vignette|Appareil de scintigraphie.
La scintigraphie est une méthode d'imagerie médicale de médecine nucléaire qui produit une image fonctionnelle par l'administration d'un médicament radiopharmaceutique (MRP) dont on détecte les rayonnements une fois qu'il a été capté par l'organe ou la cible à examiner.
Le patient reçoit des molécules ou des isotopes radioactifs qui vont se fixer sur les organes ou les tissus que l'on cherche à explorer. Ensuite, une machine, en général une gamma-caméra, détecte les rayons gamma émis depuis le corps. Enfin, on reconstruit l'image obtenue. La dose de radioactivité est maintenue faible de manière à minimiser les risques liés à l'irradiation. Par exemple, une scintigraphie osseuse n'irradie pas plus que d'autres examens d'imagerie comme une radiographie ou un scanner http://www.asn.fr/index.php/content/download/16335/103232/file/08+Dossier+148.pdf..
Elle peut être utilisée pour visualiser plusieurs parties du corps, selon le traceur utilisé et ce que l'on veut voir. Elle permet de voir la forme et le fonctionnement de l'organe, la présence de tumeur primaire ou secondaire, l'origine de douleurs ou de maladies. Elle peut aussi servir à confirmer un diagnostic incertain.
Principe La scintigraphie. est une imagerie d'émission (c’est-à-dire que le rayonnement vient du patient après injection du traceur appelé radio pharmaceutique), par opposition à l'imagerie radiographique qui est une imagerie de transmission (le faisceau est externe et traverse le patient).
On injecte au patient un traceur : c'est l'association d'une molécule vectrice et d'un marqueur radioactif. La molécule vectrice est choisie pour se fixer de façon sélective sur une structure particulière de l'organisme (un organe, un secteur liquidien, une lésion). Dans cette molécule se trouve un isotope radioactif. Ce marqueur radioactif permet de suivre la position de la molécule dans l'organisme, car il émet un rayonnement gamma qu'on peut visualiser à l'aide d'une gamma-caméra (c'est une caméra à scintillation qui donne les scintigraphies).
Ce traceur est un médicament, appelé radiopharmaceutique, qui n'a pas d'effet sur l'organisme étant donné les doses massiques extrêmement faibles utilisées. Il émet un rayonnement à la fois adapté à sa détection et de très faible toxicité sur le plan biologique et radiotoxicologique. L'irradiation n'est pas plus importante qu'une radiographie du thorax ou de l'abdomen.
Exemples de radiotraceurs ou médicaments radiopharmaceutiques (MRP) :
Le biphosphonate marqué au technétium 99m. Les biphosphonates sont un vecteur rentrant dans l'os en formation. Le radiopharmaceutique utilisé pour la scintigraphie osseuse est composé de bisphosphonates, couplés au technétium 99m radioactif. L'iode 123 est en lui-même vecteur de la thyroïde et émetteur radioactif. Le thallium 201, analogue du potassium, pour les scintigraphies myocardiques qui recherchent des ischémies, témoignant d'une sténose (rétrécissement) des artères coronaires. Le MIBI, le DTPA, le MAG3, le DMSA, l', le technétium lui-même… sont autant de traceurs régulièrement utilisés pour respectivement, les scintigraphies myocardiques, rénales, biliaires, thyroïdiennes ou des glandes salivaires.
Il existe des traceurs permettant d'explorer un organe (cerveau, cœur, poumons, foie, reins, les vaisseaux lymphatiques…) ou des pathologies (certains cancers par exemple) comme l'Octreoscan ou la MIBG.
Le traceur est administré le plus souvent par voie veineuse. Le délai de fixation sur l'organe cible est variable, ce qui explique l'attente entre l'injection et les acquisitions.
L'élimination biologique varie selon le radiopharmaceutique (MRP). Le plus souvent l'élimination est rénale avec les urines et parfois biliaire via le foie, la bile et les selles. Cependant, indépendamment de l'élimination biologique la radioactivité diminue de façon exponentielle avec le temps, on parle de demi-vie (application d'un logarithme de base 2). Il faut donc tenir compte des deux périodes, biologique et physique selon le MRP utilisé.
Pour acquérir des images, la scintigraphie utilise une gamma-caméra. La gamma-caméra permet la localisation spatiale des photons émis par l'organe cible.
On peut obtenir : des images statiques : dont la durée d'acquisition peut varier de 1 à 20 minutes environ ; un balayage du corps entier : la caméra « balaye » le corps de haut en bas pour avoir une vision d'ensemble (comme sur l'illustration jointe) ; des images dynamiques : une séquence d'images, dont la durée de chaque image varie d'une seconde à plusieurs minutes et dont la durée totale peut varier de plusieurs secondes à plusieurs heures en fonction du processus physiologique observé. Cet enregistrement temporel permet par exemple de voir le drainage du traceur injecté sous la peau par les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux premiers relais ganglionnaires (lymphoscintigraphie pour la détection d'un ganglion sentinelle) ; des images tomographiques : l'enregistrement se fait autour d'un axe et permet d'avoir une reconstruction en trois dimensions. des images synchronisées, par exemple à l'électrocardiogramme. En l'occurrence, cela permet d'avoir une image du cœur en mouvement : le cycle cardiaque est divisé en 8 ou 16 parties. On somme ensuite toutes les images correspondant au premier huitième (ou seizième), au deuxième, huitième, et on met ces images sommées les unes derrière les autres. On obtient ainsi une visualisation en mouvement et en trois dimensions de la contraction du cœur.
