ACROnique du nucléaire n°68, mars 2005
Cette technique récente d’imagerie médicale, aussi connue sous l’abréviation anglaise PET Scan, est utilisée par le centre de recherche CYCERON, situé à Caen dans le Calvados. Ce laboratoire de recherche et d’investigation biomédicales a commandé à l’ACRO une étude d’impact précédent des travaux d’agrandissement. Nous profitons de cette étude pour faire le point sur cette technologie.
La tomographie par émission de positons est un examen d’imagerie médicale qui permet de visualiser les activités du métabolisme, plus précisément des tissus, chez les humains. Elle diffère des technologies conventionnelles aux rayons-X et par résonance magnétique qui se limitent aux images de l’anatomie. Les changements physiologiques précèdent les changements anatomiques et, par conséquent, la tomographie par émission de positons permet de déceler à une phase plus précoce les dommages métaboliques et ainsi à aider à contrer leur progression. Les images sont obtenues par injection dans l’organisme d’une molécule radioactive marquée par des isotopes du carbone, du fluor ou de l’oxygène (émetteurs de positons).Cette technique permet de localiser, en chaque point d’un organe, une substance marquée par un radioélément administré à un sujet vivant, et de suivre dans le temps l’évolution de cette substance. Elle fournit ainsi une image quantitative du fonctionnement de l’organe étudié.
Protocole
C’est une scintigraphie faite après l’injection par intraveineuse d’un produit radioactif (traceur) : le 18F-fluoro-désoxy-glucose ( 18F-FDG). L’activité injectée est fonction du poids du patient, elle varie de 180 à 300 MBq. Pour un individu adulte à qui l’on injecte 300 MBq de 18F-FDG, la dose efficace reçue sera de : 5,7 mSv. [elle sera de 3,42 mSv pour une injection de 180 MBq…]. Cette dose efficace reçue varie avec l’âge de l’individu :
– Pour un enfant de 10 ans, la dose sera de 10,8 mSv pour 300 MBq injectés (ou de 6,48 mSv pour 180 MBq.)
– Pour un enfant de 5 ans, la dose sera de 9 mSv pour 180 MBq injectés (on présume qu’on n’injectera pas 300 MBq pour un petit poids corporel…)
Ces doses sont à comparer avec la limite d’exposition annuelle pour le public qui est de 1 mSv par an, limite réglementaire fixée pour la quantité d’irradiation qu’un individu peut recevoir à partir de sources artificielles, en excluant, bien évidemment, les sources médicales et naturelles. Les limites autorisées pour les travailleurs du nucléaire sont plus élevées (6 ou 20 mSv/an selon la catégorie). L’irradiation naturelle est en moyenne, en France, de l’ordre de 2,4 mSv/an.
Ce traceur (18F-FDG) est semblable au glucose (sucre) il est absorbé dans les parties du corps où son métabolisme est le plus actif, (le cœur , le cerveau, le foie etc, ainsi que les tissus cancéreux). La caméra TEP détecte les rayonnements qui proviennent des organes du patient et est équipée d’un système informatique capable de donner des images précises, en 3 dimensions, de la répartition du traceur ; on peut ainsi visualiser le fonctionnement des organes, des tissus, des cellules et leurs activités.
Développée au départ pour les recherches scientifiques sur le cerveau et le cœur, (elle permet de déceler et de localiser les lésions cérébrales qui causent l’épilepsie ou les malformations dans les muscles du cœur) ; la TEP est aujourd’hui fréquemment utilisée en cancérologie car elle permet de déceler les tumeurs cancéreuses à une étape plus précoce que les autres formes d’imagerie et de déterminer avec précision si une tumeur est de nature bénigne ou maligne.
Production d’isotopes
La très courte durée des radionucléides utilisés en TEP nécessite leur production par un cyclotron sur le site même de l’utilisation. Les radionucléides (oxygène (15O), azote(13N), carbone (11C) et fluor (18F)) sont produits par réaction nucléaire, en bombardant par un faisceau de particules accélérées, des cibles constituées par des éléments naturels appropriés. A cette fin, il peut délivrer deux types de faisceaux, chacun ayant une énergie fixe prédéterminée.
