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Place de la Médecine

Nucléaire en Pneumologie :

Principe, Technologie et

Évolutions technologiques

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Scintigraphie

• Principe d’imagerie en scintigraphie

• Imagerie Gamma caméra : émission à simple photon

– Scintigraphie pulmonaire Ventilation et Perfusion

– Scintigraphie osseuse

• Imagerie Tomographie d’émission de positons: TEP

– TEP 18 FDG

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Principe : Scintigraphie :

imagerie fonctionnelle

• Utilisation de traceurs radioactifs

– Faible quantité de radioactivité : émission de rayonnement par

désintégration

– Radio-isotopes utilisés: le plus souvent de demi-vie (période) courte

– Le plus souvent par injection IV (mais aussi voie orale ou ventilation)

– Enregistrement d’images réalisées à différent temps après injection

selon le traceur et l’organe qui doit être analysé

• Traceurs: radioélément seul ou molécule marquée par un

radioélément (sélection en fonction de l’organe que l’on

veut explorer), le traceur va se distribuer dans des organes

spécifiques et permettre d’étudier le métabolisme du

traceur: c’est une imagerie fonctionnelle.

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Imagerie

• Imagerie de Gamma Caméra: détection de rayonnement

Gamma

– Images planaires

– Images tomographiques : Tomographie d’émission

monophotonique ou TEMP:

• Imagerie de Caméra TEP: détection de l’annihilation de

positons dans la matière (donne lieu à émission de 2

rayonnements gamma en coïncidence de 511 kev à 180°)

– Images tomographiques: Tomographie d’émission de

positons ou TEP: radiopharmaceutique émetteur de

positons

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Imagerie Gamma Caméra

• Technique d’Imagerie Fonctionnelle et métabolique

– Système hybride : TEMP couplé à un TDM imagerie

couplée morphologique et fonctionnelle

• Injection d’un traceur:« émetteur de rayonnement Gamma »:

– Traceurs: radioélément seul ou molécule marquée par un

radioélément (radiopharmaceutique):

– Le technétium ( 99mTc) est le radioélément le plus utilisé en

médecine nucléaire sur les gamma caméra conventionnelles

(d’émission simple photon): demi-vie 6 heures

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Gamma camera

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Préparation radio pharmaceutique

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Imagerie gamma caméra

• Scintigraphie de ventilation pulmonaire:

– inhalation d’un aérosol de particules ultra-fines de carbone

marqués au 99mTc d’une petite quantité de

radiopharmaceutique marqué

– Inhalation d’un gaz radioactif: le Krypton (81Kr).

• Scintigraphie de perfusion pulmonaire:

– Injection de Macroaggrégats de sérum albumine humaine

marqués au 99mTc

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Scintigraphie pulmonaire

• Scintigraphie pulmonaire de ventilation: avec un aérosol

de particules ultra-fines de carbone marqués au 99mTc ou

avec un gaz le Krypton (81Kr).

• Scintigraphie pulmonaire de perfusion: Macroaggrégats

de sérum albumine humaine marqués au 99mTc

• Les deux examens sont réalisés séquentiellement ou en

même temps si l’examen de ventilation est réalisé avec

du Krypton (81Kr).

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Ventilation: principe et technique

• Préparation du patient: aucune (patient non à jeun)

• Patient allongé en décubitus dorsal

• Ventilation du patient avec un embout buccal (et

utilisation d’un pince-nez) ou un masque durant 3 à 5

minutes avec une pause de 3 à 4 secondes à la fin de

chaque inspiration

• La distribution des aérosols marqués ou du gaz Kr81 est

le reflet de la distribution des débits d’air

bronchoalvéolaire

• Réalisation immédiate d’images planaires et /ou d’images

tomographiques

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Ventilation :

technique • Aérosols marqués au 99mTc

– Nano-particules de carbone (Ø 0,14 µm)

• Se distribuent (équilibre) selon les volumes alvéolaires

• Acquisitions images séquentielles ventilation en utilisant la

gamma caméra

• Il sera fait ensuite une scintigraphie de perfusion (même

isotope : légère interférence)

• 81mKrypton

• Gaz produit à partir d’un générateur, demi-vie très brève (13

s), acquisition des images de ventilation

• Intérêt avec le 81mKrypton : acquisition simultanée des

images ventilation / perfusion (car les isotopes différents)

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Perfusion: technique

• Patient non à jeun

• Injection Intra-Veineuse en décubitus dorsal

• Macroaggrégats de sérum albumine humaine marqués au 99mTc : diamètre : 10 à 100 µm, nombre : 200 000 à 700 000

• Se distribuent selon les débits loco-régionaux de perfusion pulmonaire, au niveau des capillaires .

