Tomographie à émission de positon

Infos
Reconstruction tridimensionnelle de la distribution de glucose marqué au fluor 18 telle que mesurée par tomographie d'émission de positons La tomographie par émission de positons (TEP) est une méthode d'imagerie médicale nucléaire qui permet de mesurer en trois dimensions l'activité métabolique d'un organe grâce aux émissions produites par les positons issus de la désintégration d'un produit radioactif injecté au préalable. La TEP repose sur le principe généra
Tomographie à émission de positon

Reconstruction tridimensionnelle de la distribution de glucose marqué au fluor 18 telle que mesurée par tomographie d'émission de positons La tomographie par émission de positons (TEP) est une méthode d'imagerie médicale nucléaire qui permet de mesurer en trois dimensions l'activité métabolique d'un organe grâce aux émissions produites par les positons issus de la désintégration d'un produit radioactif injecté au préalable. La TEP repose sur le principe général de la scintigraphie qui consiste à injecter un traceur dont on connaît le comportement et les propriétés biologiques pour obtenir une image du fonctionnement d'un organe. Ce traceur est marqué par un atome radioactif (carbone, fluor, azote, oxygène...) qui émet des positons dont l'annihilation produit elle-même deux photons. La détection de la trajectoire de ces photons par le collimateur de la caméra TEP permet de localiser le lieu de leur émission et donc la concentration du traceur en chaque point de l'organe. C'est cette information quantitative que l'on représente sous la forme d'une image faisant apparaitre en couleurs les zones de forte concentration du traceur. Ainsi la TEP permet de visualiser les activités du métabolisme des cellules : on parle d'imagerie fonctionnelle par opposition aux techniques d'imagerie dite structurelle comme celles basées sur les rayons X (radiologie ou CT-scan) qui se limitent aux images de l'anatomie. Par conséquent, la tomographie par émission de positons est un outil diagnostic qui permet de déceler certaines pathologies qui se traduisent par une altération de la physiologie normale comme les cancers. La TEP est aussi utilisée en recherche biomédicale, par exemple en imagerie cérébrale où elle permet de révéler les régions actives du cerveau lors de telle ou telle activité cognitive de manière analogue à ce qui se fait avec l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.

Qu’est-ce qu’une TEP ?

Schéma du processus d'acquisition d'une TEP Une tomographie par émission de positons (TEP) est un examen d’imagerie médicale par scintigraphie réalisé dans les services de médecine nucléaire d'un hôpital. La scintigraphie en TEP est obtenue par injection d’un traceur faiblement radioactif par voie intraveineuse. Le plus souvent, il s'agit du 18F-flurodéoxyglucose (en abrégé 18F-FDG). Ce traceur est semblable au glucose : il se fixe au niveau des tissus qui consomment de grandes quantités de ce sucre comme les tissus cancéreux, le muscle cardiaque ou encore le cerveau. Le fluor 18, dont la demi-vie est inférieure à 2h, émet ensuite de façon temporaire des rayonnements que l’on peut suivre dans l’organisme du patient grâce à une caméra spéciale, une caméra TEP. Une caméra TEP est un appareil qui a l’aspect d’un "scanner", mais son principe de fonctionnement est différent. En effet, l'atome radioactif (par exemple, le fluor 18) se désintègre en émettant un positon. Celui-ci va s'annihiler avec un électron du milieu, après un très court parcours (en général inférieur à 1 mm). Cette annihilation produit deux photons gamma qui partent en direction opposée, ce qui rend possible le traitement tomographique des données. En effet, les capteurs situés tout autour du patient détectent les photons d'annihilation en coïncidence (c’est-à-dire ceux qui arrivent en même temps), ce qui permet d'identifier la ligne sur laquelle se trouve l'émission des photons. Un système informatique reconstitue ensuite à l'aide d'un algorithme de reconstruction les images de la répartition du traceur au niveau d’une partie ou de la totalité du corps sous la forme d'une image 2D ou d'un objet 3D. La TEP est un examen d'imagerie qui permet d’obtenir des images du fonctionnement métabolique des organes, des tissus ou des cellules. C'est la raison pour laquelle, on parle d’imagerie fonctionnelle. Aujourd'hui, la plupart des caméras TEP sont fréquemment couplées à un tomodensitomètre à rayons X (CT-scan), ce qui permet de superposer l'image fonctionnelle (Image TEP) à sa localisation anatomique précise dans le corps (Image CT).

Exposition aux radiations

Au cours d'une tomographie par émission de positons, le patient reçoit environ une dose de 10 mSv ce qui correspond à la dose reçue au cours d'un scanner thoraco-abdominal. On injecte en général au patient de l'ordre de 3 à 5 MBq/kg (5 millions de désintégrations par seconde) soit de 5 à 10 mCi pour un adulte pour le FDG. La période radioactive (la période où l'activité du produit se divise en 2) du produit le plus utilisé en TEP (le 18F) est de l'ordre de 110 minutes, donc en 24h la quasi totalité de la radioactivité a disparu. L'examen lui-même dure en général près d'une demi-heure.

