Sommaire     Section : Dosimétrie et radioprotection en scanner X.

Ce cours dérive d'un exposé du Professeur YS CORDOLIANI fait à la réunion scientifique de 1998 de la Société Française de radioprotection

BONNES PRATIQUES ET DIMINUTION DE L'IRRADIATION EN TOMODENSITOMÉTRIE HÉLICOÏDALE
(HELICAL COMPUTED TOMOGRAPHY : HOW DECREASE RADIATION DOSE).

(1) Hôpital d'instruction des armées du Val-de-Grâce, 74 Bd de Port-Royal. 75230 PARIS cedex 05.
Correspondance : Y-S Cordoliani
téléphone : +33 (0)1 4051 4520 - télécopie : +33 (0)1 4051 5128
courrier électronique : valimage@wanadoo.fr

(2) CHU Cochin, Université Paris V et AP-HP.

Résumé

La tomodensitométrie hélicoïdale est la la plus irradiante des techniques de radiologie diagnostique . Les doses délivrées au volume exploré sont de l'ordre de 20 à 30 mGy par série. On peut réduire les doses par diminution du voltage et de l'intensité et par l'utilisation d'un "pas" supérieur à 1. Le mode hélicoïdal permet des modifications a posteriori de l'incrément de reconstruction ou de l'orientation du plan de coupe, sans irradiation supplémentaire. L'utilisation de filtres profilés et du logiciel d'adaptation de l'émission X en fonction du profil d'absorption du patient réduisent également la dose. Enfin il faut veiller à ne pas réitérer les acquisitions sans justification, et abandonner des pratiques obsolètes comme l'inclinaison du statif, le plus souvent inutile. L'utilisation rationnelle du mode hélicoïdal permet une économie de dose et de temps. Son utilisation irréfléchie conduit au contraire à une inflation de la dose, sans bénéfice diagnostique.
Mots-clés : tomodensitométrie, irradiation, radioprotection, ALARA

Summary

Helical computed tomography is the main source of ionizing radiation delivery in diagnostic radiology. For each series, average radiation dose is between 20 and 30 mGy. This dose can potentially be reduced by decreasing intensity or voltage and by increasing pitch. Helical acquisition allows reformating of images with smaller increment or different obliquity, and avoids additional irradiation. Hardware and software devices designed for dose reduction must be systematically used.Users of CT systems should be aware of radiation dose delivered with CT and must carefully assess the need of each additional acquisition. Obsolete habits, as gantry ttilting for lumbar CT, which increases patient exposure, must be given up. Rational use of helical CT decreases radiation exposure and gains time, whereas thoughtless use increases radiation exposure without real benefit.
Key-words : Computed tomography, helical; radiation, dosage; radiation, protection.

INTRODUCTION

La tomodensitométrie (TDM) est aujourd'hui la technique de radiologie diagnostique qui délivre les plus importantes doses cumulées à la population. L'irradiation du patient en TDM se caractérise par une relative homogénéité et une sommation de l'irradiation selon le mode d'exploration. Le tomodensitométrie hélicoïdale, avec sa grande rapidité d'acquisition, autorise la multiplication des coupes au cours d'un même examen. Cette facilité, utilisée parfois de manière inconsidérée peut conduire à des doses non négligeables sans réel bénéfice diagnostique.
Quiconque utilise un scanner doit donc posséder un "savoir minimal" sur l'irradiation qu'il délivre et sur les moyens de rationaliser cette irradiation pour optimiser le rapport coût-radique/efficacité de son activité.

Comment estimer l'irradiation en tomodensitométrie ?

Mesure et expression de la dose reçue

L'estimation des doses reçues, en tomodensitométrie comme en radiologie conventionnelle, est loin d'être une science exacte, comme le montre la dispersion des résultats des publications dosimétriques pour une même technique. D'autre part, l'ensemble des effets néfastes éventuels d'une irradiation pour l'individu ou sa descendance, ce que l'on nomme le "détriment", est un effet calculé à partir d'extrapolation des effets observés de fortes doses à fort débits de dose. Ce calcul connaît une large part d'incertitudes ( 1). Pour ces deux raisons, il n'est ni nécessaire, ni réalisable, ni utile de vouloir obtenir des chiffres précis d'irradiation pour un type d'examen donné, en tomodensitométrie comme en radiologie conventionnelle. Il est commode d'utiliser des ordres de grandeur de doses, que l'on pourra utilement situer par référence aux chiffres de l'irradiation naturelle moyenne en France ( tableau I).