· Faisceau de protons (noyaux de l’atome d’hydrogène)
· Faisceau de deutons (noyaux formés par l’association d’un proton et d’un neutron)
Synthèse des molécules marquées
Le laboratoire de Chimie réalise le marquage et la synthèse des molécules d’intérêt biomédical destinées à véhiculer ces radioéléments vers l’organe étudié, par injection intravasculaire. Tous ces radionucléides se caractérisent par une demi-vie très brève : 50% du radionucléide produit a disparu par émission d’un positon au bout de 2 minutes pour 150, au bout de 2 heures pour 18F. Le marquage doit donc être effectué très rapidement. De plus, les rendements de synthèse sont faibles, ce qui impose un travail à un niveau de radioactivité élevé.
Caméra à Positon
La caméra à positon enregistre les désintégrations de l’isotope injecté au patient et permet ainsi l’acquisition des images. Cet appareil a l’aspect d’un scanner ou d’une IRM même si le principe de fonctionnement est différent. Lors de l’examen, le patient est allongé sur un lit qui se déplace à l’intérieur d’un anneau détecteur, l’examen dure de 20 à 40 minutes. Depuis 1997, à Cycéron, avec la mise en pleine exploitation de la nouvelle caméra ce sont 450 examens TEP qui sont réalisés et analysés chaque année, à la demande de médecins en vue d’affiner un diagnostic ou de suivre l’efficacité d’un traitement.
Effets secondaires pour le patient et son entourage
En raison de l’activité des radionucléides injectés (même si ils ont une durée de vie courte), cet examen est contre indiqué aux femmes enceintes, aux mères allaitant, (la radioactivité se retrouvant dans le lait, il faut suspendre provisoirement l’allaitement) et les contacts avec les jeunes enfants et les femmes enceintes sont à éviter la journée suivant l’examen. Des précautions sont donc à prendre vis à vis du milieu familial, professionnel ou hospitalier pendant environ 12 heures, temps moyen pour que la plus grande partie de la radioactivité ait disparu.
La justification et l’optimisation des doses
Les pratiques médicales qu’elles soient à visées diagnostiques ou thérapeutiques constituent en France la principale source d’exposition aux rayonnements ionisants d’origine artificielle (avec, bien évidemment, une disparité importante selon les personnes). Le développement de la médecine nucléaire contribue également à disséminer des éléments radioactifs dans l’environnement (par les patients et par les installations.)
L’exposition aux rayonnements ionisants doit apporter un avantage supérieur au préjudice qu’ils peuvent provoquer. Ce principe fondamental de justification doit être respecté, le principe d’optimisation, qui impose d’obtenir le meilleur résultat pour la moindre dose, doit également être une priorité de santé publique. Les effets pathogènes des rayonnements ionisants exigent un encadrement et une maîtrise et, surtout, une prise de conscience qui restent à construire.
Glossaire :
Becquerel (Bq) : unité standard internationale de mesure de la radioactivité équivalant à une désintégration par seconde. MBq : million de Becquerels
CYCERON : Abréviation pour : cyclotronchimiepositon. CYCERON associe une équipe technique ayant la charge des équipements lourds (cyclotron, radiochimie, caméras) et de l’infrastructure ainsi que des équipes de recherche relevant du CEA, du CNRS, de L’INSERM, de l’université de Caen et du CHU de Caen
Dose efficace : L’unité est le sievert (Sv). Pour les besoins de la radioprotection on a défini une grandeur appelée dose efficace qui essaie de tenir compte, chez l’homme, des dommages radiologiques occasionnés. Une même dose de rayonnement ne provoque pas les mêmes dommages suivant qu’il s’agit d’irradiation ou de contamination, suivant le type de rayonnement et enfin suivant la nature des tissus touchés. (mSv = milli sievert).
Positon ou positron : antiparticule associée à l’électron, de charge positive et de mêmes caractéristiques que l’électron.