Exposition passive

Par précaution, il est recommandé aux enfants et aux femmes enceintes de ne pas s'approcher de la personne qui vient de subir un examen TEP pendant les quelques heures qui suivent l'examen.

Principaux traceurs utilisés

Le 18F FDG

Le 18F-FDG est un sucre semblable au glucose, rendu radioactif. C’est la radioactivité de ce fluor particulier rajouté au glucose qui permet sa détection par la caméra TEP. Pour vivre, fonctionner et se reproduire, les cellules ont besoin d’énergie sous forme de glucose, sucre assimilable par l’organisme. Cette source énergétique est essentielle aux nombreuses cellules de l’organisme et elle se trouve naturellement dans le sang. Plus l’activité des cellules est importante, plus leur consommation de glucose augmente. Les cellules cancéreuses se multiplient sans cesse. Ces nombreuses multiplications nécessitent beaucoup d’énergie. Elles ont donc une consommation anormalement élevée de glucose par rapport aux cellules normales. C’est grâce à cette consommation excessive de glucose que l’on peut repérer le tissu cancéreux avec la caméra TEP. Le 18F-FDG se comporte comme le glucose, mais contrairement à celui-ci, il n’est pas une source d’énergie utilisable par la cellule cancéreuse. Il s’accumule alors dans la cellule qui devient radioactive, de plus la molécule 18F- FDG est phosphorylé par la cellule qui "tente" de l'assimiler dans son métabolisme, ce qui l'empêche de ressortir de la cellule et le 18F-FDG-6P s'y accumule. En devenant radioactive, elle émet des rayonnements qui peuvent être détectés par la caméra TEP. Le tissu cancéreux est ainsi repéré grâce à l’accumulation du produit radioactif sous la forme d’une image d’hyperfixation. Toutes les informations recueillies par la caméra TEP reposent sur la radioactivité repérée dans les tissus après que le 18F-FDG ait été injecté au patient. Le système informatique relié à la caméra TEP produit des coupes et des images en trois dimensions, des endroits du corps où le 18F-FDG s'est accumulé.

Comment se déroule l’examen TEP ?

Image d'un appareil de TEP L’examen se déroule en deux temps. A son arrivée, le patient est installé sur un lit et doit se reposer. Un technicien spécialement formé injecte dans une veine du bras ou dans une perfusion posée au préalable, une dose de traceur radioactif (par exemple, le 18F-FDG) diluée dans une solution salée. Le patient reste au repos une heure au moins. Ce temps permet au produit de bien se répartir dans l’organisme et d’être capté par les tissus (comme les tumeurs). Avant de s’installer sur le lit d’examen de la machine TEP, le patient se rend aux toilettes afin de vider au maximum la vessie (voie d'élimination du produit non fixé). Le patient doit ensuite se détendre au maximum. Il est installé au calme avec, si possible, une lumière douce. À partir de l’injection, toutes les activités qui peuvent perturber la diffusion du traceur sont à éviter. Il faut rester le plus immobile possible (en évitant de bouger, de parler ou de mâcher un chewing-gum) afin de ne pas stimuler les muscles, de même il est déconseillé de lire car cela fait travailler le cerveau et donc augmente la consommation de glucose, ce qui risque de modifier les résultats de l’examen. Lors de l’examen, le patient est allongé sur un lit qui se déplace à l’intérieur d’un anneau détecteur. Seule une partie du corps se trouve à l’intérieur de l’appareil. De ce fait, les patients claustrophobes ne ressentent en général aucune gêne particulière au cours de l'examen. De plus, la machine est silencieuse, contrairement à l'IRM. L’enregistrement des images dure de 20 à 40 minutes selon les machines ou l'indication de l'examen. Au total, le patient doit prévoir de rester dans le service environ 2 à 3 heures pour l’ensemble de la procédure.

Le diagnostic

Lors du diagnostic, une TEP peut être réalisée pour tenter d’identifier la maladie à l’origine des signes ou des symptômes ressentis ou observés par le patient ou d’une anomalie décelée lors d’une radiographie ou d’une échographie. Elle peut aider à déterminer si une anomalie est en fait bénigne ou maligne.

Applications

Oncologie

L'appareil TEP peut être couplé avec un scanner (ou CT-scan en anglais) pour obtenir une meilleure localisation anatomique des structures tumorales : ici, un ganglion cervical sus-claviculaire gauche est le siège d'une hyperfixation du FDG. La TEP associée avec l'injection d'un traceur, ici (18F) le fluorodésoxyglucose (FDG, FDG-PET), est utilisée en cancérologie. Ce traceur est très proche chimiquement du glucose et va donc aller se fixer sur les tissus possédant un métabolisme élevé. Notamment : le cœur, le cerveau et les cellules tumorales. La TEP peut être donc utilisée pour préciser un diagnostic ou mieux évaluer le pronostic d'un cancer, en révélant l'état d'avancement de la maladie et son éventuelle croissance. La TEP est un outil puissant en oncologie, surpassant en sensibilité et en spécificité les examens de radiologie conventionnels (IRM, scanner X, échographie) dans de nombreux cancers. On peut citer par exemple, de façon non exhaustive, les lymphomes, les cancers et les nodules pulmonaires, les localisations hépatiques des cancers digestifs, les mélanomes, les cancers du sein (en récidive) ou les cancers gynécologiques comme les principales indications aujourd'hui de la TEP au FDG.