Paramètres généraux de l'irradiation

Quelle que soit la technique, la dose de rayons X délivrée par un tube répond à l'équation de base de l'émission des rayons X, et on peut considérer que la dose, exprimée en Gray, est

- proportionnelle à l'intensité du courant traversant le filament, exprimée en milliampères (mA) et à la durée d'émission, exprimée en secondes (s), donc évoluant linéairement avec le produit mA x s (mAs). Ce paramètre est constamment accessible à l'utilisateur en tomodensitométrie ;

- proportionnelle au carré de la tension appliquée au tube exprimée en KiloVolts (KV) ; ce paramètre n'est modifiable que dans des limites restreintes fixées par le domaine de réponse optimale des détecteurs ;

- inversement proportionnelle au carré de la distance tube - récepteur, paramètre intangible déterminé par la construction (géométrie) du scanner ; cependant, la hauteur du lit, variable, peut affecter la dose absorbée par certains organes (la montée du lit, avec un patient en décubitus, augmentera relativement la dose absorbée par les organes antérieurs superficiels tels que la thyroïde ou le sein).

particularités de l'irradiation en tomodensitométrie acquisition conventionnelle

Les doses délivrées au volume exploré en tomodensitométrie sont en règle plus importantes et plus homogènes qu'en radiographie conventionnelle, en raison de la rotation du tube autour du patient. La dose délivrée doit être appréciée pour le volume entier. En effet, chaque "tranche" de patient reçoit, outre la dose directement délivrée par l'acquisition de la coupe correspondante, le rayonnement diffusé des coupes adjacentes. Il faut donc prendre en compte une dose moyenne multicoupes (multiple-scan average dose ou MSAD) qui représente l'intégrité de la dose délivrée au volume (fig.  1 et  2).
La deuxième particularité de l'irradiation en tomodensitométrie est l'homogénéité de la distribution de la dose ; la dose en surface est équivalente à la dose au centre du volume exploré pour un examen de la tête et "seulement" 2 fois plus importante pour une exploration du tronc ( 2) alors qu'elle peut être supérieure d'un facteur 10 en radiologie conventionnelle pour un sujet de morphotype moyen (tableaux  II et  III).
Les résultats de dosimétrie en tomodensitométrie présentent également une assez grande variabilité, cependant moindre que celle de la radiologie conventionnelle. Ici encore nous fournissons un ordre de grandeur de la dose délivrée au volume exploré par chaque type d'exploration ( tableau III) en renvoyant le lecteur désirant les chiffres précis aux références bibliographiques correspondantes ( 2,  5,  6,  7).
On peut, là-encore, proposer une équivalence mnémotechnique avec l'irradiation naturelle. Ici les équivalents en irradiation naturelle s'expriment en années ( fig. 3). Les doses délivrées au volume sont nettement supérieures à celles de la radiologie conventionnelle.
Il est également intéressant de connaître pour chaque type d'examen, la dose globale reçue par les organes crititiques concernés inclus dans le volume ou les plus proches ainsi que la dose à l'utérus dans le cas d'une possible grossesse méconnue ( tableau 4) ( fig. 4).

Particularités du mode d'acquisition hélicoïdal

La tomodensitométrie hélicoïdale acquiert un volume et non plus un ensemble de coupes, par un déplacement continu du lit pendant la rotation du tube. La longueur du déplacement pendant une rotation de 360° du tube, divisée par l'épaisseur de coupe définit le pas ou "pitch" de l'acquisition ( fig. 5). Les données acquises sont celles d'un volume et non d'un empilement de coupes. Quel que soit le pas utilisé, les données permettant la reconstruction de coupes seront présentes, permettant toute modification d'incrément ou d'orientation a posteriori. L'augmentation du pas, diminuant le nombre total de photons utilisés pour obtenir les données du volume, diminue donc la dose délivrée dans ce volume, au prix d'une dégradation du rapport signal/bruit. Il faudra donc trouver un compromis acceptable entre l'irradiation (choix du pas pour des paramètres constants par ailleurs) et l'information requise.

