Le Bulletin de la Faculté de médecine, Université de Sherbrooke, octobre 1993 : « Le Centre de recherche clinique du CHUS : un second envol » - L’annonce officielle le 16 août 1993 de la construction du Centre de recherche clinique du CHUS, projet de $19 millions par la ministre Madame Monique Gagnon-Tremblay et le vice-premier ministre du Canada, monsieur Jean Charest.	[jpg — 539 Ko]
COMMUNIQUÉ – Gouvernement du Québec, la députée de Saint-François, le 16 août 1993 : « Construction d’un centre de recherche clinique au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke » Source : Jean-Yves Laflamme, attaché politique, bureau de la députée-ministre Monique Gagnon-Tremblay	[jpg — 235 Ko]

Le Centre TEP de Sherbrooke CIMF (Centre d’imagerie métabolique et fonctionnelle) Centre de recherche clinique, CHUS, comprend : un cyclotron Ebco TR-19; une laboratoire chaud blindé (« hot cells ») de synthèse radiochimique; des scanneurs pancorporels; un scanneur micro-TEP; autres équipements, applications, et personnel. [pdf - 14 Ko, aussi disponible en anglais] Le cyclotron TR-19 de la compagnie Ebco Technologies Inc., pour la production de radio-isotopes tels que 18F (fluor-18), 11C (carbone-11), 13N (azote-13) et 15O (oxygène-15), est la version commerciale du cyclotron TR-13 développé au laboratoire nucléaire TRIUMF en Colombie Britannique. Les deux modèles de cyclotron sont presque identiques, le TR-19 étant muni d’un blindage supérieur. Des images du TR-13 sont affichés au site-web http://www.triumf.ca/pethome/pethome.htm La dose typique d’un patient subissant un examen de Tomographie d'Émission par Positrons est d'environ 5 mCi (« milli-Curies ») par des radio-isotopes tel 18F, soit 185 MBq (« méga-Becquerels ») ou 23 mille fois la radioactivité naturelle du corps humain. Mais la durée de vie de ce radio-isotope est seulement de quelques heures, alors que la radioactivité naturelle du corps humain est permanente. La dose correspondante de rayonnements au corps humain d’un tel examen, varie entre 1.5 et 27 mSv (« milli-Sieverts »). Ceci peut être comparée à une dose totale annuelle par personne d’environ 3.5 mSv. Selon le Rapport annuel 2002-2003 de la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) [pdf - 1,143 Ko] le nombre total d’accélérateurs de particules à des fins médicales en exploitation ou en construction au Canada est supérieur à deux cent : Une excellente présentation, « Le cyclotron & Radio-traceurs PET » de Claire Tamburella de l’Hôpital Cantonal de Genève, donne plusieurs détails d’un centre médical TEP, y compris ce schéma de fonctionnement d’un scanner TEP : Une photo d’un scanner TEP actuel, avec une partie découverte est montrée ici :

Le fluor-18 Parmi les cinq ou six radio-isotopes émetteurs de positrons utilisés dans les scanneurs TEP, le plus populaire de loin est le fluor–18, représentant souvent presque la totalité de production d'un cyclotron. Ceci est dû à son utilité biochimique, ainsi qu'à sa vie utile suffisamment longue pour le rendre pratique ( les autres radio-isotopes ayant une demi-vie entre 2 et 20 minutes seulement) Puisque la décroissance du fluor–18 est quand même assez rapide (avec une demi-vie de seulement 109.7 minutes), la conversion en produits biochimiques doit se faire rapidement et la quantité initiale de 18F doit être supérieure d’un facteur assez élevé pour donner une dose suffisante au moment de l’examen TEP d’un patient, surtout s’il s’agit d’un hôpital éloigné (oû des livraisons par hélicoptère se font dans certains cas). Le schéma suivant donne un aperçu chronologique de la production d’un produit biochimique contenant du 18F, montrant la décroissance (et pertes de procédé) d’une quantité de 1000 mCi à l’entrée du labo chaud (sortie du cyclotron), à seulement 400 mCi à sa sortie, en forme de produit 18F-désoxyfluoroglucose ( « 18FDG » ) : Ce schéma donne un aperçu de fonctionnement d’un mini-laboratoire automatisé de la production d’un produit biochimique dotée du 18F [jpg — 57 Ko]

