Medecine Nucleaire Flashcards

1
Q

Imagerie morphologique et imagerie fonctionnelle

A

Morphologique: étude de l’anatomie: TDM et IRM

Fonctionnelle: processus biochimiques et physiologiques: TEMP (=SPECT), TEP

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2
Q

Limite de stabilité nucléaire

A

N>Z (ou N=Z si faible Z)

279 noyaux stables, Z<84

~ 1 200 instables
65 naturels

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3
Q

Transformations radioactives

A

β- : trop de neutrons, n devient p

β+ et CE : trop de protons, p devient n

Radioactivité α : trop de protons et neutrons.

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4
Q

Particule α

A

Noyau d’Helium
Ionisant +++++
Pénétration: faible : quelques cm dans l’air
Protection : couche superficielle de la peau

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5
Q

Particule β

A

Électron / positon
Ionisant +++
Pénétration: faible : quelques m dans l’air
Protection : feuille d’aluminium, quelques mm de plexiglas

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6
Q

Particule γ

A

Photon
Ionisant +
Pénétration: très grand : quelques centaines de m dans l’air
Protection : métal densité élevé (Pb, W); béton

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7
Q

Un bon marqueur pour l’imagerie (diagnostique)

A

Minimum de rayons non pénétrants: β-, α, γ faible énergie, RX, électrons Auger

Maximum d’émission pénétrante monoénergetique (RX, γ)

  • Monoénergétique: pas de rayonnements parasites
  • Pénétrante: doit pouvoir émerger
  • Adapté aux détecteurs

Période du radionucléide adapté:

  • trop long: ❗️ radioprotection, activité spécifique faible
  • trop court: problème de logistique

Distribution:

  • Rapide
  • Ciblée et stable
  • Excrétion rapide

Le moins de dose possible, meilleure information (# thérapie: + de dose dans le plus petit volume)

+ Pureté radionucléidique, pureté radiochimique, pureté chimique

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8
Q

Un bon marqueur pour la thérapie

A

Le plus de dose dans un très petit volume

  • Émetteur α ou β pur (pas de γ parasites)
  • Énergie élevée (>1 MeV)
  • Période longue (5-20 jours)
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9
Q

Méthodes de production des marqueurs

A
  • Cyclotrons et accélérateurs linéaires: bombardement d’une cible choisie par des particules chargées
  • Réacteurs nucléaires:
  • Activation neutronique: radionucléides artificiels par bombardement neutronique de cibles choisies
  • Produits de fission: revalorisation des déchets d’origine nucléaire

• Générateurs de radionucléides: Rn. parent issu d’un cyclotron ➡️ générateur ➡️ extraction de Rn. Fils

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10
Q

Générateur de Rn

A

Système contenant un radionucléide parent déterminé et servant à la production d’un radionucléide de filiation (obtenu par élution: ex. 99Mo-99mTc, rinçage de la colonne par aspiration d’un flacon ou autre) et utilisé dans un médicament radiopharmaceutique.

Parent: période beaucoup plus grande que le fils: plusieurs séparations et extractions possibles

Stérilisés, blindés, en partie automatisés

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11
Q

Radionucléide: 67 Ga (Gallium)
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

67 Ga
Cyclotron
CE
Période: 78 heures

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12
Q

Radionucléide: 111 In (Indium)
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

111 In
Cyclotron
CE
2.8 jours

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13
Q

Radionucléide: 123 I (Iode)
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

123 I
Cyclotron
CE
13.2 heures

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14
Q

Radionucléide: 125 I
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

125 I
Activation neutronique
CE
60.2 jours (le plus)

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15
Q

Radionucléide: 131 I
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

131 I
Produit de fission
β-
8 jours

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16
Q

Radionucléide: 99m Tc (Technétium)
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

99m Tc
Produit de générateur (de 99 Mo (Molybdenum))
Tl
6 heures

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17
Q

Radionucléide: 201 Tl (Thallium)
Mode de production
Mode de désintégration
Période

A

201 Tl
Cyclotron
CE
73.1 heures

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18
Q

Produit 99m Tc est un bon candidat ?

