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Médecine nucléaire chez les animaux de compagnie
EMC-Vétérinaire 1 (2004) 191–198
www.elsevier.com/locate/emcvet
Médecine nucléaire chez les animaux de compagnie Nuclear medicine in small animals P. Barthez (Professeur vétérinaire) Division of Diagnostic Imaging, Utrecht University, Yalelaan 1, 3584 CL Utrecht, Pays Bas
MOTS CLÉS Médecine nucléaire ; Scintigraphie ; Technétium ; Gamma-caméra ; Thyroïde ; Shunt portosystémique ; Thromboembolie pulmonaire ; Exploration fonctionnelle rénale
KEYWORDS Nuclear medicine; Scintigraphy; Technetium; Gamma-camera; Thyroid; Porto-systemic shunt; Pulmonary thromboembolism; Renal functional imaging
Résumé La médecine nucléaire est une discipline peu développée en médecine des animaux de compagnie en raison des difficultés logistiques et réglementaires qui entourent la manipulation des radioéléments artificiels. L’instrumentation fait appel à une gamma caméra pour détecter la radioactivité émise le plus souvent par du technétium 99m lié à un composé radiopharmaceutique ayant un métabolisme spécifique lié à l’organe cible. Les images obtenues ont une résolution spatiale médiocre, mais sont très intéressantes par leur aspect fonctionnel. Des images statiques ou des épreuves dynamiques peuvent être enregistrées. Les images peuvent ensuite être manipulées et traitées pour en extraire des index quantitatifs. Chez les carnivores domestiques, la scintigraphie est surtout utilisée dans le diagnostic des affections thyroïdiennes, des shunts portosystémiques, des affections osseuses occultes, des thromboembolies pulmonaires, et dans l’exploration fonctionnelle rénale. © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Nuclear medicine has received little attention in small animal practice due to logistic and regulation constrains associated with handling of artificial radioelement. Instrumentation includes a gamma camera to detect radioactivity emitted most often by 99m-Technetium linked to a radiopharmaceutical with a specific metabolism associated with the target organ. Images acquired are of poor spatial resolution, but are unique because of their functional aspect. Static images or dynamic series can be acquired. Images can be manipulated and treated to extract quantitative indices. In small animals, scintigraphy is used for the diagnosis of thyroid disorders, porto-systemic shunts, occult bony lesions, pulmonary thromboembolism, and for renal functional imaging. © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés.
Introduction La médecine nucléaire vétérinaire est apparue à la fin des années 1970 au sein de certains établissements d’enseignement vétérinaire d’Amérique du Nord et d’Europe. L’application à l’origine du développement de cette discipline a été la scintigraphie Adresse e-mail : [email protected] (P. Barthez).
osseuse équine, qui reste encore, à l’heure actuelle, une indication majeure de la médecine nucléaire vétérinaire. Cependant, au fil des années, des applications cliniques originales (scintigraphie portale transrectale) ou à partir de techniques déjà bien élaborées chez l’homme (scintigraphie thyroïdienne, rénale, pulmonaire) sont apparues chez les carnivores domestiques.3 À l’heure actuelle, les centres de médecine nucléaire sont encore réser-
1762-4215/$ - see front matter © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés. doi: 10.1016/j.emcvet.2004.08.001
192 vés aux établissements d’enseignement vétérinaire et à quelques centres spécialisés. Le développement de cette discipline est indéniablement limité par la manipulation de radioéléments, qui est strictement encadrée par une législation contraignante et nécessite une formation spécifique.
Principes et définitions Isotopes La médecine nucléaire est la discipline médicale qui utilise des éléments radioactifs in vivo dans un but diagnostique ou thérapeutique.4 Les isotopes les plus utilisés en médecine nucléaire vétérinaire sont le technétium 99m (99mTc) et l’iode 131 (131I).3 Le 99mTc émet principalement un rayonnement c de 148 keV, particulièrement bien adapté au récepteur.4 Sa demi-vie est de 6 heures, ce qui donne suffisamment de temps pour l’acquisition des images et permet une élimination rapide de la radioactivité. Avec cet isotope, l’isolement de l’animal qui suit l’examen dépasse très rarement 48 heures. L’iode 131 est surtout utilisé en médecine vétérinaire pour le traitement des hyperthyroïdies. L’utilisation d’autres isotopes est limitée par leur coût de production et une demi-vie trop longue qui rend la période d’isolement difficilement acceptable pour le propriétaire.
P. Barthez rulaire, est un bon marqueur de la fonction rénale.1 Le technétium lié au méthyldiphosphonate (99mTcMDP) a une affinité particulière pour le tissu osseux. Ce composé radiopharmaceutique est utilisé pour déceler des zones d’activité ostéoblastique. Certaines compagnies pharmaceutiques, spécialisées dans la production de ces composés, ont développé une myriade de produits, commercialisés sous forme de kit à reconstituer avec l’isotope radioactif, et ayant des propriétés et des affinités très variées. L’utilisation de ces produits est cependant limitée en médecine vétérinaire par le prix, parfois prohibitif, de certains de ces composés.
Principe de l’examen (Fig. 1) Un composé radiopharmaceutique, choisi pour ses caractéristiques pharmacocinétiques, est administré à l’animal. La voie d’administration dépend du type d’examen et du composé radiopharmaceutique sélectionné. Le rayonnement c émis par l’isotope est détecté in vivo à l’aide d’une gammacaméra pour former des images scintigraphiques.4 Ce rayonnement c peut également être recherché in vitro à partir de prélèvements biologiques (sanguins, urinaire, selles). L’intensité du rayonnement permet alors de déterminer la concentration en composé radiopharmaceutique dans le liquide biologique.
