Julien Moreno

Julien Moreno

L'Agence Fédérale de Contrôle Nucléaire vient de publier le rapport dosimétrique pour la tomodensitométrie.

En effet, l'arrêt AFCN du 28/09/2011 (M.B. 11/10/2010) instaure une fréquence annuelle des relevés dosimétriques pour la tomodensitométrie.
Suite aux relevés effectués du 17/11/2012 au 31/10/2012, l'AFCN vient d'émettre les nouveaux niveaux de références radiologiques (NRD).

Pour rappel, la valeur du CTDIvol n'est qu'indicative car changeante selon les technologies utilisées sur vos machines.
Il est donc préférable de se référer au DLP (Dose Linear Product) qui est disponible sur vos "Patient protocol" (rapport d'exposition par examen et par patient).

Le CTDIvol est un outil permettant de connaître la dose moyenne par coupe pour une acquisition multicoupe.
Il est calculé sur des fantômes en industrie et quantifie la dose délivrée au patient pour les paramètres sélectionnés par l’utilisateur.
Des études récentes tentent à démontrer que cet outil ne semble pas très fiable pour certaines situations.
 
En effet, par sa nature purement théorique, il ne représente pas la réalité d’une exposition d’un corps humain.
La Commission Européenne recommande de mesurer le CTDI au centre du fantôme (CTDIc) et en périphérie (CTDIp), à 1 cm de la surface.
On définit alors le CTDI pondéré (CTDIw) qui rend mieux compte de la dose moyenne absorbée par le patient : CTDIw = (1/3 CTDI c + 2/3 CTDI10p).
Pour tenir compte aussi d’un élément, essentiel en acquisition hélicoïdale, qui est le pitch, les constructeurs affichent le CTDI volumique, CTDIvol, qui est le CTDI divisé par le pitch.
 
En raison des signes de faiblesse présentés par le CTDIvol, un nouvel outil a été introduit afin de corriger les écarts éventuels entre la valeur du CTDIvol et l’exposition réelle : le SSDE.
Le SSDE pour Size Specific Dose Estimate propose une valeur plus proche de la réalité en ayant recours à des facteurs de conversion qui ont été établis par American Association of Physicists in Medicine (AAPM). Dès lors, il suffit de multiplier le CTDIvol par le facteur de conversion adéquat.
 
Les facteurs de conversion proposés sont :
 
  • La dimension latérale du patient mesurée sur le topogramme
  • La dimension AP
  • La somme de la dimension latérale avec la dimension AP
  • Le diamètre
 
Ces dimensions fournissent des facteurs de pondération du CTDIvol permettant de calculer le SSDE par la relation suivante : CTDIvol x Factconv = SSDE.
Voici les tables comprenant les facteurs de conversion :
 
 
 
Exemple 1 :
Nous voulons estimer la dose délivrée à un patient pédiatrique lors d’un CT de l'abdomen.
Nous mesurons la dimension latérale à 12.3 cm et la distance AP à 9.9 cm.
Le CTDIvol est estimé à 5.4 mGy sur un fantôme de 32cm.
 
Nous utilisons la table 1 qui nous donne un facteur de conversion de 2.5 pour la somme des distances (22 cm).
Le SSDE = 5.4 mGy x 2.5 = 13 mGy
Nous constatons donc une sous évaluation importante de la dose par le CTDIvol.
 
 
Exemple 2 :
Autre patient, même contexte mais nous mesurons une distance latérale sur le topogramme de 16.8 cm.
Le CTDIvol est estimé à 9.29 mGy sur un fantôme de 16 cm.
 
Nous utilisons la table 2 qui nous donne un facteur de conversion de 1.08 une distance de 17cm.
Le SSDE = 9.29 mGy x 1.08 = 10 mGy
Les valeurs sont ici très proches en raison d’une corrélation entre le diamètre du fantôme utilisé et la distance mesurée sur le patient (ici +-16cm).
 
