I) Radiations ionisantes

Cours de radioprotection – Fondation PRORAME – 2014
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I) Radiations ionisantes
Le but de cette première leçon est de rappeler quelques notions de base, telles que la
constitution de la matière et la notion d'énergie. Les mécanismes d'émission de radiations par
l'atome ou le noyau, seront brièvement abordés. Suivra une description de l'onde
électromagnétique, de ses propriétés et de ses diverses "formes" dont le rayonnement X. Les
diverses sources de radiations (naturelles et artificielles) seront aussi décrites. Quelques
notions de base de la description des radiations clôtureront ce chapitre, à savoir la manière de
quantifier le rayonnement, la notion de spectre énergétique et la variation de l'intensité du
rayonnement en fonction de la distance à la source.
1. Constitution de la matière et notions d'énergie (rappel)
Quelles sont les particules qui composent la matière et comment sont-elles organisées ?
La matière est composée d'électrons, de protons et de neutrons. Les électrons forment le
nuage électronique. Les protons et les neutrons forment le noyau de l'atome
Quelles sont leur masse, leur charge, leur dimension ?
Les masses du proton et du neutron sont à peu près égales ; elles sont 1800 fois plus grandes
que celle de l'électron. La charge du proton est positive et celle de l'électron est négative ; cette
charge est appelée charge élémentaire : "e". La dimension du noyau est de l'ordre du
femtomètre (= 10-15) et celle de l'atome du dixième de nanomètre (= 10-10).
Comment nomme-t-on les atomes ?
Les atomes sont nommés selon le nombre de protons contenus dans leur noyau. Ce nombre
est appelé le "numéro atomique". Le symbole du numéro atomique est "Z".
Le nombre de protons et de neutrons contenus dans le noyau est appelé le "nombre de masse".
Le symbole du nombre de masse est "A".
On désigne un atome en donnant son nom et son nombre de masse (exemple : 6 protons =
carbone ; 13C ; carbone -13 (contenu du noyau : 6 protons et 7 neutrons)).
Qu'est-ce que l'énergie et quelles sont ses unités ?
L'unité de l'énergie dans le système international est le joule (J) ; on utilise en radiologie
l'électronvolt (eV) : 1 eV = 1,6.10-19 J ; c'est l'énergie acquise par un électron soumis à une
différence de potentiel de 1 V.
Quelles sont les différentes formes d'énergie ?
Il existe de nombreuses formes d'énergie : mécanique, électrique, cinétique, potentielle,
thermique, de masse (E = mc2).
Qu'est-ce que l'énergie de liaison et combien vaut-elle pour les électrons dans l'atome et
pour les nucléons dans le noyau ?
L'énergie de liaison dépend de la force qui lie les particules entre elles. Elle est de l'ordre de:
•
•
10 eV pour un électron de valence (électrons de la couche externe de l'atome),
de 10 MeV pour un nucléon (protons et neutrons).
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Il faut des énergies très importantes (de l'ordre du méga-électron.volt - 1'000'000 eV ou MeV ou
106 eV) pour modifier la structure d'un noyau (et le rendre par exemple radioactif). En revanche,
une énergie de seulement 10 eV est suffisante pour arracher un électron qui se trouve à la
périphérie du cortège électronique.
2. Désexcitation, désintégration et radiations ionisantes
Comment le cortège électronique se débarrasse-t-il d'un surplus d'énergie ? (passage
d'un niveau d'énergie élevé - "état excité" - au niveau d'énergie le plus bas possible "état fondamental")
Les électrons éliminent leur surplus d'énergie en émettant des ondes électromagnétiques
(photons X - encore appelés rayons X, ou photons lumineux).
On notera que lorsque qu'il manque un électron sur une couche profonde du cortège
électronique l'atome se trouve dans un état excite.
Qu'est-ce qu'une radiation ionisante ?
Les radiations sont dites ionisantes lorsqu'elles sont capables, lors de leur passage à travers la
matière, d'arracher un électron à un atome (ionisation).
Ceci peut se faire en une seule étape (on parle alors de radiations directement ionisantes) ou
nécessiter deux étapes (on parle alors de radiations non directement ionisantes). Les particules
chargées sont directement ionisantes alors que les rayons X sont des radiations non
directement ionisantes. Ils mettent des électrons en mouvement dans la matière et ce sont ces
électrons qui déposent l'énergie dans le milieu.
3. Description de l'onde électromagnétique et notion de spectre
Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique et comment se comporte-t-elle ?
L'onde électromagnétique est une oscillation d'un champ électrique et magnétique. Sa masse et
sa charge sont nulles. L'onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière et
transporte de l'énergie.
Quelles relations existe-t-il entre la longueur d'onde, la fréquence et l'énergie transportée
par l'onde électromagnétique ?
La vitesse de l'onde électromagnétique dans le vide ("c") est constante et vaut 300'000 km/s. Il
existe une relation simple entre l'énergie (E), la fréquence (ν) et longueur d'onde (λ) d'une onde
électromagnétique.
Quels sont les différents domaines des ondes électromagnétiques ?
Les ondes électromagnétiques sont classées en trois domaines:
Les ondes radio : elles sont de faible fréquence et comprennent les différentes ondes radio et
les ondes millimétriques. Ce sont des radiations non ionisantes. Elles sont utilisées par exemple
en imagerie par résonance magnétique (énergie < 0,01 eV).
Les ondes optiques : leur longueur d'onde est située dans le domaine du micromètre ; elles
comprennent les infrarouges, la lumière visible et le rayonnement ultraviolet. Ce sont aussi des
radiations non ionisantes dans le domaine de l'infrarouge ou du visible, mais elles peuvent être
ionisantes dans le domaine des UV (énergie comprise entre 0,01 et 10 eV)
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Les radiations ionisantes : leur énergie est bien supérieure à 10 eV ; elles comprennent les
rayons X et sont, sans aucun doute, ionisantes.
Comment tient-on compte du fait que, dans le rayonnement, les radiations n'ont pas
toutes la même énergie ?
La distribution de l'énergie des rayons X constitue ce que l'on appelle le "spectre énergétique".
Ce spectre peut être discret (par exemple un faisceau où tous les rayons X ont la même
énergie) ou continu.
4. Sources de radiations ionisantes
Quelles sont les sources naturelles de radiations ionisantes ?
On distingue, parmi les sources naturelles de radiations, le rayonnement cosmique et le
rayonnement terrestre.
Quelles sont les sources artificielles de radiations ionisantes ?
On distingue, parmi les sources artificielles de radiations, les tubes à rayons X, les
accélérateurs, les réacteurs et les sources radioactives.
5. Quantité de radiations
Comment quantifier un champ de radiations (ou définir la quantité de rayonnement en un
point) ?