Composés radiopharmaceutiques
Formation de l’image scintigraphique
Ces isotopes peuvent être utilisés sous une forme moléculaire simple (99mTc-pertechnate, 131I-Na), mais sont plus fréquemment associés à des molécules leur conférant des propriétés particulières. Dans ce cas, on parle de composé radiopharmaceutique.3,4 Par exemple, le technétium lié à de l’acide diéthylène-triamine-pentacétique (99mTcDTPA), éliminé exclusivement par filtration glomé-
Instrumentation Une gammacaméra (Fig. 2) permet de détecter et de localiser l’origine du rayonnement émis par l’isotope radioactif au sein de l’organisme.4 La gammacaméra est composée d’un large cristal plat d’iodure de sodium qui émet de la lumière lorsqu’il est traversé par des rayons c, à la manière d’un
Figure 1 Principe de fonctionnement de la scintigraphie osseuse. Un composé radiopharmaceutique lié au 99mTc est injecté par voie intraveineuse. Il se fixe sur les zones d’activité ostéoblastique. Le rayonnement c émis est enregistré par une gammacaméra qui collecte l’intensité de la radioactivité et son origine. Une image scintigraphique est reconstituée après traitement du signal.
Médecine nucléaire chez les animaux de compagnie
Figure 2 Dans les installations vétérinaires, la gammacaméra est souvent montée sur un système de rail permettant de la déplacer facilement dans toutes les directions. Cette infrastructure est nécessaire pour la scintigraphie osseuse chez le cheval.
écran renforçateur en radiologie. Le nombre, l’énergie et la position du rayonnement c recueilli par le cristal sont transmis à un analyseur multicanaux qui traite cette information pour transmettre à un ordinateur les éléments constitutifs de l’image scintigraphique. L’ordinateur gère l’acquisition et le traitement final des images recueillies.4
Acquisition des images
193 ainsi modifier l’affichage de l’image (Fig. 3) en choisissant une gamme de gris (montante ou descendante) ou même une gamme de couleurs arbitraire (rouge, feu, arc-en-ciel ...). La luminosité et le contraste de l’image peuvent également être modifiés par l’opérateur sur l’ordinateur. Ces modifications de l’affichage de l’image n’engendrent pas de modifications de l’information contenue dans la matrice originale.3 La matrice originale peut être manipulée avec des filtres digitaux pour la lisser ou au contraire renforcer les contours des objets. Ces modifications sont irréversibles et affectent les informations contenues dans la matrice. Elles ne doivent donc être effectuées qu’après copie du fichier original. Les séries dynamiques sont traitées pour en extraire les informations recherchées. Dans une première étape, une image composite est créée par l’addition de tout ou partie des images constituant la série dynamique.1 Cette image composite est de meilleure résolution spatiale et permet de repérer plus facilement les organes cibles. Des régions d’intérêt (region of interest [ROI]) sont ensuite tracées sur l’image autour des structures cibles. Le nombre de coups présents dans la région d’intérêt est mesuré sur chaque image de la série dynamique et une courbe temps-activité est tracée, démontrant les
Les images scintigraphiques peuvent être acquises sous la forme statique ou dynamique. Les images statiques sont utilisées pour déterminer l’importance de la fixation du composé radiopharmaceutique dans l’organe cible après un temps donné. C’est le cas de la scintigraphie thyroïdienne ou osseuse. La durée d’acquisition des images est de l’ordre de la minute.3 Les images dynamiques sont utilisées pour suivre et quantifier la progression du composé radiopharmaceutique après son administration.3 La durée de chaque image est contrôlée par l’opérateur et dure généralement entre 2 secondes et 1 minute. Les images sont acquises successivement les unes après les autres et stockées par l’ordinateur. La séquence d’images obtenue peut être visionnée à la manière d’un film.
Traitement des images L’image scintigraphique est une image numérique collectée sous la forme d’une matrice de taille variable contenant pour chaque pixel une valeur correspondant au nombre de rayons c (nombre de coups) pendant la durée d’acquisition.3 Cette image est affichée par l’ordinateur en faisant correspondre pour chaque valeur de la matrice une gamme de gris ou de couleur. L’opérateur peut
Figure 3 Les images scintigraphiques peuvent être affichées suivant une échelle de gris ascendante (A) ou descendante (B), ou une échelle de couleur (C). Un filtre digital peut être utilisé pour lisser ou renforcer les contours des images obtenues (D).
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P. Barthez
Applications en médecine vétérinaire Difficultés d’application
Figure 4 Courbe temps-activité rénale chez un chien souffrant d’une obstruction rénale gauche. Le rein droit (en rouge) a une courbe normale, avec une montée rapide, un pic à environ 3 minutes et une descente progressive. Le rein gauche (en bleu) a une courbe anormale, avec un pic retardé et une descente ralentie typique des obstructions urétérales.
variations de l’activité dans la région d’intérêt en fonction du temps (Fig. 4). Cette courbe peut éventuellement être lissée si besoin, et certains paramètres extraits. Ces paramètres sont calculés en fonction de leur intérêt physiologique ou sémiologique, comme l’aire sous la courbe, la vitesse d’accumulation, le temps de pic ...
