Dosimétrie cellulaire en médecine nucléaire diagnostique : influence des émissions électroniques

Cellular dosimetry in nuclear medicine imaging: influence of electron emissions

Unité de recherche Chimie et Biophysique des Traceurs, Université X. Bichat, F-75018 Paris, FRANCE

Reçu : 8 Janvier 1998
Accepté : 30 Mars 1998

Résumé

Les radio-nucléides utilisés en diagnostic présentent des émissions photoniques utilisées pour l'imagerie, mais également des émissions électroniques de faible énergie, responsables d'une hétérogénéité de dose à l'échelon cellulaire. La dose moyenne délivrée au noyau par les émissions électroniques du 99mTc, de l'123I, de l'111In, du 67Ga, et du 201Tl, a été calculée, en tenant compte de localisations nucléaires, cytoplasmiques et membranaires de la radioactivité. Ce modèle tient compte de la contribution de la dose due à la radioactivité présente dans la cellule cible elle-même, et de la contribution des cellules voisines. Les résultats de la dosimétrie cellulaire (Dcel) ont été comparés à ceux trouvés en dosimétrie conventionnelle (Dconv), en supposant une activité identique dans toutes les cellules. Le modèle cellulaire montre que pour des localisations membranaires et cytoplasmiques, la principale source d'irradiation électronique vient des cellules voisines. Pour des localisations nucléaires, la contribution de la cellule cible n'est plus négligeable et peut même devenir la principale contribution. La comparaison entre les modèles cellulaire et conventionnel montre que Dcel/Dconv varie entre 0,61 et 0,89 pour des localisations cytoplasmiques et membranaires de la radioactivité, suivant le radio-nucléide et les dimensions cellulaires. Ainsi, la dosimétrie conventionnelle surestime faiblement la dose au noyau. Par contre, Dcel/Dconv varie entre 1,1 et 75 pour une localisation purement nucléaire. La dosimétrie conventionnelle peut alors sous-estimer notablement la dose au noyau. Cette étude montre qu'en médecine nucléaire diagnostique, la dosimétrie cellulaire peut conduire à une radioprotection accrue du patient et une meilleure évaluation des risques radiobiologiques liés à l'administration d'un radiopharmaceutique. 


Abstract

Cellular dosimetry in nuclear medicine imaging: influence of electron emissions. The radionuclides used in nuclear medicine imaging emit not only diagnostically useful photons, but also low energy electron emissions, responsible for dose heterogeneity at the cellular level. The mean dose delivered to the cell nucleus by electron emissions of 99mTc, 123I, 111In, 67Ga, and 201Tl, has been calculated, for a cell nucleus, a cytoplasmic and a cell membrane distribution of radioactivity. This model takes into account both the self-dose which results from the radionuclide located in the target cell, and the cross-dose, which comes from the surrounding cells. The results obtained by cellular dosimetry (Dcel) have been compared with those obtained with conventional dosimetry (Dconv), by assuming the same amount of radioactivity per cell. Cellular dosimetry shows, for a cytoplasmic and a cell membrane distributions of radioactivity, that the main contribution to the dose to the cell nucleus, comes from the surrounding cells. On the other hand, for a cell nucleus distribution of radioactivity, the self-dose is not negligible and may be the main contribution. The comparison between cellular and conventional dosimetry shows that Dcel/Dconv ratio ranges from 0.61 and 0.87, in case of a cytoplasmic and a cell membrane distributions of radioactivity, depending on the radionuclide and cell dimensions. Thus, conventional dosimetry slightly overestimates the mean dose to the cell nucleus. On the other hand, Dcel/Dconv ranges from 1.1 to 75, in case of a cell nucleus distribution of radioactivity. Conventional dosimetry may strongly underestimates the absorbed dose to the nucleus, when radioactivity is located in the nucleus. This study indicates that in nuclear medicine imaging, cellular dosimetry may lead to a better understanding of biological effects of radiopharmaceuticals.