La quantité de rayonnement en un point est caractérisée par la fluence (par exemple le nombre
de rayons X par unité de surface ; m-2).
6. Loi du carré de la distance
Comment le rayonnement diminue-t-il quand on s'éloigne d'une source ?
Dans le cas d'une source ponctuelle, le rayonnement diminue avec le carré de la distance à la
source. Ainsi, si on double sa distance par rapport à une source, le rayonnement diminue d'un
facteur 4.
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II) Interaction de la radiation avec la matière et dosimétrie
Le but de cette deuxième leçon est de décrire comment les radiations interagissent avec la
matière. Les interactions dépendent fondamentalement si la particule est chargée ou non.
Pour ce cours, on se limitera à décrire les interactions des électrons et des rayons X avec la
matière. Ces chapitres permettent de comprendre comment on peut produire des rayons X et
aussi comment l'énergie est déposée dans le tissu lors d'un examen radiologique.
1. Mécanismes d'interactions
Comment un faisceau d'électrons (rayonnement directement ionisant) interagit-il avec la
matière et quel est le résultat de ces interactions sur le trajet des électrons dans la
matière ?
L'interaction des électrons dans la matière est caractérisée par beaucoup de petites interactions
avec les atomes du milieu que traverse le faisceau d'électrons. Ceci conduit à un freinage
continu des électrons avec un parcours fini dans la matière.
Comment les rayons X (rayonnement non directement ionisant) interagissent-ils avec la
matière et quel est le résultat de ces interactions dans la matière?
L'interaction des rayons X est caractérisée par de longs parcours sans interaction, par des
modifications majeures d'énergie et de direction lors des interactions qui sont aléatoires. Ceci
conduit à une atténuation exponentielle.
2. Interaction d'un faisceau d’électrons avec la matière
Concrètement que fait un faisceau d'électrons lorsqu'il traverse la matière ?
La perte d'énergie d'un faisceau d'électrons dans la matière produit des phénomènes
d'excitations et d'ionisations. Du rayonnement de fluorescence peut être produit à la suite du
mécanisme d'ionisation.
Lorsque le faisceau d'électrons interagit avec un matériau de numéro atomique (Z) élevé, il y a
aussi production de rayonnement de freinage. C'est ce mécanisme qui est utilisé pour produire
des rayons X en radiologie.
Comment l'énergie est-elle déposée ?
Les électrons sont freinés dans la matière de manière continue puis finalement arrêtés.
Dans le tube à rayons X le freinage des électrons sera associé à un chauffage important des
éléments du tube à rayons X, et bien sûr, à la production de rayons X. Ces rayons X vont
ensuite intéragir dans le patient en ionisant le tissu (mise en mouvement des électrons des
atomes du tissu). Le parcours de ces électrons sera très court (de l'ordre du dixième de mm).
3. Action des rayons X sur la matière
Comment les rayons X sont-ils atténués dans la matière ?
Pour décrire l'atténuation des rayons X on utilise le coefficient d'atténuation linéique, μ (cm-1) ;
qui correspond à la fraction du rayonnement qui subit une interaction par unité d'épaisseur de
matière traversée. Plus ce coefficient est élevé plus l'atténuation est rapide.
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Quels sont les mécanismes principaux d'interaction des rayons X avec la matière ?
Aux énergies du radiodiagnostic, les mécanismes d'interaction des rayons X sont les suivants :
•
•
•
l'effet photoélectrique : absorption du photon par un électron atomique.
la diffusion Compton : diffusion inélastique du photon par un électron atomique.
la diffusion Thompson-Rayleigh : diffusion élastique du photon.
4. Action des rayons X en radiodiagnostic
Comment varie la probabilité de l'effet photoélectrique avec le numéro atomique du
milieu et avec l'énergie de la radiation ?
L'effet photoélectrique correspond à l'absorption d'un rayon X avec transfert de son énergie à
un électron situé sur une couche profonde du cortège électronique d'un atome. Il est important
pour les matériaux de numéro atomique (Z) élevé et pour les basses énergies. C'est le
mécanisme prépondérant des rayons X dans le tissu osseux.
Comment varie la probabilité de la diffusion Compton avec le numéro atomique du milieu
et avec l'énergie de la radiation ?
L'effet Compton est une diffusion inélastique d'un rayon X sur un électron du cortège
électronique d'un atome. Cet effet est relativement indépendant du numéro atomique (Z) du
matériau et de l'énergie du rayon X incident pour les énergies utilisées en radiologie. C'est le
mécanisme prépondérant des rayons X avec le tissu mou.
Comment varie la probabilité de la diffusion de Thompson-Rayleigh avec le numéro
atomique du milieu et avec l'énergie de la radiation ?
La diffusion Thompson-Rayleigh est une diffusion élastique d'un rayon X incident. Elle est
importante pour les matériaux de haut numéro atomique (Z) et pour les basses énergies des
rayons X. Elle ne joue toutefois jamais un rôle prépondérant en radiologie. Il n'y a pas de dépôt
d'énergie au sein du tissu puisque c'est un mécanisme de diffusion élastique.
5. Atténuation du rayonnement X
Quel est le résultat global des interactions sur le faisceau de rayons X ?
L'atténuation des rayons X est exponentielle. La transmission est égale à e-μx.
La couche de demi-atténuation (CDA) est inversement proportionnelle à μ (CDA = ln 2 / μ)
Comment varie le coefficient d'atténuation avec l'énergie de la radiation, le numéro
atomique et la densité du matériau ?
Le coefficient d'atténuation (μ), qui prend en compte l'ensemble des interactions, dépend de
l'énergie (E) des rayons X, du numéro atomique (Z) et de la densité (ρ) du milieu : μ(E, Z, ρ). Il
est élevé aux basses énergies et pour les matériaux de Z élevé.
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6. Métrologie des radiations ionisantes : de la dose absorbée
Que se passe-t-il dans la matière quand elle est traversée par des radiations ?
Dans la matière, les rayons X (radiations non directement ionisantes) produisent des électrons
(particules chargées directement ionisantes) qui, le long de leurs trajectoires, produisent des
ionisations et des excitations dans les atomes. Les ionisations se recombinent et les excitations
se désexcitent ; l'énergie est finalement dissipée sous forme de chaleur.
Quelle grandeur est utilisée pour décrire le dépôt d'énergie des rayons X dans la
matière ?
C'est la dose absorbée (D) qui quantifie l'énergie déposée par unité de masse de matière. Son
unité est le J/kg que l'on nomme gray (Gy).
7. Techniques de mesure des radiations ionisantes
Quels sont les principes de mesure des radiations ionisantes?
Les principales méthodes de mesure des radiations ionisantes sont basées sur les mécanismes
suivants : ionisation, scintillation, thermoluminescence, production d'une image latente dans
une émulsion photographique.