A

Produit de générateur

  • disponible facilement (transport facile)
  • séparation facile, rendement de séparation élevé, peu d’impuretés
  • Parents (99 Mo) avec période raisonnable (67 heures)

Émission γ optimale:

  • 140 keV: maximum de sensibilité γ caméras
  • peu de rayonnement parasite

Période courte (6h)

  • suffisamment longue pour imagerie
  • suffisamment courte pour radioprotection

Propriétés dosimetriques:

  • dose / photon émis est faible
  • dose patient faible

Chimie versatile:
- marquage possible sur de nombreuses molécules

Coût modéré

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19
Q

Isotopes en TEP

A
11 C
13 N
15 O
❗️ 18 F, T=110min, Emax= 0.64 MeV
68 Ga 
82 Rb
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20
Q

Principe TEP-FDG

A

18 F- FDG (analogue du glucose par du 18F)
M reste piégé dans la cellule: accumulation et intensité radioactive de + en + intense

Fixation physiologique: cerveau, cœur, reins, vessie, foie

Fixation pathologique: cellule tumorales

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21
Q

TEP/TDM au 18 FDG

A

Caractérisation des tumeurs primitives

Bilan d’extension pré-thérapeutique

Confirmation de récidives ou leurs nombres

Évaluation de la réponse tumorale aux thérapies

22
Q

Éléments d’une γ- caméra

A

Collimateur (sélection, compromis RS- sensibilité), Cristal NaI(Tl), guide de lumière, tubes photomultiplicateurs, blindage

Calculateur de positionnement + discriminateur en énergie (pour événements mal positionnés): station d’acquisition + station de traitement et de reconstruction

23
Q

Types de collimateurs (3 types)

A

➡️ Nb de canaux, hauteur des canaux, diamètres des canaux, épaisseur des septas

Collimateur parallèle: imagerie de projection

Collimateur convergent: ↗️ de sensibilité; cerveau

Collimateur à sténopé: agrandissement; thyroïde

24
Q

Cristal scintillateur

A

Convertir énergie des photons γ en photons lumineux (moins énergétique) et pouvant être comptés par photomultiplicateur

Majorité des γ caméras commerciales équipées de cristaux NaI(Tl)

Taille standard: diamètre 30-50cm; épaisseur 9-16 mm
➡️ compromis efficacité de détection - RS