• Pas de contre-indication de cette examen : seul examen de scintigraphie qui peut être réalisé chez la femme enceinte (on utilise une activité réduite). Chez la femme qui allaite, une interruption de l’allaitement pendant 12 heure est nécessaire).

• Acquisition des images de perfusion : planaires et/ ou tomographiques

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Perfusion: Principe et technique

• Cela se traduira donc par une zone non fixante

scintigraphique: une hypoperfusion qui est systématisée:

segmentaire, sous segmentaire ou lobaire

• La scintigraphie pulmonaire aux MAA- 99mTc est donc une

imagerie de perfusion

• La présence d’une embolie va empêcher la distribution

des MAA- 99mTc: le territoire en aval ne sera pas perfusé

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Perfusion: Principe et technique

• Indications: diagnostic d’embolie pulmonaire, image de

référence d’embolie pulmonaire et suivi pour les

séquelles (6 mois), examen de référence pré-opératoire

de néoplasie pulmonaire pour apprécier la fonction

respiratoire post exérèse

• Pas de contre-indication : il est possible de réaliser une

scintigraphie pulmonaire chez une femme enceinte si une

embolie pulmonaire est suspectée (activité injectée très

faible)

• Précaution : penser à suspendre l’allaitement

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Réalisation des images

• Patient en décubitus dorsal

• Acquisitions planaires,

• Selon 6 ou 8 incidences: faces antérieure et postérieure,

obliques postérieures, obliques antérieures, ± profils

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Scintigraphie pulmonaire

normale • Les images normales montrent une répartition homogène

du traceur en ventilation et en perfusion (voir exemple )

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Scintigraphie pulmonaire normale

ventilation perfusion perfusion ventilation

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ventilation perfusion

Scintigraphie pulmonaire normale

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Scintigraphie anormale

• Exemple : dans l’embolie pulmonaire (présence d’un caillot

de sang qui entraîne une obstruction artérielle altérant la

perfusion):

– les images de perfusion montrent une absence de

perfusion au niveau de certains segments pulmonaires

correspondant à des segment non perfusés.

– Mais les images de ventilation montrent (au moins au

début) une ventilation pulmonaire qui est normale avec

répartition du traceur normale et homogène,

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ventilation perfusion

Embolie pulmonaire bilatérale

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Scintigraphie pulmonaire

• Bilan avant chirurgie: bilan d’opérabilité: quantification

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Imagerie Caméra TEP

• Technique d’Imagerie Fonctionnelle et métabolique

– Système hybride : TEP couplé à un TDM imagerie

couplée morphologique et fonctionnelle

– PET Scan (terme anglais)

• Injection d’un radiopharmaceutique « émetteur de

positons »:

– Le plus utilisé actuellement le 18 Fluor

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Caméra TEP

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Émetteurs de positons utilisés en TEP Énergie

maximum

(keV)

Parcours moyen

dans l’eau (mm) Période Mode de production

Carbone 11 960 1,1 20 min Cyclotron

Azote 13 1 198 1,5 10 min Cyclotron

Oxygène 15 1 732 2,7 2 min Cyclotron

Fluor 18 633 0,6 110 min Cyclotron

Cuivre 62 ~ 2 500 9,7 min Générateur

Gallium 68 1 898 3,1 68 min Générateur

Brome 76 3 980 5,0 16,3 h Cyclotron

Rubidium 82 3 350 75 s Générateur

Iode 124 2 135 4,2 j Cyclotron

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Imagerie Tomographie

d’émission de positons: TEP • Les caméras de tomographie à émission de positons

permettent de détecter les deux photons gamma de 511 keV émis à 180° lors de l’annihilation du positon +.

