Diagnostics nucléaires

Au Canada, la médecine nucléaire fait maintenant partie intégrante du système de santé. Elle permet de détecter, de diagnostiquer et de traiter des maladies au bénéfice des Canadiens. D’après l’Association nucléaire mondiale (2008), la médecine nucléaire a vu le jour dans les années 1950 grâce aux médecins qui s’efforçaient de traiter la maladie thyroïdienne.

Traitements en médecine nucléaire

An example of external beam therapy
Exemple de radiothérapie externe.

Les rayonnements sont utilisés pour traiter des maladies, notamment le cancer, de diverses manières. Les appareils au cobalt 60 bombardent les cellules cancéreuses au moyen d’un faisceau externe de rayonnement. À l’heure actuelle, environ 1 200 de ces appareils sont en exploitation dans le monde et plus de 40 000 traitements sont administrés chaque jour grâce à cette technologie canadienne. La téléthérapie au cobalt 60 a été utilisée pour la première fois en octobre 1951 à l’hôpital Victoria de London, en Ontario, au moyen d’un appareil conçu par le prédécesseur de MDS Nordion. Dans d’autres modes de traitement, les sources de rayonnement peuvent être insérées directement dans les tumeurs ou à côté de celles-ci, afin de tuer les cellules cancéreuses. Connue sous le nom de « brachythérapie » (aussi appelée « curiethérapie »), cette technique convient davantage à certaines parties du corps, par exemple, la prostate, le col de l’utérus et la gorge. En brachythérapie, on peut utiliser des pastilles radioactives pour réduire la taille des tissus cancéreux à des endroits précis ou sensibles du corps. De fortes doses de rayonnement concentrées contribuent à la destruction des tumeurs. Des applications nouvelles et fort intéressantes de la technologie des isotopes rendent possibles des traitements novateurs, notamment contre le cancer du foie ou du cerveau ou le lymphome non hodgkinien. Dans ce mode de traitement, des radio-isotopes sont fixés à des anticorps ou à d’autres substances qui recherchent les cellules cancéreuses. Une fois celles-ci atteintes, les radio-isotopes assurent un rayonnement très ciblé. Dans le traitement de la leucémie, on détruit la moelle osseuse du patient au moyen d’une dose létale de rayonnement avant de transplanter une moelle osseuse saine.

Radiographie et tomographie

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Rayon x.

Il ne s’agit pas à proprement parler de médecine nucléaire, mais la radiographie et la tomographie sont deux techniques d’imagerie médicale faisant appel aux rayons X, qui sont une forme de rayonnement électromagnétique. En 1913, William D. Coolidge a mis au point le tube à rayons X, qui consiste en une cathode haute tension émettant un flux d’électrons attirés par l’anode, à savoir une plaque de tungstène placée à l’extrémité du tube. Les photons sont libérés lorsque les électrons heurtent la plaque, mais une série de filtres laissent passer uniquement les rayons X dans une certaine plage d’énergie. Le tube est recouvert d’un blindage en plomb et d’un boîtier métallique extérieur.

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Schéma d’un appareil à rayons X.

En radiographie classique, le patient est placé entre le tube à rayons X et une plaque photographique. Lorsque les rayons X traversent la partie de l’organisme où le faisceau est dirigé, une image de l’ombre est créée sur la plaque. De nombreux hôpitaux ont remplacé la plaque photographique par une technologie numérique utilisant un dispositif à couplage de charges (similaire au capteur qui détecte la lumière dans une caméra numérique) et un ordinateur pour créer l’image. La radiographie, l’une des procédures de diagnostic les plus couramment utilisées dans tous les hôpitaux, contribue très peu à votre exposition aux rayonnements à vie. Une radiographie pulmonaire expose le patient à 0,1 millisievert (mSv) en moins d’une minute, soit à peu près l’équivalent de la quantité de rayonnement naturel qu’une personne reçoit en dix jours.

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Radiographie des genoux d’un patient.

On utilise la radiographie non seulement pour imager les fractures osseuses, les entorses de cheville ou les caries dentaires, mais aussi pour effectuer de nombreuses autres procédures médicales variées, notamment l’angiographie, la mammographie, l’ostéodensitométrie, le lavement baryté et la tomographie ainsi que dans les cas de lésion articulaire, de maladie pulmonaire et d’occlusion artérielle.

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Tomographie.

La tomographie (parfois appelée « tomographie axiale commandée par ordinateur » ou « TACO ») est un outil de diagnostic médical utilisé par les radiologistes et les médecins dûment formés pour effectuer un examen sans procéder à une chirurgie exploratoire. Le tomodensitomètre est un appareil de radiographie perfectionné qui utilise une source rotative de rayons X, des détecteurs par rayons X et un système informatique complexe. Au cours de la procédure, le patient est étendu sur une table étroite mobile qui glisse dans l’appareil. Une série de faisceaux de rayons X projetés à travers l’organisme sont détectés par un éventail de capteurs. L’ordinateur traite l’information fournie par les capteurs et produit des images en coupe qui sont ensuite affichées sur un écran vidéo. Une teinture qui absorbe les rayons X est parfois administrée par voie orale ou intraveineuse pour améliorer le contraste. Il est important que le patient demeure immobile pendant la tomographie, sans quoi l’image pourrait être floue.

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Tomodensitomètre.

