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Généralités sur la médecine nucléaire
La médecine nucléaire est une spécialité qui regroupe l’ensemble des activités biologiques, pharmaceutiques et médicales exploitant les propriétés de produits radioactifs. Sur le plan strictement médical, on distingue deux grands domaines d’application, l’activité diagnostique et l’activité thérapeutique.
L’activité diagnostic (scintigraphie) repose principalement sur l’analyse d’images fonctionnelles.
L’activité thérapeutique consiste en l’utilisation de produits radioactifs à des fins de soins, par exemple, la destruction de cellules tumorales par injection de produits radioactifs qui iront se fixer directement sur les cellules cibles [1].
Le radio-isotope
Le radio-isotope, ou marqueur, est un atome radioactif possédant les mêmes propriétés chimiques que l’atome stable dont il est l’isotope. Il suit donc le même parcours dans l’organisme mais a la particularité de pouvoir être détecté grâce au rayonnement qu’il émet. Il est souvent intégré dans une molécule que l’on nomme alors traceur radioactif, ou encore radiopharmaceutique.
Les radio-isotopes les plus utilisés en médecine nucléaire sont des émetteurs gamma artificiels produits à l’aide d’accélérateurs de particules ou de réacteurs nucléaires. L’énergie des photons varie de plusieurs dizaines à quelques centaines de keV. Il faut qu’elle soit suffisante pour traverser les tissus de l’organisme sans être trop atténuée, sans toutefois être trop importante pour faciliter leur détection et diminuer les problèmes de radioprotection. Une des caractéristiques importantes des radio-isotopes est la durée de demi-vie ou période physique Tp, c’est-à-dire le temps au bout duquel la moitié des atomes de l’isotope s’est désintégrée. Il faut aussi considérer la durée de demi-vie biologique Tb, qui est le temps au bout duquel la moitié des molécules marquées ont été éliminées de l’organisme. La demi-vie effective Te est alors le temps au bout duquel la moitié des molécules radioactives ont disparu de l’organisme et se calcule de la manière suivante [1]: 1/Te=1/Tp+1/Tb.
Principe de fonctionnement d’une gamma-caméra
Une gamma-caméra, ou détecteur à scintillation (scintigraphe), est un imageur médical qui permet de mesurer et de visualiser la concentration d’un marqueur radioactif dans des tissus vivants. Les gamma caméras utilisées aujourd’hui dans les services de médecine nucléaire sont basées sur le principe mis au point par H. Anger dans les années 1960. Ces caméras sont constituées d’une ou plusieurs têtes de détection. Une tête de détection est composée d’un collimateur à trous parallèles, d’un cristal scintillateur NaI(Tl), d’un guide de lumière, d’un ensemble de tubes photomultiplicateurs (PMTs pour PhotoMultiplicators Tubes en anglais) et d’une électronique spécifique.
Les principaux élémentsde la caméra à scintillation sont [2]:
Le collimateur : est une plaque de plomb percée de trous. Il a pour rôle de sélectionner spatialement les photons, avant qu’ils n’atteignent le détecteur. En effet, les radio-isotopes utilisés en imagerie gamma sont des sources isotropes, c’est-à dire qu’elles émettent des rayons gamma de manière uniforme dans toutes les directions (sur 4p stéradians). Le collimateur permet de sélectionner les photons de certaines directions afin de préciser la localisation des sources.
Le cristal scintillant : situé en sortie du collimateur et constitué d’un monocristal d’iodure de sodium dopé au thallium (NaI(Tl)) qui arrête les photons gamma. Il convertit les photons gamma en photons lumineux. Il a l’avantage de présenter une bonne efficacité de conversion entre l’énergie déposée par les photons gamma et l’énergie lumineuse émise.
Le guide de lumière : situé entre le cristal et les tubes photomultiplicateurs, il assure un couplage optique entre le cristal scintillant et les tubes photomultiplicateurs. Le matériau le constituant possède un indice de réfraction (N) proche de celui du scintillateur, telle que le verre (N = 1,5). L’adaptation d’indice de réfraction entre le cristal NaI(Tl) (indice élevé N = 1,85) et le vide des photomultiplicateurs (N = 1) permet d’éviter la transition trop brutale entre ces deux milieux, et donc d’éviter la réflexion totale des rayons lorsqu’ils sont inclinés par rapport aux interfaces. De plus, ce guide de lumière permet un éloignement des photomultiplicateurs par rapport au cristal et ainsi de disposer d’un plus grand nombre de photomultiplicateurs, donc d’une meilleure résolution spatiale.
Les tubes photomultiplicateurs : Un tube photomultiplicateur (PMT) permet la conversion du signal lumineux de la scintillation en un signal électrique exploitable par les circuits électroniques. Pour cela, un PMT est constitué d’une photocathode qui assure la conversion d’un photon lumineux en électrons et d’un ensemble de dynodes permettent de réaliser un processus de multiplication de charge, et ainsi d’amplifier le nombre d’électrons.
Le circuit électronique analogique : permet de déterminer la localisation du point d’interaction du photon dans le cristal et la valeur de l’énergie du photon.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre 1 : CONTEXTE MEDICALE
1. Introduction
2. Généralités sur la médecine nucléaire
2.1 Le radio-isotope
2.2 Principe de fonctionnement de la gamma caméra
2.3 Principe de fonctionnement de la caméra TEP
3. Rappel anatomique et physiologique
3.1 Le système nerveux central
3.2 La vascularisation du système nerveux central
3.3 La perfusion cérébrale
4. Les pathologies du cerveau
4.1 La Maladie d’Alzheimer
4.1.1 Notions générales
4.1.2 Anatomopathologie
4.1.3 Physiopathologie
4.1.4 Les phases se la MA
4.1.5 Diagnostic
Chapitre 2 : TRAITEMENT D’IMAGE
1. Introduction
2. Obstacles à la quantification
2.1 L’atténuation
2.2 La diffusion
2.3 Le mouvement
2.4 L’effet du volume partiel
3. Segmentation
3.1 Seuillage
3.2 Croissance de région
3.3 Méthodes dérivatives
3.4 Gradient morphologique
3.5 Ligne de partage des eaux (LPE)
3.6 Contours actifs (Level Set)
4. Conclusion
Chapitre 3 : RESULTATS ET DISCUSSION
1. Introduction
2. Base de Données
3. Méthodes de traitement
3.1 Segmentation
3.2 Sectorisation
3.3 Quantification
4. Interprétation médicale
5. Interface graphique
6. Conclusion
Conclusion générale
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