La production du 18F par cyclotron et en réacteur nucléaire Aujourd’hui la production partout au monde du 18F se fait presque exclusivement par cyclotron. C’est ne pas parce qu’il est impossible de produire du 18F en réacteur nucléaire tel que le Slowpoke, mais plutôt parce que très peu des hôpitaux ont des réacteurs, ainsi que pour certains raisons d’efficacité. Aujourd’hui, même les centres hospitaliers dotés – ou à proximité - d’un réacteur de recherche (comme celui de l’université de McMaster - le MNR – en Ontario) produisent du 18F par cyclotron plutôt qu’en réacteur. C’est parce que toute une industrie de mini-laboratoires automatisés biochimiques a été bâtie afin de supporter les centaines de cyclotrons et scanneurs TEP dans le monde, et parce que la purification du produit est moins compliquée que celui d’un réacteur – ce dernier étant contaminé par le tritium, un radio-isotope de longue vie (T½ = 12.6 ans), provenant de la réaction neutronique avec le cible de carbonate de lithium (voir tableau ci-dessous : tout le tritium, « 3H » ou « t », n’est pas consommée entièrement dans la réaction avec l’oxygène « 16O »). D’autre coté, il est encore vrai que le répertoire de produits radiochimiques des cyclotrons médicaux demeure extrêmement limité par rapport à ce qu’on peut produire avec un réacteur. L’important c’est que les produits radiochimiques des cyclotrons médicaux, tel le 18F, ne servent que pour le diagnostic. En ce qui concerne le traitement de maladies – les divers types de cancer, l’athérosclérose, etc. - la plupart des produits radiochimiques sont toujours fabriqués en réacteur nucléaire. Il s’agit de plus qu’une douzaine de différents radio-isotopes utiles, tel le cobalt-60, iode-131, phosphore-32, césium-137, strontium-90/ yttrium-90, tungstène-188/ rhénium-188, iridium-192, ruthénium-106/ rhodium-106, etc.. En fait, on peut dire que les radio-isotopes du TEP donnent des « jolies images », tandis que les autres radio-isotopes guérissent les maladies meurtrières. Les réactions nucléaires pour la production du 18F Ce tableau donne les réactions nucléaires ainsi que les taux typiques de production du fluor–18 (en milli-curies). Les réactions de cyclotrons sont celles qui envoient des particules énergétiques chargées tel les protons (p), déuterons (d), alphas (a), etc. vers la cible, tandis que la production du 18F en réacteur se fait en deux étapes (presque instantanées) débutant avec un neutron provenant d’une fission d’uranium (voir rangée jaune). Réactions valeur Q (MeV) Cible Production   18O(p,n) 18F   -2.4   H218O 18O2       120 mCi/μA 150 mCi/μA à 10 MeV     20Ne(d, α ) 18F   +2.8   Ne, pure Ne/0.1F2       60 mCi/μA à 9 MeV 10 mCi/μ mole F2     15N(α, n) 18F   -6.4 15N2   40 mCi/μA à 14 MeV 8.13 MeV threshold energy   16O(3He,x) 18F       H2O     predicted 30 mCi/μA à 22 MeV   16O(α ,np) 18F   +2.0 H2O   3 mCi/μA à 30 MeV   6Li(n,α )3H 16O(t,n) 18F   -18 +1.3   Li2CO3     4000 mCi/kg fission reactor irradiation   19F(g,n) 18F   -10.4 Teflon   μCi/rad à 25 MeV bremsstrahlung   19F(n,2n) 18F   -10.4 Teflon   μCi/rad à 14 MeV   23Na(g,α n) 18F   -21 NaCl   nCi/rad Le graphique suivant montre le taux de production du fluor–18 (en milli-curies) en fonction du courant de protons sortant du cyclotron (en micro-ampères) et en fonction du temps, utilisant la réaction nucléaire 18O (p, n) 18F : Quelques références sur la physique de production des radio-isotopes médicaux Une base de données de coupes pour la production de radio-isotopes médicaux par particules chargés. La base de données contient les coupes évaluées pour 48 réactions induites par les particules chargés légères avec des énergies d'incident jusqu'à plusieurs dizaines de MeV (maximum de 100 MeV). Des coupes de production pour les radio-isotopes diagnostiques les plus importantes sont données, avec 10 réactions de production d’émetteurs de positrons. Tableau interactif de nucléides Graphiques interactifs de coupes évaluées pour les réactions neutroniques, du Nuclear Data Center, Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI).

