Bases de l'imagerie médicale.pdf

Pr. Berry Biophysique - n°5-6 BENAVENT Raphaël 22/09 - 8h à 10h Ronéo n°1 LASBATX Jules BASES DE L’IMAGERIE MÉDICALE I. Introduct...

Pr. Berry Biophysique - n°5-6 BENAVENT Raphaël 22/09 - 8h à 10h Ronéo n°1 LASBATX Jules BASES DE L’IMAGERIE MÉDICALE I. Introduction L’imagerie médicale sert à regarder à l’intérieur du corps, et ce grâce à une énergie. Il en existe 2 types : l’énergie mécanique, qui met en vibration les molécules du corps au moyen d’ultrasons, c’est l’échographie. Et l’énergie électromagnétique, composée d’un champ électrique et d’un champ magnétique qui marchent de manière ondulatoire (par exemple la lumière ou l’IRM). 1) Le spectre électromagnétique Tout le spectre électromagnétique à été étudié afin de savoir si l’on pouvait l’utiliser pour l’imagerie médicale. Le plus important est d’abord de regarder le seuil à partir duquel il y a des effets radiobiologiques, c’est autour du KeV, à la tranche supérieure des ultraviolets (une exposition prolongée au soleil peut créer des mélanomes). En dessous de ce seuil, il n’y a pas assez d’énergie pour créer des ionisations de la matière biologique. La prof précise qu’on évite de parler de rayonnement devant le patient mais qu’on dit plutôt exposition. C’est d’ailleurs pour cela qu’on parle d’imagerie par résonance magnétique et pas nucléaire, pourtant le phénomène physique est la RMN (résonance magnétique nucléaire). Elle utilise les propriétés magnétiques des noyaux des atomes, mais n’a rien de radioactif. On réserve le terme nucléaire pour la radioactivité, la médecine nucléaire, les rayons gamma. Les fréquences du spectre électromagnétique qu’on a conservées pour l’imagerie médicale sont les ondes radio (IRM), l’infrarouge qui est utilisé en recherche (spectroscopie infrarouge) pour faire de l’imagerie en hémoglobine, et les rayonnements ionisants, X et gamma. La radiothérapie avec accélérateur, c’est des rayons X mais plus énergétique que pour les radio. 2) Longueur d’onde Les ondes électromagnétiques peuvent être très peu énergétiques, donc des longueurs d’ondes très grandes et des fréquences basses, ou des énergies très élevées avec des longueurs d’ondes plus petites et des fréquences élevées. L’énergie est inversement proportionnelle à la longueur d’onde : les ondes radio ont une longueur d’onde de l’ordre de quelques mètres, tandis que les rayons X qui oscillent très vite ont une longueur d’onde de l’ordre des nm. 1 Il y a un théorème pour l’imagerie qui dit que l’on ne peut pas escompter voir mieux qu’en résolution spatiale de 2 fois la longueur d’onde. C’était donc complètement inattendu que l’on puisse faire de l’imagerie précise au mm avec des ondes métriques. C’est là tout l’intérêt de l’IRM, avec des rayonnements non ionisants et des grandes longueurs d’onde on arrive quand même à faire de l'imagerie millimétrée. II. Physique des signaux d’imagerie Ce tableau nous donne quel agent physique est utilisé avec quelle méthode et ce qu’on regarde sur l’image. Par exemple, si on fait une radio standard avec des rayons X, on regarde les électrons. 2 types d'imageries : fonctionnelle(cm) et morphologique(mm). 1) Rayonnement ionisant La différence entre les rayons X et les rayons gamma est leur mode de production. Les rayonnements gamma proviennent de noyau d’atomes instables, tandis que les RX sont produits dans des tubes à RX en envoyant des électrons sur le cortège électronique, seul un faisceau va sortir et traverser le patient. Tandis que les rayons gamma vont être produits en faisant ingérer au patient des atomes radioactifs qui vont ensuite sortir en portant des informations sur le métabolisme du patient. Lors de l’utilisation de médecine nucléaire (rayon gamma), il faut tenir compte de possibles contaminations radioactives qui ne sont pas possible avec les RX. Même si ces 2 agents physiques ont une même longueur d’onde et un même effet radiobiologique, ils n’ont pas le même objectif. Les RX ont un objectif anatomique (morphologique) et une précision de l’ordre du mm, alors que les rayons gamma ont pour objectif une information fonctionnelle et n’a pas besoin d’être précis au mm (précision de l’ordre du cm). 2) Méthodes sans rayonnements ionisants On aimerait bien faire tous les examens avec ces techniques qui ne sont pas ionisantes mais ce n’est pas possible pour l’instant. Ces méthodes nous donnent des résultats du même type que les rayons gamma : une information anatomique et un peu d’informations fonctionnelles. 