Scintigraphie et TEP : de quoi on cause ?

Alors c’est un billet qui va piquer un peu. J’en suis désolé, je vais simplifier au maximum, d’une part parce que ça ne me passionne globalement pas, et d’autre part pour ne pas désespérer Billancourt. Mais je ne vois pas comment passer aux trucs plus sexy sans en passer par là. Dirty job, but somebody’s gotta do it.

Donc nous, on fait deux types d’examens : la scintigraphie classique, dite « monophotonique » et le TEP (Tomographie par Émissions de Positons, je le rappelle).

1 – Le point commun, c’est l’usage d’un traceur radioactif.

Ca mérite de s’y attarder deux minutes. Le traceur radioactif, sa biologie, sa détection, c’est l’essence de mon métier.

Un traceur radioactif, pardon, un radiopharmaceutique, a deux composantes :

  • Une partie « froide », non radioactive, qui détermine le devenir biologique du tout.
  • Un isotope radioactif, qui va émettre un rayonnement, qui va permettre la détection dans l’espace du tout.

Ce traceur est en général administré par voie intraveineuse.

Il y a quelques cas où c’est juste l’atome radioactif qui EST le traceur : l’iode 123 par exemple, pour les scintigraphies thyroïdiennes, le technétium 99, pour les scintigraphies thyroïdiennes ou des glandes salivaires, le thallium 201, pour la perfusion myocardique.

Quand il y a deux parties, le traceur est parfois livré prêt à l’emploi le jour de l’examen (octréoscan, traceurs de TEP par exemple), et très souvent reconstitué dans le service, à partir d’une « trousse froide » et d’un générateur de technétium, le plus souvent. Il y a aussi des examens où on injecte les deux séparément et où le marquage se fait dans la circulation du patient.

La différence entre scintigraphie et TEP, c’est le type de rayonnement émis, et donc la machine qu’on utilise pour le détecter. Il n’y a pas de panacée, juste des compromis différents.

 

2 – Le rayonnement émis

En scintigraphie, même si c’est parfois un poil plus complexe au préalable, l’isotope émet un rayonnement gamma, c’est à dire un photon (d’où le terme « monophotonique » du 2e paragraphe, si vous n’êtes déjà plus au taquet là maintenant, procurez vous le psychostimulant de votre choix, TOUT DE SUITE, on en est à peine au réveil musculaire). Il peut partir dans n’importe quelle direction de l’espace.

En TEP, le rayonnement émis est un bêta plus, c’est à dire un positon. De l’antimatière. L’exact inverse d’un électron, son antiparticule. Vous savez que les électrons, dans la matière en général, et le corps humain en particulier, c’est pas ce qui manque. Lorsque le positon a épuisé son énergie cinétique, il VA fatalement rencontrer un électron. Et là, rencontre de deux antiparticules, équivalence entre matière et énergie, paf. Le positon et l’électron disparaissent en tant que particules, et leur énergie potentielle est dissipée sous forme de rayonnement : deux photons de 511 keV (soit l’énergie potentielle correspondant à la masse d’un électron ou d’un positon), diamétralement opposés.

3 – Les modalités de détection

Elles sont des conséquences directes de ce qu’on veut détecter.

L’idée générale est toujours la même : faire de la détection d’un photon un signal électrique qui va pouvoir être traité informatiquement pour faire des images.

Globalement, il y a trois grandes étapes en allant du patient vers l’écran de la console d’interprétation :

  1. La collimation spatiale et temporelle
  2. Le cristal (voire le détecteur à semi-conducteur)
  3. L’électronique et l’informatique qui va faire une image de tout ça.

Ca me semble plus simple de le faire dans le désordre :

3.1 – Le cristal

C’est la partie où il va y avoir interaction entre la maière du cristal et le rayonnement, ce c’est à dire de détecter les photon, de les transformer en signal électrique, traitable en électronique et à fortiori en informatique. Les cristaux n’ont pas les mêmes performances de détection pour toutes les énergies (ou longueurs d’onde), ils sont donc très différents pour la scintigraphie classique et pour pour le TEP.

Dans la zone de longueur d’onde où ils fonctionnent correctement, les détecteurs sont également capables de dire quelle est l’énergie du photon détecté. C’est comme ça qu’on peut faire simultanément des images de deux traceurs différents, pour peu que les photons émis aient une énergie suffisamment différente. En TEP, ça n’a aucun intérêt, vu que vous voulez détecter du 511 keV et rien d’autre. En médecine nucléaire classique, un peu plus de polyvalence ne dépare pas dans le tableau.

