Médecine nucléaire et imagerie TEP

L'imagerie en médecine nucléaire, y compris la tomographie par émission de positons (TEP), visualise la distribution d'un radiotraceur administré plutôt que l'anatomie directement. Le signal provenant du comportement biochimique du traceur, ces techniques permettent de cartographier la fonction physiologique et métabolique ; les émetteurs de positons, en particulier, permettent une reconstruction tomographique de la captation du traceur. La TEP est donc principalement une modalité fonctionnelle, souvent fusionnée avec la TDM ou l'IRM pour la localisation anatomique.

Definition

L'imagerie en médecine nucléaire produit des images à partir du rayonnement émis par un radiotraceur administré ; en tomographie par émission de positons, le traceur émet des positons, dont l'annihilation produit des photons appariés détectés en coïncidence pour reconstruire une carte tomographique de la distribution du traceur.

Scope

Ce sujet aborde la manière dont les radiotraceurs génèrent le signal d'imagerie, la détection en coïncidence des photons d'annihilation qui sous-tend la TEP, la reconstruction des tomogrammes d'émission, l'utilisation de protocoles d'acquisition standardisés pour la quantification, et la façon dont les images fonctionnelles sont combinées avec l'anatomie en coupe. Il s'agit d'une référence sur la génération de ces images, et non d'un guide clinique.

Core questions

• Comment un radiotraceur administré crée-t-il le signal d'imagerie en médecine nucléaire ?
• Comment la détection en coïncidence des photons d'annihilation permet-elle la reconstruction TEP ?
• Pourquoi l'imagerie fonctionnelle est-elle généralement fusionnée avec l'imagerie anatomique telle que la TDM ou l'IRM ?
• Comment l'acquisition et la quantification sont-elles standardisées afin que les valeurs de captation soient comparables ?

Key concepts

• Principe du radiotraceur
• Annihilation de positons et détection en coïncidence
• Reconstruction en tomographie par émission
• Imagerie fonctionnelle et métabolique
• Quantification standardisée de la captation
• TEP/TDM et TEP/IRM hybrides
• Théranostique

Mechanisms

Un radiopharmaceutique marqué par un radionucléide est administré et se distribue selon sa cible biochimique ; le rayonnement qu'il émet est détecté de l'extérieur pour cartographier cette distribution. En TEP, le radionucléide émet un positon qui s'annihile avec un électron voisin, produisant deux photons de 511 keV voyageant dans des directions opposées ; la détection de ceux-ci en coïncidence localise l'annihilation le long d'une ligne, et de nombreuses lignes de ce type sont reconstruites en une image tomographique. La reconstruction statistique itérative, telle que la maximisation de l'espérance par maximum de vraisemblance (maximum-likelihood expectation maximisation), modélise le processus d'émission pour améliorer la qualité de l'image (Shepp & Vardi, 1982). Le signal reflétant la fonction plutôt que la structure, la TEP est généralement acquise sous forme hybride TEP/TDM ou TEP/IRM afin que la captation puisse être localisée anatomiquement, et l'acquisition standardisée permet une comparaison quantitative (Boellaard et al., 2014).

Clinical relevance

La médecine nucléaire et la TEP ajoutent une dimension fonctionnelle et métabolique à l'imagerie anatomique, et les recommandations concernant leur utilisation appropriée et leurs performances standardisées favorisent une interprétation cohérente (Fletcher et al., 2008 ; Boellaard et al., 2014). L'association de traceurs diagnostiques avec des radionucléides thérapeutiques — la théranostique — est décrite comme un domaine en pleine croissance (Turner, 2018). Cette entrée décrit la manière dont ces images sont générées et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

History

La médecine nucléaire s'est développée à partir de l'utilisation de traceurs radioactifs et de la gamma-caméra au milieu du XXe siècle. La tomographie par émission de positons est apparue comme une méthode tomographique pour les traceurs émetteurs de positons, et les approches de reconstruction statistique telles que la maximisation de l'espérance par maximum de vraisemblance ont amélioré la qualité des images d'émission (Shepp & Vardi, 1982). L'introduction de la TEP/TDM hybride, puis de la TEP/IRM, a combiné l'imagerie fonctionnelle et anatomique, tandis que des lignes directrices standardisées ont codifié la pratique quantitative (Boellaard et al., 2014).

Key figures

• Lawrence Shepp
• Yehuda Vardi

Seminal works

• shepp-vardi-1982

Frequently asked questions

En quoi la TEP diffère-t-elle de la TDM ou de l'IRM ?

La TDM et l'IRM cartographient directement l'anatomie, tandis que la TEP cartographie la distribution d'un radiotraceur administré et montre donc la fonction ou le métabolisme ; la TEP est couramment fusionnée avec la TDM ou l'IRM afin que les résultats fonctionnels puissent être localisés dans l'anatomie.

Qu'est-ce qui est détecté pour former une image TEP ?

Le traceur émet des positons qui s'annihilent avec des électrons, chaque annihilation produisant deux photons dans des directions opposées ; la détection de ces photons en coïncidence localise l'événement et permet de reconstruire tomographiquement la distribution du traceur.