Médecine Nucléaire PDF

Médecine nucléaire Etapes de MN Types de désintegration et leurs éqs...

Médecine nucléaire Etapes de MN Types de désintegration et leurs éqs Vallée de stabilité Propriétés de la désintegration radioactive EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... - Création du radiopharmaceutique : Un isotope radioactif est créé et lié à une molécule spécifique qui cible EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Axes du graphique : Protons (Z) en EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra un organe précis. horizontal, neutrons (N) en vertical. Produit des images fonctionnelles Rayons X et autres techniques Beta (β) : Est une branche de la qui montrent le fonctionnement des d'imagerie : - Injection intraveineuse : Le radiopharmaceutique est injecté dans le corps par voie intraveineuse, puis se Alpha (α) : Noyaux β+(e+): Transformat° de protons en β-(e-): Transformat° de Ligne de stabilité : Région des Spontanéité : Processus Aléatoire : La Conservation : médecine qui utilise des dirige vers l'organe cible. naturel où un noyau désintégration est organes et tissus en temps réel. Fournissent des images lourds Z>82 neutrons,émettant un positon et neutrons en protons, noyaux stables, équilibrés en Respecte les lois de substances radioactives Utilise des radiotraceurs injectés anatomiques, montrant la - Concentration dans l'organe : Le radiopharmaceutique se fixe et se concentre dans l'organe ou le tissu à un neutrino. Utilisés pour la PET. protons et neutrons. instable se transforme en imprévisible pour un noyau examiner. émettant un électron conservation de appelées radionucléides ou dans le corps qui émettent des rayonnements. structure physique des organes - Désintégration : L'isotope se désintègre naturellement, émettant des rayonnements. émettant des β-(e-): Transformat° de neutrons Zones instables : Noyaux éloignés un noyau stable en individuel, mais radiopharmaceutiques pour (os, tissus mous). en protons, émettant un électron et un antineutrino. de la ligne, radioactifs, se l'énergie, de la charge, le diagnostic, le suivi, et le Les rayonnements sortent du corps Les rayons X traversent le - Émission de rayonnement : Le radiopharmaceutique émet des photons gamma ou d'autres types de particules alpha et un antineutrino. désintègrent (α, β⁻, β⁺, etc.). émettant des particules ou statistiquement prévisible et sont captés par des détecteurs pour corps et sont absorbés rayonnements. rayonnements. pour un grand nombre. et du nombre de traitement des maladies. générer des images. différemment selon les tissus, - Détection : Les détecteurs de la caméra gamma captent ces rayonnements émis par l'organe. (He). nucléons. - Formation de l'image : Un logiciel traite les signaux captés pour générer une image fonctionnelle de créant une image de la structure. l'organe, montrant la distribution du radiopharmaceutique. EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Modes de désintégration : EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Objectifs diagnostiques : Un rayonnement ionisant Un radiotraceur est α : Noyaux lourds. Demi-vie : Temps pour Visualiser l’activité des organes est un type d'énergie β⁻ : Excès de neutrons. Inéluctable : rien ne pour détecter des maladies composé d'un vecteur β⁺ : Excès de protons. que la moitié des (cancers, troubles cardiaques, libérée par des atomes qui EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra peut arrëter, ralentir ou (molécule biologique) Autres modes, comme la capture noyaux se désintègrent, neurologiques). peut arracher des Gamma (γ) : Émission de électronique ou la fission accélérer la cadence Objectifs thérapeutiques : Traiter et d'un marqueur spontanée. propre à chaque les maladies, notamment les électrons aux atomes (radio-isotope). photons énergétiques sans Rapport neutron/proton : de désintégration d'un cancers, en ciblant les cellules d'une matière, provoquant changement de charge ou de isotope. malades avec des isotopes masse. Noyaux légers : proche de 1. échatillon radioactif ainsi l'ionisation. Noyaux lourds : nécessite un excès radioactifs. Utilisés pour la tomographie de neutrons pour stabilité. par émission monophotonique (SPECT). Propriétés Radioactivité Période - Interaction avec le rayonnement : Le rayonnement de Etapes de préparation d'une PET désintégration (alpha, bêta, gamma) interagit avec le matériau sensible du détecteur (gaz, cristal, semi-conducteur). EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra - Production de signaux : Cette interaction génère des charges Radioactivité: Désintégration naturelle des noyaux atomiques Demi-vie : Temps Constante : La Spécifique à chaque 1.Production : Création du radioisotope électriques (électrons et ions) qui se déplacent créant un courant instables, libérant de l'énergie sous forme de rayonnements (alpha, isotope : Chaque isotope a dans un cyclotron. électrique. nécessaire pour que demi-vie reste sa propre demi-vie. N(T) représente la quantité de noyaux radioactifs restants au temps T. beta, gamma), afin de se transformer en noyaux atomiques plus la moitié des stable, peu importe Utilité : Essentiel pour N0 est la quantité initiale de noyaux radioactifs présents au temps 2.Marquage : Liaison du radioisotope à une - Application d'une différentiel de potentiel : pour collecter les stables. noyaux d’un les conditions planifier traitements, molécule cible. charges. examens, et gestion des T=0. élément radioactif extérieures. 