Comment fonctionne un détecteur basé sur l'ionisation ?
Dans les détecteurs basés sur l'ionisation on récolte les charges produites par la radiation dans
un volume donné. On compte parmi les détecteurs basés sur l'ionisation d'un gaz, la chambre
d'ionisation, le compteur proportionnel et le compteur de Geiger-Müller.
Comment fonctionne un détecteur basé sur la scintillation ?
Dans les détecteurs basés sur la scintillation, les photons lumineux produits lors de la
désexcitation des atomes sont mesurés par le biais d'un photomultiplicateur ou d'une diode. De
nombreux détecteurs utilisés en radiologie sont basés sur ce principe.
Comment fonctionne un détecteur basé sur la thermoluminescence ?
Dans la mesure par thermoluminescence les rayons X communiquent une fraction de leur
énergie aux électrons du cristal thermoluminescent. Ces électrons passent alors dans un état
excité relativement stable. Lors du chauffage du cristal les électrons retournent à leur état
fondamental (libèrent l'énergie stockée suite à leur irradiation) en émettant de la lumière dont la
quantité est proportionnelle à la dose reçue par le cristal. Ces dosimètres sont utilisés en
particulier dans la surveillance dosimétrique des personnes professionnellement exposées aux
radiations.
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III) Effets biologiques des radiations
Le but de cette troisième leçon est tout d'abord de présenter l'action biologique des radiations
au niveau de la cellule, puis au niveau des tissus et organes.
Les conséquences de l'irradiation de l'organisme seront ensuite présentées en distinguant les
effets selon leur mode d'action (effets déterministes et stochastiques). Finalement un chapitre
sera consacré à l'effet de l'irradiation sur le fœtus.
1. Mécanisme d’action biologique des radiations sur les cellules et classification
des effets
Quel est le déroulement temporel de l'action de la radiation sur la cellule ?
Les étapes physiques (dépôt d'énergie), physico-chimiques et chimiques sont très rapides (de
l'ordre de la microseconde). Suivent les étapes biologiques : la fixation des dommages (~
heures), les réactions tissulaires ou effets déterministes (~ semaines), les effets stochastiques
(~ dizaines d'années).
Quels sont les modes d'action de la radiation sur la cellule ?
Dans l'étape physico-chimique de l'action biologique des radiations, on distingue l'action directe
de la radiation sur l'ADN et l’action indirecte. Les dommages de l'ADN lors de l'action indirecte
sont dus à la formation, dans le liquide cellulaire, de radicaux libres.
Quels sont les types de lésions provoquées par la radiation sur l'ADN ?
On identifie principalement trois effets sur l'ADN : la lésion aux bases, la rupture d'un brin et la
rupture des deux brins. La fréquence spontanée de ce dernier effet (rupture des deux brins
d'ADN) est rare et sa réparation est delicate.
2. Notion de dose équivalente
Quel est le rapport entre la dose absorbée et l'effet biologique sur les cellules ?
Dans le domaine des faibles doses, c'est à dire en dessous de 0,5 Gy, l'effet biologique dépend
non seulement de l'énergie déposée, décrite par la dose absorbée (D), mais aussi de la
répartition du dépôt d'énergie au niveau des cellules. Quand l'ionisation est dense (neutrons,
particules α) les mécanismes de réparation sont moins efficaces et les dommages, à dose
absorbée égale, sont plus importants.
Quelle grandeur est utilisée pour décrire l'action des radiations ionisantes sur les tissus
biologiques dans le domaine des faibles doses (< 0,5 Gy)?
Pour décrire l'action des radiations ioniantes au niveau biologique dans le domaine des faibles
doses, on utilise en radioprotection la dose équivalente (H) ; c'est le produit de la dose
absorbée (D) par le facteur de pondération de la radiation wR : H = D . wR
Unité : 1 J/kg = 1 Sv (sievert).
Le facteur wR vaut 1 pour les rayons X. Ainsi, en radiologie, une dose absorbée de 1 mGy
correspond à une dose équivalente de 1 mSv.
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3. Variation de la sensibilité au niveau des cellules et des tissus
Quelles sont les cellules les plus radiosensibles ?
Les cellules les plus radiosensibles sont les cellules qui se multiplient rapidement, les cellules
jeunes et les cellules de l'embryon
Quelles sont les tissus les plus radiosensibles ?
Les systèmes hématopoïétique et lymphatique, la muqueuse intestinale, les gonades et le
cristallin sont particulièrement radiosensibles
4. Effets des radiations sur l'organisme
Quels sont les effets des radiations sur l'organisme?
On compte deux types d'effets de l'irradiation de l'organisme qui se différencient par leur nature,
leur dépendance avec la dose et leur moment d'apparition : les réactions tissulaires, aussi
appelées effets déterministes, et les effets stochastiques.
Comment sont caractérisées les réactions tissulaires (effets déterministes) ?
Les réactions tissulaires ou effets déterministes de l'exposition de l'organisme aux radiations
sont caractérisés par :
•
•
•
•
le dysfonctionnement d'un organe
la présence d'un seuil en dose
une sévérité de l'effet qui est fonction de la dose
une apparition rapide de l'effet (quelques heures à quelques semaines).
Comment sont caractérisés les effets stochastiques ?
Les effets stochastiques de l'exposition de l'organisme aux radiations sont caractérisés par :
•
•
•
•
une modification au niveau de la cellule,
l'absence d'un seuil démontré,
une probabilité d'apparition de l'effet qui est fonction de la dose,
un temps de latence important.
5. Réactions tissulaires ou effets déterministes des radiations
A quels moments apparaissent les réactions tissulaires (ou effets déterministes) ?
Le moment d'apparition des réactions tissulaires (ou effet déterministes) dépend de la dose et
est situé en général entre quelques heures et quelques semaines. Font exception l'induction de
la cataracte et la fibrose pulmonaire qui peuvent apparaître plus tardivement.
Quelles sont les doses seuils des réactions tissulaires ?
La dose de seuil des réactions tissulaires est située au-dessus de 0,5 Gy pour une irradiation
unique et au-dessus de 0,5 Gy par an pour une irradiation prolongée. On notera que la
cataracte est une réaction tissulaire dont le seuil d'apparition a été fortement diminué ces
dernières années puisqu'il est passé de 5 Gy à 0.5 Gy (irradiation unique) à la suite d'une réévaluation des données épidémiologiques.
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Quels sont les effets d'une irradiation aiguë au niveau de la peau ?
En cas d'irradiation aiguë de la peau, on observe un érythème précoce transitoire et une
épilation temporaire entre 2 et 5 Gy. Entre 5 et 10 Gy l'érythème provoqué par les radiations
peut nécessiter de nombreuses semaines avant de régresser. Une épilation définitive est aussi
à attendre. A des doses plus élevées, on observe la desquamation, l'atrophie, la télangiectasie
et la nécrose.