 
Bien que semblant irréprochable, le SSDE doit encore être validé en routine clinique avant une intégration souche au sein des nouveaux softwares.
En effet, imaginons que les bras du patient soient dans le volume irradié ; devons-nous comptabiliser ces derniers dans le calcul ou devons nous simplement les ignorer ? Quelle mesure privilégier ? Quels sont les limites techniques ? Est-ce réellement la solution dosimétrique la plus efficace pour calculer une dose patient ?
 
Réponses prochainement dans la littérature.
 
 
 
 
 
 
Références :
 
Investigation of American Association of Physicists in Medicine Report 204 size-specific dose estimates for pediatric CT implementation. Brady SL, Kaufman RA. 2012 Dec;265(3):832-40. doi: 10.1148/radiol.12120131. Epub 2012 Oct 23.
 
Size-specific dose estimates for adult patients at CT of the torso. Christner JA, Braun NN, Jacobsen MC, Carter RE, Kofler JM, McCollough CH Radiology. 2012 Dec;265(3):841-7. doi: 10.1148/radiol.12112365. Epub 2012 Oct 22 
 
Effects of protocol and obesity on dose conversion factors in adult body CT. Li X, Samei E, Williams CH, Segars WP, Tward DJ, Miller MI, Ratnanather JT, Paulson EK, Frush DP. Med Phys. 2012 Nov;39(11):6550-71. doi: 10.1118/1.4754584.
 
Size Specific Dose Estimates (SSDE) in Pediatric and Adults Body CT Examinations. American Association of Physicists in Medicine (AAPM) Report No. 204
 
Radiation exposure in computed tomography –fundamentals, influencing parmeters, dose assesment, optimisation, scanner data, terminology. Nagel HD, Galanski M, Hidajat N, Maier W, Schmidt T.. CTB Publications, Hamburg. 2004

 

Les écrans font partie des éléments disponibles en imagerie médicale pour diminuer la dose reçue par le patient grâce à leur pouvoir de freinage et d'arrêt des rayonnements ionisants.
Toutefois leur utilisation reste controversée suite à des déviations dans les mesures de densité (UH) et à la probabilité d’induire des artéfacts pouvant limiter l’exploration diagnostique.
 
Pour mieux comprendre leur application il faut distinguer les différents types de rayonnement participant à la dose patient. Ces rayonnements sont au nombre de trois :
 
  • Rayonnement primaire
  • Rayonnement diffusé provenant du tube (externe)
  • Rayonnement diffusé provenant du patient (interne)
 
 
 
Ainsi nous disposons d’une gamme d’écran permettant de réduire l’impact de ces différents types de rayonnement :
 
  • Rayonnement primaire : protection (bismuth, tungstène, antimoine,…) permettant de diminuer la dose dans les couches supérieures de tissus.
  • Rayonnement diffusé provenant du tube : protection plombée (cache tyroïde, tablier,…)
  • Rayonnement diffusé provenant du patient : sulfate du baryum administré au patient
 
 
 
Notons que sur les dernières générations de CT, le pourcentage de rayonnement diffusé émis du tube est relativement faible grâce à une collimation extrêmement fine du rayonnement primaire. De plus, certains constructeurs ont mis en place des améliorations permettant de filtrer ce type de rayonnement ne participant pas au diagnostic (DoseShield Siemens, …).
 
L’application d’une protection dans le rayonnement primaire affecte très peu la qualité de l’image pour des épaisseurs moyennes allant jusqu'à 1.7g de bismuth par cm²[13]. Toutefois il est recommandé de laisser un « gap » entre la protection et le tissu à protéger afin de permettre l’analyse des structures les plus tangentes à la protection[2-9].
 
Bien évidemment les protections situées dans le rayonnement primaire peuvent être compatibles avec d’autres techniques de radioprotection comme les logiciels de modulation de dose (AEC) pour autant que les utilisateurs maîtrisent les deux techniques [10-11].
En effet, si la protection est placée avant le topogramme pour certains types de modulation, le logiciel prendra en compte l’épaisseur supplémentaire à traverser ce qui annulera le bénéfice de cette dernière.
 
