Scintigraphie

Gamma caméras permettant la captation des rayonnements émis.

Scintigraphie osseuse révélant une lésion sous le bord inférieur droit de l'orbite.

La scintigraphie est une méthode d'imagerie médicale qui procède par l'administration, dans l'organisme, d'isotopes radioactifs afin de produire une image médicale par la détection des rayonnements émis par ces isotopes après captation par les organes à examiner.

Principe

La scintigraphie est une imagerie fonctionnelle, c'est-à-dire du fonctionnement.

La scintigraphie est une imagerie d'émission (c’est-à-dire que le rayonnement vient du patient après injection du traceur) par opposition à l'imagerie conventionnelle radiologique qui est une imagerie de transmission (le faisceau est externe et traverse le patient).

On injecte au patient un traceur : c'est l'association d'une molécule vectrice et d'un marqueur radioactif :

• La molécule vectrice est choisie pour se localiser de façon sélective sur une structure particulière de l'organisme (un organe, un secteur liquidien, une lésion).
• Dans cette molécule, on remplace un atome normal par son isotope radioactif. Ce marqueur radioactif permet de suivre la position de la molécule dans l'organisme, car il émet un rayonnement gamma qu'on peut visualiser à l'aide d'une gamma-caméra (c'est une caméra à scintillation qui donne les scintigraphies).

Ce traceur est un médicament, appelé radiopharmaceutique, pourtant il n'a pas d'effet sur l'organisme étant donné les doses massiques extrêmement faibles utilisées. Il émet un rayonnement à la fois adapté à sa détection et de très faible toxicité sur le plan biologique et radiotoxicologique. Ce n'est pas dangereux pour le patient, et l'irradiation n'est pas plus importante qu'une simple radiographie du thorax ou de l'abdomen.

Exemples de radiotraceur :

• Les biphosphonates marqués au technétium 99m. Les biphosphonates sont un vecteur rentrant dans l'os en formation. Le radiopharmaceutique utilisé pour la scintigraphie osseuse est composé de bisphosphonates, couplés au technétium 99m radioactif.
• L'iode 123 est en lui-même vecteur de la thyroïde et émetteur radioactif.
• Le thallium 201, analogue du potassium, pour les scintigraphies myocardiques qui recherchent des ischémies de stress, témoignant d'une sténose (rétrécissements) des artères coronaires.
• Le MIBI, le DTPA, le MAG3, le DMSA, l'HIDA, le technétium lui-même....sont autant de traceurs régulièrement utilisés pour respectivement, les scintigraphies myocardiques, rénales, biliaires, thyroïdiennes ou des glandes salivaires.

Il existe des traceurs permettant d'explorer un organe (cerveau, cœur, poumons, foie, reins, les vaisseaux lymphatiques...) ou des pathologies (certains cancers par exemple) comme l'Octreoscan ou la MIBG.

Le traceur est administré le plus souvent par voie veineuse. Le délai de fixation sur l'organe cible est variable ce qui explique l'attente entre l'injection et les acquisitions. La gamma-caméra permet la localisation spatiale des photons émis par l'organe cible.

On peut obtenir:

• des images statiques: dont la durée d'acquisition peut varier de 1 à 20 min environ.
• un balayage du corps entier: la caméra "balaye" le corps de haut en bas pour avoir une vision d'ensemble.(Comme sur l'illustration jointe)
• des images dynamiques: Une séquence d'images, dont la durée de chaque image varie d'1s à plusieurs minutes et dont la durée totale peut varier de plusieurs secondes à plusieurs heures en fonction du processus physiologique observé. Cet enregistrement temporel permet par exemple de voir le drainage du traceur injecté sous la peau par les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux premiers relais ganglionnaires (lymphoscintigraphie pour la détection d'un ganglion sentinelle).
• des images tomographiques: l'enregistrement se fait autour d'un axe et permet d'avoir une reconstruction en 3 dimensions.
• des images synchronisées, par exemple à l'électrocardiogramme. En l'occurrence, cela permet d'avoir une image du cœur en mouvement: le cycle cardiaque est divisé en 8 ou 16 parties. On somme ensuite toutes les images correspondant au premier huitième (ou seizième), au deuxième huitième etc..., et on met ces images sommées les unes derrière les autres. On obtient ainsi une visualisation en mouvement et en trois dimensions de la contraction du cœur.