2 L’échographie fonctionne avec une énergie mécanique. Les ultrasons font vibrer la matière mise en jeu. Cette technique est basée sur la densité atomique, l'interaction est avec l’atome, alors l’IRM interagit avec les noyaux. Pour l’aspect anatomique, l’échographie remplace déjà un certain nombre de type de radiologie et l’IRM l’utilisation de scanner. D’autres informations fonctionnelles peuvent être tirées de ces méthodes comme l’effet doppler pour l’échographie (vitesse du sang dans les vaisseaux) et bien d’autres pour l’IRM, pour qui la recherche continue. III. Radiologie rayon X On peut observer ici un rachis de face avec une métastase condensante (arrive lors de cancer de la prostate, d’habitude les métastases sont lytiques). Les rayons X sont connus depuis plus de 100 ans et toutes les autres méthodes sont plus récentes car elles ont besoin d’informatique (année 70), donc pendant 50 ans les radiologues n’avaient que ces échelles de gris et ont donc créé beaucoup de vocabulaire. Quand on regarde une vertèbre de face on peut voir un petit nez (apophyse épineuse), 2 yeux (les pédicules qui forment l’arc postérieur) et des oreilles, et quand la vertèbre perd son œil parce que la métastase l’a atteint, on parle d’une vertèbre borgne, une pathologie a modifié le pédicule. 1) Rayons de basse énergie On trouve 2 types de radiologie : à haute énergie et à basse énergie. La radiologie à basse énergie est celle qui donne les plus belles images sauf qu’elle est très dépositaire de doses, elle est irradiante, et ce à cause des rayons utilisés qu’on appelle rayons mous qui font des effets photoélectriques lequel est proportionnel au cube du numéro atomique (Z3) des atomes traversés. Ces radiologies permettent un super contraste entre l’eau et la graisse mais ne peuvent pas traverser l’os (numéro atomique du calcium au cube retient tous les rayons X), la dose est donc déposée dans l’os. Cette méthode est donc utilisée que pour la mammographie où il est nécessaire d’avoir un super contraste entre le cancer qui est de densité hydrique et les graisses (qui sont de plus basse densité). On peut voir ici ce qui est graisseux en sombre, ce qui est hydrique en blanc (donc le cancer et les tissus sans graisse) et la trame qu’on voit c’est des canalicules. Ici on a un gros cancer, en dépistage on en cherche des petits. 3 Le dépistage est préconisé de tel âge à tel âge à cause d’un dépôt de dose élevé qui a plus d’effets radiobiologiques, c’est pour avoir une balance bénéfice risque équilibrée. 2) Rayons de Haute énergie C’est ceux qu’on utilise le plus, on les appelle rayons pénétrants, ils pénètrent les os et ont un effet Compton et non photoélectrique. Cet effet n’est pas proportionnel au cube du numéro atomique seulement au numéro atomique, il y donc un dépôt de dose moindre car ils peuvent traverser des structures denses. Cependant ils ne permettent pas de bien dissocier l’eau et la graisse comme le font les rayons mous. La graisse apparaît seulement comme des petites lignes autour des organes. Quand on a l’habitude cela permet par exemple de déceler le contour des reins ou le muscle du psoas. 3) Quantité de rayons On peut choisir la qualité des rayons (mous ou pénétrants) mais aussi la quantité que l’on envoie, ce qui permet de visualiser différentes choses. Pour faire cette radio de poumons (pas très dense car plein d’air), on a pas besoin de beaucoup de RX. Mais si l’on veut une radio de rachis, il faut protéger les poumons (pour ne pas les exposer inutilement) et il va falloir mettre plus de RX pour traverser le médiastin et obtenir des détails sur le rachis. 4) Les produits de contraste Aujourd’hui on utilise plus que l’iode, qui a un numéro atomique élevé, ce qui permet de le voir sur les radiologies. Le baryum existe encore pour le lavement baryté, pour voir le côlon mais cela a été supplanté par l’endoscopie digestive. Le problème de l’iode est que c’est allergisant, en plus on ne peut pas faire de test à l’avance comme pour les acariens afin de savoir si l’on est allergique et cela peut causer des grands chocs anaphylactiques qui peuvent conduire au décès du patient. Donc lorsque l’on en utilise (c’est tous les jours et à grande échelle) il faut le chariot d’urgence et un médecin à côté (procédure médico légale). Si le patient est allergique, on prend des précautions. L’iode est considérée comme un médicament. Cela