Principe Gamma Caméra



Détecter les gamma et reconstruire leur ligne de vol

L'émission d'un rayon gamma est un phénomène nucléaire. C'est le rôle de la tête de détection d'une gamma-caméra d'amplifier ce minuscule phénomène sous la forme d'un signal électrique qui pourra être détecté. En exploitant un grand nombre de ces signaux électriques, on arrive à déterminer où se trouvent dans l'organe examiné les marqueurs radioactifs qui émettent ces rayons gamma.

La tête de détection d'une gamma-caméra comprend :
- Un collimateur
- Un cristal scintillateur
- Un réseau de photomultiplicateurs
- Une électronique de détection et de positionnement.



Gamma-caméra à collimation parallèle
Principe de la détection des gamma à l'aide d'un collimateur à canaux parallèles. Seuls les gamma se propageant le long de l'axe des canaux atteignent le scintillateur, où ils déposent leur énergie, générant un bref éclair de lumière. Cette scintillation est détectée par la mosaïque de photomultiplicateurs couvrant l'arrière du scintillateur. Les photomultiplicateurs transforment l'impulsion lumineuse reçue en un signal électronique très amplifié qui est analysé par l'électronique de la caméra. A partir des signaux reçus par les photomultiplicateurs, on reconstruit la position approchée de l'impact du gamma et son énergie. En bas en droite, une gamma-caméra dirigée vers le thorax d'un patient, probablement pour une scintigraphie cardiaque.
D.Steyaert/IN2P3

Le collimateur est une épaisse plaque de plomb ou de tungstène percée de canaux fins parallèles. Son rôle est de sélectionner les photons gamma dont la direction est perpendiculaire à la surface du cristal scintillateur. Le plomb ou le tungstène arrête les photons gamma dont l'incidence est oblique par rapport à l'axe des canaux, pointé vers l'organe examiné. D'autres collimateurs sont utilisés à la place du collimateur à canaux parallèles : un collimateur à trou d'aiguille (pinhole en anglais, appelé encore sténopé) pour les scintigraphies thyroïdiennes ou en éventail pour les scintigraphies cérébrales.



Principe d'une gamma-caméra équipée d'un collimateur pinhole
Pour les scintigraphies thyroïdiennes, on utilise des gamma-caméras basées sur une collimation en « trou d'épingle » (pin-hole en anglais), dite encore sténopéïque. Pour une glande aussi petite que la thyroïde cette collimation est appropriée. La pointe de la caméra est dirigé vers le cou du patient. Seuls les gamma passant à travers l'orifice, donc provenant de la zone de la thyroïde sont alors enregistrés.
D.Steyaert/IN2P3

L'élément de détection dans une gamma-caméra est un grand cristal rectangulaire d'iodure de sodium dopé au thallium : NaI (Tl) . Le cristal d'iodure de sodium a la propriété d'arrêter les photons gamma et de convertir une partie de l'énergie déposée en scintillations lumineuses détectées par une mosaïque de "photomultiplicateurs".

L'épaisseur du scintillateur doit être suffisante pour arrêter les photons gamma. Pour réduire cette épaisseur à quelques centimètres, il faut qu'il soit dense et contienne des noyaux louds. C'est l'iode qui joue ce rôle dans le cas de l'iodure de sodium. C'est un excellent scintillateur car il convertit l'énergie des gamma en un grand nombre de photons lumineux : environ 5000 dans le cas des gamma du technétium. Le défaut des cristaux d'iodure de sodium est d'être sensibles à l'humidité, ce qui impose qu'ils soient placés dans une enceinte étanche.

Derrière le cristal, chaque photomultiplicateur convertit les photons lumineux en signal électrique. En positionnant les photomultiplicateurs en réseau, on détermine la position et l'énergie du rayon gamma ayant interagi dans le cristal. Les photons gamma dont l'énergie n'est pas proche de celle du radionucléide, ne sont pas sélectionnés (fenêtre spectrométrique) et ne participent donc pas à la formation de l'image.

La gamma-caméra est positionnée par rapport au malade de façon à sélectionner les photons gamma en provenance de l'organe examiné.

Sujets voisins :Modes d'acquisitions, Scintigraphies (vidéo)


Voir aussi :

Examens scintigraphiques
Utilisation médicale
Marqueurs et traceurs
Technétium-99