6. Effets stochastiques des radiations et notion de dose effective
Sur quoi est basée l'estimation du risque d'induction de cancer (risque stochastique) par
les radiations ?
La base de l'estimation du risque d'induction de cancer par les radiations est le suivi des
survivants de Hiroshima et Nagasaki. On admet que la probabilité d'induction de cancer est
linéaire sans seuil (hypothèse LNT ; Linear No Threshold-Hypothesis) et on applique, dans le
domaine de la radioprotection, un facteur de réduction de 2 au facteur de risque déterminé à
partir du suivi des survivants de Hiroshima et Nagasaki.
Quel est le risque d'induction de cancer lors d'une exposition aux radiations ionisantes?
Le risque d'induction de cancer mortel chez l'adulte lié à l'exposition aux radiations ionisantes,
lors d'une exposition homogène, est estimé à 4% par Sv.
Qu'elle est la grandeur utilisée pour estimer les risques stochastiques lors d'une
exposition inhomogène?
La grandeur utilisée pour estimer les risques stochastiques lors d'une exposition aux radiations
ionisantes inhomogène est la dose effective (E). Elle est aussi appelée dose efficace en France.
Son unité est la même que celle de la dose équivalente : le sievert (Sv).
La dose effective (E) est une grandeur synthétique. Elle est estimée en faisant la moyenne
pondérée de la dose équivalente aux différents organes:
E = Σ wT . HT
où HT est la dose équivalente à l'organe T et wT le facteur de pondération de l'organe T. Ce
dernier facteur représente la fraction du risque total (de décès par cancer et des risques
héréditaires) liée à l'irradiation de l'organe T en cas d'irradiation homogène du corps entier.
Le facteur de risque de mort par cancer chez l'adulte est aussi de 4% par Sv.
7. Effets stochastiques et risque dans la descendance
Sur quoi est basée l'estimation du risque dans la descendance (effets héréditaires) à la
suite d'une exposition aux radiations ionisantes ?
Les effets héréditaires de la radiation n'ont pas été mis en évidence dans des populations
humaines. L'estimation du risque d'induction, par les radiations ionisantes, de malformations
dans la descendance est obtenue en extrapolant les résultats observés dans l'expérimentation
animale.
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Quel est son facteur de risque ?
Le facteur générique de risque d'induction de malformations dans la descendance est estimé à
1% par Sv.
8. Effets de l'irradiation in utero
Quels sont les effets de l'irradiation de l'embryon ou le fœtus ?
L'irradiation in utero conduit:
•
•
•
•
Dans les 3 premières semaines, à la mort de l'embryon. Elle est de ce fait considérée
comme sans effet ;
Dès la 3ème semaine et ce jusqu'à 2 mois (période de l'organogénèse), à des
malformations. Néanmoins c'est un effet déterministe dont le seuil est estimé à 100 mSv ;
Dès la 3ème semaine et ce jusqu'à la naissance, à un risque d'induction de cancer. Il
s'agit du seul effet stochastique de l'irradiation in utero. Le facteur de risque est estimé à
10% à 20 % par Sv ;
De la 8ème à la 25ème semaine, à une réduction du quotient intellectuel. C'est aussi un
effet déterministe dont le seuil est estimé à 500 mSv.
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IV) Principe et méthode de la radioprotection
Le but de cette quatrième leçon est de présenter en s'appuyant sur la connaissance des
effets des radiations, les principes et les méthodes générales de la radioprotection. Les
objectifs de la radioprotection seront d'abord décrits. Les trois principes liés à l'application
des radiations, à savoir la justification de l'activité envisagée, l'optimisation des mesures de
protection et la limitation des doses individuelles seront présentés. Les limites de dose pour
les effets stochastiques et celles pour les effets déterministes seront établies. Suivra une
brève description des méthodes de radioprotection, tant dans le cas de l'utilisation
d'installations radiologiques que de sources radioactives. Les méthodes de surveillance
individuelle des travailleurs correspondant à ces deux applications seront indiquées. La
leçon sera clôturée par une description des méthodes de protection du public et la
présentation de la situation de l'irradiation de la population suisse.
1. Objectifs de la radioprotection
Quels sont les effets des radiations ionisantes sur l'homme qui permettent d'établir les
principes de la radioprotection?
Parmi les effets biologiques des radiations ionisantes on compte :
•
•
aux hautes doses, des effets déterministes (brûlures de la peau, cataracte) avec un seuil
générique à 500 mGy et une dose semi-létale en cas d'irradiation aiguë du corps entier
de 5 Gy.
aux faibles doses, des effets stochastiques (risque d'induction de cancers et risques
héréditaires) avec un facteur générique de risque de 5 % par Sv.
Quel est le but de la radioprotection ?
Le but de la radioprotection est de protéger l'homme, sa descendance et l'environnement contre
les effets nocifs des radiations ionisantes.
Quels sont les objectifs de la radioprotection dans le cas des effets déterministes (ou
réactions tissulaires) et dans le cas des effets stochastiques ?
Les objectifs de la radioprotection sont:
Prévenir tout effet déterministe des radiations.
Limiter à un niveau acceptable la probabilité des effets stochastiques.
Quels sont les principes de base établis en vue d'atteindre les objectifs de la
radioprotection ?
Pour atteindre ces objectifs la radioprotection s'articule à partir de 3 principes de base :
justification (faire plus de bien que de mal), optimisation (maximiser le bien par rapport au
détriment) et limitation des doses individuelles (ne sacrifier aucun individu) (joli !).
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2. Principe de justification
Qu'entend-t-on par principe de justification ?
Selon le principe de justification, une activité utilisant les radiations ionisantes ne sera engagée
que si les avantages qu'elle apporte compensent les détriments engendrés et qu'il n'existe pas
de méthode alternative n'utilisant pas les radiations ionisantes.
3. Principe d'optimisation
Qu'entend-t-on par principe d'optimisation ?
Selon le principe d'optimisation, il faut maintenir dans chaque activité utilisant des radiations
ionisantes, les doses aussi faibles que cela est raisonnablement possible, compte tenu des
aspects économiques et sociaux (principe ALARA de "as low as reasonably achievable"). Ce
principe découle du fait qu'il n'y a pas de seuil démontré aux effets stochastiques.
4. Principe de limitation des doses
Quelle est la signification d'une limite de dose ?
Dans le cadre de la limitation des doses, l'interprétation de la limite de dose n'est pas que, en
dessous de la limite, la situation est sûre, mais que, en dessus de la limite, le risque est
inacceptable.
Quelles sont les grandeurs auxquelles les limites de dose s'appliquent dans le cas du
risque déterministe ?