25
Pourquoi de NaI(Tl) [cristal]
Avantages: - Peu coûteux - Rendement lumineux élevé - Bonne transparence à sa propre lumière - Emission lumineuse proche de réponse lumineuse des photodetecteurs Inconvénients: - Phénomène de scintillation plutôt lent - Cristal hygroscopique - Sensibilité variations T - Sensibilité chocs
26
Guide de lumière
Plexiglas, Interposé entre cristal et PM pour ↗️ collecte des photons de scintillation Couplage cristal-PM sans trop de perte ( indices de réfraction) Uniformité de détection Dégrade RS intrinsèque
27
PM
Convertir photons lumineux en électrons (photocathode) Multiplier le nb d’électrons et collecter un signal électrique (dynodes) Signal électrique recueilli par l’anode Amplitude du signal est inversement proportionnelle à la distance entre le PM et la scintillation Caméras actuelles : Convertisseurs Analogique Numérique au bout
28
Discrimateur d’énergie
Fenêtre spectrométrique est fixée à l’aide d’un analyseur de signaux multicanaux Supprimer les photos diffusés qui contribuent à la dégradation de la qualité d’image (effets compton)
29
Def. Résolution spatiale
La plus petite distance permettant de discerner deux sources ponctuelles Largeur à mi-hauteur (LMH) de la réponse impulsionnelle Résolution spatiale intrinsèque (Ri) : capacité du détecteur, sans collimateur, à pouvoir séparer deux sources ponctuelles rapprochées Résolution spatiale géométrique (Rc) : spécifique du collimateur Résolution spatiale du système (Rs) : racinecarré(Ri^2 + Rc^2)
30
Résolution spatiale intrinsèque
Limite de résolution que peut atteindre le détecteur et l’électronique Limitée par 2 facteurs: - Diffusions multiples - Fluctuations statistiques dans la distribution des photons lumineux ➡️ épaisseur du cristal et énergie des photons incidents Ri cristaux NaI: 3mm
31
Résolution du collimateur (parallèles)
DISTANCE: Si la source s’éloigne, RS se dégrade rapidement (au carré) ÉPAISSEUR DES CANAUX: peu épais = meilleure sensibilité LARGEUR DES CANAUX: Plus ils sont larges, meilleure est la sensibilité Toute amélioration de la RS se fait au détriment de la sensibilité ➡️ compromis
32
Ce dont dépend l’efficacité de la détection (et la sensibilité) γcam
Efficacité de détection du système: - Efficacité intrinsèque du détecteur - Efficacité géométrique du collimateur ➡️ Efficacité intrinsèque: - caractéristique intrinsèques du détecteur - largeur de la fenêtre spectrométrique - taux de comptage (dû aux temps mort du détecteur)
33
Modes d’acquisition γ caméra
``` [Mode histogramme et Mode liste ➡️ enregistrement des données] Mode statique Mode corps entier Mode dynamique Acquisition synchronisée sur ECG Reconstruction tomographique ```
34
Mode histogramme caméra a scintillation
Nb de coups dans les pixels Stockage: coordonnées (x;y) , information temporelle (t) Créer famille d’images a posteriori en fct des infos d’avant Inconvénient: taille des données
35
Mode liste
Liste avec adresse X | Adresse Y et compteur temps
36
Mode statique
Mode planaire, phénomène qui n’évolue plus dans le temps Acquisition: Pendant un temps donné + nb de coups fixés Taille de matrice en général 256x256 Possibilité P fenêtres en énergie Exemple: • Scintigraphie thyroïdienne • Scintigraphie pulmonaire
37
Mode corps entier
Détecteur balaie le patient longitudinalement (ou le lit du patient bouge) Vitesse de balayage détermine: temps d’acquisition + densité de coups 1024x256; 2048x512 Ex: Scintigraphie osseuse
38
Mode dynamique
Phénomène qui évolue dans le temps Acquisition d’une série d’images statiques séquentielles dans le temps ➡️ Cinétique de fixation et/ou clairance d’un traceur dans un organe (choix de la fréquence) 64x64, 128x128 Ex: Scintigraphie rénale
39
Acquisition synchronisée sur l’ECG
Intervalle R-R (~1sec), est divisé en 8, 16 ou 32 segments. Matrice > 64x64 Ex: imagerie planaire synchronisée a l’ECG
40
Reconstruction tomographique
2D -> 3D Infos sur la profondeur Gain de contraste
41
Innovations technologiques
Ri, Résolution en énergie, linéairité géométrique, uniformité de détection, taux de comptage maximal Détecteurs solides: cristal scintillateur -> Semi-conducteur - ↗️ Résolutions Re et Rs Re: double-isotopes Rs: imagerie/ comptage des petits organes γ-caméra cardiaque
42
Déroulement examen TEP-FDG
Réduire fixation physiologique du traceur: - délai entre injection et images - à jeun depuis min. 6h - oklm - pré-médication myorelaxante 45-90 min. après injection 3-5 MBq/kg Acquisition: 1 a 5min Reconstruction tomographique
43
Mécanisme détection TEP
``` Source β+ : 2 photons a 180° Coïncidence (fenêtre de coïncidence 5-12ns): +/- validé - coïncidence vraie (true): utile - coïncidence diffusée (Scatter) - Coïncidence fortuite (Random) ``` Localisation: « traçage de ligne à chaque vis à vis »: Ligne de réponse - LDR Reconstruction tomographique pour déterminer objet à partir de ses projections
44
Principaux scintillateurs utilisés TEP
LSO | LYSO
45
Performance des scintillateurs TEP
Sensibilité: densité, coefficient d’atténuation, photofraction Re, Rs: réponse lumineuse/ NaI(Tl) Tx de comptage: constante de décroissance
46
Résolution spatiale TEP
Facteurs dégradant: - ↗️ En fonction du diamètre de l’anneau (a cause de l’angle de décalage)Rparcours - ↗️ impact de la profondeur d’interaction des photons avec cristaux scintillateur (peut en traverser 2 ➡️ problème choix du bon cristal en vis à vis)
47
Efficacité de détection (et sensibilité) TEP
Relation entre coïncidences vraies détectées et activité de la source de positions Dépend: - Caractéristiques intrinsèque du détecteur - Géométrie du TEP
48
TEP 3D VS TEP 2D
Sensibilité TEP 3D, 5-7x > TEP 2D Fraction de diffusé x2-3 TEP 3D: sensibilité axiale pas uniforme (chevauchement des pas) Temps mort + imptt. TEP 3D: algorithme de reconstruction spécifique et bcp de données
49
Performances typiques Tomographie
TEMP: - Rs tomographique: 10-15mm - Sensibilité: 150 cps/MBq TEP: - Rs: 5mm - Sensibilité: 7000 cps/MBq
50
TEP 2D
En vis à vis avec septas ↘️ : coïncidences fortuites, rayonnements diffusés Temps d’acquisition plus long
51
Innovations technologiques TEP
Temps de vol: calcul de la distance par rapport aux détecteurs - meilleure qualité, pour patients épais, temps d’acquisition + court, possibilité de diminuer activité injectée