Selon l'examen réalisé, la durée nécessaire à sa réalisation varie de manière importante. En effet, en fonction du délai nécessaire au traceur pour atteindre la cible souhaitée, il faudra attendre de quelques minutes à plusieurs heures avant de pouvoir commencer l'enregistrement des images. Ainsi il faut compter de deux à trois heures entre l'injection du traceur et l'acquisition des images pour une scintigraphie osseuse, mais seulement 20 minutes pour une scintigraphie de la thyroïde au technétium et entre 48h et 72h pour une scintigraphie au gallium. Cela dit, les patients repartent en général entre l'injection et la réalisation des images.

Pour acquérir ses images, la scintigraphie utilise une Gamma Caméra.

Gamma caméra

Exemple de gamma caméra en position pour une scintigraphie cardiaque.

On utilise une gamma caméra à scintillation pour acquérir les images. Celle-ci est constituée d'un collimateur, un écran de détection à base de matériau scintillateur (le plus souvent à base de NaI, Iodure de Sodium), un guide de lumière, d'un dispositif de mesure de lumière ou photodétecteur (souvent des photomultiplicateurs), d'une électronique associée et d'un logiciel.

La caméra utilise le plus souvent un collimateur à trous parallèles, permettant la sélection des photons qui frappent ce collimateur de façon perpendiculaire à sa surface. La collimation est essentielle pour la formation de l'image, c'est-à-dire pour déterminer l'origine des photons (une focalisation optique est impossible pour des photons énergétiques). En ne conservant que les photons parallèles à l'axe, on réalise une projection de la source d'émission (l’organe ou les cellules d’intérêt) sur le détecteur de la caméra (la caméra).

Le rôle de l'écran scintillateur est de détecter les photons gamma : le matériau excité par les photons gammas se relaxe par émission de photons de plus basse longueur d'onde, dans le domaine visible. Le guide de lumière aide au couplage optique et à la répartition de la lumière entre plusieurs cellules de photodétecteur. Les photodétecteurs servent à convertir le signal optique en signal électrique. Enfin l'électronique et l'informatique permette l'extraction de la position et de l'énergie des photons gammas, et la construction des images et spectres énergétiques.

Grâce à la mesure de l'énergie, on est capable d'améliorer la qualité d'image par sélection de l'énergie des photons  : on ne retient que ceux ayant l'énergie caractéristique du radio-traceur permettant ainsi, entre autres, de rejeter les photons diffusés. On parle alors de collimation énergétique.

La quantité de matière radioactive pouvant être injectée au patient est faible et de part leurs compromis de dimensionnement géométrique la sensibilité des collimateurs est faible (typiquement 10 ^{− 4} soit un photon sur 10 000 émis). On ne dispose donc que de très peu de photons pour construire l'image.

Il est donc essentiel de mesurer chacun avec le plus grand soin, en le localisant et en estimant son énergie correctement. On utilise pour cela des dispositifs d'amplification de lumière extrêmement sensibles, les photomultiplicateurs ou Channeltrons. Ces dispositifs agissent comme des amplificateurs et sont relativement volumineux. On ne peut donc pas en mettre autant que de pixels requis dans l'image finale. Cependant, puisqu'il est possible de faire de l'interpolation entre les photomultiplicateurs pour déterminer la position précise de scintillation. La résolution spatiale n'est donc pas limitée que par le nombre de dispositifs détecteurs, mais aussi par le nombre de photons de scintillation et l'extension de la surface sur laquelle ils sont détectés. En effet, le principe de positionnement utilise le calcul du «centre de masse», et permet d'obtenir une résolution spatiale inférieure à la dimension des photomultiplicateurs. Le positionnement étant déterminé statistiquement, le nombre de photons observés va limiter la précision de l'estimation.