Comment diminuer l'irradiation en tomodensitométrie ?

Facteurs généraux de diminution de la dose

En tomodensitométrie, avant toute considération d'épaisseur de coupe ou de mode d'acquisition, on peut diminuer la dose :
. en diminuant le voltage, paramètre accessible sur certains appareils, ce qui diminue considérablement la dose (en théorie, réduction proportionnelle au carré du Kilovoltage). Cependant, ce paramètre n'est pas accessible sur de nombreuses machines et surtout il ne peut fluctuer que dans un petit intervalle, car la réponse des détecteurs est fonction de l'énergie moyenne du faisceau donc de la tension d'émission ;
.en diminuant l'intensité, paramètre accessible sur tous les appareils, on diminue linéairement la dose délivrée. On peut également, à intensité constante, diminuer le nombre de mesures par cycle de rotation ; cette technique permet une diminution du temps d'acquisition de chaque coupe en mode séquentiel. En mode hélicoïdal elle revient en fait à augmenter le pas.
En revanche, la distance tube détecteur est gouvernée par la géométrie du scanner et ne peut être modifiée.
Quand l'information à recueillir est du domaine de la résolution spatiale, souvent dans le cas de structures à fort contraste spontané, il est tout à fait possible -et recommandable- de diminuer la quantité de rayonnement, car les algorithmes de reconstruction utilisés s'accommodent d'un rapport signal/bruit moyen. C'est le cas, par exemple, de l'exploration des sinus ( 8), mais aussi de l'exploration du parenchyme pulmonaire ( 9,  10). On peut ainsi par exemple, réaliser des explorations de sinus parfaitement informatives avec des paramètres aussi bas que 40 mAs ( fig. 6) et du parenchyme pulmonaire avec 80 mAS ( fig. 7).
En revanche quand l'information souhaitée est du domaine de la densité (cas général de l'abdomen, mais aussi de l'encéphale ou du rachis à la recherche d'une hernie discale), il est nécessaire d'avoir un bon rapport signal/bruit, donc de conserver un nombre de photons suffisant ; on ne peut pas diminuer le produit mA x s sans dégrader le contraste et risquer de perdre de l'information. Un compromis est donc nécessaire.

Facteurs spatiaux de diminution de la dose

La sommation de doses en tomodensitométrie est due à la dispersion des photons d'une "tranche" sur les tranches adjacentes. On comprend donc que, si l'on prend comme référence l'irradiation créée par des coupes jointives, l'espacement des coupes en mode conventionnel (choix d'un intervalle entre les coupes : 10 mm tous les 15 ou 20 mm, par exemple) ou l'augmentation du pas (épaisseur de coupes de 10 mm pour un déplacement de table de 15 ou 20 mm par exemple) permettra de diminuer ce supplément de dose ( fig. 8). À l'inverse, la pratique de coupes chevauchées (recouvrement ou "overlapping") en mode axial ou l'usage d'un pas inférieur à 1 en mode hélicoïdal augmentera ce supplément de dose, donc la dose totale délivrée au volume. La différence fondamentale entre ces deux modes est que l'acquisition hélicoïdale permet, tout en augmentant le pas de l'hélice, de recalculer de coupes jointives, voire chevauchées (diminution de l'incrément de coupe à la reconstruction), puisqu'elle extrait ses informations de données volumiques. En reconstruisant les coupes avec un incrément plus faible que le pas d'acquisition on peut ainsi, sans irradiation supplémentaire, supprimer les effets de volume partiel et garantir qu'aucune lésion n'a été manquée du fait de sa situation, complète ou partielle, entre deux coupes. De même, une reconstruction dans tout autre plan que le plan d'acquisition initial sera toujours possible en mode hélicoïdal, alors qu'elle ne sera possible qu'à partir de coupes jointives ou chevauchées en mode axial.
Aujourd'hui, la plupart des sites disposant du mode hélicoïdal, procèdent aux examens courants par un pas supérieur à 1, la reconstruction étant, elle, effectuée d'emblée en coupes jointives. Outre ses avantages bien connus sur le temps d'acquisition - raccourcissement important permettant l'apnée et meilleure gestion de l'injection de produit de contraste - cette pratique permet une économie sensible de dose pour le patient. Soulignons au passage qu'elle permet également, en diminuant la charge du tube, la répétition ou l'enchaînement des acquisitions et qu'elle augmente la longévité du tube. Cette rapidité d'acquisition a cependant des effets pervers en faisant disparaître un frein naturel à l'exposition qui était le facteur temps ; le balayage de la totalité du thorax ou de l'abdomen pouvant être obtenu en 30 secondes , il devient aisé de répéter les séries et il n'est pas rare de voir des examens ayant comporté 3 passages sur le même volume (coupes sans injection, bolus et coupes tardives), sans réel apport diagnostique supplémentaire, mais atteignant rapidement des doses supérieures à 50 mSv (25 ans d'I. N). En revanche, l'utilisation optimale de ces nouvelles possibilités permet une réduction substantielle des doses. Citons, parmi les "bonnes pratiques" d'utilisation raisonnée :
L'utilisation d'un pas supérieur à 1 et la reconstruction des images avec un espacement inférieur : là où il était auparavant nécessaire de "refaire des coupes fines", on peut aujourd'hui reconstruire à partir du volume d'acquisition initial en diminuant l'espacement de reconstruction, donc sans irradiation supplémentaire. On minimise ainsi l'effet de volume partiel (à vrai dire réduit avec les algoritmes d'interpolation linéaire de reconstruction du mode hélicoïdal), et on améliore la qualité des reconstructions dans les autres plans que celui de l'acquisition initiale.

