Gamma-caméras

Le plus répandu des diagnostics de médecine nucléaire

Les gamma-caméras ou caméras à scintillation sont des appareils qui permettent aux radiologues de réaliser des « scintigraphies », des tests qui fournissent des diagnostics détaillés sur le fonctionnement de la thyroïde, du cœur, des poumons et de nombreuses autres parties du corps. Les scintigraphies tirent leur nom de la capacité de certains cristaux (comme l’iodure de sodium) à scintiller (en d’autres termes, à émettre des étincelles) lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements.
Les photomultiplicateurs pour la détection des rayons gamma sont désormais remplacés par des détecteurs au silicium moins encombrants, plus efficaces et plus précis. La résolution de l’image est améliorée, les expositions pour un même examen divisées par 2 ou parfois par 5.

Gamma-caméra à double tête
Cette gamma-caméra est équipée de deux têtes capables de détecter la présence de rayonnements. La tête inférieure est partiellement dissimulée sous le lit, et l’ensemble de l’appareil peut être déplacé horizontalement pour obtenir une scintigraphie du corps entier. En doublant le nombre de rayons gamma utilisés, il est possible de réaliser une scintigraphie du visage en même temps qu’une scintigraphie du dos pour la même quantité de radio-isotope ingéré. Par rapport à un scanner TEP, une gamma-caméra nécessite beaucoup moins d’équipement et est plus facile à mettre en place.
CHU Avicenne

La procédure consiste à administrer au patient une molécule radiopharmaceutique marquée par un radio-isotope émetteur de rayons gamma. Une fois la molécule fixée sur l’organe ou le tissu cible, les rayons gamma émis, très pénétrants, s’échappent facilement du corps et laissent leur marque sur les panneaux de détection. La molécule qui est suivie dans le corps est soigneusement choisie en fonction de la partie du corps à examiner. Une très petite quantité d’isotope radioactif suffit, car les systèmes de détection sont suffisamment sensibles pour enregistrer la désintégration de chaque atome.
De plus, des scintigraphies prises sous différents angles sont obtenues en faisant tourner la caméra. Ensuite, en combinant ces images planes, il est possible de reconstruire, grâce à l’informatique, des tomographies, des images spatiales en 3 dimensions. Cette technique basée sur les scintigraphies des gamma-caméras est appelée tomographie par émission monophotonique (TEMP). L’iinformation de base est généralement présentée sous forme de coupes transversales à travers le patient.

Principes à la base de la détection par gamma-caméra
Dans une gamma-caméra, chaque radionucléus de technétium en désintégration émet un photon gamma. Après avoir mesuré la position de l’impact gamma sur le détecteur, il faut connaître sa direction pour revenir à son origine. Une collimation est nécessaire. Cette collimation est obtenue par des canaux de plomb sélectionnant les photons qui y circulent. Dans la figure ci-dessus, seul le photon A qui atteint le scintillateur sera détecté par les photomultiplicateurs, les photons B et C étant absorbés par le plomb.
André Aurengo, Hôpital Pitié-Salpêtrière

Comme son nom l’indique, une « gamma caméra » détecte les scintillations produites par les rayons gamma émis par un marqueur radioactif. L’impact de ces rayons gamma sur un cristal d’iodure de sodium génère des scintillations qui sont détectées par des photomultiplicateurs. Une fois un grand nombre de ces scintillations observées, les émetteurs radioactifs de ces rayons gamma peuvent être localisés.
Les scintillateurs et les photomultiplicateurs pour la détection des gamma sont aujourd’hui de plus en plus remplacés par des détecteurs en silicium, moins encombrants, plus efficaces, plus précis. La résolution des images est améliorée, alors que les expositions d’un examen sont divisées par 2 ou parfois par 5.
Grâce à l’informatique, des calculs complexes peuvent être effectués très rapidement pour convertir les rayonnements détectés en informations utiles aux radiologues. Les images, créées en une fraction de seconde, permettent aux médecins de suivre en temps réel la propagation du radio-isotope dans le corps du patient. Cela permet d’obtenir des images très détaillées de la contraction du cœur, ou de la filtration du plasma sanguin dans les reins. La scintigraphie par gamma-caméra peut également être utilisée pour former des images du squelette, en injectant aux patients une solution radioactive qui se fixe sur les os. C’est souvent ainsi que sont détectées les métastases squelettiques.

Deux techniques de détection
La technique la plus ancienne à gauche est celle d’un cristal scintillateur associé à un photomultiplicateur. L’impact d’un gamma génère un signal lumineux, amplifié par une avalanche d’électrons par le photomultiplicateur.Cette technique est remplacée aujourd’hui par l’utilisation de semi-conducteurs (à droite). L’impact du gamma déclenche directement une avalanche d’électrons beaucoup plus importante.
Source Université Paris-Sud

La caméra à scintillation a été inventée par le physicien américain H.O. Anger à Berkeley en 1957. Elle s’est depuis révélée être un outil irremplaçable dans un grand nombre de diagnostics différents. Incontestablement l’équipement de prédilection dans le domaine de la médecine nucléaire, on en comptait 14 000 dans le monde en 1996 et beaucoup plus aujourd’hui.
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