Caractéristiques des images scintigraphiques Les images scintigraphiques sont caractérisées par une très faible résolution spatiale. Ces images sont constituées de la juxtaposition de points, ce qui leur donne un aspect granuleux, reflétant le bruit important de ces images.3 Des filtres de lissage peuvent être appliqués pour modifier leur aspect et les rendre plus agréables à regarder. Ils doivent cependant être manipulés avec précaution, car ils peuvent encore diminuer la résolution spatiale et, dans certain cas, masquer des lésions. La scintigraphie est considérée comme un système d’imagerie fonctionnelle. Les images scintigraphiques sont le reflet non pas de l’anatomie de la région explorée, mais du métabolisme de ces mêmes régions. Un « point chaud » sur une scintigraphie osseuse correspond à une augmentation du dépôt minéral osseux, c’est-à-dire à une augmentation du métabolisme osseux, signant une affection osseuse. La localisation et l’intensité de l’augmentation de l’activité peuvent renseigner sur l’origine de l’augmentation du métabolisme osseux, mais d’autres examens d’imagerie, et en particulier la radiologie, sont souvent nécessaires pour un diagnostic étiologique.
Le nombre réduit d’installations de médecine nucléaire vétérinaire est lié aux difficultés de mise en place et de fonctionnement de ces unités. Le coût de l’instrumentation et de sa maintenance est assez élevé, et les installations à usage vétérinaire doivent pouvoir permettre de déplacer la gammacaméra dans toutes les positions, en particulier pour les scintigraphies osseuses chez le cheval. La caméra peut être installée sur un système de rail fixé au plafond ou sur une potence permettant de monter et de faire pivoter la caméra. La deuxième difficulté réside dans la manipulation des radioéléments et la fabrication des composés radiopharmaceutiques, qui doivent être reconstitués peu de temps avant leur utilisation. Cette radiochimie est elle-même assez onéreuse et nécessite un personnel qualifié. La troisième difficulté est liée à la manipulation des radioéléments émettant des radiations ionisantes. Des procédures de manipulation et de contrôle des animaux radioactifs et des locaux doivent être mises en œuvre, dans le cadre de la réglementation en vigueur. Les animaux sont généralement isolés pendant 24 à 48 heures et leurs déchets gardés jusqu’à décroissance presque complète de l’activité. L’autorisation de détenir et de manipuler des radioéléments artificiels est donnée, en France, par une commission interministérielle (CIREA) sur présentation d’un dossier.
Principes d’application La scintigraphie est généralement indiquée pour identifier et éventuellement quantifier une activité ou une fonction métabolique. Il s’agit souvent de détecter des anomalies structurelles difficilement mises en évidences par d’autres moyens et qui sont à l’origine d’un dysfonctionnement démontré par une augmentation ou une diminution d’activité. C’est le cas de la scintigraphie thyroïdienne et osseuse. La scintigraphie est également indiquée pour quantifier le fonctionnement d’un organe, comme le rein ou le foie, sans donner d’information structurelle. En médecine vétérinaire, les applications les plus courantes sont également celles qui sont abordables pour le propriétaire ou qui donnent des renseignements de première importance qui ne peuvent pas être obtenus par une autre méthode.
Application à la thyroïde La scintigraphie est un moyen de diagnostic très efficace des hyperthyroïdies félines (Fig. 3,5). Cet
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Figure 5 Scintigraphie thyroïdienne chez un chat atteint d’hyperthyroïdie. Une hyperactivité de la glande gauche est visible. La glande droite est cependant encore visible, indiquant une hyperthyroïdie bilatérale asymétrique pour laquelle un traitement à l’iode 131 est indiqué.
examen permet de déterminer avec une grande fiabilité la présence d’une hyperthyroïdie, de déterminer s’il s’agit d’une hyperthyroïdie bilatérale ou unilatérale, et parfois différencier un adénome bénin d’un adénocarcinome malin.3,5 La fixation du composé radiopharmaceutique dans la thyroïde est comparée avec la fixation dans les glandes salivaires. Le rapport glande thyroïde/glande salivaire 20 minutes après l’injection est le meilleur indicateur d’un hyperthyroïdisme.5 La scintigraphie est souvent utilisée avant un traitement à l’iode 131 pour confirmer l’indication thérapeutique. Chez le chien, la scintigraphie thyroïdienne permet d’explorer la dissémination de cancers de la thyroïde (Fig. 6) pour déterminer la meilleure approche thérapeutique.8
(Fig. 7). Le composé radiopharmaceutique est administré dans le côlon et rapidement absorbé par la muqueuse colique. Il se retrouve ensuite dans la circulation porte, puis le foie et enfin le cœur pour être redistribué par la circulation systémique. Lors de shunt portosystémique, l’activité est retrouvée directement dans le thorax avant d’être détectée dans le foie.
Détection des shunts portosystémiques La scintigraphie portale transrectale est une méthode de diagnostic très fiable, très rapide et peu invasive des shunts portosystémiques chez les carnivores.6 Il s’agit d’une épreuve dynamique au cours de laquelle l’activité du composé radiopharmaceutique est suivie dans son cheminement
Figure 6 Scintigraphie thyroïdienne chez un chien atteint d’une tumeur thyroïdienne. Un envahissement du médiastin crânial est clairement identifié sur cette vue de profil.
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P. Barthez
Figure 7 Scintigraphie portale transrectale chez un chien atteint d’un shunt portosystémique. Cette série d’images (une image toutes les 2 secondes) montre la progression de l’activité après injection intrarectale. L’activité est visible très rapidement dans le thorax (flèches) avant son apparition dans le foie et sa diffusion par la circulation systémique, indiquant la présence d’un shunt portosystémique.