Pour exclure le risque déterministe lié à une exposition, on utilise la dose équivalente moyenne
(HT) à l'organe concerné. Dans le cas de la peau, la surface sur laquelle s'effectue la moyenne
est de 1 cm2.
Quelle est la grandeur à laquelle les limites de dose s'appliquent dans le cas du risque
stochastique ?
La dose effective (E) est la grandeur synthétique qui est utilisée pour mesurer le risque
stochastique lié à une situation d'exposition aux radiations ionisantes.
Quels sont les risques relatifs des divers organes dans le cas des effets stochastiques ?
Le facteur wT pour les gonades est de 0,2 (risque de malformation dans la descendance). Il est
compris entre 0,01 et 0,12 pour les autres organes (risque d'induction de cancer). Les valeurs
de wT sont indiquées dans la législation Suisse.
5. Limites des doses pour les effets stochastiques
Comment est fixée la limite de dose pour les effets stochastiques ?
Pour la détermination de la limite de dose, on est parti d'un risque annuel maximum de décès
par cancer et de risques héréditaires de 10-3 par an pour les personnes professionnellement
exposées aux radiations et de 10-4 par an pour le public. On notera que si le facteur de 10-4
appliqué au public est très faible par rapport au risque naturel de mort par cancer, le facteur de
risque des personnes professionnellement exposées aux radiations correspond à un risque
professionnel élevé.
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Quelles sont les valeurs des limites de dose pour les différentes catégories de
personnes ?
Les limites de dose annuelles pour les diverses catégories de personne sont les suivantes :
• pour les personnes professionnellement exposées aux radiations :
• situation normale : 20 mSv/an
• situation exceptionnelle : 50 mSv/an
(avec moyenne sur 5 ans de 20 mSv/an)
• jeunes entre 16 et 18 ans : 5 mSv/an
• femmes enceintes
• à l'abdomen: 2 mSv
• par incorporation : 1 mSv
• pour la population en général : 1 mSv/an
• pour le patient : pas de limite de dose.
6. Limites des doses pour les effets determinists
Comment assure t-on l'absence d'effets déterministes ?
Pour éviter l'apparition d'effets déterministes des limites de dose complémentaires à celle
appliquée pour limiter les effets stochastiques ont été fixées pour les personnes
professionnellement exposées aux radiations :
•
•
•
Hcristallin : 150 mSv/an (il est prévu d’abaisser cette limite à 20 mSv/an)
Hpeau : 500 mSv/an (moyenne sur 1 cm2)
Hextrémités : 500 mSv/an.
7. Radioprotection opérationnelle
Comment définit-on une personne professionnellement exposée aux radiations ?
On désigne comme personne professionnellement exposée aux radiations toute personne qui
peut recevoir par son activité professionnelle une dose effective annuelle supérieure à 1 mSv,
ou qui séjourne régulièrement (plus qu'une fois par semaine) dans une zone controlee.
Comment définit-on une zone où l'on travaille avec des radiations ionisantes ?
Dans le domaine de la radiologie (appareils à rayons X), on désigne par zone contrôlée toute
zone dans laquelle une personne peut recevoir une dose effective supérieure à 1 mSv par an.
L'accès à ces zones est réservé aux personnes professionnellement exposées aux radiations.
Quels sont les risques qui doivent être limités par la radioprotection ?
Dans le domaine de la radioprotection on distingue deux types de risque :
•
•
ceux qui concernent exclusivement un risque d'irradiation externe (installations
génératrices de radiations ionisantes comme un tube à rayons X par exemple, sources
radioactives scellées)
ceux qui présentent en plus un risque de contamination interne par incorporation
(manipulation de sources radioactives non scellées).
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Quelles sont les méthodes de protection dans les situations de risque d'irradiation
externe ?
Les méthodes de protection en cas de risque d'irradiation externe sont (temps-distance-écran) :
•
•
•
la limitation du temps d'exposition
le maintien d'une grande distance à la source
l'interposition d'écrans (blindages) entre la source et la personne.
Quelles sont les méthodes de protection dans les situations de risque de contamination
interne ?
Les méthodes de protection en cas de risque de contamination interne consistent à empêcher
l'incorporation. Ces méthodes peuvent se faire soit par le confinement de la substance
radioactive (utilisation de chapelle, hotte d'aspiration, etc.) et/ou la protection individuelle de la
personne contre l'incorporation (port de masque, etc.)
8. Surveillance individuelle en radioprotection
Quel est l'objectif de la surveillance individuelle des personnes professionnellement
exposées aux radiations ?
La surveillance individuelle des personnes professionnellement exposées aux radiations a pour
objectif de mesurer le risque radiologique encouru et d'intervenir le cas échéant.
Quelles sont les grandeurs dosimétriques de la surveillance individuelle?
Dans le cas de l'irradiation externe la surveillance individuelle est basée sur le port d'un
dosimètre au niveau du thorax ; le dosimètre mesure les grandeurs suivantes :
•
•
Hp(10) : dose équivalente individuelle en profondeur (10 mm) ; elle est représentative de
la dose aux organes (à l'exception de la peau) et de la dose effective
Hp(0,07) : dose équivalente individuelle en surface (0,07 mm) ; elle est représentative de
la dose à la peau.
Quand les doses mesurées sont situées en dessous des limites, on admet que la dose effective
est égale à Hp(10) et que la dose à la peau est égale à Hp(0,07). En cas de dépassement de la
limite, une enquête est effectuée afin d'améliorer l'estimation de la dose effective en tenant
compte des conditions particulières d'irradiation.
Quelles sont les exigences concernant les dosimètres individuels ?
Le dosimètre individuel est basé sur le principe de la thermoluminescence. Il a un seuil de
sensibilité de 0,1 mSv. Les services dosimétriques sont homologués par l'Office fédéral de la
santé publique. Ils participent chaque année à une intercomparaison visant à vérifier la qualité
des mesures et de lectures des dosimeters.
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9. Méthodes de protection du public
Comment est assurée la protection du public contre les expositions aux radiations liées
aux activités professionnelles et à l'utilisation de substances radioactives dans des
produits de consommation courante ?
Le public est protégé contre le rayonnement direct provenant des entreprises utilisant des
radiations ionisantes par les blindages et contre l'incorporation de substances radioactives par
les limites de rejet fixées par les législations concernant les eaux usées et les gaz rejetés dans
l'atmosphère. En outre les produits de consommation contenant des substances radioactives
sont soumis à homologation délivrée par l'OFSP. La base de cette protection est la limite de
dose de 1 mSv par an. Les modèles utilisés pour le calcul des doses sont très conservatifs et
les doses délivrées au public par les sources radioactives artificielles sont très inférieures à la
valeur limite. La surveillance de la population à cette exposition est assurée par l'OFSP qui
effectue de nombreuses mesures dans l'environnement.