Abandon de l'inclinaison du statif pour "enfiler" une structure

De même, la possibilité de reconstruire dans un volume permet d'obtenir des coupes obliques (ou dans n'importe quel plan ou surfacecourbe) à partir d'une acquisition axiale transverse et supprime la nécessité d'incliner le statif. Ceci devrait faire disparaître des pratiques désuètes comme l'inclinaison du statif pour "enfiler" les disques intervertébraux en tomodensitométrie du rachis lombaire. Cette pratique augmente l'épaisseur traversée avec plusieurs conséquences néfastes ( fig. 9) :
- augmentation d'absorption du rayon primaire, donc diminution du rapport signal/bruit.
- augmentation du volume de naissance du rayonnement diffusé, donc de l'irradiation du patient ;
- l'inclusion des ovaires et de l'utérus dans le rayonnement primaire lorsqu'il s'agit d'une femme jeune, .
Or, à partir d'une acquisition hélicoïdale (ou d'une acquisition séquentielle axiale, à condition d'avoir des coupes jointives), on peut parfaitement reconstruire des coupes selon l'obliquité désirée, donc dans plan du disque ainsi que des coupes sagittales et frontales. A l'inverse, la pratique d'inclinaison du statif à chaque disque nécessite plus de temps (inclinaison manuelle obligatoire), ne permet pas toujours d'enfiler le dernier disque, en raison de l'inclinaison limitée du statif, et ne permet pas les reconstructions sagittales et frontales globales puisque chaque série a été acquise avec un angle différent.

Facteurs temporels et "comportementaux" de réduction de dose

C'est aujourd'hui le principal facteur d'augmentation de dose, effet pervers de la rapidité d'acquisition des scanners modernes en général et du mode hélicoïdal en particulier. Il y a 10 ans, l'acquisition des images d'un examen tomodensitométrique de la tête nécessitait 20 minutes. Le même examen nécessite actuellement moins de 3 minutes. L'opérateur hésite moins aujourd'hui à réitérer une acquisition complète de l'abdomen ou du thorax qui sera faite en 30 secondes et reconstruite en 3 minutes. On voit ainsi se multiplier les acquisitions pour un apport diagnostique supplémentaire souvent nul.
Il est indispensable que chaque examen soit programmé rationnellement en fonction des indications cliniques : faut-il injecter, faut-il faire des coupes avant injection, si oui, sur une partie seulement de la région à explorer ou sur toute cette région, les coupes tardives sont-elles utiles ? etc. Surtout, il faut assister à l'examen pour décider de son arrêt dès que l'information est acquise et ne pas faire réaliser "par procuration" des examens "maximalistes" à lecture différée sous prétexte que la réalisation d'un maximum de séries met à l'abri d'une omission éventuelle.