Mais alors quand utiliser ce type de protection ?
Voici un arbre décisionnel permettant d’optimiser votre pratique :
 

 
En ce qui concerne la littérature, les nombreuses études démontrent clairement un avantage à l’utilisation des protections dans la réduction de dose en ne présentant pas d’artéfacts majeurs.
 
 
Nous pouvons donc conclure que les écrans, malgré la faible évolution technologique de ces derniers, restent de très bon outils de réduction de dose qui ne sont pas assez souvent utilisés dans les centres radiologiques.
Généralement, ils seront utilisés lorsque toutes les possibilités d'optimisation auront été réalisées comme notamment la réduction manuelle des paramètres d'acquisition.
 
N'oublions pas que les dernières études portées sur l'irradiation du cristallin tendent à démontrer une sensibilité nettement plus importante que celle décrite jusqu'a présent.
Dès lors, ne serait-il pas avantageux d'envisager l'utilisation du protège cristallin en bismuth en routine clinique ? La discussion reste ouverte.
 
 
 
Références :
 
 Lee YH, Park ET, Cho PK, Seo HS, Je BK, Suh SI, Yang KS (2011) Comparative analysis of radiation dose and image quality between thyroid shielding and unshielding during CT examination of the neck. AJR Am J Roentgenol 196(3):611–615
 
2° Raissaki M et al (2010) Eye-lens bismuth shielding in paediatric head CT: artefact evaluation and reduction. Pediatr Radiol 40(11):1748–1754
 
3° Lee K et al (2010) Dose reduction and image quality assessment in MDCT using AEC (D-DOM & Z-DOM) Application of Shielding in CT 193 and in-plane bismuth shielding. Radiat Prot Dosimetry 141(2):162–167
 
4° Catuzzo P et al (2010) Dose reduction in multislice CT by means of bismuth shields: results of in vivo measurements and computed evaluation. Radiol Med 115(1):152–169
 
5° Ngaile JE et al (2008) Use of lead shields for radiation protection of superficial organs in patients undergoing head CT examinations. Radiat Prot Dosimetry 130(4):490–498
 
6° Colombo P et al (2004) Evaluation of the efficacy of a bismuth shield during CT examinations. Radiol Med 108(5–6): 560–568
 
7° McLaughlin DJ, Mooney RB (2004) Dose reduction to radiosensitive tissues in CT. Do commercially available shields meet the users’ needs? Clin Radiol 59(5):446–450
 
8° Hein E et al (2002) Low-dose CT of the paranasal sinuses with eye lens protection: effect on image quality and radiation dose. Eur Radiol 12(7):1693–1696
 
9° Chang KH et al (2010) Dose reduction in CT using bismuth shielding: measurements and Monte Carlo simulations. Radiat Prot Dosimetry 138(4):382–388
 
10° Leswick DA et al (2008) Thyroid shields versus z-axis automatic tube current modulation for dose reduction at neck CT. Radiology 249(2):572–580
 
11° Coursey C et al (2008) Pediatric chest MDCT using tube current modulation: effect on radiation dose with breast shielding. AJR Am J Roentgenol 190(1):W54–W61
 
12° Shima Aran, Sarabjeet Singh, and Mannudeep K. Kalra (2012) Application of Shielding in CT Radiation Dose Reduction. Radiation Dose from Multidetector CT, 2nd ed. 2012. Denis Tack, Mannudeep K. Kalra and Pierre Alain Gevenois. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
 
13° Hopper KD, King SH, Lobell ME, TenHave TR, Weaver JS (1997) The breast: in-plane X-ray protection during diagnostic thoracic CT—shielding with bismuth radioprotective garments. Radiology 205(3):853–858
 
 
 
 
 
« L’absence d’information, sinon la désinformation, ont contribué à ancrer dans l’esprit du public et, malheureusement dans l’esprit d’un grand nombre de médecins, radiologistes compris, l’idée fausse d’une extrême sensibilité de l’enfant à naître à toute dose de rayonnements ionisants. Il en résulte des craintes disproportionnées aux risques, conduisant à des conduites inappropriées. » YS Cordollani
 
 
Bien évidemment la personne responsable de l’examen reste le radiologue selon la notion « d’acte confié » telle qu’elle est décrite dans la loi. Toutefois, en pratique, les acteurs de terrain se doivent de posséder quelques connaissances permettant  d’estimer au mieux le risque lié à une exposition afin d’assister au mieux le médecin responsable. C’est votre devoir de maîtriser les différents paramètres pouvant entrer en compte dans le processus décisionnel d’un hypothétique arrêt de grossesse.
 
