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Tome 2 - Fiche 3 - Imagerie Radio-Isotopique
Physique (Université de Paris)
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FICHE
BIOPHYSIQUE
UE 3
Tome 2 : Biophysique de l’Imagerie
Fiche 3 : Imagerie Radio-Isotopique
Il s’agit d’une fiche récapitulative des notions essentielles concernant vos cours. Ce n’est en aucun cas un résumé exhaustif
des notions à savoir pour le concours ! Cela ne remplacera jamais les supports qui vous sont donnés en cours et vos notes se
rapportant aux explications des professeurs. Il s’agit uniquement d’un outil de révision condensé pour vous permettre de
balayer quelques notions importantes.
Il est absolument nécessaire d’avoir compris ces notions avant tout apprentissage « par cœur » qui se révèlerait absolument
improductif… Le meilleur moyen de réussir reste la compréhension, un apprentissage consciencieux des diapositives et un
entraînement régulier (pour cela, nous vous conseillons de vous rendre le plus souvent possible aux tutorats).
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FICHE 3 : IMAGERIE RADIO-ISOTOPIQUE
Introduction :
L’imagerie radio-isotopique est une imagerie d’émission. La source radioactive est à l’intérieur du corps (ne s’y trouve pas
naturellement) on parle alors d’imagerie extrinsèque. De plus, on utilise des énergies de l’ordre du MeV donc ionisantes,
ce qui permet d’obtenir une sensibilité élevée mais implique des précautions.
BASES DE L’IMAGERIE RADIO-ISOTOPIQUE
DEUX TYPES D’IMAGERIE RADIO-ISOTOPIQUE :
▪ Imagerie des émetteurs de photons gamma uniques (simples photons)
Les photons gamma sont produits par les radio-isotopes directement. On distingue l’imagerie radio-isotopique :
 En 2D : Scintigraphie gamma
 En 3D : TESP (tomographie d’émission de simples photons), TEMP (Tomographie d’émission
monophotonique) ou SPECT en anglais (Single photon émission computerized tomography)
▪ Imagerie des paires de photons gamma d’annihilations des positons (paires de photons)
Toujours en 3D : TEP (tomography d’émission de positons) ou PET en anglais
DIFFERENCE ENTRE RADIOTRACEUR ET RADIOMARQUEUR :
Radiomarqueur : isotope radioactif
Radiotraceur : élément radioactif marqué par le RADIOMARQUEUR (comme le glucose marqué au F18). On l’introduit
en faible quantité pour ne pas modifier la physiologie et la pharmacologie de l’organisme. On fait en sorte de le distribuer
dans l’organisme de manière identique à celle de l’élément stable, on parle de traçage.
EMETTEURS GAMMA ET EMETTEURS DE POSITONS :
Les émetteurs gamma : l’énergie d‘émission est unique, on a donc un spectre mono énergétique.
ex : Technétium 99 métastable (99mTc), de période T=6h et d’énergie d’émission 140keV.
Les émetteurs de positons : L’énergie du positon suit un spectre continu, tandis que l’énergie des photons d’annihilation
détectés sera toujours de 511keV.
ex : Fluor 18, de période T=110minutes et d’énergie maximale du positon égale à 0,64MeV.
On ajoute des isotopes radioactifs avec des périodes radioactives courtes pour limiter la durée d’exposition et avec des
énergies fortes pour maximiser l’intensité et donc la précision de l’examen.
PRODUCTION DES RADIO-ISOTOPES ARTIFICIELS
Ils sont rarement produits à l’hôpital mais plutôt livrés. On distingue deux types de production : soit par bombardement dans un
cyclotron soit par fission dans un réacteur nucléaire. Il s’agit ensuite d’isoler les radioéléments en générateur d’isotopes.
CYCLOTRON :
C’est un aimant coupé en deux, au centre duquel est placé une source de particules chargées.
Ces dernières étant alternativement accélérées par un champ électrique et déviées par un champ
magnétique, elles vont ensuite bombarder une cible, provoquant des réactions nucléaires et
donnant des éléments radioactifs.
On bombarde le plus souvent la cible avec des protons pour lui en soustraire des neutrons.
ex : 
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FISSION :
La fission est moins répandue que les cyclotrons. Elle a lieu dans des centrales nucléaires, et permet de produire des noyaux lourds
en les bombardant de neutrons.
ex : production du Molybdène99 (précurseur du 99mTc) à partir d’Uranium235
GENERATEUR D’ISOTOPES :
Ce sont des caissons blindés, où peuvent se dérouler des réactions spontanées produisant les isotopes souhaités.
Exemple des « vaches à Technétium » :
Le générateur contient du Molybdène 99 radioactif produit dans une centrale
nucléaire. Il se désintègre en Technétium 99 métastable (qui sera un radiotraceur,
émetteur de photons γ) : on extrait donc régulièrement le Tc 99m du générateur.
On dit que l’on « trait » le générateur, (cf. forme du schéma des activités en
fonction du temps). On répète ainsi plusieurs fois l’action sur quelques jours
(jusqu’à épuisement de la source de Mo). L’activité croît aussitôt après que l’on ait
récupéré le Technétium grâce aux désintégrations du Molybdène.
SPECT - SINGLE PHOTON EMISSION COMPUTERIZED TOMOGRAPHY
La tête de détection d’une caméra SPECT est composée de différents
éléments, dont :
Collimateur
Il permet de ne récupérer que les photons qui arrivent
perpendiculairement au plan du capteur (// grille des scanners). On
utilise différentes formes de collimateurs (ex : nid d’abeille).
Cristaux de scintillation
Ils permettent de passer d’un rayonnement  à un photon de plus basse
énergie (spectre du visible). Les cristaux sont définis par un coefficient d’atténuation ainsi que par une constante de
décroissance (en nanoseconde−1). C’est le temps (en nanoseconde) nécessaire pour que le cristal qui s’est chargé au moment
de recevoir un photon , se décharge en émettant des photons du visible. Pendant cette période, un cristal alors chargé ne
peut pas détecter d’autres photons.
ex : Iodure de sodium (NaI) utilisé en SPECT ou LSO (densité plus élevée et meilleure constante de décroissance) en PET.
Guide de lumière : Il permet d’amplifier les photons produits par les cristaux de scintillation.
Photomultiplicateur : Il sert à transformer les photons en électrons qui sont alors amplifiés de manière proportionnelle par
des dynodes afin d’enregistrer un courant électrique.
TRAITEMENT DU SIGNAL :
On traite le signal à la sortie du photomultiplicateur (mesure du courant d’électrons) pour étudier deux informations :
▪ La localisation : On recherche le barycentre des photons recueillis.
▪ La quantification de l’énergie : La somme des énergies des électrons permet de centrer sur l’énergie des
photons gamma qui nous intéressent (car les deux sont proportionnelles), et de gommer le spectre dû aux
photons X de diffusion.
LIMITE DU SPECT :
▪ Atténuation : Les tissus traversés diminuent fortement l’intensité du signal. On peut corriger cette
atténuation mathématiquement ou par mesure de l’atténuation (notamment scanner, mais irradiant…).
▪ Diffusion : Essentiellement à cause des photons Compton.
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