permet de donner des informations très précieuses, par exemple on a ici une artériographie avec la crosse de l'aorte, le rachis, ses carotides et ses bifurcations carotidiennes et une plaque d'athérome sur la carotide interne. Pour avoir cette radiologie, on effectue une radiologie sans produits de contraste et une radiologie avec, puis on soustrait la première à la deuxième ce qui nous permet de voir que 4 les artères. Maintenant c’est numérique c’est fait automatiquement mais avant il y avait des photographes qui faisaient des négatifs de la radiologie sans le produit pour les superposer et avoir ce résultat. IV. Les modes de détection Les radiologies étaient pendant des décennies réalisées sur des films argentiques, puis elles sont devenues analogiques et enfin numériques. Le fait que les radiologies soient passées au numérique a un avantage financier et portatif (il est plus facile de les stocker et de les transporter), mais surtout elles ont une meilleure capacité de détection des RX ce qui permet d’utiliser moins de RX et donc de moins exposer le patient. 1) L’amplificateur de luminance L’amplificateur de brillance, la scopie, qui a un mode de détection numérique, a permis de détecter de manière dynamique les RX ce qui permet au radiologue de guider des instruments sur une vue radiographique et devenir interventionnel. Ceci a créé 2 branches dans la radiologie, le diagnostic et l’interventionnelle qui se substitue à l’intervention chirurgicale à patient ouvert. Lors de radiologie interventionnelle, on a une table télécommandée, le patient est allongé dessus, recouvert de champs stériles, le radiologue est lui aussi en stérile. La télécommande permet de commander l’arceau où il y a le tube à RX et l’amplificateur de luminance qui va détecter les RX qui sont passés à travers le patient. Le but étant quand même de mettre le moins de rayons possible lors de l’intervention. Ici on est dans le milieu du crâne en face du patient, il y a la carotide interne, le siphon carotidien, la séparation entre l’artère cérébrale moyenne ou artère sylvienne, la cérébrale antérieure et la communicante antérieure qui est porteuse d’un anévrisme, c’est comme une hernie sur une chambre à air (touche 10% de la population). Cela ne se rompt pas fréquemment mais si ça se fissure le risque de rupture est majeur. Quand il y a une alerte (hémorragie méningée en général), on essaie d’exclure l’anévrisme de la circulation et si possible sans occlure l’artère porteuse. Le radiologue va piquer au pli de l’aine, monter jusqu’à l’anévrisme et aller mettre des petits filaments de titane avec des poils dessus, des coil (bobine en anglais) qui vont aller se pelotonner dans l’anévrisme. Une fois plusieurs filaments mis, on peut voir l’anévrisme qui est exclu et l’artère porteuse qui n’est pas occluse. Les radiologies interventionnelles comme beaucoup de techniques d’imagerie ont commencé dans le cerveau, sûrement parce que c’est difficile à explorer et parce qu’il ne bouge pas (à l’inverse du cœur), puis ça finit par le cœur. En cardiologie, ils placent des stents pour tenir ouvertes des artères coronaires occlus par de l’athérome ou alors, écraser l’athérome avec un ballonnet et mettre après un stent pour que ça ne se réouvre pas. 5 Ces techniques permettent d’éviter des interventions sur des patients ouverts mais cela utilise des rayons X, c’est les techniques les plus exposantes de toute l’imagerie médicale mais c’est une balance bénéfice risque à faire. Pour réduire ce risque il faut s'entraîner à utiliser la scopie le moins possible. 2) La radiologie numérique La radiologie au RX est la plus ancienne mais c’est la dernière à être devenue numérique, et pour cause il fallait que la détection soit numérique donc pour ça il a fallu attendre que la résolution de ces détecteurs soit suffisante (grain d’argent du film argentique de très bonne résolution spatiale). Par exemple pour la mammographie, outre les cancers, on cherche des microcalcifications et pour ça il faut une très bonne résolution. Comme l'absorption des RX est proportionnelle à l’épaisseur, l’idée lors de la mammographie est de comprimer le sein avec le capteur plan en dessous pour qu’il y ait le moins d’épaisseur possible. a) Fonctionnement Le détecteur plan est le mode de détection, on utilisait avant une cassette pour enregistrer mais cela a vite été remplacé par un dispositif numérique. L’intérêt de pouvoir faire la radiologie numérique