Sommaire     Section : Doses d'exposition délivrées par l'imagerie médicale.

Analyse des parametres intervenant dans la dose en radiologie

Stratégies et méthodes.

Les problèmes méthodologiques liés à l'évaluation de la dose en radiodiagnostic peuvent se présenter sous différentes formes qui dépendent directement des objectifs recherchés.

Ainsi il peut être question de calculer " a posteriori " la dose reçue par le fœtus au cours d'un examen radiologique malencontreusement pratiqué chez une patiente pendant la grossesse, ou, d'une manière plus générale, il peut s'agir de l'estimation de la charge radique collective attribuable à l'ensemble des activités de radiodiagnostic à l'échelle d'un pays tout entier.

Dans le premier cas il s'agira de reconstituer les conditions d'irradiation du patient, à partir des quelques informations disponibles (nombre de clichés, temps de scopie, type d'incidence, caractéristiques techniques nominales des équipements radiologiques utilisés etc.).

Dans le deuxième, par contre, il sera question de recueil de données statistiques concernant l'activité radiologique de plusieurs installations dans des lieux géographiques différents, de mesures dosimétriques, de calculs et, surtout, de disponibilité de personnel et de moyens financiers très importants.

Bien évidemment, à ces deux objectifs correspondent des stratégies méthodologiques totalement différentes tant du point de vue technique que du point de vue de la fiabilité des mesures dosimétriques effectuées.

Objectifs de la dosimétrie en radiodiagnostic.

Les objectifs dosimétriques généralement recherchés en radiodiagnostic peuvent être regroupés en quatre catégories.

Contrôle des caractéristiques techniques d'un équipement radiologique.

Avant toute utilisation, et afin d'éviter toute irradiation inutile des patients, il est indispensable de vérifier les niveaux de doses délivrées par une installation nouvelle ou ayant subi des modifications technologiques importantes.
Pour ce faire il convient de disposer d'un fantôme dosimétrique et d'effectuer quelque mesure de dose à l'entrée du fantôme.

Cette démarche permettra d'emblée de limiter l'étendue des doses délivrées au cours des examens les plus courants et assurera implicitement une stabilité de la qualité d'image pour des conditions de fonctionnement habituelles de la pratique radiologique.

Estimation des doses "moyennes" reçues au cours de certaines catégories d'examens.

Il peut être parfois intéressant de connaître l'irradiation "moyenne" représentative des doses reçues par les différents organes au cours de certaines catégories d'examen.
Sans recourir à la mesure de la dose sur le patient il est possible de déterminer cette irradiation, soit directement, à l'aide d'un fantôme anthropomorphe, soit à partir de la mesure de la dose dans l'air dans le faisceau incident.

Cette dernière approche requière néanmoins d'étalonner correctement les dosimètres utilisés aux énergies caractéristiques du radiodiagnostic.

Estimation des doses reçues par certains groupes de patients.

On peut vouloir comparer entre différents hôpitaux les doses reçues par des groupes de patients soumis aux mêmes catégories d'examens afin d'identifier et améliorer les techniques d'irradiation utilisées.
Les variabilités morphologiques des patients peuvent ici rendre l'analyse difficile puisqu'elles conduisent à des variations entre hôpitaux, il est par conséquent indispensable de procéder à des mesures directes "in-vivo" afin de pouvoir collecter, incidence par incidence, toutes les données techniques liées à l'examen (kVp, mAs, temps de scopie, point de centrage..).

Tous ces paramètres, ainsi que les doses mesurées au niveau de la peau du patient, constituent une excellente base de données pour l'estimation des doses en profondeur.

Estimation de l'étendue des doses reçues au cours de certaines catégories d'examens.

Comme précédemment les variabilités morphologiques des patients interagissent avec l'objectif fixé et doivent être recensées le plus précisément possible de façon systématique chez tous les patients étudiés.
Des mesures de doses "in-vivo" doivent être effectuées au niveau des organes superficiels particulièrement radiosensibles, de préférence avec des techniques non invasives, tant du point de vue de l'interférence avec la qualité de l'image des clichés radiographiques obtenus (dosimètres thermoluminescents) que du déroulement de l'examen (utilisation du" diamentor " - produit dose x surface).

La méthode dosimétrique.

Lorsque l'on procède à une comparaison de doses reçues par les patients au cours d'examens de radiodiagnostic on est confrontés au problème du choix de la technique de mesure de la dose.

La mesure de la dose à l'entrée.

La dose à l'entrée dans le champ d'irradiation peut être mesurée à l'aide de pastilles thermoluminescentes (TL) attachées directement à la peau du patient.
Ces mesures tiennent compte de la contribution du rayonnement rétrodiffusé qui, selon la dimension du champ primaire et la qualité du faisceau incident, peut varier de 20% à 40%.

Les pastilles TL doivent être étalonnées en termes de doses absorbée dans le muscle selon les recommandations de l'ICRU. Une intercomparaison dosimétrique entre laboratoires est toujours conseillée afin de garantir une précision des mesures effectuées.

La mesure de la dose à l'organe.

Dans le cas d'examens radiologiques relativement simples (bassin, rachis, abdomen) comportant un nombre limité de clichés et des temps courts d'utilisation de scopie, il est relativement aisé de collecter, pendant le déroulement de l'examen et pour chaque incidence, tous les paramètres techniques concernant l'irradiation du patient.
L'estimation des doses aux différents organes irradiés s'effectue alors, par l'intermédiaire de modèles mathématiques, à partir de la dose mesurée à la surface du patient avec les pastilles TL (cf. ci-dessus) et des paramètres de l'examen (kVp, filtration, taille du champ, point de centrage etc.).