La tomographie donne une image des organes à étudier aux endroits voulus dans l’organisme. Chaque image est l’équivalent visuel d’une coupe anatomique, mais sans incision ni sang. Cet examen permet d’étudier un organe en détail en superposant les différentes coupes. Les images obtenues au moyen de cette technique peuvent représenter avec précision la partie interne des organes et des structures distinctes qui se chevauchent. Elles peuvent montrer clairement plusieurs types de tissus : poumon, os, tissu mou et vaisseau sanguin.

Imagerie gamma

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Caméra gamma.

La médecine nucléaire moderne fait appel à plusieurs techniques de diagnostic, qui utilisent souvent des radio-isotopes. Ces radio-isotopes, qui doivent être administrés par injection ou ingérés par le patient, commencent à émettre des rayons gamma dès leur création et ils ont une demi-vie extrêmement courte. Ils sont attachés à des produits chimiques particuliers qui se rendent jusqu’aux types de tissus à examiner. Les radio-isotopes qui se désintègrent dans le corps du patient sont détectés au moyen d’une caméra gamma. L’image ainsi créée sera interprétée par le radiologiste.

Le technétium 99m est le radio-isotope utilisé le plus souvent en imagerie gamma. Il s’agit d’un produit de désintégration du molybdène 99, qui est fabriqué dans les réacteurs nucléaires et traité, puis expédié aux hôpitaux dans un contenant spécial. La lettre « m » signifie qu’il s’agit d’un radionucléide métastable. Le technétium 99m a une demi-vie de 6 heures, comparativement à 211 000 années pour le technétium 99 ordinaire. Le noyau de l’isotope métastable est dans un état excité et il se désintègre pour parvenir à un état stable en émettant seulement un rayon gamma caractéristique. Après plusieurs demi-vies, sa concentration s’approche du point d’équilibre. Les techniciens de l’hôpital l’enlèvent alors du contenant par procédé chimique. On peut répéter la procédure plusieurs jours pendant la désintégration du molybdène 99, qui a une demi-vie de 66 heures. Lorsque la quantité de radio-isotope disponible devient insuffisante, on envoie le contenant en vue de son élimination.

Cet isotope est utilisé dans de nombreuses procédures différentes. Par exemple, les tumeurs cancéreuses croissent plus rapidement que les tissus normaux et consomment de grandes quantités de glucose (sucre). Les rayons gamma émis par le traceur radioactif dans les parties de l’organisme qui consomment le glucose sont détectés par une large gamme de capteurs. L’ordinateur transforme en images l’information fournie par les capteurs.

Comme le technétium 99m a une demi-vie d’à peine 6 heures, le patient n’a qu’à boire du liquide pour l’éliminer en toute sûreté de son corps. Il s’agit de l’isotope médical de diagnostic utilisé le plus couramment.

Tomographie par émission de positrons

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Appareil de tomographie par émission de positons.

La tomographie par émission de positrons utilise des radionucléides qui émettent des positrons et qui ont été injectés dans l’organisme du patient. Les radio-isotopes employés, en l’occurrence des émetteurs bêta, libèrent des positrons, qui sont des antiparticules ayant une charge positive exactement de la même valeur que celle des électrons. Les positrons sont attirés par les électrons. Lorsque ces deux particules se heurtent, elles s’annulent mutuellement en libérant deux rayons gamma, qui sont détectés par une large gamme de capteurs. L’ordinateur transforme ensuite en images 2D l’information ainsi obtenue. On peut aussi utiliser les appareils de tomographie par émission de positrons en association avec l’imagerie par résonance magnétique et un tomodensitomètre pour créer des images 3D.

Les radio-isotopes couramment utilisés comme traceurs pour la tomographie par émission de positrons sont l’azote 13, l’oxygène 15, le fluor 18, le carbone 11 et le brome 76, qui ont tous une demi-vie très courte.

Nota : Il serait plus juste d’employer l’expression « imagerie par résonance magnétique nucléaire » au lieu de « imagerie par résonance magnétique ». Cette technologie n’utilise pas de rayonnement ionisant. Elle nécessite un puissant champ magnétique axial, des antennes de radiofréquences et un traitement informatique pour produire l’image de tissus mous.

Sources :

Association nucléaire canadienne. Ce qu’il faut savoir sur le nucléaire – Les applications de la médecine nucléaire. BenefitsofRadiationFR.pdf.
Santé Canada, 2006. Vie saine, http://www.hc-sc.gc.ca/hl-vs/iyh-vsv/med/mri-irm-fra.php, consulté le 26 juillet 2008.
Association nucléaire mondiale, 2008. Radioisotopes in Medicine, www.world-nuclear.org, consulté le 28 juillet 2008
X-ray – Mayo Clinic, http://www.mayoclinic.com/health/x-ray/FL00064.
Radiation Exposure in X-ray Examinations – RadiologyInfo.org, http://www.radiologyinfo.org/en/safety/index.cfm?pg=sfty_xray.
Source d’image : Britannica On Line, http://cache.eb.com/eb/image?id=62660&rendTypeId=4.
Source d’image : Université Carleton, http://www.carletonsportsmed.com/Pat_alta/xray_pat_alta1and2.jpg.
Computed Tomography – Sick Kids, http://www.sickkids.ca/diagnosticimaging/what-we-do/computed-tomography-(ct)/body-ct.html.
Document PPT sur l’imagerie en médecine nucléaire – Professeure Jasmina Vujic, département de génie nucléaire, Université de Californie à Berkeley,
http://www.authorstream.com/Presentation/aSGuest10208-136373-imaging-education-ppt-powerpoint/.
Positron emission tomography (PET) scan – Mayo Clinic, http://www.mayoclinic.com/health/pet-scan/CA00052.