• Les images TEP sont des images fonctionnelles (par exemple : métabolisme du glucose pour le TEP 18FDG)

• Elles sont couplées à un scanner TDM et permettent d’obtenir des images corrigées de l’atténuation de meilleure qualité et des images de superposition des images morphologiques (TDM) avec les images fonctionnelles (TEP)

• Elles ont une meilleure sensibilité de détection et une meilleure résolution d’image que les gamma caméras d’émission à simple photon.

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• Estimation de l’atténuation par TomoDensitoMétrie

(scanographe TDM)

• Utilisation d’images TDM pour évaluer l’atténuation des

photons de 511 keV

Correction de l’atténuation

Image Corrigée Image non corrigée

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SUV (Standard Uptake Value)

• SUV: c’est la valeur de la fixation du traceur

• Caractérise la fixation du glucose (TEP-FDG)

• Le SUV permet d’analyser l’évolution de la fixation

(hypermétabolisme glucidique) des tumeurs pendant

traitement

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Traceurs TEP autorisés en

France • Métabolisme Glucidique

– 18 FDG

• Métabolisme des Acides Aminés

– 18 FDOPA

• Métabolisme des Acides Gras

– 18 F Choline

• Fluorure de sodium : 18FNa

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Imagerie TEP 18 FDG

• TEP au 18 FDG Analogue du glucose marqué au

18Fluor: [18F]-fluoro-2deoxyglucose

– Premier traceur TEP utilisé en cancérologie

• Mesure l’activité métabolique glucidique au niveau des

tumeurs

– Analogue du glucose qui pénètre dans la cellule mais

ne peut pas ressortir et s’accumule dans la cellule

– La cellule tumorale: forte consommation de glucose:

par captation et augmentation des transporteurs du

glucose

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Contre-indications

• Absolue:

– Grossesse

• Relative:

– Allaitement: suspendre 24h

• Précautions: diabète équilibré

– Dosimétrie favorable (15 à 20 mSv si TEP/CT)

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Réalisation de l’examen

• Patient à jeun de 6 heures mais hydratation correcte

• Contrôle de la glycémie

• Mise au repos et au chaud (éviter de fixations

musculaires et de la graisse brune)

• Injection intra veineuse de 5 MBq /kg de 18-FDG

• Acquisition des images à 1 heure après injection

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Distribution physiologique du

traceur

• Cerveau

• Glandes salivaires

• Cœur

• Foie

• Elimination urinaire

• Elimination digestive

• Moelle osseuse

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Interprétation des images

• Fixation anormale si non physiologique et augmentée

• Cette hyperfixation : traduit un hypermétabolisme

glucidique

• Analyse semi-quantitative:

– Valeur standardisée de la fixation SUV « standardized

uptake value » quantité de FDG rapportée à l’activité

injectée et au poids du corps du patient

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18FDG TEP en pneumologie:

indications • Cancer du poumon:

– Caractérisation d’un nodule pulmonaire isolé

lorsque sa taille est > 1cm)

– Bilan d’extension d’un cancer broncho-pulmonaire

avéré

– Détection des récidives

– Évaluation sous traitement

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Imagerie 18 FDG TEP en

Pneumologie • Diagnostic de malignité d’un nodule solitaire

• Risque de faux négatifs :

– Taille des lésions (infracentimétrique)

– Nature histologique ( cancer bronchiolo-alvéolaire)

• Risque de faux positifs : maladies inflammatoires ou

infectieuses

TEP : caractérisation de nodule

• Nagelschneider et al. Am J Nucl Med Mol Imaging 2017,

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TEP : caractérisation de nodule

• Nagelschneider et al. Am J Nucl Med Mol Imaging 2017

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TEP en pneumologie

• Indication de l’examen TEP au 18 FDG dans la

sarcoïdose : meilleure sensibilité de détection que la

scintigraphie au gallium

• Utilisation des images TEP en radiothérapie externe :

permet de centrer les champs d’irradiation des cancers

selon les zones tumorales où la captation du traceur est

la plus élevée

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Conclusion : TEP en

pneumologie

• Place de la TEP importante en oncologie mais aussi pour

pour la détection de processus infectieux ou

inflammatoires

• Nouveaux traceurs pour mieux évaluer le suivi après

traitement