Facteurs technologiques de réduction de dose

Ce sont les dispositifs proposés en option par les constructeurs :
- filtres "papillon" de réduction de rayonnement à l'émission, dont l'épaisseur est plus grande en périphérie qu'au centre pour compenser la réduction d'épaisseur, diminuant donc la dose totale reçue par le volume ;
- systèmes à double barrette de détecteurs, acquérant deux coupes pour une collimation de sortie double ; il diminuent en théorie le supplément de rayonnement dû à la sommation des pénombres de part et d'autre de chaque coupe sur les systèmes à barrette unique ( fig. 10). Cet avantage n'est pas clairement mis en évidence en pratique ( 11) ;
programmation logicielle de réduction de rayonnement émis en fonction de l'épaisseur du patient sur chaque coupe, par exemple après détermination préalable sur les mesures d'absorption de topogrammes de face et de profil. Lors de la réalisation des coupes, l'émission X est régulée en fonction des données initialement colligées, permettant une véritable optimisation logicielle de l'émission, aussi faible que techniquement possible.

Conclusion

Le risque de l'exposition aux rayonnements en radiodiagnostic est essentiellement spéculatif et probablement surestimé pour les faibles doses. Nous devons néanmoins ignorer délibérément les incertitudes et assumer, pour une sécurité maximale de nos patients la plénitude du risque théorique.
Cette attitude nous conduit à rechercher systématiquement un rapport coût-radique/efficacité le plus faible possible.
Les scanners rapides et particulièrement le mode hélicoïdal, peuvent être, en utilisation irréfléchie, de redoutables irradiateurs, dépassant de plusieurs ordres de grandeur l'irradiation à laquelle nous avait habitués le radiodiagnostic conventionnel. Dans certaines circonstances, le seuil conventionnel des faibles doses, fixé arbitrairement à 200 mSv, pourrait être dépassé en cas d'explorations itératives.
Inversement, ces scanners et particulièrement le mode hélicoïdal, bien employés, offrent des ressources d'économie de dose en acquisition et en utilisation a posteriori des données acquises, qui permettent une réduction substantielle de l'irradiation.
Une bonne connaissance de ces principes par les utilisateurs, radiologistes et manipulateurs, est nécessaire pour une rationalisation de l'emploi de cet outil qui, en matière de radioprotection, peut être, lui aussi, la meilleure et la pire des choses.

RÉFÉRENCES

1. Cordoliani Y-S, Sarrazin J-L, Lévêque C, Le Friant G. Risque des faibles doses en radiodiagnostic : mythes, réglementation et réalités. Feuillets de Radiologie 1997; 37: 216-29.

2. Rothenberg LN, Pentlow KS. Radiation dose in CT. Radiographics. 1992; 12: 1225-1243.

3. Maccia C. La dose reçue par les patients au cours des examens de radiodiagnostic et son optimisation. Radioprotection 1990; 25: 43-62.

4. Société française des physiciens d'hôpital. Évaluation des doses délivrées au cours d'examens radiologiques. J Radiol 1991; 72: 403-20.

5. McCrohan JL, Patterson JF, Gagne RM, Goldstein HA. Average radiation doses in a standard head examination for 250 CT systems. Radiology 1987; 163: 263-8.

6. Mini R, Vock P, Mury R, Schneeberger P. Radiation exposure of patients who undergo CT of the trunk. Radiology 1995; 195: 557-62.

7. Moore MM, Shearer DR. Fetal dose estimate for CT pelvimetry. Radiology 1989; 171: 265-7.

8. Marmolya G, Wiesen EJ, Yagan R, Haria CD, Shah AC. Paranasal sinuses : low-dose CT. Radiology 1991; 181: 689-91.

9. Naidich DP, Marshall CH, Gribbin C, Arams RS, McCauley DI. Low-dose CT of the lungs: preliminary observations. Radiology 1990; 175: 729-31.

10. Majurin ML, Varpula M, Kurki T, Pakkala L. High-resolution CT of the lung in asbestos-exposed subjects. Comparison of low-dose and high-dose HRCT. Acta Radiol 1994; 35: 473-7.

