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Introduction, Sources et Equipments

Sources de rayonnement en médecine nucléaire

Jours 7 – Cours 7

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Objectif

Comprendre l´utilisation des produits radiopharmaceutiques utilisés en médecine nucléaire, ainsi que les équipements.

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Contenu

• Introduction à la médecine nucléaire,• Objectifs de la médecine nucléaire, • Radionucléides couramment utilisés,• Équipements utilisés.

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"Introduction à la médecine nucléaire"

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Qu´est-ce que la médecine nucléaire?

La médecine nucléaire:-

• est une spécialité médicale qui utilise des substances radioactives aussi bien pour le diagnostic du corps que pour le traitement de maladies;

• étudie la fonction et la structure des organes;

• utilise des quantités relativement petites de substances radioactives (radiopharmaceutiques) qui se localisent dans des organes, des os ou des tissus spécifiques.

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• La plupart des radiopharmaceutiques utilisés dans des procédures de médecine nucléaire peuvent être détectés extérieurement à l´aide de détecteurs spéciaux, p.e. gamma-caméras, scanners TEP.

• Les caméras fonctionnent avec des ordinateurs pour former les images qui fournissent des données et de l´information sur l´organe ou la région du corps étudiée.

• La dose de rayonnements reçue pendant une procédure diagnostique de médecine nucléaire est comparable à celle reçue pendant quelques examens diagnostiques par rayons X.

Qu´est-ce que la médecine nucléaire? (suite)

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Il y a presque 100 procédures différentes d´imagerie en médecine nucléaire qui sont utilisées aujourd´hui, y compris:-.

• le diagnostic et le traitement de l´hyperthyroïdisme;

• les essais d´effort cardiaque pour l´analyse de la fonction du cœur;

• La scintigraphie osseuse pour le diagnostic de métastases osseuses;

• La scintigraphie pulmonaire pour la localisation de caillots de sang;

• Examens du rein, du foie et de la vésicule biliaire pour le diagnostic d´une fonction anormale ou d´un blocage.

Qu´est-ce que la médecine nucléaire? (suite)

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Identification d´un problème clinique

Choix de l´instrumentation

Diagnostic et thérapie avec des sources non scellées

Choix du radiopharmaceutique

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Dans les procédures diagnostiques, les objectifs sont :

Objectifs de la médecine nucléaire

• obtenir des données cliniques concernant la distribution des produits radiopharmaceutiques qui reflètent une combinaison du flux du sang, de la perméabilité capillaire et de l´extraction de tissu;

• enregistrer les images de la distribution de l´activité afin de déterminer la fonction de l´organe (p.e. déterminer le flux cérébral du sang, la fonction ventriculaire, le taux de captation de la thyroïde).

Dans les procédures thérapeutiques, l’ objectif est :-• Administrer une dose prescrite de rayonnements au tissu

cible pour obtenir l´effet désiré (p.e. réduire la taille de la tumeur).

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Radionucléides les plus utilisés

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• Le radionucléide de base utilisé pour des procédures diagnostiques en médecine nucléaire est le technitium-99m (99mTc)

• Le radionucléide de base utilisé pour des procédures thérapeutiques en médecine nucléaire est l’Iode-131 (131I)

Radiopharmaceutiques les plus utilisés

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• Sont construits selon le principe de la relation décroissance-croissance entre un nucléide père à longue durée de vie et un nucléide fils à courte durée de vie

c.à.d. un nucléide père à longue vie décroît donnant lieu à son fils à courte vie, ce dernier est séparé chimiquement.

p.e. 99Mo (T½ = 66.6 heures) 99mTc (T½ = 6 heures)

Générateurs radiopharmaceutiques

Les générateurs radiopharmaceutiques :-

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• Ils sont facilement transportables;

• Ils peuvent servir de source de radionucléides à courte durée dans les établissements situés dans des régions éloignées où l’utilisation des services d´une radiopharmacie n´est pas possible.

L´importance des générateurs est due au fait que :-

Générateurs radiopharmaceutiques (suite)

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• une demi-vie physique 6 heures;

• l'absence de rayonnement β permet l'administration des activités en GBq à des fins de diagnostic, sans dose importante pour le patient;

• émet des photons 140 keV qui peuvent être facilement collimaté pour donner des images de résolution spatiale supérieure;

• est facilement disponible dans un état stérile, apyrogène de

générateurs 99Mo - 99mTc . 