Application au squelette
Application au rein
Chez les carnivores, la scintigraphie osseuse peut être utilisée comme méthode de dépistage des métastases en présence d’un cancer à forte probabilité de dissémination osseuse (Fig. 8). Elle peut être aussi indiquée pour évaluer l’activité ostéoblastique d’une lésion déjà identifiée sur les radiographies, dans le but de déterminer s’il s’agit d’une affection bénigne, avec peu d’activité, ou d’une affection agressive ou maligne avec une grande activité. Elle est malheureusement sous-utilisée dans le diagnostic des boiteries lorsque l’examen clinique et les autres examens d’imagerie (radiographie, échographie) sont équivoques.
La scintigraphie rénale permet d’estimer le fonctionnement de chaque rein par la mesure du débit de filtration glomérulaire (DFG) ou l’estimation du débit plasmatique rénal (DPR). L’intérêt est de déterminer le rôle de chaque rein dans le fonctionnement global, en préparation d’une chirurgie par exemple.1 Cet examen permet également le diagnostic précoce des obstructions rénales.2 Il s’agit d’une épreuve dynamique au cours de laquelle l’activité de chaque rein est suivie pendant 10 à 30 minutes.1,2 Après injection intraveineuse, le composé radiopharmaceutique utilisé s’accumule dans le rein qui voit son activité augmenter
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Figure 8 Scintigraphie osseuse chez un chien atteint d’une tumeur primitive osseuse sur le radius distal droit. La tumeur primitive présente une intense activité, mais aucune métastase n’est détectée.
pendant les 3 premières minutes. L’activité cumulée pendant les 3 premières minutes est proportionnelle à la clairance rénale du composé radiopharmaceutrique (et correspond au DFG ou au DPR en fonction du composé radiopharmaceutique utilisé). En cas d’obstruction rénale, le pic d’activité est retardé (Fig. 4). Après le pic d’activité, le composé radiopharmaceutique commence à être excrété du rein et décroît progressivement. Le DFG peut également être estimé par la mesure de la clairance plasmatique d’un composé radiopharmaceutique à élimination glomérulaire exclusive (99mTc-DTPA). L’activité dans le plasma est suivie pendant 3 à 4 heures après l’injection et la courbe de décroissance plasmatique sert de base au calcul de la clairance plasmatique.1
Après son injection dans un vaisseau, ce composé va se loger dans le premier lit capillaire rencontré. Dans le cas d’une injection intraveineuse, l’ensemble de la radioactivité se retrouve réparti uniformément dans les poumons (Fig. 9). En présence d’une thromboembolie, le lit capillaire non vascularisé se
Application aux poumons La scintigraphie pulmonaire est un moyen rapide et fiable de diagnostic des thromboembolies pulmonaires.7 Le composé radiopharmaceutique utilisé est un agrégat d’albumine de taille suffisamment élevée pour ne pas passer à travers les capillaires.
Figure 9 Scintigraphie pulmonaire normale chez un chien montrant la fixation homogène du composé radiopharmaceutique après injection intraveineuse. L’absence d’activité au centre de l’image correspond au cœur.
198 détecte par une absence d’activité localisée ou « point froid ».
Autres applications De très nombreuses applications de la médecine nucléaire ont été développées chez l’homme, et certaines d’entre elles peuvent être adaptées chez les carnivores domestiques. La liste des applications présentées ici n’est pas exhaustive, mais représente les applications les plus fréquentes et les plus originales développées chez les carnivores. Beaucoup d’applications développées chez l’homme sont malheureusement parfois difficiles à mettre en œuvre, soit en raison du coût trop important des composés radiopharmaceutiques, de l’utilisation d’isotopes radioactifs ayant une demi-vie trop importante ou de la rareté de l’affection recherchée chez les carnivores.
P. Barthez cées de la médecine nucléaire humaine et l’accès à des composés radiopharmaceutiques plus nombreux ne pourra que favoriser l’essor de ce système d’imagerie original.
Références 1.
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3. 4. 5.
Perspectives. Conclusion La médecine nucléaire vétérinaire n’en est encore qu’à ses balbutiements, en grande partie à cause des contraintes réglementaires et financières liées à l’établissement d’un centre. La scintigraphie est cependant incontournable pour certaines applications en médecine vétérinaire spécialisée. La médecine nucléaire vétérinaire bénéficie des avan-
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7. 8.
Barthez PY, Hornof WJ, Cowgill LD, Neal LA, Mickel P. Comparison between the scintigraphic uptake and plasma clearance of 99mTc-diethylenetriaminepentacetic acid (DTPA) for the evaluation of the glomerular filtration rate in the dog. Vet Radiol Ultrasound 1998;39:470–4. Barthez PY, Smeak DD, Wisner ER, Duffey M, Chew DJ, DiBartola SP. Effects of partial ureteral obstruction on results of renal scintigraphy in dogs. Am J Vet Res 1999; 60:1383–9. Berry CR, Daniel GB. Handbook of veterinary nuclear medicine. Raleigh NC: North Carolina State University; 1996. Cherry SR, Sorensen J, Phelps M. Physics in nuclear medicine. Philadelphia: WB Saunders; 2003. Daniel GB, Sharp DS, Nieckarz JA, Adams W. Quantitative thyroid scintigraphy as a predictor of serum thyroxin concentration in normal and hyperthyroid cats. Vet Radiol Ultrasound 2002;43:374–82. Koblik PD, Hornof WJ. Transcolonic sodium pertechnetate Tc 99m scintigraphy for diagnosis of macrovascular portosystemic shunts in dogs, cats, and potbellied pigs: 176 cases (1988-1992). J Am Vet Med Assoc 1995;207:729–33. Liska WD, Poteet BA. Pulmonary embolism associated with canine total hip replacement. Vet. Surg. 2003;32:178–86. Marks SL, Koblik PD, Hornof WJ, Feldman EC. 99mTcpertechnetate imaging of thyroid tumors in dogs: 29 cases (1980-1992). J Am Vet Med Assoc 1994;204:756–60.
