"Bases physiques de la scintigraphie
et de la
tomographie à émission de positions"
Maryse Hoebeke Professeur Ulg
Ouvrage de référence :
Bases physiques de l’imagerie médicale
Alain Seret et Maryse Hoebeke,
Gamma-caméra à double-tête
Une onde électromagnétique
Propagation d’un champ électrique et d’un champ magnétique oscillant qui s’engendre mutuellement
sont perpendiculaire entre eux
et perpendiculaires à la direction de propagation de l’onde
Paramètres caractérisant les ondes périodiques
Longueur d’onde : distance entre deux crêtes successives
Période T : temps nécessaire pour que l’onde ait parcouru une distance égale à sa longueur d’onde
Fréquence f : nombre de crêtes passant en un point de l’espace par seconde
La propagation des radiations électromagnétiques dans les milieux obéit aux phénomènes ondulatoires
réflexion réfraction interférence
diffraction
tant qu ’il n ’y a pas d ’échange d ’énergie avec la matière
Les échanges d ’énergie avec la matière absorption
émission
Noyau
99% de la masse totale de l ’atome rayon atomique de l ’ordre de 0.1 nm
X
A Z
Le noyau atomique
Nombre protons
Nombre de protons + neutrons
Même élément chimique X :
( même nombre d’électrons et de protons)
Mais nombre de neutrons différents
Radioactivité
Transformation spontanée de noyaux atomiques instables d’un élément en noyau d’un autre élément
La radioactivité Processus nucléaire - naturelle - artificielle 3 types de radiation , ,
La force nucléaire
Responsable de la cohésion du noyau
Beaucoup plus forte que les forces de répulsion électrique Force de faible portée
Intensité de la force pour 2 protons distants de 2 10-15 m
Force grav. ( portée illimitée): intensité 10-34 N
Force électromagn. (portée illimitée) : intensité 102N
Force nucléaire (portée qlq 10-15 m): intensité 104 N
répulsive si d < 0.5 10-15 m
8 MeV pour séparer un nucléon du noyau 13.6 eV pour séparer l ’électron du proton dans l ’atome de l ’hydrogène
Naturelle : décomposition spontanée concerne les éléments les plus lourds tableau périodique (Z >82)
3 types de radiation
Energie des rayons et plusieurs keV voire MeV
: noyau d ’hélium (2 protons, 2 neutrons)
: électrons
: ondes électromagnétiques ( < 10-9 m, f> 1018 Hz)
Artificielle
création de nouveaux isotopes instables (laboratoire) Leur radioactivité est dite artificielle
, ,
mais émission dans certain cas de positons (e+),
même masse que l ’électron mais charge +e On va distinguer
+ (positons) et - (électrons)
Phénomène statistique
Il y a une certaine probabilité de désintégration pour chaque noyau d’un élément radioactif
dans un laps de temps donné.
Cependant
Pour une certaine quantité de noyaux, il s’en désintègre en l’unité de temps
N = N
0
e
-t
La loi
Nombre de désintégrations par unité de temps Activité = N0e-t
Idem électron dans structure atomique
Les nucléons se trouvent sur niveaux discrets d ’énergie dans la structure nucléaire
Les nucléons sont des particules de spin 1/2 respectent le Principe d ’exclusion de Pauli
Deux nucléons de même espèce et dans le même état quantique ne peuvent occuper le même niveau d ’énergie
protons neutrons
Traceurs : substances susceptibles de se localiser au sein de l ’organe à étudier
Marqueurs 99mTc 201TI 131I 123I 81mKr
Marqueurs qui sont aussi des traceurs
123I :
problèmes de thyroïde
81mKr inhalé :
En scintigraphie
Les isotopes radioactifs = marqueurs Deux catégories
- Les émetteurs purs : les plus intéressants
(énergie des photons entre 40 et 500 keV, la plupart
de ces émetteurs sont obtenus par capture électronique) - Les émetteurs - : - sans intérêt pour scintigraphie
En TEP
Capture électronique
La capture électronique est un mécanisme par lequel
un proton du noyau entre en interaction avec un électron des couches profondes de l’atome
p+e-n + Y Y Y e X A Z A Z A Z A Z 1 * 1 * 1
Les émetteurs métastables
99mTc = 99*Tc = technécium à l ’état excité
Tc
Tc
e
Tc
Mo
m m 99 43 99 43 99 43 99 42Originalité de la scintigraphie
Originalité de la scintigraphie
Elle permet de suivre l ’évolution de la répartition
Elle permet de suivre l ’évolution de la répartition
du traceur en fonction du temps et ainsi de différentier
du traceur en fonction du temps et ainsi de différentier
les structures sur le plan fonctionnel.
les structures sur le plan fonctionnel.
Repérer ainsi des structures pathologiques
Scintigraphie à balayage
Scintigraphie à balayage
Utilise un détecteur mobile qui parcourt ligne par ligne
Utilise un détecteur mobile qui parcourt ligne par ligne
la zone à explorer et permet la construction d’une image
la zone à explorer et permet la construction d’une image
qui reflète la localisation de l ’activité radioactive
qui reflète la localisation de l ’activité radioactive
de la zone explorée
-caméra tomographique
le détecteur tourne autour du lit du patientimages prises suivant de multiples positions des détecteurs reconstruction de l’image finale à trois dimensions
(algorithmes mathématiques) Tomoscintigraphie appelée en anglais SPECT
en français TEMP
Tomographie à émission de positons
Tomographie à émission de positons (TEP)(TEP) Positon Emission Tomography (PET)
Positon Emission Tomography (PET)
Obtention d’images en coupe qui peuvent être traitées
Obtention d’images en coupe qui peuvent être traitées
Obtention d’une représentation tridimensionnelle
L.O.R.
L.O.R.
Droite parcourue par les deux photons
Droite parcourue par les deux photons
Mémorisée
Mémorisée
Attribution d ’un poids égal au nombre de fois
Attribution d ’un poids égal au nombre de fois
que 2 photons sont détectés en opposition
que 2 photons sont détectés en opposition
Recherche des points d’intersection des L.O.R.
Recherche des points d’intersection des L.O.R.
en tenant compte de leur poids
en tenant compte de leur poids
Reconstruction
Les points d ’intersection sont
Les points d ’intersection sont
les points d ’annihilation des positons
les points d ’annihilation des positons
Ils sont éloignés du point d ’émission du positons
Ils sont éloignés du point d ’émission du positons
dégradation de la résolution