Technétium 99m

99mTc a des caractéristiques physiques et de rayonnement très favorables: -

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Les produits radiopharmacéutiques marqués au 99mTc sont facilement produits en ajoutant simplement 99mTcO4 à plusieurs “kits froids.”

Technétium 99m (suite)

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Le 99mTcO4 est ajouté à un flacon contenant un composé chimique qui s´attache au radionucléide. Le résultat est un radiopharmaceutique qui va se fixer dans l´organe dont on va saisir l´image (ou l´analyse) avec la gamma caméra.

Technétium 99m (suite)

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Iode 131

L’ 131Iode:-

• est produit dans un réacteur;

• est utilisé dans des procédures diagnostiques de la thyroïde et également dans le traitement des désordres de la thyroïde.

• peut être administré sous forme de capsule ou d´une solution liquide;

• exige l´application des précautions spéciales pendant l´administration.

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Cyclotron industriel

Cyclotron médical

La production d´autres radionucléides pour la médecine nucléaire (p.e. TEP) nécessite l´utilisation d´un cyclotron.

D´autres radionucléides

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• A deux composants; un radionucléide et un pharmaceutique.

Principes de la fixation

Le radiopharmaceutique:-

En concevant un produit radiopharmaceutique, un pharmaceutique est choisi en premier sur la base de la captation préférentielle (localisation) par un organe donné ou de sa participation dans la fonction physiologique de l´organe. C.à.d. la morphologie et/ou la physiologie de l´organe peuvent être évaluées.

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L´activité prescrite d´un radiopharmaceutique est l´activité documentée dans une directive écrite ou dans un manuel de procédures cliniques, sous la direction de l´utilisateur autorisé.

Calcul de l´activité requise

Dose prescrite

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Le manipulateur doit:

• déterminer le volume du radiopharmaceutique à

introduire dans la seringue;• en raison de la courte démi-vie du 99mTc, calculer la

concentration spécifique du radiopharmaceutique au moment de l´administration. p.e. une solution de 10 ml contenant 1.85 GBq aura une concentration de 0.185 GBq/ml.

• pourra alors utiliser la concentration spécifique et la constante de décroissance du 99mTc, pour calculer le volume exact à préparer pour que l´activité prescrite soit administrée au patient. doit également mesurer l´activité de chaque dose avant de l´utiliser;

Calcul de l´activité requise (suite)

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"Équipement utilisé en médecine nucléaire"

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Catégories d'équipement importants à la scintigraphie:

• Activimètre (aussi connu comme calibrateurs de dose)

• Équipement de comptage

• Équipement de surveillance

• Équipements d'imagerie

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Une dose (ou l'activité) d'étalonnage mesure la quantité de matière radioactive dans le produit radiopharmaceutique préparée avant l'administration au patient.

Catégories d’ Equipments

Calibrateur de dose A (activimètre)

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Équipement de comptage

• Plusieurs types d'équipements de comptage sont utilisés en médecine nucléaire, y compris les chambres d'ionisation, compteurs proportionnels, tubes GM et détecteurs à scintillation.

• Utilisé pour diverses tâches, y compris la surveillance de débit dose ambiant, le comptage d’ échantillon et des mesures des essais biologiques…

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Équipement de Surveillance (comptage et enquête)

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Principalement utilisés pour le comptage au cours d’études de captation de la thyroïde.

Dispositifs de comptage, non imageurs

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• principalement pour compter des échantillons de sang et d´urine.

• pour compter des échantillons des essais d´étanchéité afin d´identifier s´il existe une contamination radioactive dans la zone surveillée.

Les chambres puit à scintillations sont utilisées:-

Dispositifs de comptage, non imageurs (suite)

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Suite à l'administration de produit radiopharmaceutique au patient, une gamma-caméra est utilisée pour imager la zone d'intérêt.

Équipements d'imagerie

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• Pour montrer comment le radiopharmaceutique se distribue dans tout le corps ou est capté par les organes spécifiquement visés.