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MOTS CLÉS Médecine nucléaire ; Scintigraphie ; Technétium ; Gamma-caméra ; Thyroïde ; Shunt portosystémique ; Thromboembolie pulmonaire ; Exploration fonctionnelle rénale
KEYWORDS Nuclear medicine; Scintigraphy; Technetium; Gamma-camera; Thyroid; Porto-systemic shunt; Pulmonary thromboembolism; Renal functional imaging
Résumé La médecine nucléaire est une discipline peu développée en médecine des animaux de compagnie en raison des difficultés logistiques et réglementaires qui entourent la manipulation des radioéléments artificiels. L’instrumentation fait appel à une gamma caméra pour détecter la radioactivité émise le plus souvent par du technétium 99m lié à un composé radiopharmaceutique ayant un métabolisme spécifique lié à l’organe cible. Les images obtenues ont une résolution spatiale médiocre, mais sont très intéressantes par leur aspect fonctionnel. Des images statiques ou des épreuves dynamiques peuvent être enregistrées. Les images peuvent ensuite être manipulées et traitées pour en extraire des index quantitatifs. Chez les carnivores domestiques, la scintigraphie est surtout utilisée dans le diagnostic des affections thyroïdiennes, des shunts portosystémiques, des affections osseuses occultes, des thromboembolies pulmonaires, et dans l’exploration fonctionnelle rénale. © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Nuclear medicine has received little attention in small animal practice due to logistic and regulation constrains associated with handling of artificial radioelement. Instrumentation includes a gamma camera to detect radioactivity emitted most often by 99m-Technetium linked to a radiopharmaceutical with a specific metabolism associated with the target organ. Images acquired are of poor spatial resolution, but are unique because of their functional aspect. Static images or dynamic series can be acquired. Images can be manipulated and treated to extract quantitative indices. In small animals, scintigraphy is used for the diagnosis of thyroid disorders, porto-systemic shunts, occult bony lesions, pulmonary thromboembolism, and for renal functional imaging. © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés.
Introduction La médecine nucléaire vétérinaire est apparue à la fin des années 1970 au sein de certains établissements d’enseignement vétérinaire d’Amérique du Nord et d’Europe. L’application à l’origine du développement de cette discipline a été la scintigraphie Adresse e-mail : [email protected] (P. Barthez).
osseuse équine, qui reste encore, à l’heure actuelle, une indication majeure de la médecine nucléaire vétérinaire. Cependant, au fil des années, des applications cliniques originales (scintigraphie portale transrectale) ou à partir de techniques déjà bien élaborées chez l’homme (scintigraphie thyroïdienne, rénale, pulmonaire) sont apparues chez les carnivores domestiques.3 À l’heure actuelle, les centres de médecine nucléaire sont encore réser-
1762-4215/$ - see front matter © 2004 Elsevier SAS. Tous droits réservés. doi: 10.1016/j.emcvet.2004.08.001
192 vés aux établissements d’enseignement vétérinaire et à quelques centres spécialisés. Le développement de cette discipline est indéniablement limité par la manipulation de radioéléments, qui est strictement encadrée par une législation contraignante et nécessite une formation spécifique.
Principes et définitions Isotopes La médecine nucléaire est la discipline médicale qui utilise des éléments radioactifs in vivo dans un but diagnostique ou thérapeutique.4 Les isotopes les plus utilisés en médecine nucléaire vétérinaire sont le technétium 99m (99mTc) et l’iode 131 (131I).3 Le 99mTc émet principalement un rayonnement c de 148 keV, particulièrement bien adapté au récepteur.4 Sa demi-vie est de 6 heures, ce qui donne suffisamment de temps pour l’acquisition des images et permet une élimination rapide de la radioactivité. Avec cet isotope, l’isolement de l’animal qui suit l’examen dépasse très rarement 48 heures. L’iode 131 est surtout utilisé en médecine vétérinaire pour le traitement des hyperthyroïdies. L’utilisation d’autres isotopes est limitée par leur coût de production et une demi-vie trop longue qui rend la période d’isolement difficilement acceptable pour le propriétaire.
P. Barthez rulaire, est un bon marqueur de la fonction rénale.1 Le technétium lié au méthyldiphosphonate (99mTcMDP) a une affinité particulière pour le tissu osseux. Ce composé radiopharmaceutique est utilisé pour déceler des zones d’activité ostéoblastique. Certaines compagnies pharmaceutiques, spécialisées dans la production de ces composés, ont développé une myriade de produits, commercialisés sous forme de kit à reconstituer avec l’isotope radioactif, et ayant des propriétés et des affinités très variées. L’utilisation de ces produits est cependant limitée en médecine vétérinaire par le prix, parfois prohibitif, de certains de ces composés.
Principe de l’examen (Fig. 1) Un composé radiopharmaceutique, choisi pour ses caractéristiques pharmacocinétiques, est administré à l’animal. La voie d’administration dépend du type d’examen et du composé radiopharmaceutique sélectionné. Le rayonnement c émis par l’isotope est détecté in vivo à l’aide d’une gammacaméra pour former des images scintigraphiques.4 Ce rayonnement c peut également être recherché in vitro à partir de prélèvements biologiques (sanguins, urinaire, selles). L’intensité du rayonnement permet alors de déterminer la concentration en composé radiopharmaceutique dans le liquide biologique.