3.Injection : Administration intraveineuse déchets. se désintègrent. au patient. - Amplification du signal : Les charges produites sont amplifiées pour créer un signal mesurable. 4.Fixation : Accumulation du EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra radiopharmaceutique dans les tissus - Détection et mesure : Ce signal est transformé en impulsions Nucléide : Isotopes : Isobares : EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Un nucléide est un Des noyaux ayant le Des noyaux ayant le Période physique : Temps nécessaire pour cibles. électriques, qui sont comptées et analysées pour déterminer la Types de désintégration : noyau atomique même nombre de même nombre de qu'une moitié d'un isotope radioactif se 5.Annihilation : Rencontre positon- quantité et le type de rayonnement détecté. Alpha, bêta, gamma désintègre naturellement. caractérisé par un protons, mais un masse A, mais un influencent la période. Période biologique : Temps requis pour que la moitié d'une substance radioactive soit électron générant deux photons opposés nombre précis de nombre différent de nombre différent de Inexorable : La désintégration est éliminée d'un organisme par des processus biologiques. Activité : nombre de désintégrations par seconde, exprimé en de même énergie (511 keV). protons et de neutrons. protons. neutrons. irréversible et spontanée. Période effective : Temps nécessaire pour réduire de moitié la radioactivité d'un isotope Becquerel (Bq). 6.Acquisition : Détection des photons et dans un organisme, prenant en compte à la fois la désintégration physique et l'élimination reconstruction d’une image fonctionnelle. biologique. EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra Isotones : Isomères : Le technétium-99m est dit Des noyaux ayant le même métastable car il possède Des noyaux ayant le nombre de masse A et le une énergie interne même nombre de même numéro atomique, neutrons, mais un mais des énergies internes supérieure. la quantité totale de substance radioactive reste constante. Il se désintègre en nombre de protons différentes. Exemple : Le technétium- émettant un rayonnement différent. gamma de 140 keV 99m est un isomère du technétium-99. Interaction rayonnement matière Caractéristiques d'un détecteur 2 L'efficacité une mesure de sa capacité à détecter les rayonnements ou Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... particules qu'il est censé mesurer. Elle représente le rapport entre ce qui Classification des rayonnements électron - noyau : Positrons - électron : électron - éléctron : collision : Les électrons transfèrent annihilation : produit est effectivement détecté et ce qui aurait pu l'être en théorie. freinage : Les de l'énergie aux électrons électrons ralentis par deux photons de rayons des atomes, provoquant ionisation (arracher un autre les noyaux émettent gamma, émis dans des e-) ou excitation (sans directions opposées de des rayons X en l'arracher). même énergie = 511KeV. perdant de l'énergie. Interaction photon-électron Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... La sensibilité d’un détecteur est sa capacité à détecter des signaux Effet photo Effet compton : Effet Thomson- Un cyclotron est un appareil qui produit des radioisotopes en accélérant faibles avec précision malgré les bruits internes ou externes. électrique : le le photon transmet Rayleigh : le photon des particules chargées (comme des protons) à grande vitesse grâce à un photon transmet une partie son est dévié, sans champ magnétique et électrique, puis en les faisant percuter une cible. toute son énergie à énergie à un perte d'énergie, par Les radioisotopes ainsi créés sont utilisés en médecine nucléaire. un électron et électron et est un électron disparaît diffusé Chaîne de détection Mode fonctionnement d'un détecteur Caractéristiques d'un détecteur La résolution en énergie traduit la précision avec laquelle le détecteur est Un détecteur est tout matériau ou dispositif capable de modifier les capable de déterminer l’énergie d’une particule détectée. Elle caractérise caractéristiques d'un rayonnement pour le rendre mesurable ou donc la qualité du détecteur à séparer deux énergies proches. détectable. Rôle :mesurer /quantifié la radioactivité Plus petit le chiffre pour « R » Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... (FWHM) ; mieux le détecteur Mode courant : TE est grand; r : taux d'évenemnt Q : charge moy par event Mode impulsion : TE les impulsions se superposent w : énergie moy requise pour produire une paire de charge est petit : on Il représente la situation E : energie moy déposée par event enregistre les dans laquelle le courant ontinu moyen produit par le e = 1.6 * 10^-19 C TE : tauxd'événement : combien de impulsions Le temps qui doit séparer deux événements successifs pour qu’elle les détecteur est mesuré : I = r * particules interagissent en fct de temps individuellement prenne en compte est appelé « temps mort ». Pendant ce temps, la chaine Q = r * E *e /w n’est plus en mesure de distinguer les événements qui se succèdent. Certains événements échappent à la mesure, il y a des pertes de comptage. la charge collecté totale Q = i0.tc Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... Anonymous User , EL-AOUISSI Fatima-... EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra cas R.C > tc : ▪ Le temps requis pour que l'impulsion Le courant qui circule dans R de la capacité se charge doucement atteigne son maximum, est uniquement charge est équivalent à la valeur pendant le temps de collection et ainsi déterminé par le temps de collection instantanée du courant dans le intègre tout au long de la intrinsèque du détecteur détecteur. L'évolution, de la tension V (t) collection le courant. Pendant ce ▪ le temps de décroissance du signal lui en fonction du temps a la même forme temps là, peu de courant passe dans R ne dépend que des caractéristiques du que le courant i(t). de charge. Une fois toute la circuit de charge difficile à mettre en œuvre car la charge collectée, la capacité se ▪ Q est proportionnelle à l'énergie mesure du max de tension de chaque décharge dans la résistance en exp déposée par la particule dans le signal est délicate et (−t/RC) et la tension retourne à 0 détecteur la sensibilité aux fluctuations de signaux est faible le taux de comptage réel est de la forme : EL-AOUISSI Fatima-ez-zahra la hauteur de l'impulsion reflète directement cette énergie ▪ Ce mode de fonctionnement peut s'avérer impraticable à haut taux de signaux à cause du temps de décroissance engendré par la grande valeur de RC qui favorise l'apparition d'empilement d'impulsions ▪ En pratique, on recherche une constante de Nr représente le taux de comptage réel ou corrigé, Nc le taux de comptage mesuré temps RC qui soit le meilleur compromis possible entre une spectrométrie très précise et la mesure de taux d'interactions élevés Méthodes de détection et mesure du Détecteurs à semi-conducteurs Détecteurs à semi-conducteurs 2 Détecteurs à semi-conducteurs 2 rayonnement ❑Dopage de type N ❑Déplacement des électrons et des trous ❑Dopage de type p Le "gap" (ou bande interdite) est la barrière d'énergie que les électrons doivent franchir pour conduire l'électricité. Plus il est grand, plus c'est ❑Jonction de type PN difficile de conduire le courant. - Le semi-conducteur de type N a plus d’électrons libres que celui de type P. Étapes de détection dans un détecteur à ionisation : - Lors de leur contact, les électrons du type N comblent les trous du 1. Ionisation primaire : Création de paires électrons/ions par interaction avec le rayonnement. type P. 2. Mouvement des charges : Les électrons et ions se - Cela crée une charge nette et un champ électrique qui limite la déplacent sous l'effet du champ électrique. 3. Multiplication éventuelle : Amplification du signal par diffusion. si champ fort avalanche dans le gaz si le champ est intense. - La zone de déplétion est une zone sans porteurs de charges, formant 4. Influence sur les électrodes : Les charges induisent un signal sur les électrodes. une barrière de potentiel. 5. Électronique de lecture : Création et traitement du signal pour l'analyse finale. ❑ A température > 0°K, formation de paires électron /trou par excitation thermique Détecteurs à scintillation Scintigraphie / Gamma caméra ❑ Un détecteur à scintillation : - La scintillation est l'émission de lumière après irradiation. - Un bon scintillateur doit : - Générer suffisamment de lumière pour être collectée. - Être transparent à sa propre lumière. - Émettre rapidement après l'irradiation. - Avoir un indice de réfraction adapté aux photomultiplicateurs. - Émettre à une longueur d'onde proche de l'efficacité maximale des photomultiplicateurs. ❑ Caractéristiques d'un détecteur à scintillation : -Rendement de scintillation : Rapport entre l'énergie émise en lumière et l'énergie absorbée par le rayonnement ionisant, souvent exprimé en %. - Durée de scintillation (T) : Doit être courte pour réduire les temps morts (temps nécessaire pour détecter un nouveau rayonnement). - Application en spectrométrie : Les photons de fluorescence doivent être proportionnels à l'énergie des radiations incidentes pour un rendement stable. Scintillateurs inorganiques : CsI et NaI dopés au thallium, pour détecter les rayonnements X et gamma. Scintillateurs organiques : Solides (anthracène, plastiques) pour β, γ, neutrons, et liquides pour β et γ de faible énergie. Clé : Transparence à leur propre lumière pour une détection efficace. ❑ Fonctionnement d'un détecteur à scintillation : Un détecteur à scintillation fonctionne ainsi : 1. Le rayonnement ionisant interagit avec un scintillateur, émettant des photons de fluorescence. 2. Ces photons sont convertis en électrons par une photocathode. 3. Les électrons sont amplifiés par un photomultiplicateur via des dynodes. 4. Un signal électrique proportionnel à l’énergie du rayonnement est produit pour analyse. 1. **Interaction avec le scintillateur** : Une particule ionisante ou un rayonnement excite les atomes du scintillateur, qui émettent des photons lumineux en se désexcitant. 2. **Conversion en signal électrique** : Les photons frappent la photocathode d’un photomultiplicateur, générant des électrons par effet photoélectrique. 3. **Amplification** : Les électrons sont multipliés à travers une série de dynodes sous haute tension, amplifiant le signal. 4. **Analyse** : L’impulsion finale, proportionnelle à l’énergie déposée, est utilisée pour caractériser le rayonnement (énergie et intensité).