Utilisation

La scintigraphie est une technique d’exploration du corps humain qui permet de diagnostiquer des maladies.

• La scintigraphie myocardique permet l'étude physiologique du cœur pour étudier la perfusion du myocarde, c'est-à-dire le flux sanguin arrivant dans le muscle cardiaque. C'est une des méthodes de choix pour explorer la maladie coronaire. En effet lorsque qu'une artère coronaire se bouche partiellement cela peut entrainer une souffrance (ischémie) et si elle s'obstrue totalement, une nécrose (infarctus). La scintigraphie permet de manière dite non invasive de mettre en évidence les zones ischémiques pendant un effort ou les zones nécrosées après un infarctus par exemple. On peut également avoir une information sur le fonctionnement du muscle, le volume du cœur et sa capacité à se contracter (fraction d'éjection).

• La scintigraphie pulmonaire permet d'imager les fonctions de ventilation et perfusion du poumon, afin de diagnostiquer une embolie pulmonaire. L'embolie pulmonaire est un défaut de circulation sanguin dans le poumon due à l'obstruction par un caillot. La scintigraphie pulmonaire consiste à injecter par voie aérienne un aérosol radioactif dans le poumon et à observer sa position ; dans un deuxième temps, on injecte un traceur radioactif dans le sang du patient afin d'observer le flux sanguin dans le poumon. Le rapport ventilation/perfusion effectué sur les images obtenues met en évidence une embolie (zone ventilée mais non perfusée).

• Au niveau de l’os, la scintigraphie osseuse permet de mettre en évidence les zones malades par la visualisation de l'augmentation du métabolisme ostéoblastique (ou du renouvellement osseux augmenté en d'autres termes). Elle permet de diagnostiquer des maladies comme les fractures, les pathologies du sportif (fissures, périostite), l'algodystrophie, les maladies inflammatoires du squelette, les tumeurs osseuses primitives ou secondaires, les infections.

• La scintigraphie rénale dynamique permet à l'aide d'un film construit à l'aide de plusieurs images successives, de montrer la captation et l'évacuation par les reins d'un traceur. Il est possible de calculer pour chaque rein la courbe de la fonction rénale permettant d'appréhender sa "clairance" ou capacité de filtration.

• Au niveau du cerveau, la scintigraphie peut refléter la perfusion du cerveau. Or dans certaines maladies dégénératives (Maladie d'Alzheimer, maladie à corps de Lewy, Dégénérescence lobaire fronto-temporale...) ou épileptiques, les anomalies de perfusion intéressent des zones précises du cerveau, ce qui permet d'orienter le diagnostic. On observe également des troubles de la perfusion cérébrale dans certaines maladies infectieuses, telles que la neuroborréliose et l'encéphalite herpétique. De nouveaux traceurs ciblés sur des récepteurs spécifiques permettent également de faire des images de la répartition des récepteurs de neurotransmetteurs essentiels, comme par exemple ceux de la dopamine avec le DaTSCAN, qui peut-être utilisé dans la maladie de Parkinson par exemple.

• La scintigraphie est aussi utilisée couramment pour diagnostiquer les maladies thyroïdiennes. Elle est demandée si l’on suspecte une hyperthyroïdie, voire éventuellement un hypofonctionnement ou une augmentation de volume de la thyroïde (goître) ou encore pour le contrôle d’une opération chirurgicale.

On peut également explorer le foie, les vaisseaux lymphatiques, les glandes surrénales, détecter certaines tumeurs bien particulières... Tout dépend du traceur que l'on utilise.

Voir aussi

Article connexe

• Médecine nucléaire

Lien externe

• Nuclear Medicine Information
• (fr) Médecine nucléaire Brest Licence Art Libre.

• Portail de la médecine