est de pouvoir retravailler les images. Afin d’avoir une résolution spatiale suffisante, il a fallu un certain temps de recherche car la maille du détecteur (composé de silicium) doit être toute petite, en effet les détecteurs font 140 microns (les cheveux en font 80). Un capteur plan est une matrice de détecteur semi conducteur, qui détecte les RX mais comme ils ne créent pas de réaction directement, il faut un absorbeur pour produire une réaction, ce qui fait que les RX font des électrons et les électrons se détectent (on obtient une technologie assez proche des caméras CCD). Le capteur plan ne se voit pas, il est à l’intérieur du détecteur. Dans une salle, le patient est debout face au détecteur, à la différence des plaques phosphores (autre mode de détection numérique qui est transportable) qui sont positionnées dans le dos des patients allongés en réanimation. Ce qui fait que l’on a une différence de facteur de grossissement si on est plus proche ou loin du détecteur : l’arc antérieur des côtes est plus petit quand on est sur une installation debout tandis que c’est l’arc postérieur qui est plus petit sur une radiologie faite avec le détecteur dans le dos. L’avantage de la technologie capteur plan est que les images sont transportables et stockables (cela va encore s’améliorer) mais surtout l’image est retravaillable et ces méthodes sont plus sensibles à la détection, donc on a besoin d’utiliser moins de RX. Il faut faire attention en retravaillant les radiologies, il ne faut pas non plus perdre ou créer des informations médicales, mais cela permet de rattraper le coup sur des constantes un petit peu loupées, ce qui n’était pas possible avec les films argentiques. 6  b) Tomodensitométrie Tous les plans sont visibles en même temps (superposition) donc l’une des premières choses que l’informatique a faite est de séparer les plans de coupe, d’où le nom de tomodensitométrie (tomo=couper en grec), en anglais ils disent scanner. C’est encore des RX à effet Compton, on observe toujours les électrons. C’est 2 physiciens anglais Hounsfield et Ambrose qui ont inventé ça avec la maison de crédit des Beatles donc c’est EMI-scanner (ne veut pas dire demi, c’est le nom de la maison de disque), ils ont eu un prix nobel. Au début cela ne prenait que la tête, l’idée est d’avoir un faisceau de RX produit par un tube à RX qui est collimaté sur une épaisseur de coupe et qui va donc traverser le patient. Le faisceau va ensuite être détecté par une barrette de détecteur de l’autre côté. Le principe du scanner est qu’il est possible de créer une image de toute chose du moment qu’on a une infinité de projections autour de ce point (c’est la même idée que l’hologramme avec des coupes). Tous les scanners sont en coupe, ce ne sont pas des capteurs plan qui tournent; à l’inverse de l’image portale en radiothérapie. Tous les scanners sont bidimensionnels, il y a une projection puis rétroprojection pour produire l’image d’où le nom reconstruction par rétroprojection. Pour réaliser cette reconstruction, on va redécouper les coupes en petit carrés qu’on appelle voxels (volume element) représentés par des pixels (picture element). A chaque pixel va être attribué un coefficient d’atténuation (obtenu en le traversant aux RX) qui va être converti en une échelle de gris par l’ordinateur. Avant le scanner prenait juste la tête donc les radiologies étaient très longues, il fallait plusieurs projections pour traverser dans une direction puis après tourner faire une autre projection et le tout sur un seul détecteur, puis plusieurs et enfin ils se sont miniaturisés, c’est devenu des semi conducteurs. C’était une grosse étape et en même temps les barrettes de détecteur ont commencé à faire la largeur de ce qu’il fallait regarder (d’abord la tête puis le corps entier). Le temps de pose nécessaire se réduisait en même temps La tomodensitométrie est une révolution car c’est la première technique permettant de voir à l’intérieur des tissus mous. Avant il fallait mettre du produit de contraste mais on ne pouvait voir que les artères donc on se doutait qu’il y avait une tumeur si l’artère avait bougé. Sinon il fallait faire des encéphalographies gazeuses. On faisait une ponction lombaire, on retirait tout le liquide céphalorachidien, et on mettait de l’air à la place, il nous restait le cerveau entre les ventricules et les vaisseaux. 