10. Situation de l'irradiation de la population Suisse
Quelles sont les doses reçues par la population suisse provenant des sources naturelles
et artificielles de rayonnement ionisant ?
L'exposition de la population suisse par les radiations est en moyenne d'environ 6 mSv par an.
Elle se décompose comme suit:
•
•
sources naturelles :
trois quarts de la dose totale (dont 3,2 mSv dus au radon)
sources artificielles :
un quart de la dose totale (dont 1,2 mSv dû aux applications médicales).
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V) Fonctionnement de l'installation radiologique et détecteur
Le but de cette cinquième leçon est de décrire l'ensemble de la chaîne radiologique en
débutant par l'explication du fonctionnement du tube radiologique. L'interaction des rayons X
avec le patient sera ensuite présentée en lien avec le contenu des chapitres précédents qui
étaient plus généraux. Au niveau de la détection des rayons X par le récepteur d'image, on
considérera le cas de la radiographie de celui de la radioscopie. Enfin, on s'intéressera à la
visualisation de l'image, étape fondamentale si l'on veut être à même de pouvoir exploiter au
mieux l'information produite par l'interaction des rayons X avec le patient.
1. Procédure radiologique
Quelles sont les trois étapes de la procédure radiologique ?
Les trois étapes de la procédure radiologique sont:
•
•
•
la production d'un faisceau de rayons X ;
l'interaction du faisceau de rayons X avec le patient ;
la détection du faisceau de rayons X transmis au travers du patient.
Où sont produits les rayons X ?
La production des rayons X a lieu dans un tube à rayons X composé d'une enceinte sous vide,
d'une gaine de protection et d'une fenêtre de sortie du faisceau. Le champ de rayons X issu du
tube est matérialisé à l'aide d'un viseur lumineux.
Que se passe-t-il au niveau du faisceau de rayons X lorsque celui-ci interagit avec le
patient ?
Le faisceau de rayons X va être atténué par le patient. Des interactions photoélectriques,
Compton et Thomson-Rayleigh auront lieu avec les tissus traversés par les rayons X. A la sortie
du patient on aura à la fois le faisceau qui a traversé le patient sans avoir interagi avec les
tissus (transmission du rayonnement primaire) ainsi que les rayons X diffusés (produits lors des
interactions Compton et Thomson-Rayleigh dans les tissus du patient. Les rayons X à la sortie
du patient forment ce que l'on appelle "l'image radiante".
Quel est le rôle du détecteur ?
La détection de la radiation permet de saisir l'information contenue dans l'image radiante; le
système de détection est maintenant le plus souvent numérique. Auparavant on utilisait un
détecteur analogique comme le couple écran-film.
2. Production de rayons X
Comment est créé le faisceau de rayons X et qu'elle fraction de l'énergie déposée dans
l'anode est transformée en rayons X ?
Le tube radiologique est une enceinte sous vide qui produit des rayons X. Au sein du tube
radiologique les électrons, émis par un filament chauffé (cathode du tube ; pôle négatif), sont
accélérés vers une anode (pôle positif) où ils sont freinés et déposent leur énergie
principalement sous forme de chaleur. Une faible fraction de l'énergie (moins d'un pour-cent)
est transformée en rayons X qui sont émis dans toutes les directions. La majeure partie des
rayons X est absorbée dans la gaine du tube. A la sortie du tube se trouve une fenêtre
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d'émission (ouverture dans la gaine), un filtre pour absorber les rayons X de basse énergie, un
diaphragme pour définir la taille du faisceau et un viseur lumineux pour visualiser la position du
faisceau au niveau du patient.
Comment contrôle-t-on le nombre d'électrons qui circulent de la cathode à l'anode dans
un tube à rayons X ?
Le nombre d'électrons par unité de temps qui circulent entre la cathode est l'anode constitue le
courant du tube (mA). Le nombre d'électron total qui a circulé entre la cathode et l'anode lors de
la prise d'un cliché constitue la charge (Q). La charge est obtenue en faisant le produit du
courant par la durée d'exposition du cliché. En radiologie la charge est exprimée en mAs
(milliampère-seconde).
Comment contrôle-t-on l'énergie des électrons à leur arrivée sur l'anode ?
L'énergie des électrons à leur arrivée sur l'anode est proportionnelle à la tension appliquée
entre la cathode et l'anode.
Si l'on exprime l'énergie en électron-volt (eV), l'énergie de l'électron à l'arrivée sur l'anode a la
même valeur numérique que la tension exprimée en volt (V). Ainsi si on choisit d'appliquer une
tension de 60 kV entre la cathode et le filament tous les électrons à leur arrivée sur l'anode
auront une énergie de 60 keV. En radiologie l'énergie des électrons à leur arrivée sur l'anode
est exprimée en keV (kiloélectron-volt) et non en joule.
Quels sont les mécanismes de production des rayons X ?
Les rayons X sont produits par l'interaction d'électrons sur la matière. Comme le numéro
atomique de l'anode est élevé (en général on utilise le tungstène (W)), la production de
rayonnement de freinage est importante. A ce rayonnement de freinage s'ajoute du
rayonnement caractéristique (rayonnement de fluorescence).
Pour rappel:
• du rayonnement de freinage est produit lorsqu'un électron est dévié par le champ
électromagnétique d'un noyau avec lequel il interagit.
• du rayonnement caractéristique, encore appelé rayonnement de fluorescence, est produit
lorsque l'électron accéléré arrache un électron dans une couche électronique de l'atome
avec lequel il interagit (il crée ainsi une vacance électronique) ; le remplissage de la
vacance par un électron issu d'une couche externe conduit à l'émission d'un rayon X.
Quel est le spectre d'énergie des rayons X produits à la sortie du tube ?
Le spectre du rayonnement X a deux composantes :
• Une contribution continue due au rayonnement de freinage. À la sortie de l'anode, le
spectre du rayonnement de freinage à une forme triangulaire (beaucoup de rayons X de
basse énergie et une énergie maximum du spectre égale à l'énergie qu'avaient les
électrons à leur arrivée sur l'anode). La gaine du tube radiologique et un filtre additionnel
placé à la sortie du tube radiologique permet d'absorber une grande partie des rayons X de
très basse énergie qui auraient peu de chance d'atteindre le détecteur d'image et qui
finalement ne feraient qu'exposer le patient.
• Une contribution de lignes due au rayonnement caractéristique (aussi appelé rayonnement
de fluorescence). Les énergies des lignes sont égales à la différence de l'énergie de liaison
entre les couches électroniques des atomes de l'anode et ainsi sont caractéristiques du
matériau de l'anode.
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3. Interaction des rayons X avec le patient
Quels sont les mécanismes principaux d'interaction des rayons X avec les tissus ?