La CIPR84 insiste sur le fait que le risque malformatif, soit l’effet déterministe lié à la destruction cellulaire, connaît un seuil de 100mGy à 200mGy (voir supérieur). En conséquence les doses prénatales reçues dans la grande majorité des procédures diagnostiques ne présentent aucun risque supplémentaire mesurable de décès prénatal, de malformation ou de retard mental par rapport à l’incidence naturelle.
 
Elle met aussi en avant les résultats d’une analyse approfondie des plusieurs études épidémiologiques sur la relation entre radiographies prénatales et cancer chez l’enfant. Elle estime qu’une dose fœtale d’environ 10mGy induit un risque relatif de cancer chez l’enfant de 1.4, soit une augmentation de 40% par rapport au risque naturel. Toutefois l’incidence naturelle étant de 0.2% à 0.3%, la probabilité individuelle de cancer de l’enfant après irradiation in utero resterait faible avec une valeur moyenne de 0.3% à 0.4% (10mGy).
 
Au cours des 30 dernières années il n’a pas été identifié de risques de transmission des anomalies radio induites à la descendance en cas d’irradiation des gonades des parents avant la conception selon des études se basant sur les enfants et les petits enfants des survivants de la bombe atomique. D’autres études conduites chez des enfants ayant survécu à un cancer traité par radiothérapie n’ont également mis en évidence aucun effet génétique dans leur descendance. En ce qui concerne les patients de médecine nucléaire partageant le domicile avec des femmes enceintes, la dose totale résultant de la décroissance complète du radionucléide chez le patient mesurée à 0.5 mètres est comprise entre 0.02mGy et 0.25mGy. Ces valeurs sont donc totalement inoffensives.
 
Mais comment estimer la dose reçue par le fœtus au CT ?
 
L’uterus se situant approximativement au centre du champ en début de grossesse, la dose reçue par le fœtus est comprise entre 1/3 et la moitié du CTDIvol ; pour plus de sécurité on retiendra toujours la moitié du CTDIvol.
A titre d’information voici un ordre de grandeur des doses in utero pour plusieurs examens radiologiques (attention, ces doses peuvent varier selon les pratiques en vigueur dans votre centre) :

 
 
 
 
Mais alors, quelle attitude prendre face à quelle situation ?
 
Sous réserve d'une modification de la littérature dans les années futures, vous pouvez vous baser sur le tableau ci-dessous :
 
 
 
« L’information peut être donnée après avoir tenté d’estimer la dose susceptible d’être reçue par l’embryon ou le fœtus lors de la procédure et avoir comparé le risque radique avec les autres risques de la grossesse. Les femmes exposées, même à de faibles niveaux de rayonnements ionisants, imaginent souvent que leur enfant aura un risque bien plus grand de malformation que le risque naturel et une information attentive et appropriée peut être bénéfique. Une approche utile à cet égard est d’indiquer à la patiente la probabilité de ne pas mettre au monde un enfant atteint d’une malformation ou d’un cancer et dans quelle mesure cette probabilité est influencée par les rayonnements. » CIPR 84
 
Il va de soi qu’en routine clinique nous allons toujours refuser un examen utilisant des rayonnements ionisants chez une patient enceinte ou à risque. Il conviendra de la rediriger vers d’autres modalités pouvant apporter un ou tous les éléments de réponse à la (les) question(s) du médecin prescripteur  (echographie,irm,examen clinique,…). La plupart des expositions in utero surviennent chez des patientes ignorant leur état ou lors de procédure d’urgence type « polytraumatisme ».
 
