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L'imagerie nucléaire

Scintigraphie et TEP (tomographie par émission de positons) sont les deux principales techniques d'imagerie médicale nucléaire.

Démonstration sur l'utilisation d'un appareil de détection de la radioactivité (US Navy, 1958) | Wikimedias Commons

La scintigraphie

La découverte de la radioactivité naturelle

Un an après Roentgen en 1896, Henri Becquerel découvre la radioactivité naturelle de l’uranium. En 1897, Pierre et Marie Curie isolent le polonium puis le radium à partir du pechblende, un minerai composé de dioxyde d'uranium. Pierre, Marie Curie et Henri Becquerel partagent le prix Nobel de Physique en 1903. Marie Curie obtient en 1911 un deuxième prix Nobel en chimie. La médecine nucléaire est née.

La scintigraphie ou «gammagraphie»

La scintigraphie est une technique d’imagerie d’émission. Le rayonnement vient en effet du patient après injection d’un traceur marqué avec un isotope radioactif à vie brève, qui émet un rayonnement gamma. Cette technique consiste à capter le scintillement des milliers de points, où le traceur s’est fixé dans l’organisme. La radioactivité temporaire du tissu est détectée par une gamma caméra, qui explore la zone d’intérêt. A l'inverse, l'imagerie radiographique est une imagerie par transmission, car le faisceau est externe et traverse le patient.

Le principe

Le patient reçoit des molécules radioactives. Elles vont être absorbées par les organes. Les quantités de radioactivité sont minimes pour que la technique soit sans danger pour le patient. Ensuite, on analyse les rayons émis par le corps.

Organes cibles et choix du traceur

Pour observer un organe spécifique ou une pathologie, on choisit un isotope radioactif spécifique à ce que l’on veut observer. Par exemple, pour observer un os en formation, on choisira des biphosphonates marqués, qui sont impliqués dans le processus de l’os en formation.

Radioprotection du patient

La dose est contrôlée de manière à minimiser les risques liés à l‘irradiation car les rayons gamma sont des rayons de haute énergie.

Le scintigraphe conçu à l’institut Curie en 1954

Dès 1956, le premier scintigraphe européen sert à l’exploration de la thyroïde. De l’iode radioactif est ingéré par le patient et une partie se fixe dans la thyroïde. On étudie alors la répartition de la radioactivité à l’aide d’un compteur Geiger Müller. A chaque passage du capteur, l’iode fixé émet un signal transcrit à l’encre. Plusieurs passages permettent de restituer une image de la thyroïde. Si l’image est incomplète, la thyroïde n’ayant pas fixé l’iode, cela est le signe d’une pathologie de la thyroïde. 

La Gamma-caméra Philips de 1981

On utilise une Gamma-caméra qui permet la détection des photons gamma émis par le corps du patient. On reconstruit l'image de l'organe comme dans la technologie du scanner. Cette technique de tomographie isotopique permet d’obtenir des images en coupe, plus précises que la vue scintigraphique de l’ensemble du volume.

Principe de fonctionnement

On dispose de peu de photons pour former l’image car la dose de traceur est faible. Pour localiser les rares photons émis, des photoamplificateurs très sensibles sont utilisés. Comme en tomodensitométrie, on obtient des images en coupe de l’organe, après reconstruction par ordinateur.

La TEP ou tomographie par émission de positons

La TEP ou tomographie par émission de positons, est la plus moderne des techniques d’imagerie en médecine nucléaire.  La technique est utilisée pour dépister les cancers, mais son usage reste cependant limité du fait de sa complexité et de son coût.

L'importante découverte de la radioactivité artificielle

Ce furent Frédéric Joliot-Curie et Irène Joliot-Curie qui, les premiers en 1934, découvrirent le phénomène de radioactivité artificielle. Avec cette découverte, est née l’idée de produire des isotopes radioactifs d’éléments que l’on veut suivre, notamment dans le corps humain, en mesurant la radioactivité de l’organe cible.

Le principe de la TEP

Les isotopes des atomes courants comme le carbone, l’oxygène et le fluor ont des durées de vie courtes (quelques dizaines de minutes). Ceci réduit l’irradiation mais impose la préparation des isotopes spécifiques à proximité du patient. Cette production d’un isotope spécifique nécessite l’infrastructure lourde d’un cyclotron. Lui seul permet en effet l’intégration de l’isotope sur une molécule biologique. L’injection d’eau marquée à l’oxygène 15O permet d’imager les débits sanguins locaux. L’image, après détection par une couronne sensible à l’émission de positons*, est reconstruite par ordinateur.

Une imagerie fonctionnelle

La tomographie par émission de positons permet de mesurer en 3 dimensions l'activité métabolique d'un organe grâce aux émissions produites par les positons issus de la désintégration du marqueur radioactif injecté au préalable. On parle d'imagerie fonctionnelle par opposition aux techniques d'imagerie dite structurelle comme la radiologie qui réalise des images de l‘anatomie. On peut suivre la consommation d’oxygène par exemple.

La TEP permet de déceler certaines pathologies qui se traduisent par une altération de la physiologie normale comme les cancers. L'appareil peut être couplé avec un scanner ou IRM pour obtenir une meilleure localisation anatomique des structures tumorales.

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