7  c) Evolution Pour la 3ème génération, afin d’éviter que les fils s'emmêlent, il fallait tourner entre chaque coupe dans le sens inverse que celui qui avait été utilisé pour réaliser la coupe. C’était donc très long jusqu’à qu’on réussisse à enlever les fils ce qui a permis de tourner tout le temps dans le même sens et d’aller bien plus vite. En même temps la résolution augmentait (512 par 512 pixels donc inframillimétrique). Le scanner n’est pas très impressionnant en comparaison avec un IRM c’est juste une couronne qu'on appelle gantry. Le scanner est l’examen d’urgence car c’est compliqué de mettre un polytraumatisé dans l’IRM, de plus on ne voit pas très bien les os à l’IRM. Maintenant on peut scanner le corps entier avec un scanner vraiment continu en faisant avancer la table, cela fait une spirale ce qui est beaucoup plus rapide (1 tour par seconde). On a également augmenté le nombre de barrettes de détection (16 aujourd’hui) donc on peut faire plusieurs coupes à la fois ce qui va encore plus vite. Pour le cœur il suffit de mettre 64 barrettes de détecteurs à la fois ce qui fait la hauteur du cœur, c’est le coroscanner. Les constructeurs parlent d'acquisitions volumiques, mais ce n’est pas de la 3D c’est du multicoupe, seulement des plans transversaux et le reste c’est de la reconstruction de coupe. Comme il y a de l’épaisseur de coupe à prendre en compte, c’est de moins bonne résolution que la 3D (les IRM sont en 3D). On réalise des coupes transversales au scanner et éventuellement des coupes coronales pour le cerveau mais pas sagittale. d) Fenêtrage En radiologie classique on a 4 densités à regarder : l’eau, la graisse, les os et l’air. Alors que là on a 4000 niveaux de gris sur l'échelle Hounsfield, donc on ne peut pas tout voir à la fois, c’est pour ça qu’on fait un fenêtrage pour ne pas perdre d’informations. Cette échelle en unité Hounsfield est calée sur le fait qu’on est constitué d’eau, c’est donc le niveau 0 et tout ce qui est plus dense va jusqu’à 3000 et ce qui est moins dense jusqu’à -1000. L’œil bien entraîné d’un radiologue en discerne 30 à 40. 8 Avec des combinaisons de fenêtrage on arrive à ne perdre aucune information avec 2 fenêtres par zones du corps. Ça veut donc dire, choisir de regarder une seule partie de l’échelle d’Hounsfield en ouvrant les niveaux de gris disponibles sur un centre de fenêtre et une largeur de fenêtre, tout ce qui sera au dessus sera en blanc et ce qui sera en dessous sera en noir. Un exemple au niveau du thorax : on a la même image mais elle est regardée à gauche en fenêtre étroite, avec une ouverture petite et un centre négatif (en dessous de l’eau), puisqu’on y voit la trame pulmonaire. Et à droite on a toutes les informations manquantes en élargissant la fenêtre et en remontant le centre, du coup on ne voit pas les poumons mais on a tous les détails du médiastin et de l’os sur le sternum, on voit même la corticale osseuse, la graisse médullaire osseuse et les muscles. Sur le scanner la graisse est noire, plus foncée que le muscle qui est de densité hydrique alors que la graisse est hypodense. Ces détails permettent de différencier un IRM d’un scanner, on peut confondre un très bon scanner avec une IRM pondérée en T1. À l'IRM la graisse sera blanche pour des raisons de temps de relaxation, et quand on passe sur un système informatique d’imagerie comme toutes les sources d’images sont classées en même temps, ce n’est pas forcément au premier coup d’oeil qu’on va différencier un scanner d’un IRM. Les corticales osseuses sont hyperdenses au scanner et la médullaire osseuse (graisse) hypodense. On parle de densité au scanner car c’est la densité électronique qu’on regarde, plus précisément de densité par rapport à ce que l’on voit à côté, le radiologue décrit par rapport aux tissus sains à côté. Lorsque que l’on utilise d’autres méthodes le vocabulaire doit changer puisque l’on observe pas les mêmes choses. En échographie on va dire hyper ou hypo échogène. Alors qu’en IRM, cela serait faux de parler de hyper ou hypo densité il faudrait parler d’hyper ou d’hypo intensité de signal. Clarification de la prof suite à des questions lors de la pause: Lorsque l’on dit que certains tissus comme les muscles ou un cancer ont une densité hydrique cela ne signifie pas qu’ils sont constitués à proprement parler d’eau. En effet, tous les tissus sauf la graisse ont quasiment une densité qui est similaire à celle de l’eau ce qui, par ailleurs, peut limiter l’utilisation de la radio car il est parfois difficile de repérer certaines anomalies. 