage ++ information quantitativeinformation quantitative

Principe de la scintigraphie

détecteur

Rayons gamma :

- Distribution dans l’organisme

- Détection à distance ( > 20 à 30 cm)

injectioninjection Calcul de Calcul de fraction fraction

d’éjectiond’éjection

Suivre le devenir d’une molécule dans l’organisme

• équivalent physique et/ou chimique => => marqueurmarqueur• faible quantité pondérale => => traceurtraceur• détection externe• imagerie fonctionnelle fonctionnelle ±± métabolique métabolique• importance de la mesure quantitative• perturbation faible ou nulle

=> => examen examen "physiologique""physiologique"

Le radiopharmaceutiqueType de radiopharmaceutiques :

– Eléments radioactifs (123I, 201Tl…)– Molécules marquées (ex : Albumine 99mTc…)– Précurseurs et peptides (ex : mibg, octréotide…)– Cellules marquées (GR, GB, plaquettes…)

Mode d’administration :injection+++, ingestion, inhalation

Délai entre administration et imagerie :Variable : instantané quelques jours

Une nouvelle classe de traceursLes « briques » de base :

– le carbone 11C, l’azote 13N, l’oxygène 15O

– le fluor 18F, le brome 76Br

Les molécules marquées :

– palmitate, ammoniac, acides aminés, eau...

Un cas à part : le 18FDG

– myocarde & cerveau

– tumeurs malignes

• poumon, lymphome, colon, ORL, mélanome

• thyroïde, sein, ovaire, testicule...

– infection

L’appareillage

T. E. P.Gamma-caméra

Exemples d’imagerie scintigraphique

T.E.P du Thorax

Scintigraphie osseuse

Tomoscintigraphie cardiaque

Les domaines d’application de la scintigraphie

• Par organe : thyroïde, poumons, os…

• Par fonction : ventilation, transit, métabolisme...

• Par pathologie : inflammation , infection, fracture, tumeurs bénignes ou cancéreuses…

• De la pédiatrie… à la gériatrie

• Une contre-indication (relative) : la grossesse

Scintigraphie de la thyroïde

Normal Pathologique

Scintigraphie des poumons

face antérieure

face postérieure

profil droit

profil gauche

oblique postérieur

droit

oblique postérieur

gauche

Embolie Embolie PulmonairePulmonaire

Poumon Poumon gauchegauche

Scintigraphie du squelette

normal pathologique

Fonction ventriculaire

VGVGVD

Fraction d’éjection

63 %

48 %

Inflammation du colon

Scintigraphie aux polynucléaires

marqués

Recto-colite hémorragique du

colon gauche

La T.E.P. en oncologie

Cancer du poumon Lymphome

Avec le même appareil ?

Les différents modes

• Statique : thyroïde, poumons…

• Dynamique : rénogramme…

• Synchronisé : fonction ventriculaire, Gated SPECT…

• Balayage corps entier: os, octréotide…

• Tomographie : myocarde, cerveau, rachis…

• Coïncidence : 18FDG (si caméra hybride – CDET)

Les facteurs de complexité

• Durée d’examen : de 10 minutes à 1h30

• Multiséquences : j0, 24h et 48h

• Association de mode : planaire + tomo

• Coût du traceur : de 1 à 400

• Disponibilité variable :– Générateurs

– Livraison quotidienne ou hebdomadaire

L’imagerie en coupes

Tomographie cardiaque

La tomoscintigraphie "TEMP"

Détecteur NaI

Collimateur

Orbite circulaire ou elliptique

Tomographe simple tête

Document Siemens

"TEMP"   multidétecteur

2 ou 3 têtes

angulation : 180°, 90°ou variable

Tomographes multi-tête

Siemens Philips Philips

Tomographie synchronisée

PERFUSION + FONCTION

CHU Brabois - Nancy

Tomographie par émission de positons (T.E.P.)

Le positon

e+

e-

1 = 511 keV

2 = 511 keV

Atome excitéAtome désexcité

Les caméras hybrides - CEDET

Détecteur NaI

Pas de collimateur

Circuits de coïncidence

Caméra CEDET

Document Siemens

Principe de base de la T.E.P.Couronne de détecteurs individuels

Pas de collimateur

Détection par coïncidence

Tomographes T.E.P.