Les mécanismes d'interaction des rayons X avec le patient sont :
•
•
l'effet photoélectrique (prédominance dans le tissu osseux ; numéro atomique élevé),
la diffusion Compton (prédominance dans le tissu mou).
On néglige en général l'effet Thomson-Rayleigh.
Comment varient les coefficients d'atténuation linéiques avec le type de tissu traversé et
l'énergie de la radiation ?
Les coefficients d'atténuation linéiques sont plus élevés aux basses énergies.
La différence des coefficients d'atténuation linéiques entre le tissu osseux et le tissu mou est
aussi plus élevée aux basses énergies.
Les coefficients d'atténuation linéiques des tissus osseux ou opacifiés à l'iode dépendront
fortement de l'énergie des rayons X (Z élevé --> effet photoélectrique important). Cette
dépendance sera plus faible pour les tissus mous (Z bas --> peu d'effet photoélectrique).
Que vaut la couche de demi-atténuation d'un tissu mou ?
La couche de demi-atténuation (CDA) d'un tissu mou pour une tension moyenne utilisée
généralement en radiologie (70 kV) est d'environ 3 cm.
Comment qualifie-t-on la contribution du rayonnement diffusé et de quels facteurs cette
contribution dépend-elle ?
Les interactions Compton au sein du patient produisent du rayonnement diffusé. La quantité de
rayonnement diffusé produit varie principalement avec la grandeur de champ et avec
l'épaisseur du patient. Le rapport du rayonnement diffusé (scatter en anglais) sur le
rayonnement primaire (S/P) est situé entre trois et six en radiographie ou radioscopie. Ce qui
signifie qu'à la sortie du patient on a de trois à six photons diffusés pour un seul photon primaire
transmis. Malheureusement les photons diffusés n'apportent aucune information ; pire, ils
dégradent la qualité des images radiologiques.
Comment fonctionne la grille anti-diffusante et comment est-elle caractérisée ?
La grille anti-diffusante est construite de manière à transmettre un maximum de rayonnement
primaire et d'absorber un maximum de rayonnement diffusé. Elle est caractérisée par le rapport
de grille (hauteur des lames sur la distance entre les lames, par sa fréquence (nombre de lames
par cm), et par son facteur de Bucky.
Que mesure le facteur de Bucky d'une grille anti-diffusante ?
Le facteur de Bucky (B), correspond au facteur par lequel il faut augmenter la fluence de rayons
X à la sortie du patient lorsque l'on utilise une grille anti-diffusante. Ce facteur est compris entre
2 et 6.
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4. Détection des rayons X
Quels sont les éléments principaux d'un système récepteur d'image ?
Les systèmes de détection de l'image radiante (détecteur d'image) comprennent trois éléments
distincts : le détecteur, le support de l'image et le dispositif de présentation de l'image. Dans le
cas de la détection par émulsion photographique ces trois éléments sont confondus.
Quelles sont les catégories de récepteurs d'image ?
Les systèmes d'imagerie peuvent être classés en fonction de leur nature, analogique ou
numérique, et en fonction de leur application, radiographie ou radioscopie.
Parmi les systèmes analogiques on compte:
•
•
le système couple écran-film utilisé en radiographie,
l'amplificateur de luminance utilisé en radioscopie.
Comment est définie la sensibilité d'un détecteur d'image en radiologie et quelles sont
les valeurs de cette sensibilité dans les examens radiologiques ?
La sensibilité d'un détecteur d'image peut être définie comme suit :
S = 1000 / D(µGy)
Où D représente la dose absorbée au niveau du détecteur d'image pour produire une image
interprétable. On voit qu'un détecteur dont la sensibilité est égale à 100 nécessite une dose de
10 µGy. Les sensibilités utilisées en radiographie sont comprises entre 200 et 800 selon la
qualité nécessaire à l'établissement d'un diagnostic.
Comment est constituée une image numérique ?
L'image numérique est constituée d'une matrice de chiffres (512 x 512 jusqu'à 2048 x 2048)
correspondant au nombre de pixels de l'image (dimension de chaque pixel comprise entre 150
μm et 200 μm pour la radiographie ou la radioscopie). Le nombre de niveaux de gris que peut
prendre chaque pixel dépend du nombre de bits utilisé pour stocker l'information. En radiologie
le nombre de bits utilisé par pixel se situe entre 8 et 14 (ce qui correspond à 256 à 16'384
niveaux d'intensité ou niveaux de gris de l'image).
Quels sont les avantages de la radiologie numérique ?
Les avantages de la radiologie numérique sont :
•
•
•
•
la suppression du développement des films,
l'augmentation de la latitude d'exposition (103 au lieu de 20)
(la latitude d'exposition représente le domaine de dose où à une différence de dose
correspond une différence de signal)
la possibilité de traitement informatique de l'image permettant parfois de pouvoir utiliser
un cliché qui aurait été inutilisable avec un couple écran-film,
la transmission et un archivage facilité.
Quels sont les inconvénients de l'imagerie numérique ?
Les inconvénients de la radiologie numérique sont :
•
•
le coût du système,
un risque de surexposition du patient puisque la latitude de ces systèmes est importante
et que plus la dose au niveau du détecteur est élevée meilleure est l'image.
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5. Les détecteurs d'images en radioraphie
Comment fonctionne un couple écran-film ?
Le couple écran-film se présente sous la forme d'une cassette étanche à la lumière. Dans la
cassette se trouve un écran renforçateur (constitué d'un matériau scintillateur) qui absorbe et
convertit les rayons X en lumière. Plus l'écran est épais, meilleure est l'absorption des rayons X
(augmentation de la sensibilité du détecteur).
La lumière produite par l'écran renforçateur crée une image latente dans le film. Après le
développement du film, la densité des grains d'argent métallique produit (donc opaques à la
lumière) est liée à la quantité de lumière reçue. Plus le film a reçu de lumière plus son
noircissement est important. On quantifie le noircissement d'un film par notion de densité
optique. Lorsque le film est complètement transparent, la densité optique est nulle. Lorsque la
densité optique vaut 1,0, alors seulement le 1/10 de la lumière du négatoscope est transmise au
travers du film (pour 2,0 seulement le 1/100). Plus la densité optique est élevé plus le film est
sombre.
Qu'elles sont les propriétés du film ?
La courbe caractéristique du film est la représentation de la densité optique du film en fonction
du logarithme de son exposition. Elle comprend 3 parties:
•
•
•
le voile de base : il s'agit du niveau de densité optique en l'absence d'exposition du film;
la gamme d'utilisation : où à chaque différence de dose correspond une différence de
noircissement;
la zone de saturation : le film est surexposé, donc inutilisable.