11. Vincent B. Approche dosimétrique du scanner hélicoïdal. Thèse, Paris, Université René Descartes, 1997.

LÉGENDES DES FIGURES

TABLEAU I : mémento d'équivalence des faibles doses exprimées rapporté aux doses reçues naturellement (pour une irradiation naturelle moyenne annuelle de 2 mSv en France).
TABLE I : low doses in comparison with background radiation (in exposure time, for an average annual background radiation of 2 mSv in France)

Fig. 1 : dose délivrée par une coupe tomodensitométrique.
A) profil de coupe tomodensitométrique : l'épaisseur de coupe est représentée par la largeur à mi-hauteur de la courbe de répartition de la dose de part et d'autre du centre de coupe. Si la dose effectivement reçue par le détecteur est bien la surface comprise entre les deux verticales, grâce à la collimation secondaire, la dose délivrée dans le volume est la totalité de l'aire grisée sous la courbe, c'est-à-dire la dose reçue par le détecteur, additionnée à la dose due à la pénombre de part et d'autre.
B) formation de la pénombre: la pénombre (zone grisée) dépend essentiellement de la taille du foyer et non de la collimation primaire. Les coupes fines, délivrent donc proportionnellement plus d'irradiation "inutile" que les coupes épaisses.
Fig. 1 : radiation dose from a single scan.
A) scan profile : the slice thickness is the width at half-height of the dose profile. The detectors really get the radiation dose corresponding to this width, between the 2 vertical lines, but the released dose in the volume is the full area under the curve.
B) creation of the penumbra : penumbra (gray area) increases with the size of the focus, not with the collimation. Thin slices give relatively more useless radiation than thick slices do.

Fig. 2 : dose délivrée par plusieurs coupes tomodensitométriques.
Les coupes multiples jointives ajoutent à l'irradiation de chaque "tranche", l'irradiation provenant des coupes adjacentes. La dose reçue dans chaque tranche est donc supérieure en cas de coupes multiples, et la dose au volume, en grisé, est majorée en proportion du nombre de coupes. Lorsqu'on diminue l'épaisseur de coupe, l'irradiation provenant des coupes adjacentes est proportionnellement plus importante (figure 1,B) et l'irradiation globale augmente.
Fig. 2 : radiation dose from multiple scans. The irradiation resulting from multiple scans increases with the number of slices, because each slice adds its penumbra to the dose of contiguous slices. Reducing slice thickness increases this additional irradiation, and therefore the global irradiation.

TABLEAU 2 : ordre de grandeur des doses délivrées au volume par les clichés standard (en mSv). ( 3,  4)
TABLE 2 : average irradiation resulting from plain radiographies ( 3,  4)

TABLEAU 3 : ordre de grandeur des doses délivrées au volume exploré par les examens tomodensitométriques (en mSv).
TABLE 3 : average radiation dose resulting from CT scans ( 3,  4)

Fig. 3 : Ordre de grandeur des doses en tomodensitométrie, rapporté à l'irradiation naturelle (en années d'irradiation naturelle).
Fig. 3 : average radiation dose resulting from CT scans, (in year-equivalent of background irradiation).

Tableau 4 : ordre de grandeur des doses délivrées aux organes "critiques" par les examens tomodensitométiques (en mSv).
Table 4 : average radiation dose given to specific body organs by CT examinations (mSv).

Fig.. 4 : Principal organe exposé lors d'examens tomodensitométriques courants et ordre de grandeur des doses reçues (en mGy).
Chaque examen tomodensitométrique a son "organe cible". Notez la dose reçue par la thyroïde lors d'un examen tomodensitométrique cervical et celle reçue par le sein lors d'un examen tomodensitométrique thoracique (5 à 6 fois supérieure à celle délivrée par la mammographie).
Fig. 4 : main specific body organ exposure resulting from standard CT-examinations (mGy)
each CT-examination particularly irradiates a specific organ. Note the dose absorbed by thyroid in cervical exploration and the dose absorbed by the breasts during thoracic examination (five to six times the dose of a mammography).

Fig. 5 : acquisition hélicoïdale en tomodensitométrie.
l'acquisition dans un volume permet une réduction d'irradiation proportionnelle au pas ("pitch") utilisé.
Fig. 5 : helical CT-scan :
data acquisition in a volume can reduce the dose proportionally to the used pitch.

