L'Imagerie Nucléaire

                                                     La radiographie et rayons X

Les premiers outils développés utilisent les rayons X pour la radiographie médicale. Dès décembre 1895, W. C. Röntgen, découvreur des rayons X, réalise une première radiographie de la main de sa femme. Cette technique met en œuvre la capacité des rayons X à traverser le corps humain en étant plus ou moins absorbés selon la nature des tissus traversés (les os étant plus opaques et les muscles plus transparents). Ce type de rayonnement permet donc d’effectuer des radiographies afin, par exemple, de déceler une fracture ou des tissus endommagés par une maladie (par exemple, radiographies pulmonaires).
Le scanner permet de réaliser des images en coupe du corps humain. Il utilise des rayons X mais, à la différence de la radiographie traditionnelle, le film photographique est remplacé par des capteurs. Les images sont reconstruites dans un second temps.
La scintigraphie utilise une petite quantité de radioéléments qui sont injectés par voie veineuse et se fixent préférentiellement sur l’organe à étudier. L’isotope émet des rayonnements, recueillis et analysés par une gamma-caméra couplée à un ordinateur. Cette technique très sensible est utilisée dans l’exploration de la thyroïde, du squelette (scintigraphie osseuse) ou en cardiologie pour évaluer le fonctionnement du cœur (tomoscintigraphie myocardique).

L'IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE (IRM)

L’imagerie par résonance magnétique nucléaire est une méthode d’imagerie fonctionnelle d’investigation in vivo non traumatique. Elle utilise le phénomène de la Résonance magnétique nucléaire (RMN), technique de spectroscopie découverte en 1946.
L’organisme est constitué d’atomes ou d’assemblages d’atomes (molécules). La RMN et l’imagerie par RMN (IRM) font appel aux propriétés magnétiques des noyaux atomiques des molécules. Elles utilisent un aimant avec un champ magnétique élevé et homogène ainsi qu’un équipement électronique et informatique spécialisé. L’imagerie par résonance magnétique (ou IRM) est une technique capable d’étudier des tissus dits mous, tels que le cerveau, la moelle épinièreeunes/themes/la_radioactivite/l_imagerie_medicale/Image_06.jpg, les muscles… Elle permet d’en connaître la structure anatomique, mais également d’en suivre le fonctionnement ou le métabolisme ; il s’agit dans le premier cas d’une IRM anatomique, dans le deuxième d’une IRM fonctionnelle.

           IRM anatomique

En observant, sous l’effet d’un champ magnétique intense, la résonance des noyaux d’hydrogène, présents en abondance dans l’eau et les graisses des tissus biologiques, on peut visualiser la structure anatomique d’un organe. Cette méthode peut être utilisée pour le diagnostic de tumeurs cancéreuses ou pour localiser certaines malformations (par exemple à l’origine d’épilepsies).

           IRM fonctionnelle 

Avec le développement de techniques ultrarapides d’acquisition et de traitement de données, il est devenu possible de réaliser des images RMN en des temps suffisamment brefs (jusqu’à 0,02 seconde) pour suivre certains aspects du métabolisme.

Quand nous parlons, lisons, bougeons, pensons…, certaines aires de notre cerveau s’activent. Cette activation des neurones se traduit par une augmentation du débit sanguin local dans les régions cérébrales concernées. L’IRM permet d’obtenir des images du débit sanguin avec une grande précision anatomique (1 mm) et temporelle (1/10^e de seconde).
La méthode la plus utilisée actuellement est celle basée sur l’aimantation de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges du sang. L’hémoglobine se trouve sous deux formes : 
• les globules rouges oxygénés par les poumons contiennent de l’oxyhémoglobine (molécule non active en RMN) ;
• les globules rouges désoxygénés par les tissus contiennent de la désoxyhémoglobine (active en RMN).
En suivant la perturbation du signal de RMN émis par cette molécule, il est donc possible d’observer l’afflux de sang oxygéné, qui chasse le sang désoxygéné, et ainsi les zones actives du cerveau. En faisant l’acquisition d’images à une cadence rapide (une image toutes les secondes), il est possible de suivre en direct, sous forme de film, les modulations de débit sanguin liées à l’activité cérébrale

                           Imagerie par Tomographie par Emission de Positions (TEP)

           Utilisation des traceurs radioactifs

Dans son principe, la médecine nucléaire consiste à administrer par voie intraveineuse une molécule marquée avec un isotope radioactif afin de suivre, par détection externe, le fonctionnement normal ou pathologique d’un organe.
Les traceurs radioactifs présentent les mêmes propriétés physico-chimiques que leurs homologues non radioactifs si ce n’est qu’ils possèdent la particularité d’émettre un rayonnement. Ils servent donc de balise pour suivre, à l’aide d’outils de détection appropriés, le cheminement d’une molécule préalablement marquée dans l’organisme. Les valeurs ainsi recueillies sont ensuite analysées et transformées à l’aide d’un modèle mathématique afin de permettre la reconstruction à l’écran d’une image représentant la position du radiotraceur dans l’organisme. L’essor de cette technique d’imagerie tient au fait qu’il s’agit d’une méthode unique renseignant de façon non traumatique sur la physiologie et le fonctionnement des organismes vivants.

           La TEP

Une fois produit, le radiotraceur est injecté au patient, en général par voie intraveineuse. Lorsque l’atome radioactif se désintègre, le positon émis parcourt un trajet de quelques millimètres dans l’organisme avant de se combiner avec un électron. Les deux particules s’annihilent et donnent naissance à l’émission simultanée de deux photons gamma en ligne droite et dans deux directions opposées. Cette paire de photons est recueillie par la couronne de détecteurs de la caméra à positons située autour du patient. Les différentes désintégrations provenant du même site sont recoupées au moyen de droites dont l’intersection correspond à la région émettrice. Cette particularité permet, d’une part, de localiser très précisément le traceur dans l’organisme et, d’autre part, elle fait de l’imagerie par tomographie par émission de positons une méthode quantitative.
L’ensemble des données est enregistré, analysé et transformé mathématiquement. Des algorithmes de corrections sont utilisés pour tenir compte des phénomènes de diffusion et d’absorption des rayons gamma par les tissus. Ces opérations faites, la position du radiotraceur au sein d’une “tranche” de quelques mm d’épaisseur de l’organe examiné est ainsi reconstruite sur ordinateur. Par combinaison de tranches successives, on peut obtenir des images tridimensionnelles. Par la suite, à l’aide d’un modèle mathématique, les valeurs locales de radioactivité sont transformées en paramètres tels que le débit sanguin, la vitesse de réaction chimique, la densité de récepteurs d’un neurotransmetteur…