Imagerie cérébrale

Vue axiale (par dessus) du cerveau par tomographie à émission de positon. Le principe de l'utilisation de la TEP en imagerie cérébrale (neurologie et neurosciences cognitives) repose sur le lien entre activité des neurones dans une région donnée et la mesure de la radioactivité. Ce lien est assez indirect puisqu'au travers de la TEP on mesure l'accumulation d'un radiotraceur. Le radiotraceur le plus couramment utilisé est l'oxygène 15 dont l'accumulation est due à la réponse hémodynamique, c'est-à-dire une augmentation locale du débit sanguin cérébral qui se produit lorsqu'une région du cerveau voit son activité augmenter. L'imagerie cérébrale TEP reflète donc l'apport d'énergie plutôt que l'activité cérébrale proprement dite. L'avantage de la TEP en imagerie cérébrale tient au fait qu'il est possible d'utiliser des radioligands (traceurs radioactifs) spécifiques de certains neurorécepteurs afin d'étudier des mécanismes très spécifiques de l'activité cérébrale. Ainsi, le radiotraceur raclopride marqué au carbone 11 permet de visualiser l'activité synaptique liée au récepteur D2 de la dopamine. Cette méthodologie fait l'objet de beaucoup de développement dans le domaine de la neuropsychiatrie.

Cardiologie

En cardiologie, la principale indication de la TEP au FDG est la recherche de viabilité du muscle cardiaque après un infarctus : on parle de myocarde "hibernant". Cette indication reste marginale en France en 2006. Il existe d'autres traceurs utilisables en cardiologie (mais non disponible en France pour le moment en 2007) : le rubidium (82 Rb) et le 13NH3 essentiellement. Le Rb se comporte comme un analogue du potassium et permet d'étudier la perfusion myocardique, avec une efficacité supérieure, à celle de la technique "classique" qu'est la scintigraphie myocardique de perfusion. Le couplage de la TEP avec un scanner X (tomodensitométrie), permet une amélioration de la qualité des images par rapport à la scintigraphie (correction d'atténuation, voire parfois quantification absolue de la perfusion). De plus cela laisse entrevoir la possibilité de coupler deux techniques en une : l'angioscanner des coronaires et la TEP de perfusion en un seul examen de moins de 30 minutes ! Il est probable que dans quelques années, ce traceur sera utilisé, à côté des techniques de scintigraphie dites "classiques".
-Neuropsychologie / neuroscience cognitive
-Pharmacologie

Effets secondaires pour le patient et son entourage

En raison de l’activité des radionucléides injectés (même s’ils ont une durée de vie courte), cet examen est contre indiqué aux femmes enceintes, aux mères allaitant, (la radioactivité se retrouvant dans le lait, il faut suspendre provisoirement l’allaitement) et les contacts avec les jeunes enfants et les femmes enceintes sont à éviter la journée suivant l’examen. De légères précautions de bon sens sont donc à prendre vis-à-vis du milieu familial, professionnel ou hospitalier pendant environ 12 heures, temps moyen pour que la plus grande partie de la radioactivité ait disparu.

Voir aussi

- Positron
- Imagerie cérébrale
- SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography)

Références

==
Sujets connexes
Anatomie   Atome   Azote   Becquerel   Bénigne   Cancer   Cancérologie   Carbone   Cardiologie   Cellule (biologie)   Cerveau   Collimateur   Demi-vie   Diagnostic   Diagnostic (médecine)   Dopamine   Fluor   Fluor 18   Glucose   Heure (temps)   Hôpital   Imagerie cérébrale   Imagerie médicale   Imagerie par résonance magnétique   Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle   Infarctus   Muscle   Médecine nucléaire   Métabolisme   Neurologie   Neurone   Neuropsychiatrie   Neuropsychologie   Neurorécepteur   Neurosciences cognitives   Organe   Organisme vivant   Oxygène   Pathologie   Pharmacologie   Phosphore   Photon   Physiologie   Positron   Pronostic (médecine)   Radiographie   Radioisotope   Rayon gamma   Réponse hémodynamique   Sang   Scintigraphie   Sievert   Sucre   Symptôme   Tissu biologique   Tomodensitométrie   Tomographie   Traceur   Trois dimensions   Tumeur  
#
Accident de Beaune   Amélie Mauresmo   Anisocytose   C3H6O   CA Paris   Carole Richert   Catherinettes   Chaleur massique   Championnat de Tunisie de football D2   Classement mondial des entreprises leader par secteur   Col du Bonhomme (Vosges)   De viris illustribus (Lhomond)   Dolcett   EGP  
^