Fig. 6 : réduction de dose par diminution de l'intensité et reconstructions à partir d'une acquisition axiale transverse unique. Exemple des sinus : reconstructions frontales d'après une acquisition axiale transverse à faible voltage (120KV, 40 mAs, épaisseur de coupe 1 mm, pas de 1,5 et reconstruction avec un incrément de 1mm)
Toute l'information utile est acquise en une seule acquisition, avec une faible irradiation due à la diminution d'intensité et à l'utilisation d'un pas de 1,5. Notez la qualité informative des reconstructions frontales (visibilité des ostiums et des cellules ethmoïdales). Ces reconstructions présentent également l'important avantage de ne pas être artefactées par d'éventuels prothèses dentaires métalliques.
Fig. 6 : dose decrease resulting from decreasing intensity and frontal reformatting from single axial acquisition. Secondary coronal reformatting from axial slices (120KV, 40 mAs, slice thickness 1 mm, pitch 1.5 with reconstruction increment of 1 mm) : the whole needed information is obtained with minimal irradiation, owing to decreased intensity and use of a pitch of 1.5, for a single axial acquisition. Note the high quality of the information provided by coronal reformatting (ethmoid cells and ostiums of maxillary sinus). Such reformatting images avoid artefacts from metallic oral prothesis.

Fig. 7 : Exploration du parenchyme pulmonaire avec un ampérage réduit.
Acquisition chez le même sujet de coupes millimétriques à 180 mAs (a) et 80 mAs (b). Toute l'information utile sur le parenchyme pulmonaire est présente sur la coupe à faible ampérage, pour une irradiation de moins de la moitié (45 %).
Fig. 7 : Low intensity scan of the lung.
Millimetric slices with 180 mAs (a) and 80 mAs (b). The low intensity scan provides relevant information, with less than half-cut irradiation (45 %).

Fig. 8 : Influence du pas ou de l'espacement des coupes sur la dose délivrée en tomodensitométrie par une acquisition multicoupes.
La dose moyenne multicoupes est une dose délivrée au volume exploré. Elle est fonction des paramètres physiques de l'émission des rayons X (ampérage et temps d'émission), mais également de l'espacement des coupes (intervalle entre 2 coupes conventionnelles ou pas ("pitch") pour une acquisition spiralée).
Fig. 8 : Dose variation depending on the pitch, or the spacing of the slices, in CT-scanner.
The MSAD is the dose absorbed in the whole volume. Besides the physical parameters (voltage, intensity, time ..), it varies with the slice spacing in sequential acquisition or with the pitch in helical acquisition.

Fig. 9 : Augmentation de dose liée à l'augmentation d'épaisseur traversée et exposition des ovaires et de l'utérus au rayonnement direct par l'inclinaison du statif lors d'un examen tomodensitométrique lombaire.
Sur le schéma du haut, l'inclinaison du statif en coupes jointives, parallèlement au plan du disque L5-S1 majore l'épaisseur traversée avec plusieurs inconvénients :
augmentation nécessaire des mAs pour un rapport signal/bruit constant
augmentation du rayonnement diffusé
irradiation directe des ovaires chez la femme.
Sur le schéma du bas, acquisition spiralée et reconstruction :
irradiation moindre du volume
diminution de l'épaisseur traversée
ovaires en dehors du rayonnement primaire.
Fig. 9 :Adverse results from gantry tilting for CT of lumbar spine : increasing of the crossed thickness, and direct exposure of ovaries and uterus.
Tilting of the gantry (top) to parallel the plane of the L5-S1 disk, increases the crossed thickness with many consequences :
decreasing of the signal to noise ratio, needing increasing of the intensity (mA) which increases direct radiation dose.
increasing of scattered radiation, which increases indirect radiation dose.
direct exposure of ovaries and uterus
Helical acquisition with para-axial reconstructions (bottom) gives lesser irradiation of the volume (pitch > 1), diminish the crossed thickness and does not include ovaries or uterus in the direct beam.

Fig. 10 : Systèmes à double barrette.
L'utilisation de 2 barrettes de détecteur, acquérant 2 coupes avec une collimation primaire double, supprime la sommation des pénombres entre les deux coupes, diminuant ainsi la dose globale absorbée.
Fig. 10 : Dual detector array .
Using a dual detector array, allows dual-slice acquisition. This mode removes the sum of the penumbra between the two slices and diminishes the overall absorbed dose.