Notamment en médecine nucléaire classique, on commence à voir arriver des détecteurs à semi-conducteurs, dont les performances de détection sont très au dessus des cristaux classiques, ce qui permet d’injecter moins de traceur, de faire des acquisitions plus courtes, ou de prendre le super-moit’-moit’. (Chez nous, en médecine nucléaire, on est culturellement des grands amateurs de super-moit’-moit’.) Le tout pour un prix proche du PIB de la Jamaïque encore très supérieur aux cristaux classiques.

3.2 – La collimation spatiale

Dans une désintégration gamma, la direction du ou des photon(s) est aléatoire dans toutes les directions de l’espace. Pour faire des images raisonnablement floues, il faut un peu organiser tout ça. C’est là qu’intervient la collimation. Collimateur, c’est notre mot élégant pour « plaque de plomb avec des trous ».

 Là, on quitte la physique nucléaire pour aller dans la balistique bourrine :

  • Le trajet du photon passe dans un trou du collimateur : il a sa chance pour être détecté
  • Le photon ne passe pas par l’axe du trou : ciao-bye.

Après, en fonction de ce qu’on veut faire, on a différents types de collimateurs. Les plus importants, c’est les collimateurs parallèles (trous perpendiculaires à la table d’examen) et le collimateur pin-hole (en forme de cône, pour les scintigraphies de la thyroïde). Mais en vrai, il y en a une tétra-chiée, en fonction de la sévérité de leur filtrage, des énergies pour lesquelles ils sont adaptés, de l’orientation des trous, etc…

3.3 – Faire des images

3.3.1 – Les images planaires, ou statiques

C’est le cas simple. Vous mettez la zone que vous voulez explorer en face du détecteur. Les photons sont rangés. Tout ça fait une image.

3.3.2 – Les balayages

Vous avez tous eu sous les yeux une scintigraphie osseuse avec une image du corps entier, vous vous doutez bien qu’on n’a pas des détecteurs aussi longs, donc ils se déplacent. Les machines sont aussi capables de s’y retrouver dans les positions relatives de la table et des détecteurs, le rangement des photons à la bonne place ne pose pas de problème.  C’est une évolution des statiques.

3.3.3 – Les tomoscintigraphies

Là, ça devient un poil plus velu (#BadumTsss).

Vous centrez votre caméra sur la zone que vous voulez explorer. Vous lancez une courte acquisition, de quelques secondes. Cette image sur-moche s’appelle une projection. Puis la caméra tourne de quelques degrés autour du grand axe de la table ou de l’axe tête-pied du patient. Nouvelle projection. Et ainsi de suite jusqu’à ce que vous ayez couvert 360°, et parfois seulement 180° (parce que parfois les 180° de derrière ne t’apportent que des soucis, #CLDLJM).

Et là, vous devez reconstruire le volume en 3D. Globalement, vous avez 2 méthodes. Je ne vais pas m’étendre, déjà, je ne suis pas un cador sur le sujet, bien que je le trouve assez rigolo, et si on y rentre, je suis OBLIGÉ de vous parler de transformée de Fourier, d’espace fréquentiel, de filtre passe-bas (et donc de vous mettre en lien cette vidéo de PV Nova), de faire une disgression sur le JPEG, le MPEG, le FLAC/ALAC et les surdités, et ça va être vraiment trop long :

  1. La rétroprojection filtrée, efficace, rapide pour les consoles d’imagerie. C’est monolithique. Tu lances, ça sort. Tu peux bidouiller un peu les filtres pour que ça pique plus ou moins les yeux. Sur les images de médecine nucléaire, souvent, le résultat est tout pérave assez moyen.
  2. Les reconstructions itératives. C’est beaucoup plus versatile. On part toujours de la rétroprojection filtrée, mais on peut bidouiller plein de trucs, et notamment y insérer des corrections de plein de phénomènes physique chiants qui dégradent les images. C’est beaucoup plus lourd sur le plan informatique, mais c’est le bon choix en médecine nucléaire. (Et en scanner, ils y viennent, les coquinous. A force d’entendre qu’ils irradient trop les gens…).

Quand vous avez fini de reconstruire, vous n’avez plus une image plane mais un volume. Pour l’interprétation, le plus usuel, c’est de faire des coupes.