Selon l'examen réalisé, la durée nécessaire à sa réalisation varie de manière importante. En effet, en fonction du délai nécessaire au traceur pour atteindre la cible souhaitée, il faudra attendre de quelques minutes à plusieurs heures avant de pouvoir commencer l'enregistrement des images. Ainsi, il faut compter de deux à trois heures entre l'injection du traceur et l'acquisition des images pour une scintigraphie osseuse, mais seulement 20 minutes pour une scintigraphie de la thyroïde au technétium et entre 48 et 72 heures pour une scintigraphie au gallium. Cela dit, les patients repartent en général entre l'injection et la réalisation des images.
Gamma caméra
On utilise une gamma caméra à scintillation pour acquérir les images. Celle-ci est constituée d'un collimateur, un écran de détection à base de matériau scintillateur (le plus souvent à base de NaI, iodure de sodium), d'un guide de lumière, d'un dispositif de mesure de lumière ou photodétecteur (souvent des photomultiplicateurs), d'une électronique associée et d'un logiciel.
La caméra utilise le plus souvent un collimateur à trous parallèles, permettant la sélection des photons qui frappent ce collimateur de façon perpendiculaire à sa surface. La collimation est essentielle pour la formation de l'image, c'est-à-dire pour déterminer l'origine des photons (une focalisation optique est impossible pour des photons énergétiques). En ne conservant que les photons parallèles à l'axe, on réalise une projection de la source d'émission (l’organe ou les cellules d’intérêt) sur le détecteur de la caméra (la caméra).
Le rôle de l'écran scintillateur est de détecter les photons gamma : le matériau excité par les photons gamma se relaxe par émission de photons de plus basse longueur d'onde, dans le domaine visible. Le guide de lumière aide au couplage optique et à la répartition de la lumière entre plusieurs cellules de photodétecteur. Les photodétecteurs servent à convertir le signal optique en signal électrique. Enfin l'électronique et l'informatique permettent l'extraction de la position et de l'énergie des photons gamma et la construction des images et spectres énergétiques.
Grâce à la mesure de l'énergie, on est capable d'améliorer la qualité d'image par sélection de l'énergie des photons : on ne retient que ceux ayant l'énergie caractéristique du radiotraceur permettant ainsi, entre autres, de rejeter les photons diffusés. On parle alors de collimation énergétique.
La quantité de matière radioactive pouvant être injectée au patient est faible et de par leurs compromis de dimensionnement géométrique la sensibilité des collimateurs est faible (typiquement 10 soit un photon sur ). On ne dispose donc que de très peu de photons pour construire l'image.
Il est donc essentiel de mesurer chacun avec le plus grand soin, en le localisant et en estimant son énergie correctement. On utilise pour cela des dispositifs d'amplification de lumière extrêmement sensibles, les photomultiplicateurs ou Channeltrons. Ces dispositifs agissent comme des amplificateurs et sont relativement volumineux. On ne peut donc pas en mettre autant que de pixels requis dans l'image finale. Cependant, il est possible de faire de l'interpolation entre les photomultiplicateurs pour déterminer la position précise de scintillation. La résolution spatiale n'est donc pas limitée que par le nombre de dispositifs détecteurs, mais aussi par le nombre de photons de scintillation et l'extension de la surface sur laquelle ils sont détectés. En effet, le principe de positionnement utilise le calcul du «centre de masse», et permet d'obtenir une résolution spatiale inférieure à la dimension des photomultiplicateurs. Le positionnement étant déterminé statistiquement, le nombre de photons observés va limiter la précision de l'estimation.
Il y a en France en 2013 un peu plus de 460 gamma caméras réparties dans 220 centres de médecine nucléaire. Un peu moins de la moitié des machines sont des gamma caméras hybrides, couplées à un tomodensitomètre (scanner). Quelques machines récentes utilisant des détecteurs à base de matériau semi-conducteur (le CdZnTe aussi dit CZT), permettent une amélioration notable de la sensibilité et de la résolution spatiale. Toutefois leur champ de vue est réduit, ce qui limite leur utilisation de cette technologie à de petits organes, en pratique le cœur uniquement pour le moment.
Utilisation La scintigraphie est une technique d’exploration du corps humain qui permet de diagnostiquer des maladies.
La scintigraphie myocardique .permet l'étude de la perfusion du myocarde, c'est-à-dire le flux sanguin arrivant dans le muscle cardiaque. C'est une des méthodes de choix pour explorer la maladie coronaire. En effet, lorsqu'une artère coronaire se bouche partiellement, cela peut entrainer une souffrance (ischémie) et, si elle s'obstrue totalement, une nécrose (infarctus). La scintigraphie permet de manière dite non invasive de mettre en évidence les zones ischémiques pendant un effort ou les zones nécrosées après un infarctus par exemple. Elle permet de différencier les cardiomyopathies ischémiques et dilatées, hypertrophiques ou restrictives. On peut également avoir une information sur le fonctionnement du muscle, le volume du cœur et sa capacité à se contracter (fraction d'éjection).
La scintigraphie pulmonaire permet d'imager les fonctions de ventilation et perfusion du poumon, afin de diagnostiquer une embolie pulmonaire. L'embolie pulmonaire est un défaut de circulation sanguin dans le poumon due à l'obstruction par un caillot. La scintigraphie pulmonaire consiste à administrer par voie aérienne un aérosol radioactif dans le poumon et à observer sa position ; dans un deuxième temps, on injecte un traceur radioactif dans le sang du patient afin d'observer le flux sanguin dans le poumon. Le rapport ventilation/perfusion effectué sur les images obtenues met en évidence une embolie (zone ventilée mais non perfusée).