TABLEAUX ET FIGURES.

Tableau I : Mémento d'équivalence des faibles doses exprimées rapporté aux doses reçues naturellement (pour une irradiation naturelle moyenne annuelle de 2 mSv en France).

Fig. 1 : Dose délivrée par une coupe tomodensitométrique.
A) profil de coupe tomodensitométrique.

L'épaisseur de coupe est représentée par la largeur à mi-hauteur de la courbe de répartition de la dose de part et d'autre du centre de coupe. Si la dose effectivement reçue par le détecteur est bien la surface comprise entre les deux verticales, grâce à la collimation secondaire, la dose délivrée dans le volume est la totalité de l'aire grisée sous la courbe, c'est-à-dire la dose reçue par le détecteur, additionnée à la dose due à la pénombre de part et d'autre.
B) formation de la pénombre

La pénombre (zone grisée) dépend essentiellement de la taille du foyer et non de la collimation primaire. Les coupes fines, délivrent donc proportionnellement plus d'irradiation "inutile" que les coupes épaisses.

Fig. 2 : dose délivrée par plusieurs coupes tomodensitométriques.

Les coupes multiples jointives ajoutent à l'irradiation de chaque "tranche", l'irradiation provenant des coupes adjacentes. La dose reçue dans chaque tranche est donc supérieure en cas de coupes multiples, et la dose au volume, en grisé, est majorée en proportion du nombre de coupes.Lorsqu'on diminue l'épaisseur de coupe, l'irradiation provenant des coupes adjacentes est proportionnellement plus importante (fig. 1,B) et l'irradiation globale augmente.

TABLEAU II : Ordre de grandeur des doses délivrées au volume exploré par les clichés standard (3, 4)

TABLEAU III : Ordre de grandeur des doses délivrées au volume exploré par les examens tomodensitométriques.

Fig. 3 : Ordre de grandeur des doses en tomodensitométrie, rapporté à l'irradiation naturelle (en années d'irradiation naturelle).

Tableau IV : ordre de grandeur des doses délivrées aux organes "critiques" par les examens tomodensitométriques (en mSv).

Fig. 4 : Principal organe exposé lors d'examens tomodensitométriques courants et ordre de grandeur des doses reçues (en mGy).

Chaque examen tomodensitométrique a son "organe cible". Notez la dose reçue par la thyroïde lors d'un examen tomodensitométrique cervical et celle reçue par le sein lors d'un examen tomodensitométrique thoracique (5 à 6 fois supérieure à celle délivrée par la mammographie).

Fig. 5 : Acquisition hélicoïdale en tomodensitométrie.

L'acquisition dans un volume permet une réduction d'irradiation proportionnelle au pas ("pitch") utilisé.

Fig. 8 : Dose délivrée en tomodensitométrie par une acquisition multicoupes.

La dose moyenne multicoupes est une dose délivrée au volume exploré. Elle est fonction des paramètres physiques de l'émission des rayons X (ampérage et temps d'émission), mais également de l'espacement des coupes (intervalle entre 2 coupes conventionnelles ou pas ("pitch") pour une acquisition spiralée).

Fig. 9 : Augmentation de dose liée à l'augmentation d'épaisseur traversée et exposition des ovaires et de l'utérus au rayonnement direct par l'inclinaison du statif lors d'un examen tomodensitométrique lombaire.

Sur le schéma du haut, l'inclinaison du statif en coupes jointives, parallèlement au plan du disque L5-S1 majore l'épaisseur traversée avec plusieurs inconvénients :
augmentation nécessaire des mAs pour un rapport signal/bruit constant
augmentation du rayonnement diffusé
irradiation directe des ovaires chez la femme.
Sur le schéma du bas, acquisition spiralée et reconstruction :
irradiation moindre du volume
diminution de l'épaisseur traversée
ovaires en dehors du rayonnement primaire.

Fig. 10 : Systèmes à double barrette.

L'utilisation de 2 barrettes de détecteurs, acquérant 2 coupes avec une collimation primaire double, supprime la sommation des pénombres entre les deux coupes, diminuant ainsi la dose globale absorbée.

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