Composés radiopharmaceutiques
Formation de l’image scintigraphique
Ces isotopes peuvent être utilisés sous une forme moléculaire simple (99mTc-pertechnate, 131I-Na), mais sont plus fréquemment associés à des molécules leur conférant des propriétés particulières. Dans ce cas, on parle de composé radiopharmaceutique.3,4 Par exemple, le technétium lié à de l’acide diéthylène-triamine-pentacétique (99mTcDTPA), éliminé exclusivement par filtration glomé-
Instrumentation Une gammacaméra (Fig. 2) permet de détecter et de localiser l’origine du rayonnement émis par l’isotope radioactif au sein de l’organisme.4 La gammacaméra est composée d’un large cristal plat d’iodure de sodium qui émet de la lumière lorsqu’il est traversé par des rayons c, à la manière d’un
Figure 1 Principe de fonctionnement de la scintigraphie osseuse. Un composé radiopharmaceutique lié au 99mTc est injecté par voie intraveineuse. Il se fixe sur les zones d’activité ostéoblastique. Le rayonnement c émis est enregistré par une gammacaméra qui collecte l’intensité de la radioactivité et son origine. Une image scintigraphique est reconstituée après traitement du signal.
Médecine nucléaire chez les animaux de compagnie
Figure 2 Dans les installations vétérinaires, la gammacaméra est souvent montée sur un système de rail permettant de la déplacer facilement dans toutes les directions. Cette infrastructure est nécessaire pour la scintigraphie osseuse chez le cheval.
écran renforçateur en radiologie. Le nombre, l’énergie et la position du rayonnement c recueilli par le cristal sont transmis à un analyseur multicanaux qui traite cette information pour transmettre à un ordinateur les éléments constitutifs de l’image scintigraphique. L’ordinateur gère l’acquisition et le traitement final des images recueillies.4
Acquisition des images
193 ainsi modifier l’affichage de l’image (Fig. 3) en choisissant une gamme de gris (montante ou descendante) ou même une gamme de couleurs arbitraire (rouge, feu, arc-en-ciel ...). La luminosité et le contraste de l’image peuvent également être modifiés par l’opérateur sur l’ordinateur. Ces modifications de l’affichage de l’image n’engendrent pas de modifications de l’information contenue dans la matrice originale.3 La matrice originale peut être manipulée avec des filtres digitaux pour la lisser ou au contraire renforcer les contours des objets. Ces modifications sont irréversibles et affectent les informations contenues dans la matrice. Elles ne doivent donc être effectuées qu’après copie du fichier original. Les séries dynamiques sont traitées pour en extraire les informations recherchées. Dans une première étape, une image composite est créée par l’addition de tout ou partie des images constituant la série dynamique.1 Cette image composite est de meilleure résolution spatiale et permet de repérer plus facilement les organes cibles. Des régions d’intérêt (region of interest [ROI]) sont ensuite tracées sur l’image autour des structures cibles. Le nombre de coups présents dans la région d’intérêt est mesuré sur chaque image de la série dynamique et une courbe temps-activité est tracée, démontrant les
Les images scintigraphiques peuvent être acquises sous la forme statique ou dynamique. Les images statiques sont utilisées pour déterminer l’importance de la fixation du composé radiopharmaceutique dans l’organe cible après un temps donné. C’est le cas de la scintigraphie thyroïdienne ou osseuse. La durée d’acquisition des images est de l’ordre de la minute.3 Les images dynamiques sont utilisées pour suivre et quantifier la progression du composé radiopharmaceutique après son administration.3 La durée de chaque image est contrôlée par l’opérateur et dure généralement entre 2 secondes et 1 minute. Les images sont acquises successivement les unes après les autres et stockées par l’ordinateur. La séquence d’images obtenue peut être visionnée à la manière d’un film.
Traitement des images L’image scintigraphique est une image numérique collectée sous la forme d’une matrice de taille variable contenant pour chaque pixel une valeur correspondant au nombre de rayons c (nombre de coups) pendant la durée d’acquisition.3 Cette image est affichée par l’ordinateur en faisant correspondre pour chaque valeur de la matrice une gamme de gris ou de couleur. L’opérateur peut
Figure 3 Les images scintigraphiques peuvent être affichées suivant une échelle de gris ascendante (A) ou descendante (B), ou une échelle de couleur (C). Un filtre digital peut être utilisé pour lisser ou renforcer les contours des images obtenues (D).
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Applications en médecine vétérinaire Difficultés d’application
Figure 4 Courbe temps-activité rénale chez un chien souffrant d’une obstruction rénale gauche. Le rein droit (en rouge) a une courbe normale, avec une montée rapide, un pic à environ 3 minutes et une descente progressive. Le rein gauche (en bleu) a une courbe anormale, avec un pic retardé et une descente ralentie typique des obstructions urétérales.
variations de l’activité dans la région d’intérêt en fonction du temps (Fig. 4). Cette courbe peut éventuellement être lissée si besoin, et certains paramètres extraits. Ces paramètres sont calculés en fonction de leur intérêt physiologique ou sémiologique, comme l’aire sous la courbe, la vitesse d’accumulation, le temps de pic ...