Pour des examens plus complexes, qui comportent à la fois des nombreuses incidences et des temps de scopie considérablement plus longs, cette méthode de mesure de la dose aux organes, incidence par incidence, se révèle difficile sur le plan pratique.

Contrairement au cas précédent, aucune mesure de dose à l'entrée dans le faisceau incident n'est effectuée et des pastilles TL sont laissées en place sur le patient pendant toute la durée de l'examen pour estimer les doses reçues par des organes facilement accessibles (testicules, seins).

Pour les autres organes uniformément distribués à l'intérieur du corps humain tels la surface osseuse et la moelle hématopoïétique, on fait recours à la modélisation mathématique qui, en fonction du produit exposition-surface intégré tout au long de l'examen par une chambre d'ionisation fixée à la sortie du tube radiogène (Diamentor, PTW, Freiberg), permet d'évaluer les doses correspondantes.

La contribution des différentes incidences utilisées au cours de l'examen à la dose totale reçue par ces organes est évaluée par des dosimètres fixés à la peau du patient au niveau du sternum et dans le dos.

Des logiciels informatiques sont disponibles pour le calcul des doses reçues par les différents organes.

Exemple de calcul de la dose délivrée au patient au cours d'un examen

Quantités importantes

• Dose dans l'air
• Dose à l'entrée (rétrodiffusé)
• Dose absorbée à l'organe
• Equivalent de dose
• Energie totale

Paramètres qui ont une influence sur la dose

• Taille du patient
• Haute tension
• Filtration
• Taille du champe
• Centrage du faisceau
• Distance Foyer-Peau (DFP)
• Grille anti-diffusante
• Classe de sensibilité du couple écran-film.

Atténuation et rayonnement diffusé :

Les interactions du faisceau de rayons-X (rayonnement diffusé et doses en profondeur  Fig. 2) dans le milieu avec les différents tissus du corps humain dépendent, entre autres, de la qualité du faisceau (kilovoltage et filtration).

Le calcul de la dose s'effectue en deux étapes :
1. calcul de la dose dans l'air ;
2. conversion de la dose dans l'air à la dose aux organes.

Calcul de la dose dans l'air (à partir de la source) :

La dose dans l'air (à 100 cm de la source et pour différentes valeurs de tension et de filtration) peut être calculée à partir des paramètres suivants :

U = tension
I = intensité de courant
t = temps d'exposition
xF = filtration totale
a = distance du foyer.
Dair par mAs

Pour des distances du foyer autres que 100 cm, la dose par mAs sera :

DFP = Distance Foyer-Peau.

Exemple numérique (voir  Fig. 4) :
La dose à l'entrée reçue lors d'un cliché de face de bassin (70 kV; 2,5 mm Al; 40 mAs; 86 cm DFP) :

Calcul de la dose dans l'air (à partir du récepteur) :

La dose à l'entrée D_E peut être estimée à partir de la dose D_I reçue au niveau du film (récepteur) ou du débit de dose à la surface de l'amplificateur de brillance.

où

avec :
S = facteur d'atténuation total
S_P,100= facteur d'atténuation du patient pour un champ de 100 cm²
S_F = facteur de correction pour des champs de taille différente de 100 cm²
S_T,100 = facteur d'atténuation de la table pour des champs de 100 cm²
S_GR,100 = facteur d'atténuation de la grille pour des champs de 100 cm²
S_G = facteur de géométrie

DFF = Distance Foyer Film
DFP = Distance Foyer Peau
S_F vaut 1 pour des champs supérieurs à 100 cm². Pour S_P,100

N.B. : Les autres facteurs, lorsqu'ils ne sont pas mesurés, peuvent assumer les valeurs suivantes :
pour S_T : 1,5, pour S_GR,100 : 2,5 (pour des hautes tensions, SGR,100 = 3,5).

Exemple numérique : (voir  Tableau 2)

Calcul de la dose à l'entrée pour un cliché de bassin (70 kV, 2,5 mm Al, 40 mAs, 86 cm DFP, 115 cm DFF, 19 cm épaisseur du patient, DI = 0,005 mGy).

Relations entre la dose dans l'air et la dose à l'organe (facteurs de conversion de Monte-Carlo) :

Ratios tissu-air (RT_A)

Le ratio T_A est le rapport entre la dose dans le tissu et la dose dans l'air mesurée au même point.

La dose à la profondeur dT s'exprime alors :

avec :

où (µen/_) sont les coefficients d'absorption massique de l'eau et de l'air respectivement.

Exemple numérique : (voir  Tableau 3)

La dose reçue au niveau de l'utérus lors d'un cliché du bassin (70 kV, 2,6 mm CDA, champ : 900 cm², DFP : 86 cm, profondeur du tissu : 7 cm, DE : 4,0 mGy).

Figure 1 : Schéma de base des paramètres qui influencent la
dose reçue par le patient

Figure 2 : Dose en profondeur pour différents Kilovoltages

Figure 4 : Dose absorbée "dans l'air" par mAs à 100 cm du foyer
(générateur triphasé, en cas de générateur monophasé diviser les valeurs par 1,8)

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