Cancer du colonBilan d’extension pré thérapeutique

tumeur sigmoïdienne primitive

adénopathie métastatiques cervico-thoraciques Médecine Nucléaire, H.I.A. Val-de-Grâce

Le suivi de l’évolution

Atteinte Atteinte ganglionnaireganglionnairemédiastinalemédiastinale

Après 3 cures deAprès 3 cures de chimiothérapie chimiothérapie

Comment prendre en compte le facteur atténuation ?

Les paramètres de l'image

La concentration locale :• Activité administrée

• Captation / élimination par l'organe

• Instant de l'examen

L'atténuation :• Profondeur de la "source"

• Nature des tissus environnants

Correction de l'atténuation (1)Tête 1 : émissionTête 1 : émission

Tête 2 :Tête 2 :

transmissiontransmission

sourcesource

Correction de l'atténuation (2)Tête 1 : émissionTête 1 : émission

Détecteur 2 :Détecteur 2 :

transmissiontransmission

Tube RXTube RX

Images de transmission

carte des mesurée carte des segmentée

TEMP corrigé par RX

Têtes de gamma caméra

Tube Rayons X

Document GEMS

Corrections en TEP

Médecine Nucléaire, H.I.A. Val-de-Grâce

TEP ART(BGO) - TDM

Images TEP-TDM Siemens ART, T.Beyer, J Nucl Med 2000

SUV : Standard Uptake Value

Médecine Nucléaire, H.I.A. Val-de-Grâce

Quelle caméra choisir ?

Caméras généralistes

• Double-tête, anneau “fermé” et champ rectangulaire

• Adéquates pour balayage corps entier et tomographie d’organes gros ou moyens

• Mal adaptées pour les petits organes, les examens des patients handicapés ou non mobilisables.

Caméras dédiées

• Petits champs, mono-tête, circulaires, statif ouvert, voire mobiles

• Optimales pour examens cavitaires cardiaques, thyroïde, pédiatrie…

• Ne permettent ni la tomographie ni le corps entier.

Un statif plus ouvert

Document Philips

Caméras hybrides ou CEDET

• Permettent les scintigraphies monophotoniques et les examens par coïncidence

• Cristal plus épais, blindage haute énergie

• Peu polyvalentes, moins bien adaptées pour les basses énergies, les examens de petits organes…

Quel avenir pour les caméras ?

Tomographes TEP dédiés

• Amélioration du matériau de détection :– BGO et NaI remplacés par LSO et GSO

• Amélioration des circuits de coïncidence

• Amélioration de la résolution

• Amélioration de la sensibilité

• Réduction du temps d’examen (20-25 min)

• Algoritmes itératifs pour la reconstruction

Les semi-conducteurs• Les détecteurs de type ANGER sont proches

de la limite physique de leurs performances :– résolution en énergie– taux de comptage – résolution spatiale

• Les atouts des détecteurs à semi-conducteur– amélioration du contraste des images– augmentation de la capacité de comptage– compacité & formes variables de détecteurs– diminution du poids et absence de zones mortes

Caméra à semi-conducteur

DigiRad

Et les molécules ?

Axes de développements

• Pas de limite théorique : Génie Biologique

• Enjeu : les récepteurs membranaires

• Impératif : ne pas modifier la structure donc la biodistribution de la molécule

• Utilisation de marqueurs « organiques »

• Simplification des procédures de marquage

Les domaines de recherche

• Les grandes pathologies : – Oncologie– Cardiologie– Neurologie

• Quelques objectifs prioritaires :– Les complications vasculaires du diabète– La plaque d’athérome coronaire– La maladie d’Alzheimer et les démences– La thérapie génique

Conclusion

La Médecine Nucléaire offre :La Médecine Nucléaire offre :• Pluralité d’applicationsPluralité d’applications

• Spécificité fonctionnelle et physiologiqueSpécificité fonctionnelle et physiologique

• Disponibilité dans le cadre d’une démarche Disponibilité dans le cadre d’une démarche raisonnéeraisonnée

• Immenses potentialitésImmenses potentialités