Caméra à scintillation

Caméra à scintillation

Scintigraphie

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.

Sommaire

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 se localise de façon sélective sur une structure particulière de l'organisme (un organe, un secteur liquidien, une lésion). Le marqueur radioactif sert "d'émetteur" et renseigne sur sa localisation. Il émet un rayonnement gamma qui va être détecté par un détecteur externe appelé 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 à la fois sans aucune toxicité sur le plan biologique et radiotoxicologique. Ce n'est absolument 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. Ils sont couplés au thallium, radioactif. C'est le produit utilisé en scintigraphie osseuse.
  • L'iode 123 est en lui-même vecteur de la thyroïde et émetteur radioactif.
  • Le thallium, analogue du potassium, pour les scintigraphies myocardiques qui recherchent des 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(TM) ou la MIBG.

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

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: la durée d'acquisition est de 5 à 20 min.
  • 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: les enregistrements de 10 s à 1 min s'enchainent afin d'avoir un enregistrement temporel: il permet par exemple de voir la diffusion du traceur à partir de la peau à travers les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux premiers relais ganglionnaires.
  • des images tomographiques: l'enregistrement se fait autour d'un axe et permet d'avoir une recontruction en plusieurs 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.

La Gamma Caméra

Exemple de gamma caméra en position pour une scintigraphie cardiaque.

On utilise une gamma caméra à scintillation pour acquérir les images. La caméra possède une collimation spatiale composée d'un collimateur à trous parallèles, permettant la sélection des photons \scriptstyle \gamma qui frappent ce collimateur de façon perpendiculaire à sa surface.

La collimation est essentielle pour déterminer l'origine des photons, puisqu'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). Ensuite, une collimation énergétique évalue l'énergie des photons \scriptstyle \gamma et ne retient que ceux ayant l'énergie caractéristique du radio-traceur. Ceci permet, entre autres, de rejeter les photons diffusés. Finalement la caméra détecte et comptabilise la position des photons acceptés à l'aide d'un écran scintillateur (transformant les photons \scriptstyle \gamma en photons visibles) d'un système électronique et d'un logiciel.

La quantité de matière radioactive pouvant être injectée au patient est faible et la sensibilité des collimateurs courants est faible (10 − 4 soit un photon sur 10000 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. 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 par statistique, 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.

Elle est utilisée au niveau 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 coeur et sa capacité à se contracter (fraction d'éjection).

Au niveau du poumon, on peut l’utiliser afin de diagnostiquer une embolie pulmonaire. De la même manière que pour la scintigraphie cardiaque, les substances radioactives ne pourront pas se fixer dans la zone pulmonaire atteinte par l’embolie pulmonaire car elle est obstruée par un caillot de sang.

Au niveau de l’os, la scintigraphie 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, périostites), l'algodystrophie, les maladies inflammatoires du squelette, les tumeurs osseuses primitives ou secondaires, les infections.

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, démences fronto-temporales...) 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(TM), qui peut-être utilisé dans la maladie de Parkinson par exemple.

La scintigraphie est aussi utilisée 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 les reins, le foie, les vaisseaux lymphatiques, les glandes surrénales, détecter certaines tumeurs bien particulières... Tout dépend du traceur que l'on utilise !

Voir aussi

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Lien externe

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