Les traceurs et leur formation

Il existe de nombreux traceurs radioactifs possible pour une utilisation en imagerie TEP. Un traceur radioactif est en fait composé d'un isotope radioactif : il en existe 5 ( le carbone 11 11C, l'azote 13 13N, l'oxygène 15 15O, le fluor 18 18F et le brome 76 76Br). Ces isotopes sont associés avec des molécules qui permettent l'injection du produit dans le corps humain. Par exemple le 18F peut se lier avec le glucose pour former un traceur radioactif appelé FDG.

 

 

isotopes 11C 13N 15O 18F 76Br
Energie cinétique théorique des β+ (en MeV) 0.39 0.49 0.73 0.25 1.2
Libre parcours moyen dans l'eau (en mm) 1.1 1.5 2.7 0.6 5
demi-vie (en min) 20.4 10 2.1 109.8 972

 

Grâce à ce tableau nous pouvons comprendre pourquoi le fluor 18F est le plus utilisé des isotopes radioactifs, il a une demi vie suffisamant importante pour être exploité hors de son lieu de création; l'énérgie cinétique des β+ est peu élevé, le positron va faire seulement un petit parcours (ici de 0.6mm en  moyenne dans l'eau) avant de s'annihiler avec un éléctron et de créer deux photon détecté par les γ caméra. Le lieu detecté par les caméra sera donc proche du lieu réel du traceur, ce qui permet la localisation à moins d'un centimètre près du traceur lors de l'examen.

Le traceur le plus utilisé est le FDG cité precedemment. Il permet de dépister des cancer et des métastases dans le corps humain. Etant un sucre, il va être ingerer par les cellules, en priorité cancéreuses puisqu'elle ont un fort besoin de glucose. Une fois dans la cellule, il va s'accumule de façon irréversible car il ne peut pas être transformer en énérgie et libérer les positrons (rayonnement radioactif β+). De plus la cellule va tenter de l'assimiler dans son métabolisme en le phosphorisant (18F-FDG + 6P ------> 18F-FDG-6P), cette tentative va empecher au FDG de ressortir de la cellule (fonction des cellules non adipeuses (graisse) et non hépatiques (cellule du foie) qui ne peuvent stoker le glucose que pour une utilisation ultérieur sans le rejeter dans le sang). Une cellule normale va arreter de prendre du FDG lorsqu'elle se rendra compte qu'elle ne peux pas l'utiliser pour créer son énérgie. Au contraire les cellules cancéreuses qui n'ont plus qu'un rôle, se développer, vont continuer d'accumuler le FDG pour essayer de l'utiliser, elle seront donc très radioactive, plus que les cellule normale. On voit alors sur les photographies d'examen des tâche noires apparaitre à la place des amas cancéreux.

Normalement, le FDG peut se fixer dans toutes les cellules du corps humain et ainsi pérturber l'examen, mais on demande au patient de ne pas faire de sport dans les deux jours précédent pour que les besoins en suce de ses muscles soit faible. Le patient va rester immobile pendant une heure juste après l'injection du traceur in-vivo pour lui permettre de bien se fixer sur les cellules ciblées.

Un autre inconvénient de l'injection du FDG est les sucres que nous possédons déjà accumulé dans nos cellules hépatiques, on demande au patient de venir à jeun pour que l'examen ne soit pas pérturber par l'éxcès de sucre dans le sang dû au repas.

Le FDG est naturellement éliminé par le corps humain, dans les urines, de ce fait on voit souvent apparaitre sur les images une tache noire au niveau de la vessie, elle ne montre pas la présence d'in cancer mais l'élimination par le corps du produit radioactif.

 

FORMATION DES PRODUITS RADIOACTIFS

 les marqueurs radioactifs et notamment le Fluor 18, sont synthétisé grâce à un cyclotron. on envoie des hydrogènes H+ contre des oxygène 18O, cela va exité le noyau et le transformer en 18F, qui est par la suite incorporé dans la molecule de glucose.

Le cylcotron
Le cyclotron est un accélérateur de particules qui utilise l'action combinée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, afin d'accélérer et de confiner les particules dans un espace restreint.

Le principe du cyclotron a été découvert en 1929 par E. O. LAWRENCE aux USA. Un cyclotron se compose d’un électro-aimant à pôles circulaires, dans l’entrefer duquel se loge une boite métallique qui est la chambre d'accéleration. Celle-ci est maintenue sous vide par des pompes à vide. La chambre contient deux électrodes creuses en forme de " D ", les " DEE ". Est appliquée entre celles-ci une tension alternative haute fréquence. En son centre se trouve une source fournissant des ions, le plus souvent positifs : Protons, ect... Sous l’action combinée du champ électrique alternatif présent entre les " DEE ", et du champ magnétique , les ions décrivent une trajectoire en spirale du centre jusqu’au bord des pôles. Les ions tournent à vitesse angulaire constante, celle, correspondant à la fréquence du champ électrique Celui-ci les accélère lors de leur passage entre les " DEE ". Ils parcourent ainsi plusieurs centaines de tours, avant d’être extraits de l’accélérateur. L’extraction s’effectue lors du passage des ions, entre les électrodes d’un canal électrostatique situé au bord des pôles, un peu avant la zone, où le champ magnétique commence à décroître. Les ions sont ainsi défléchis vers l’extérieur de l’électro-aimant, et des éléments magnétiques (aimants...) les conduisent jusqu’aux cibles situées à quelques dizaines de mètres de l’accélérateur.

 

Un électro-aimant de cyclotron au Laurence Hall of Science. Les parties noires sont en acier et se prolongent sous terre. Les bobines de l'aimant sont situées dans les cylindres blancs. La chambre à vide se situerait dans l’espace horizontal entre les pôles de l'aimant.

Un cyclotron est un accélérateur de particules d’environ 6 m3, pouvant permettre la production de quatre radioéléments : l’oxygène 15 (15O), le carbone 11 (11C), l’azote 13 (13N), et le fluor 18 (18F).

Le fluor 18 (isotope à demi-vie courte : 109 minutes) permet de fabriquer du fluorodésoxyglucose (FDG), qui va s'accumuler dans les zones cancéreuses, consommant beaucoup de glucose. On peut détecter ces zones cancéreuses à l'aide d'un Tep-Scan.

 


Constitution d'un cyclotron :

- deux électrodes en forme de D (dee).
- un générateur haute fréquence relié aux "dees".
- un dispositif pour faire le vide poussé dans le cyclotron.
- un dispositif envoyant des particules ionisées au centre du cyclotron.
- un électro-aimant créant un champ magnétique intense.
- un canal d'extraction au bout duquel se trouve la cible.

 

 

 

 

 

 


Bornes + et - alternatives 

 



Cible

 



Branchement vers la Pompe à vide

 

 

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