9  V. La scintigraphie 1) Principe général de la méthode d’examen Il s’agit d’une technique appartenant à la médecine nucléaire qui est cette fois à visée fonctionnelle : on veut regarder des métabolismes. On utilise des atomes radioactifs qui vont émettre des rayons γ que l’on va pouvoir intégrer aux métabolismes sans que cela ne change aucune de ces voies (seul les électrons d’un atome ont un impact sur les liaisons et non les noyaux) et ensuite détecter dans le corps du patient. Concrètement les rayons γ vont être captés par des cristaux qui vont alors scintiller et signaler la présence de la radioactivité, d’où le nom de cette technique. Ces atomes radioactifs sont des traceurs qui vont être repérés de manière sensible et donc être actifs à très petite dose. Les traceurs toujours utilisés aujourd’hui sont : en très grande majorité le technétium car il est très pratique mais aussi l’iode radioactif qui, cette fois, est non allergisant. La fixation des traceurs au sein des voies métaboliques requiert des stratégies différentes. Par exemple, elle peut être métabolique comme pour la thyroïde qui va particulièrement capter l’iode ou les os pour lesquels on va utiliser des médicaments comme vecteurs de traceurs. On peut aussi avoir des fixations mécaniques comme dans le poumon où on peut respirer un gaz radioactif pour marquer les alvéoles ou alors injecter dans la circulation des billes d’albumines marquées au technétium qui vont se répartir dans le poumons et nous montrer la répartition de la circulation pulmonaire. On distingue deux branches stratégiques principales pour cette méthode d’examen: - L’exploration “morphologique” pour voir où se déroule le métabolisme. On peut détecter le traceur qui ne bouge pas de manière statique ce qui donnera un peu comme une radiologie mais aussi dynamiquement en tournant autour ce qui donnera un peu comme un scanner mais que l’on appellera tomoscintigraphie ou SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Les paramètres qui vont alors ici nous intéresser n’est pas la densité mais la fixation des marqueurs, on parlera donc d’hyperfixation par exemple dans des cas d’embolie pulmonaire ou d’hypofixation par exemple dans des cas de métastases osseuses. - L’exploration dynamique pour voir l’évolution dans le temps du métabolisme. Le traceur sera donc mobile pendant l'examen. Les résultats de ce type d’examen sont plutôt des sorte de courbes de fixation de traceurs en fonction du temps. 2) Historique et fonctionnement des gamma caméras Les gamma caméras sont les machines permettant de détecter ces rayonnements γ. Elles sont plutôt récentes, ayant été inventées en 1960 par Mr.Anger. Elles étaient d’abord de taille assez réduite, étant uniquement destinées à la thyroïde. A l’époque, il s’agissait vraiment du début de l’échographie, ainsi la méthode par scintigraphie était la seule méthode permettant de détecter les nodules thyroïdiens. Plus tard, l’échographie est devenue le moyen le plus courant pour cela mais la scintigraphie a tout de même conservé son utilité dans leur exploration métabolique. 10 De nos jours, elles sont beaucoup plus volumineuses et carrées avec 2 têtes. Un examen dure environ 20 minutes en général, ce qui donne une idée sur le peu de radioactivité utilisée. Dans chacune des têtes se trouve un cristal qui est protégé par un collimateur et des photomultiplicateurs. Il est possible de la configurer de différentes manières selon l’examen que l’on souhaite faire: - Dans certains cas comme la scintigraphie pulmonaire, on n’utilise qu’une seule des deux têtes en demandant au patient de se mettre dans différentes positions sous la caméra afin de pouvoir constituer une image scintigraphique (image 1). - Dans d’autres configurations que l’on nomme balayage du corps entier, c’est la table d’examen qui va lentement glisser et faire passer le patient entre deux têtes pour faire des images scintigraphiques de son squelette qui, même si elles ne sont pas de très bonne résolution, donnent des informations utiles avec des fichiers informatiques assez peu volumineux (image 2). - Enfin pour la tomoscintigraphie cardiaque, il est possible de coller les têtes afin qu’elles tournent et fassent le tour du patient (Image 3). 