II.E Modes de fonctionnement.

1)Spectrométrie.

Du point de vue de la spectrométrie, le fonctionnement de base de la gamma-caméra passe par la détection un à un de gammas d'énergie précise émis par l'isotope choisi, et la sélection parmi tous les gammas reçus des seuls événements qui tombent dans la fenêtre en énergie placée sur le pic photoélectrique, ce qui permet d'éliminer une grande partie des photons diffusés mais aussi une grande partie des signaux de bruit de fond. Il peut se faire que l'isotope émette plusieurs énergies, auquel cas c'est en principe celui de plus haute énergie qui est utilisé pour la mesure.

Dans certains cas, pour des raisons liées à la qualité du diagnostic, ce sont deux isotopes qui sont injectés simultanément au patient. Il est alors important que les énergies des deux gammas soient fort différentes, suffisamment en tout cas pour que les pics photoélectriques soient bien séparés et que les fenêtres de sélection ne se chevauchent pas. On notera toutefois que le pic de basse énergie est forcément mélangé à du diffusé provenant du photon de haute énergie.

On mentionnera aussi les mesures qui, au gamma émis en interne par l'activité injectée au patient, ajoutent un autre photon émis en externe par une source observée en transmission au travers du corps, ceci dans le cadre de corrections d'atténuation qui seront exposées au chapitre III. Les remarques soulevées ci-dessus au sujet des applications bi-isotopes sont également valables ici.

2)Imagerie 2D.

En mode 2D, la tête de caméra reste fixée dans un même plan et enregistre les gammas en provenance du champ de vue (FOV). L'image obtenue est une projection du volume concerné sur ce plan de détection. Chaque pixel est l'intégrale de l'information sur la ligne de vue que détient ce pixel perpendiculairement au cristal

a.Statique

Caméra au repos par rapport au patient, on réalise une unique prise de vue qui montre la distribution de l'activité intégrée sur le temps de mesure.

b.Dynamique

Une série de prises de vue est effectuée au même endroit et à intervalles réguliers, de façon à suivre l'évolution dans le temps de la présence du traceur dans les organes.

c.Synchronisée

Ce mode est typique de la scintigraphie cardiaque. Le cycle cardiaque est découpé en tranches temporelles et les informations enregistrées dans chaque tranche sont stockées séparément dans une matrice de données. En bout de course, à la tranche n°1 correspondra une première image, à la tranche n°2 une seconde image, et ainsi de suite (On peut aussi renoncer à certaines tranches et ne stocker l'information que pour certaines parties du cycle). Cela permet d'avoir une vue sur l'activité du myocarde au travers de la concentration du traceur.

d.Balayage

Pour obtenir un champ de vue plus large que les dimensions de la tête de caméra, celle-ci se déplace tout au long du patient ou, plus facile mécaniquement, la table patient se déplace sous elle. Les mesures corps entier sont de ce type, ainsi que le pratique couramment la scintigraphie osseuse, par exemple. Les données sont enregistrées en continu, ou le mouvement se fait par à-coups avec prise de vue à chaque étape, à charge du logiciel informatique de mettre en correspondance le moment d'un événement et la position correspondante.

3)Imagerie 3D

La ou les têtes de caméra tournent autour du patient. Une prise de vue est effectuée pour toute une série de positions angulaires. En bout de course l'ensemble des données est traité par calcul pour reconstruire les images d'une série de coupes transversales, soit par rétroprojection, soit par analyse de Fourier, soit par méthode itérative. Il s'agit là très typiquement d'un mode de fonctionnement tomographique analogue au scanner.

a.SPECT

La technique SPECT, pour "single photon emission computed tomography", est la technique de tomographie basée sur la détection mono-photonique par gamma-caméra, telle que décrite dans ce chapitre. Elle fera l'objet du chapitre III.

En scintigraphie cardiaque, le mode synchronisé évoqué ci-dessus s'applique également à la tomographie.

Dans les développements récents (écrit en 2013) en termes de gamma-caméra il faut noter l'apparition de systèmes à conversion directe (caméra à semi-conducteur CZT, pour "cadmium-zinc-telluride") qui, plutôt que de faire tourner un détecteur unique, utilise une série de têtes statiques disposées autour du patient, côté coeur, dans une fourchette angulaire de 180°.

b.PET

Une caméra qui proposerait deux têtes disposées à 180° pourrait fonctionner en mode bi-photonique et permettre la tomographie par émission de positrons TEP (PET en anglais), mais il existe pour cela le système bien connu du PET-scan, appareil précisément dédié à l'imagerie par radio-isotopes β⁺ et qui fera l'objet du chapitre IV.