Caractéristiques des images scintigraphiques Les images scintigraphiques sont caractérisées par une très faible résolution spatiale. Ces images sont constituées de la juxtaposition de points, ce qui leur donne un aspect granuleux, reflétant le bruit important de ces images.3 Des filtres de lissage peuvent être appliqués pour modifier leur aspect et les rendre plus agréables à regarder. Ils doivent cependant être manipulés avec précaution, car ils peuvent encore diminuer la résolution spatiale et, dans certain cas, masquer des lésions. La scintigraphie est considérée comme un système d’imagerie fonctionnelle. Les images scintigraphiques sont le reflet non pas de l’anatomie de la région explorée, mais du métabolisme de ces mêmes régions. Un « point chaud » sur une scintigraphie osseuse correspond à une augmentation du dépôt minéral osseux, c’est-à-dire à une augmentation du métabolisme osseux, signant une affection osseuse. La localisation et l’intensité de l’augmentation de l’activité peuvent renseigner sur l’origine de l’augmentation du métabolisme osseux, mais d’autres examens d’imagerie, et en particulier la radiologie, sont souvent nécessaires pour un diagnostic étiologique.
Le nombre réduit d’installations de médecine nucléaire vétérinaire est lié aux difficultés de mise en place et de fonctionnement de ces unités. Le coût de l’instrumentation et de sa maintenance est assez élevé, et les installations à usage vétérinaire doivent pouvoir permettre de déplacer la gammacaméra dans toutes les positions, en particulier pour les scintigraphies osseuses chez le cheval. La caméra peut être installée sur un système de rail fixé au plafond ou sur une potence permettant de monter et de faire pivoter la caméra. La deuxième difficulté réside dans la manipulation des radioéléments et la fabrication des composés radiopharmaceutiques, qui doivent être reconstitués peu de temps avant leur utilisation. Cette radiochimie est elle-même assez onéreuse et nécessite un personnel qualifié. La troisième difficulté est liée à la manipulation des radioéléments émettant des radiations ionisantes. Des procédures de manipulation et de contrôle des animaux radioactifs et des locaux doivent être mises en œuvre, dans le cadre de la réglementation en vigueur. Les animaux sont généralement isolés pendant 24 à 48 heures et leurs déchets gardés jusqu’à décroissance presque complète de l’activité. L’autorisation de détenir et de manipuler des radioéléments artificiels est donnée, en France, par une commission interministérielle (CIREA) sur présentation d’un dossier.
Principes d’application La scintigraphie est généralement indiquée pour identifier et éventuellement quantifier une activité ou une fonction métabolique. Il s’agit souvent de détecter des anomalies structurelles difficilement mises en évidences par d’autres moyens et qui sont à l’origine d’un dysfonctionnement démontré par une augmentation ou une diminution d’activité. C’est le cas de la scintigraphie thyroïdienne et osseuse. La scintigraphie est également indiquée pour quantifier le fonctionnement d’un organe, comme le rein ou le foie, sans donner d’information structurelle. En médecine vétérinaire, les applications les plus courantes sont également celles qui sont abordables pour le propriétaire ou qui donnent des renseignements de première importance qui ne peuvent pas être obtenus par une autre méthode.
Application à la thyroïde La scintigraphie est un moyen de diagnostic très efficace des hyperthyroïdies félines (Fig. 3,5). Cet
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Figure 5 Scintigraphie thyroïdienne chez un chat atteint d’hyperthyroïdie. Une hyperactivité de la glande gauche est visible. La glande droite est cependant encore visible, indiquant une hyperthyroïdie bilatérale asymétrique pour laquelle un traitement à l’iode 131 est indiqué.
examen permet de déterminer avec une grande fiabilité la présence d’une hyperthyroïdie, de déterminer s’il s’agit d’une hyperthyroïdie bilatérale ou unilatérale, et parfois différencier un adénome bénin d’un adénocarcinome malin.3,5 La fixation du composé radiopharmaceutique dans la thyroïde est comparée avec la fixation dans les glandes salivaires. Le rapport glande thyroïde/glande salivaire 20 minutes après l’injection est le meilleur indicateur d’un hyperthyroïdisme.5 La scintigraphie est souvent utilisée avant un traitement à l’iode 131 pour confirmer l’indication thérapeutique. Chez le chien, la scintigraphie thyroïdienne permet d’explorer la dissémination de cancers de la thyroïde (Fig. 6) pour déterminer la meilleure approche thérapeutique.8
(Fig. 7). Le composé radiopharmaceutique est administré dans le côlon et rapidement absorbé par la muqueuse colique. Il se retrouve ensuite dans la circulation porte, puis le foie et enfin le cœur pour être redistribué par la circulation systémique. Lors de shunt portosystémique, l’activité est retrouvée directement dans le thorax avant d’être détectée dans le foie.
Détection des shunts portosystémiques La scintigraphie portale transrectale est une méthode de diagnostic très fiable, très rapide et peu invasive des shunts portosystémiques chez les carnivores.6 Il s’agit d’une épreuve dynamique au cours de laquelle l’activité du composé radiopharmaceutique est suivie dans son cheminement
Figure 6 Scintigraphie thyroïdienne chez un chien atteint d’une tumeur thyroïdienne. Un envahissement du médiastin crânial est clairement identifié sur cette vue de profil.
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P. Barthez
Figure 7 Scintigraphie portale transrectale chez un chien atteint d’un shunt portosystémique. Cette série d’images (une image toutes les 2 secondes) montre la progression de l’activité après injection intrarectale. L’activité est visible très rapidement dans le thorax (flèches) avant son apparition dans le foie et sa diffusion par la circulation systémique, indiquant la présence d’un shunt portosystémique.
Application au squelette
Application au rein
Chez les carnivores, la scintigraphie osseuse peut être utilisée comme méthode de dépistage des métastases en présence d’un cancer à forte probabilité de dissémination osseuse (Fig. 8). Elle peut être aussi indiquée pour évaluer l’activité ostéoblastique d’une lésion déjà identifiée sur les radiographies, dans le but de déterminer s’il s’agit d’une affection bénigne, avec peu d’activité, ou d’une affection agressive ou maligne avec une grande activité. Elle est malheureusement sous-utilisée dans le diagnostic des boiteries lorsque l’examen clinique et les autres examens d’imagerie (radiographie, échographie) sont équivoques.