3) Exemples d’explorations morphologiques en scintigraphie a) La thyroïde On va donc venir explorer la fonctionnalité des nodules thyroïdiens afin de déterminer leur activité car un cancer n’est jamais fonctionnel et ainsi un nodule cancéreux qui ne fonctionnerait pas correctement se repère facilement grâce à cette technique. La grande majorité de ceux-ci sont des adénomes donc non-cancéreux et fonctionnels et ne nécessitant pas de stratégie oncologique. On va donc essayer de voir à quel point les nodules fixent le traceur pour déterminer cela. La professeure a fait ici une petite digression expliquant le lien entre le développement des échographies de la thyroïde et l’accident nucléaire de tchernobyl, notamment pour le diagnostic du cancer thyroïdien de l’enfant car avant 15 ans l’organe est plus sensible aux radiations à cause de la mutation de certains gènes. 11  Dans le cas de l'hyperthyroïdie, nous allons avoir une hyperfixation du traceur. En effet le nodule ayant échappé au rétro contrôle hypothalamo hypophysaire va produire beaucoup d’hormones et donc fixer plus d’iode radioactif. Le cas A est un nodule toxique homogène où l’on peut voir que l’hyperfixation est assez localisée en rouge foncé. Il est le seul cas de nodule non-cancéreux que l’on va traiter avec des rayonnements directement provenant de l’iode de la scintigraphie qui vont l’éradiquer. Le cas C représente une hyperthyroïdie vraiment globale que l’on va appeler la maladie de Basedow. Lorsqu’on explore des goitres c’est un peu plus compliqué car certaines zones hypofixantes plus clair en bleu peuvent être normales et d’autres cancéreuses. Il faut alors suivre le l’évolution du patient régulièrement et puis généralement, si le goitre devient trop gros, il sera retiré chirurgicalement pour des raisons de confort. En cas de suspicions cancéreuses, des biopsies peuvent être effectuées. b) Métastase osseuse Sur des balayages osseux scintigraphiques, il est important de prendre des images de l’avant et de l’arrière car, étant donné que cela ne traverse pas, on obtient des informations différentes sur chaque face. Sur les os on peut distinguer de nombreuses hyperfixations qui sont physiologiques comme les sacro-iliaques ou alors la pointe des omoplates. Cependant comme on peut le voir sur ces images, on peut aussi repérer des hyperfixations anormales qui correspondent à des métastases osseuses qui se placent généralement sur le squelette axial (crâne, rachis et début des membres). 12 La scintigraphie reste le premier outil de dépistage de métastase osseuses dans les cancers ostéophiles (seins, prostate et rein). Attention cependant, il ne faut pas déconnecter cet examen de l’histoire du patient car beaucoup de sites actifs osseux non pathologiques vont fixer les traceurs comme par exemple des fractures de plus de 30 ans. c) Les poumons Nous avons ici un exemple de fixation mécanique de traceurs mécaniques avec l’exploration des poumons et notamment une recherche d’embolie pulmonaire. En effet, dans cette situation, ce sont les vaisseaux qui sont bouchés et non les alvéoles. Ainsi si l’on regarde uniquement la respiration avec du gaz marqué radioactif on ne voit pas de soucis mais si l’on marque l’albumine sanguine on remarque que certaines zones ont des hypofixations et ne sont plus tout à fait correctement irriguées ce qui est un signe d’embolie pulmonaire. Ce type d’examen est valable les 3 premiers jours d’une embolie car au-delà les alvéoles vont souffrir et la ventilation va en être affectée. d) Le coeur On a ici des exemples de tomoscintigraphie qui sont généralement utilisé pour le cœur et le cerveau mais pas à la même fréquence. Pour le cœur, c’est encore un examen qui se fait beaucoup et souvent. Lorsque l’on regarde le cœur, on va tout d’abord inspecter le ventricule gauche en faisant de nombreuses coupes sous différents angles : axial, sagittal et coronal qui sont cette fois réellement en 3 dimensions. Pour que l’examen soit concluant, il faut que le cœur soit à l’effort afin qu’il consomme des acides gras qui auront été marqués par du technétium. On va ainsi aller voir s’il y a des sites d'hypofixation à l’effort marqué en bleu : ➔ Si l’on remarque ce phénomène mais qu’au repos le cœur retrouve un aspect normal, on peut penser qu’il s’agit simplement d’une insuffisance coronaire. ➔ Au contraire, si cela ne se normalise pas au repos c’est que le tissu ne se vascularise plus du tout et qu’il s’agit donc d’un infarctus. 