3.4 – La collimation temporelle

3.4.1 – En scintigraphie standard

Il est possible de ranger chaque détection de photon dans le temps. Ca n’est pas toujours utile, et il y y plein d’examens où ranafoute on s’en passe très bien. Prendre l’information « temps » en plus, on appelle ça le « mode liste » : en gros ça revient à enregistrer pour chaque détection de photon dans le cristal :

  1. L’énergie du photon.
  2. L’endroit où il faut le ranger.
  3. Le moment où la désintégration et la détection du photon émis à cette occasion, ont eu lieu (ben oui, la vitesse de déplacement des photons, l’ordre d’idée c’est la vitesse de la lumière, et la distance entre l’intérieur de votre patient et le cristal, ça cause en centimètres. Donc bon, l’approximation est pas monstrueuse, ça ira.).

Après, le temps, vous pouvez l’organiser comme vous voulez.

Au plus simple, c’est le temps écoulé depuis le début de l’examen. Par exemple, pour certaines scintigraphies rénales, vous faites des images qui correspondent à des intervalles de quelques secondes après l’injection, puis des images par tranches d’une minute jusqu’à 20 ou 30 minutes après l’injection.

Après, vous pouvez compliquer un peu la manière dont vous organisez le temps. En fonction de ce qui vous chante. D’un autre paramètre. Prenons, AU HASARD, l’exemple de l’ECG, tiens. Vous faites une acquisition en mode liste, vous avez détecté plein de photons, vous savez où, et vous savez quand.

Et puis dans le même temps, vous enregistrez l’ECG du patient. Vous détectez automatiquement les ondes R des complexes QRS du patient. Vous connaissez le temps moyen qui sépare deux ondes R. Vous le divisez en 8 ou 16 parties égales. Et vous décidez d’organiser le temps en « dans telle partie de l’intervalle RR ». Chaque photon détecté va dans la partie de l’intervalle RR où il a été détecté. Vous faites donc des images de chaque partie de l’intervalle RR.

Si vous étudiez le métabolisme osseux, ça n’a AUCUN INTÉRÊT. En revanche, si votre traceur vous montre les parois, ou le contenu, du ventricule gauche, ça devient beaucoup plus intéressant : déjà, on peut faire des petites vidéos, des genres de GIFs, en fait, et ça c’est déjà cool \o/. Mais à quoi ça sert ? A calculer la FEVG. A voir si une paroi du VG bouge. Ca n’a l’air de rien, mais c’est super-important. Je développerai ça dans un billet ultérieur sur les scintigraphies cardiaques.

3.4.2 – En TEP

En TEP, c’est un peu différent. Le mode liste, ça existe. On s’en sert très rarement en routine.

Juste un petit détail géométrique sans lequel c’est incompréhensible : les gamma-caméras de scintigraphie, c’est une table et deux blocs de détection. Deux gros cubes, le plus souvent un sous le patient, allongé sur la table, et un au dessus. En TEP, c’est une couronne de détecteurs, la table et le patient passent au milieu.

Mais en TEP, le temps est un truc inhérent à la détection. Détecter un événement en TEP, c’est détecter deux photons :

  • Dont l’énergie est 511 keV
  • ET par deux détecteurs diamétralement opposés dans la couronne de détecteurs
  • ET dans un intervalle de temps très court, qui se mesure en nanosecondes (oui, oui. Mmmmhh. Milli-, micro-, nano-. Et ouais.).

Et après, tu repousses tout ça dans la reconstruction, et tu as ton volume et tes coupes.

Voilà une bonne chose de faite. Je me propose de ne plus jamais y revenir, mais de vous y renvoyer une fois le temps. Niark Niark Niark.

Non, non, ça va, ça s’est plutôt bien passé.gif

Publicités

7 réflexions au sujet de « Scintigraphie et TEP : de quoi on cause ? »

  1. Ping : Une TEP-FDG, comment ça se passe ? | 99 nuances de flou

  2. Ping : Vendredi, c’est embolie : la scintigraphie pulmonaire | 99 nuances de flou

  3. Ping : Imagerie fonctionnelle des surrénales | 99 nuances de flou

  4. Ping : Les scintigraphies rénales | 99 nuances de flou

  5. Ping : Les scintigraphies cardiaques | 99 nuances de flou

  6. Ping : Quelques notions et réflexions à propos de radioprotection patients | 99 nuances de flou

  7. Ping : La TEP à la F-choline dans les adénocarcinomes de prostate | 99 nuances de flou

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s