La scintigraphie rénale permet d’estimer le fonctionnement de chaque rein par la mesure du débit de filtration glomérulaire (DFG) ou l’estimation du débit plasmatique rénal (DPR). L’intérêt est de déterminer le rôle de chaque rein dans le fonctionnement global, en préparation d’une chirurgie par exemple.1 Cet examen permet également le diagnostic précoce des obstructions rénales.2 Il s’agit d’une épreuve dynamique au cours de laquelle l’activité de chaque rein est suivie pendant 10 à 30 minutes.1,2 Après injection intraveineuse, le composé radiopharmaceutique utilisé s’accumule dans le rein qui voit son activité augmenter
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Figure 8 Scintigraphie osseuse chez un chien atteint d’une tumeur primitive osseuse sur le radius distal droit. La tumeur primitive présente une intense activité, mais aucune métastase n’est détectée.
pendant les 3 premières minutes. L’activité cumulée pendant les 3 premières minutes est proportionnelle à la clairance rénale du composé radiopharmaceutrique (et correspond au DFG ou au DPR en fonction du composé radiopharmaceutique utilisé). En cas d’obstruction rénale, le pic d’activité est retardé (Fig. 4). Après le pic d’activité, le composé radiopharmaceutique commence à être excrété du rein et décroît progressivement. Le DFG peut également être estimé par la mesure de la clairance plasmatique d’un composé radiopharmaceutique à élimination glomérulaire exclusive (99mTc-DTPA). L’activité dans le plasma est suivie pendant 3 à 4 heures après l’injection et la courbe de décroissance plasmatique sert de base au calcul de la clairance plasmatique.1
Après son injection dans un vaisseau, ce composé va se loger dans le premier lit capillaire rencontré. Dans le cas d’une injection intraveineuse, l’ensemble de la radioactivité se retrouve réparti uniformément dans les poumons (Fig. 9). En présence d’une thromboembolie, le lit capillaire non vascularisé se
Application aux poumons La scintigraphie pulmonaire est un moyen rapide et fiable de diagnostic des thromboembolies pulmonaires.7 Le composé radiopharmaceutique utilisé est un agrégat d’albumine de taille suffisamment élevée pour ne pas passer à travers les capillaires.
Figure 9 Scintigraphie pulmonaire normale chez un chien montrant la fixation homogène du composé radiopharmaceutique après injection intraveineuse. L’absence d’activité au centre de l’image correspond au cœur.
198 détecte par une absence d’activité localisée ou « point froid ».
Autres applications De très nombreuses applications de la médecine nucléaire ont été développées chez l’homme, et certaines d’entre elles peuvent être adaptées chez les carnivores domestiques. La liste des applications présentées ici n’est pas exhaustive, mais représente les applications les plus fréquentes et les plus originales développées chez les carnivores. Beaucoup d’applications développées chez l’homme sont malheureusement parfois difficiles à mettre en œuvre, soit en raison du coût trop important des composés radiopharmaceutiques, de l’utilisation d’isotopes radioactifs ayant une demi-vie trop importante ou de la rareté de l’affection recherchée chez les carnivores.
P. Barthez cées de la médecine nucléaire humaine et l’accès à des composés radiopharmaceutiques plus nombreux ne pourra que favoriser l’essor de ce système d’imagerie original.
Références 1.
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Perspectives. Conclusion La médecine nucléaire vétérinaire n’en est encore qu’à ses balbutiements, en grande partie à cause des contraintes réglementaires et financières liées à l’établissement d’un centre. La scintigraphie est cependant incontournable pour certaines applications en médecine vétérinaire spécialisée. La médecine nucléaire vétérinaire bénéficie des avan-
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Barthez PY, Hornof WJ, Cowgill LD, Neal LA, Mickel P. Comparison between the scintigraphic uptake and plasma clearance of 99mTc-diethylenetriaminepentacetic acid (DTPA) for the evaluation of the glomerular filtration rate in the dog. Vet Radiol Ultrasound 1998;39:470–4. Barthez PY, Smeak DD, Wisner ER, Duffey M, Chew DJ, DiBartola SP. Effects of partial ureteral obstruction on results of renal scintigraphy in dogs. Am J Vet Res 1999; 60:1383–9. Berry CR, Daniel GB. Handbook of veterinary nuclear medicine. Raleigh NC: North Carolina State University; 1996. Cherry SR, Sorensen J, Phelps M. Physics in nuclear medicine. Philadelphia: WB Saunders; 2003. Daniel GB, Sharp DS, Nieckarz JA, Adams W. Quantitative thyroid scintigraphy as a predictor of serum thyroxin concentration in normal and hyperthyroid cats. Vet Radiol Ultrasound 2002;43:374–82. Koblik PD, Hornof WJ. Transcolonic sodium pertechnetate Tc 99m scintigraphy for diagnosis of macrovascular portosystemic shunts in dogs, cats, and potbellied pigs: 176 cases (1988-1992). J Am Vet Med Assoc 1995;207:729–33. Liska WD, Poteet BA. Pulmonary embolism associated with canine total hip replacement. Vet. Surg. 2003;32:178–86. Marks SL, Koblik PD, Hornof WJ, Feldman EC. 99mTcpertechnetate imaging of thyroid tumors in dogs: 29 cases (1980-1992). J Am Vet Med Assoc 1994;204:756–60.