Les « jolies images » et le PET versus le SPECT ( ou TEP versus TESPC ) En plus de la technologie médicale de Tomographie d'Émission par Positrons (TEP), il y a aussi celle de SPECT, soit « Single Photon Emission Computed Tomography » ou « tomographie par émission d'un simple photon, calculée à l'aide d'un ordinateur (TESPC). Toutes les deux sont populaires dans le monde des diagnostics par radiographie. Les différences importantes entre les deux technologies: premièrement, l’instrumentation nécessaire pour produire une image radiographique à partir des photons uniques de SPECT est plus complexe que celle requise pour le TEP (SPECT ne profite pas de la géométrie et de la coïncidence de deux rayons produits par la désintégration positron-électron du TEP) et, deuxièmement, une machine SPECT n’a pas besoin de produits radioactifs émetteurs de positrons (tel que ceux produits par les cyclotrons); elle peut plutôt se servir de toute la gamme de produits des réacteurs nucléaires, une gamme beaucoup plus étendue de différentes vies utiles et d'énergies de rayonnements des radio-isotopes. Tout comme le 18F des machines TEP, le radio-isotope le plus populaire de loin pour le SPECT est le technétium-99m, soit 99mTc. Le 99mTc est le produit de décroissance du molybdène-99 ( 99Mo, T½ = 3 jours), et ce dernier est fabriqué en réacteur et ensuite livré aux centres hospitaliers partout dans le monde, pour servir comme source convenable de 99mTc (T½ = 6 h). Quelques exemples de présentations tri-dimensionnelles de deux types de tomographie, le TEP et le SPECT Les images tomographiques suivantes ont été fournies généreusement par Mme Beth MacGillivray, Directrice de Produits, section des applications cliniques de la société IS2 Medical Systems. Une étude par Tomographie d'Émission par Positrons (TEP) d’un patient avec un cancer métastatique. Les endroits foncés montrent là où le 18FDG se concentre, le cancer augmentant la multiplication de cellules ainsi que la consommation locale de glucose contenant du 18F. [Film d’animation en format gif de 302 Ko] Une série d'images tomographiques SPECT d'un squelette. Le patient a été injecté avec du 99mTc-MDP (un composant biochimique de phosphate qui migre vers les os). Les 64 images ont été prises sur 360º autour du patient et ensuite les données recueillies ont été rassemblées à l'aide d'un ordinateur en une image tri-dimensionnelle, montrée ici. [Film d’animation en format gif de 1085 Ko] Ce patient a des globules rouges marquées au 99mTc. Les images SPECT montrent la distribution du sang à l'intérieur de l'aorte, du foie et d'autres organes. Également visible, une sphére de cellules du sang représentant une tumeur bénigne qu'on appelle une hémangiome. [Film d’animation en format gif de 1677 Ko]

Dernière mise à jour: 29 octobre 2005

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