13  e) Le cerveau La tomoscintigraphie cérébrale sert très peu car maintenant l’examen le plus courant se fait au PET scan. Elle se fait en 2 temps avec un produit lipophile marqué au technétium, qui passe dans les astrocytes et, une fois la barrière hémo-méningée franchie, va devenir hydrophile ce qui va le piéger dans les cellules. On injecte donc le produit un peu avant l’examen le temps que ce phénomène ait le temps de se mettre en place. Cet examen est utile pour des patients pré-dément qui peuvent être agités et ne sont pas en mesure d’être immobilisés longtemps, en complément avec un bilan neuro-psychologique ou une IRM. Sur cette image on observe une hypofixation frontale gauche qui marque une atrophie de la zone. Attention on regarde le patient par en dessous donc la gauche et la droite sont inversées. 4) Exploration dynamique L’exemple présenté ici est celui d’un rein transplanté. On va regarder l’évolution du traceur au cours du temps avec des images prises le plus vite possible (100 secondes par image) sur des zones d'intérêts comme le rein, la vessie et l’arrivée artérielle du produit. En association on a des coupes du parenchyme rénal qui nous permet de mieux visualiser l’évolution. On va ensuite comparer ces courbes à d’autres courbes dites de normes ce qui va nous permettre de voir s’il y a un problème ou non. Ici les courbes sont normales et le rein fonctionne bien. Celle de la vessie augmente jusqu’au même niveau que le rein ce qui montre bien que le produit s’accumule dedans et qu’il n’y a donc pas reflux vésico-urétéral. 14  5) Imagerie TEP ou PET scan Jusqu’ici c’était le technétium qui émettait un seul photon gamma donc le système du SPECT. Cependant il est aussi possible de faire de la scintigraphie grâce à des positons. En effet, ce sont des électrons positifs qui dans la matière trouvent directement des électrons négatifs et qui vont s'annihiler en créant deux photons partant à 180 degrés l’un de l’autre et d’énergie 511 KeV soit plus que ce qu’on avait jusqu’à présent (130 KeV à titre informatif uniquement). L'intérêt de cette technique est la capacité à pouvoir marquer de petits atomes. En effet, le technétium est un gros atome qui ne peut pas se fixer à certaines molécules comme le glucose sans les endommager. Le premier émetteur de position était l’oxygène 15 qui était intégré à une molécule d’eau et possédant une période de désintégration de 2 minutes. Cela contraste encore une fois avec le technétium qui possède une période de 6 heures. La période est le temps pour lequel l’activité radioactive a diminué de moitié. On estime qu’il faut 10 périodes pour que la radioactivité redevienne insignifiante. L’oxygène 15 intégré à l’eau était une technique très utilisée avant pour voir les zones actives du cerveau (maintenant qu'en recherche). On pouvait donc voir les zones d’activations mobilisées lors du langage par exemple. Maintenant, on va plutôt se servir de la technique pour marquer du glucose avec du fluor 18. Il s’agit d’un émetteur de positon avec 2 heures de période. Cette période plus longue a vraiment permis de démocratiser l’utilisation de la méthode en la rendant plus pratique. Note de la professeure : le technétium avec sa période assez courte est aussi assez contraignant à transporter, c’est pour cela qu’on va plutôt utiliser du mobyldène dont le technétium est le fils et qui a lui une période d’1 semaine. On fabrique le fluor 18 dans des cyclotrons avant de l’accrocher au glucose pour faire du fluoro-désoxy glucose (FDG) automatiquement dans des boîtes de synthèses. Ce dernier est très intéressant car il ne fait que la première étape du cycle de krebs avant de s’arrêter ce qui lui permet de bien marquer le métabolisme. Sur les images, on peut donc normalement voir les grands consommateurs de glucose comme les muscles et particulièrement le cœur où la vessie qui se remplit de produit. Pour éviter un maximum de parasitage, on va vraiment mettre le patient au repos pour baisser son métabolisme du glucose au maximum. On peut cependant voir des hyperfixations anormales. 15  6) Imagerie hybride TEP ou PET + scanner La professeure est passée assez vite sur cette partie sans vraiment entrer dans les détails. Pour avoir plus de précision, on va faire des images hybrides avec plusieurs techniques combinées. Avec le scanner, on peut bien voir l’anatomie et notamment ici un cancer du poumon. Avec la scintigraphie, on peut voir la nécrose du poumon mais aussi un ganglion médiastinal que l’on ne pouvait pas voir au scanner. On fusionne les deux informations pour bien tout repérer. 16