En cas de doute il est préférable de contacter votre radiophysicien qui pourra, selon ses besoins, contacter l’AFCN afin d’estimer le risque lié à l'exposition.
Dans ce cas, notez les données pouvant être nécessaire à l’estimation de ce risque (DLP, CTDIvol, région explorée, DAP, âge patiente, poids, estimation grossesse, …).
La modulation de dose est l'une des techniques misent à notre disposition pour réduire la dose "patient".
En effet, ce système permet d'adapter automatiquement les "mAs" en fonction de l'épaisseur de tissus à traverser.
 
Bien évidemment chaque constructeur propose son logiciel de modulation de dose qui diffère de ses concurrents bien que dans les grandes lignes ils possèdent quasiment tous le même potentiel de réduction de dose.
 
Il existe deux grandes catégories de modulation de dose :
 
  • La modulation selon l'axe Z basée sur l'analyse du profil d'atténuation du topogramme.
  • La modulation angulaire basée sur l'évaluation du bruit quantique (estimation sur 180°, modulation sur 180°).
 
Bien évidemment le type de modulation n'est pas affiché sur votre console d'examen et la seule solution pour identifier la technique utilisée n'est autre que la lecture des centaines de pages du manuel d'utilisation. Sinon, vous pouvez consulter le récapitulatif qui suit :
 
  • Toshiba : Real Exposure Control, modulation en Z. 
  • G.E. : Auto mA, modulation en Z (associée à une modulation en XY selon une modélisation des régions examinées).
  • Philips : Dose-Modulation, modulation angulaire semblable au CareDose de Siemens.
  • Siemens : CareDose, modulation angulaire.
 
La modulation angulaire ça sonne bien mais est-ce plus précis que la modulation en Z ?
Ce n'est pas spécialement meilleur mais cette technique comporte l'avantage de permettre une modulation dans le sens gauche-droite mais aussi dans le sens antéro-postérieur (au niveau des épaules, augmentation des mAs dans le sens gauche-droite et diminution dans le sens antéro-postérieur).
 
Et c'est maintenant qu'une remarque judicieuse fait son apparition : pourrait-on coupler la modulation angulaire avec la modulation selon Z ?
La réponse est affirmative. Les récentes avancées permettent de coupler les deux types de modulation.
En pratique le logiciel va adapter la dose selon les informations du topogramme et, lors de l'acquisition, va moduler en temps réel cette dernière.
 
 
Voici la liste des logiciels permettant l'usage couplé des deux types de modulation :
 
  • G.E. : 3D Auto mA
  • Philips : DOM + ACS
  • Toshiba : -
  • Siemens : CareDose 4D
 
Ces logiciels sont d'une efficacité redoutable pour autant que l'utilisateur comprenne son fonctionnement.
En effet, il vous est peut-être arrivé d'avoir un message d'erreur lors du positionnement de votre box sur des zones hors topogramme. C'est tout simplement un message qui vous indique que la modulation en Z ne peut pas s'effectuer dans cette zone car votre topogramme n'y a pas scanné le patient et donc n'a pu transmettre le profil d'atténuation.
 
L'ordre de grandeur du gain de dose pour ces modulations peuvent varier de 20% à 60%, ce qui n'est pas négligeable.
 
Pour plus d'informations sur ce sujet : lien
Il existe de nombreuses recommandations concernant les produits de contraste utilisés en imagerie, dès lors, il devient difficile de trouver des informations correctes et certifiées par un organisme.
 
Je vous propose ici de nous baser sur les publications françaises qui correspondent à nos pratiques et qui ont fait l'objet d'une étude approfondie.
 
Les fiches techniques sont publiées par le CIRTACI, un groupe de travail lié à la SFR (Société Française de Radiologie).
L'ensemble des recommandations représente un consensus scientifique et professionnel.
Il suffit de cliquer sur le titre pour obtenir le fichier.pdf.
 
Notez la présence d'une fiche de recommandations pour la femme enceinte, nous reviendrons dans une autre publication sur l'irradiation du foetus in utero au CT.
 
N'oubliez pas qu'il s'agit de recommandations et non de règles, je vous encourage à en discuter avec vos radiologues.
Toutefois, dans l'urgence, elles consisteront une excellente base décisionnelle.
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