Place de la Médecine Nucléaire en Pneumologie : Principe, Technologie et Évolutions technologiques

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1 Place de la Médecine Nucléaire en Pneumologie : Principe, Technologie et Évolutions technologiques 1

2 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 2

3 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 3 traceur: c est une imagerie fonctionnelle.

4 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 4

5 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 ( 99m Tc) est le radioélément le plus utilisé en médecine nucléaire sur les gamma caméra conventionnelles (d émission simple photon): demi-vie 6 heures 5

6 Gamma camera 6

7 Préparation radio pharmaceutique 7

8 Imagerie gamma caméra Scintigraphie de ventilation pulmonaire: inhalation d un aérosol de particules ultra-fines de carbone marqués au 99m Tc d une petite quantité de radiopharmaceutique marqué Inhalation d un gaz radioactif: le Krypton ( 81 Kr). Scintigraphie de perfusion pulmonaire: Injection de Macroaggrégats de sérum albumine humaine marqués au 99m Tc 8

9 Scintigraphie pulmonaire Scintigraphie pulmonaire de ventilation: avec un aérosol de particules ultra-fines de carbone marqués au 99m Tc ou avec un gaz le Krypton ( 81 Kr). Scintigraphie pulmonaire de perfusion: Macroaggrégats de sérum albumine humaine marqués au 99m Tc Les deux examens sont réalisés séquentiellement ou en même temps si l examen de ventilation est réalisé avec du Krypton ( 81 Kr). 9

10 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 10

11 Ventilation : technique Aérosols marqués au 99m Tc 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) 81m Krypton Gaz produit à partir d un générateur, demi-vie très brève (13 s), acquisition des images de ventilation Intérêt avec le 81m Krypton : acquisition simultanée des images ventilation / perfusion (car les isotopes différents) 11

12 Perfusion: technique Patient non à jeun Injection Intra-Veineuse en décubitus dorsal Macroaggrégats de sérum albumine humaine marqués au 99m Tc : diamètre : 10 à 100 µm, nombre : à 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 12

13 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- 99m Tc est donc une imagerie de perfusion La présence d une embolie va empêcher la distribution des MAA- 99m Tc: le territoire en aval ne sera pas perfusé 13

14 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 14

15 Réalisation des images Patient en décubitus dorsal Acquisitions planaires, Selon 6 ou 8 incidences: faces antérieure et postérieure, obliques postérieures, obliques antérieures, ± profils 15

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17 Scintigraphie pulmonaire normale Les images normales montrent une répartition homogène du traceur en ventilation et en perfusion (voir exemple ) 17

18 Scintigraphie pulmonaire normale ventilation perfusion ventilation perfusion 18

19 Scintigraphie pulmonaire normale perfusion ventilation 19

20 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, 20

21 Embolie pulmonaire bilatérale perfusion ventilation 21

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23 Scintigraphie pulmonaire Bilan avant chirurgie: bilan d opérabilité: quantification 23

24 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 24

25 Caméra TEP 25

26 Émetteurs de positons utilisés en TEP Énergie maximum (kev) Parcours moyen dans l eau (mm) Période Mode de production Carbone ,1 20 min Cyclotron Azote ,5 10 min Cyclotron Oxygène ,7 2 min Cyclotron Fluor ,6 110 min Cyclotron Cuivre 62 ~ ,7 min Générateur Gallium ,1 68 min Générateur Brome ,0 16,3 h Cyclotron Rubidium s Générateur Iode ,2 j Cyclotron 26

27 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. 27

28 Correction de l atténuation Estimation de l atténuation par TomoDensitoMétrie (scanographe TDM) Utilisation d images TDM pour évaluer l atténuation des photons de 511 kev Image non corrigée Image Corrigée 28

29 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 29

30 Traceurs TEP autorisés en Métabolisme Glucidique 18 FDG France Métabolisme des Acides Aminés 18 FDOPA Métabolisme des Acides Gras 18 F Choline Fluorure de sodium : 18FNa 30

31 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 31

32 Contre-indications Absolue: Grossesse Relative: Allaitement: suspendre 24h Précautions: diabète équilibré Dosimétrie favorable (15 à 20 msv si TEP/CT) 32

33 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 33

34 Distribution physiologique du traceur Cerveau Glandes salivaires Cœur Foie Elimination urinaire Elimination digestive Moelle osseuse 34

35 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 35

36 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 36

37 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 37

38 TEP : caractérisation de nodule Nagelschneider et al. Am J Nucl Med Mol Imaging 2017, 38

39 TEP : caractérisation de nodule Nagelschneider et al. Am J Nucl Med Mol Imaging

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41 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 41

42 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 42