Gamma caméras

Les gamma caméras sont utilisées :-

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Gamma caméras (suite)

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Dans la plupart des cas, les gamma caméras sont connectées à un ordinateur qui commande la saisie des données, le traitement des données et la présentation de l´image.

Gamma caméras (suite)

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Dynamique

Statique

Tomographique

Des images fixes et dynamiques peuvent être acquises

Gamma caméras (suite)

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Imageurs SPECT

Single Photon Emission Computed Tomography

• Les caméras SPECT tournent autour du patient pour saisir des images de plusieurs angles. Elle peuvent montrer des détails très précis chez le patient.

• L´information est présentée comme une série de coupes qui correspondent à certaines profondeurs dans le corps.

• Les coupes présentées peuvent être des séries sagittales, transversales et/ou obliques.

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Imageur SPECT (suite)

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Vieux dispositifs d´imagerie à scintillation

Scanner rectiligne

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• Les processus étudiés incluent: flux sanguin, métabolisme du glucose , d´oxygène et des acides gras, transport des aminoacides, pH et densités des neurorecépteurs.

• Un cyclotron sur place est exigé pour assurer la production des radiopharmaceutiques à très courte démi-vie utilisés dans les examens

Positron Emission Tomography (PET) – Tomographie par Emission de Positons (TEP): est utilisée pour des études des processus physiologiques et biochimiques dans le corps

Scanners PET

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Scanners PET (suite)

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Scanner PET mobile

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Les travailleurs qui travaillent habituellement dans une zone contrôlée, ou qui travaillent occasionnellement dans une zone contrôlée et sont susceptibles de recevoir une dose importante résultant de l’exposition professionnelle, font l’objet d’un contrôle radiologique individuel lorsque cette méthode est adaptée, adéquate

et applicable.

Contrôle radiologique individuel

[GSR Part 3 Prescription 25, 3.100]

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• Dosimétrie par thermoluminescence (TLD) ou par luminescence stimulée optiquement (Optically Stimulated Luminescence, OSL)

rayons gamma, X et bêta

• Dosimétrie photographique

rayons gamma, X et bêta

Dose de rayonnements externe

Contrôle radiologique individuel (suite)

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Dosimètre électronique, avec

ou sans alarme

Film sous pochette de poitrine, dosimètre électronique, bague, TLD

Dose de rayonnements externe (suite)

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• Analyse d´urine

• Moniteur de corps entier

Radio-isotopes émetteurs gamma

• Surveillance de thyroïde

Radio-isotopes d´iode

Evaluation de dose de rayonnements interne

Contrôle radiologique individuel (suite)

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Dossiers

• Les employeurs et les titulaires d´enregistrements ou de licences tiennent des dossiers d´exposition pour chaque travailleur surveillé.

• Les dossiers doivent être maintenus selon les prescriptions de l´Organisme de réglementation.

• L´information est confidentielle et doit être maintenue en sécurité.

• L´accès aux dossiers sera assuré :- au travailleur pertinent; á l´employeur pertinent ; á l´Organisme de réglementation; aux professionnels de surveillance de la santé

Contrôle radiologique individuel (suite)

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Etalonnage de l´équipement et des sources

[GSR Part 3 Prescription 38, 3.166] le physicien médical veille à ce que :

a) Toutes les sources entraînant une exposition médicale soient étalonnées selon les valeurs de grandeurs appropriées sur la base des protocoles acceptés à l’échelle internationale ou nationale ;

b) Les étalonnages soient effectués lors de la mise en service d’un appareil avant son utilisation en pratique clinique, après toute procédure d’entretien susceptible d’avoir une incidence sur la dosimétrie et à des intervalles approuvés par l’organisme de réglementation ;

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• Radioprotection et sûreté des sources de rayonnements : normes fondamentales internationales de sûreté. Prescriptions générales de sûreté Partie 3. (Normes de sûreté de l’AIEA N° GSR Part 3 (Interim), Vienne 2011.

• Contrôle réglementaire des sources radioactives, collection Normes de sûreté n ° GS-G-1.5, IAEA, Vienne (2004).

• Notification et autorisation pour l’utilisation des sources de rayonnements. IAEA-TECDOC-1525. Vienna, 2007

Références