La pente de la relation noircissement du film / dose constitue le contraste du film. La latitude
d'exposition d'un couple écran film est de l'ordre de 20.
Comment fonctionne le système numérique à détecteur passif (CR) ?
Le système numérique à détecteur passif (CR) est basé sur un écran phosphorescent à
mémoire. L'exposition de l'écran aux rayons X conduit à peupler, dans le cristal, les pièges
d'électrons. Lors de la lecture, en différé, les pièges sont vidés par excitation avec un faisceau
laser ponctuel et l’émission concomitante de lumière est mesurée.
La latitude d'exposition des CR est très grande par rapport au couple écran-film (de l'ordre de
1000).
Comment fonctionnent les systèmes numériques à détecteur actif (DR) ?
Les détecteurs d'image actifs (aussi appelés détecteurs plans) permettent d'obtenir une image
numérique en temps réel (actif). Ici chaque pixel de l'image est un petit détecteur. Ce qui
signifie que pour une image 512 x 512 le détecteur d'image est constitué de 512 x 512 petits
détecteurs individuels. Comme les CR la latitude d'exposition des DR est très grande par
rapport au couple écran-film (de l'ordre de 1000).
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6. Radiographie : fonctionnement en mode automatique
Comment fonctionne le mode de réglage automatique ?
En mode automatique, seule la tension est sélectionnée (ou proposée) au pupitre de
commande. L'installation décide du courant qui sera utilisé. La cellule d'exposition automatique,
placée au niveau du détecteur d'image, interrompt l'irradiation quand la valeur de consigne,
adaptée à la sensibilité du détecteur d'image, est atteinte.
Quels sont les aspects critiques du réglage automatique ?
Le choix de la ou des cellule(s) d'exposition automatique et le positionnement du patient par
rapport à ces cellules jouent un rôle critique sur l'exposition du détecteur d'image.
Comment positionner le patient dans l'espace entre le tube et le dispositif récepteur
d'image ?
Le patient est toujours positionné le plus près possible du système de détection, ceci pour
améliorer la résolution spatiale (limitation de l'agrandissement et donc limitation de la
pénombre) et pour réduire la dose à la peau du patient.
Comment varie la dose au patient avec la distance foyer-détecteur d'image en exposition
automatique ?
La dose à l'entrée du patient diminue pour les grandes distances foyer-détecteur d'image, mais
pas comme l'inverse du carré de la distance, car on doit augmenter l'exposition pour obtenir une
dose constante au niveau du détecteur d'image (but de l'exposition automatique).
Pour une épaisseur moyenne d'un patient de 20 cm, la réduction est de l'ordre de 10 % lorsque
l'on passe d'une distance foyer-film de 100 cm à une distance de 120 cm (et non 1002/1202
correspondant à réduction de 30 %). Ainsi, en mode automatique la dose au patient n'évolue
pas comme l'inverse du carré de la distance.
Pourquoi est-il important de diaphragmer le faisceau ?
La réduction de la taille du champ d'irradiation améliore le contraste radiologique par réduction
du rayonnement diffusé produit dans le patient. Elle réduit en plus l'exposition du patient et
permet aussi de réduire le rayonnement diffusé à proximité du patient.
7. Radiographie : fonctionnement en mode manuel
Quelles sont les modalités du réglage manuel et comment adapte-t-on les paramètres de
réglage au patient particulier ?
Le mode manuel n'est disponible que sur les systèmes disposant d'un détecteur de type couple
écran-film ou CR. Le réglage en mode manuel est basé sur un tableau d'exposition indiquant en
particulier pour chaque localisation la tension et la charge à utiliser pour un patient moyen.
L'adaptation au patient particulier (corpulence, masse corporelle) se base sur l'expérience de la
personne en charge de l'examen. Une épaisseur supplémentaire de tissu de 3,0 cm signifie
approximativement qu'il faut doubler la quantité de rayonnement à l'entrée du patient pour
obtenir une dose au détecteur comparable.
Comment positionner le patient dans l'espace entre le tube et le détecteur d'image ?
Comme pour le mode automatique le patient est toujours positionné le plus près possible du
détecteur d'image.
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Comment varie la dose au patient avec la distance foyer-détecteur d'image ?
En mode manuel, la dose reçue par le détecteur d'image n'est pas contrôlée par une cellule
d'exposition automatique ainsi la dose au patient évolue ici comme l'inverse du carré de la
distance.
Pourquoi est-il important de diaphragmer le faisceau ?
L'adéquation entre la région exposée et les besoins diagnostiques fait partie de la bonne
pratique en radiologie même en exposition manuelle.
8. Les détecteurs d'images en radioscopie
Quels sont les composants de la chaîne de radioscopie analogique ?
La chaîne de radioscopie comprend un amplificateur de luminance dont l'image produite est
enregistrée par une caméra CCD qui produit au final une image numérique. Cette image
numérique est présentée à l'opérateur sur des écrans LCD.
Comment fonctionne un amplificateur de luminance ?
Les éléments de l'amplificateur de luminance sont :
•
•
•
•
l'écran fluorescent d'entrée (grande dimension),
la photocathode,
le dispositif d'accélération des électrons (~ 25 kV),
l'écran de sortie (faible dimension).
Les rayons X qui arrivent sur l'amplificateur de luminance sont convertis en lumière, puis en
électrons en enfin à nouveau en lumière.
La fréquence des images ("frames") peut varier de 1 à 30 par seconde. En mode de
radioscopie, la sensibilité de l'amplificateur de luminance est de l'ordre de 10'000 (S = 10'000;
soit 0,1 µGy par image).
Comment fonctionne l'agrandissement en radioscopie ?
L'amplificateur de luminance permet, par une modification de la focalisation des électrons,
d'agrandir les images. La réduction de la taille du champ à l'entrée du patient nécessite
d'augmenter le débit de dose pour assurer la production d'une quantité de lumière constante à
la sortie de l'amplificateur de luminance. Ainsi, cette option conduit à une augmentation locale
de l'exposition du patient.
Comment fonctionne les détecteurs de radioscopie numérique ?
Les détecteurs plans permettent d'obtenir une image numérique en temps réel (actif). Ici
chaque pixel de l'image est produit par un petit détecteur individuel. Ce qui signifie que pour
une image 512 x 512 le détecteur d'image est constitué de 512 x 512 petits détecteurs
individuels. La sensibilité des détecteurs plans est comparable à celle de l'amplificateur de
luminance (S = 10'000), en revanche leur latitude d'exposition est bien meilleure.
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9. Radioscopie : les différents modes de fonctionnement
Quels sont les deux modes principaux de fonctionnement d'une installation de
radioscopie ?
L'installation de radioscopie dispose de deux pédales de commande, l'une activant un mode
couramment appelé "mode scopie" et l'autre activant un mode couramment appelé "mode
graphie". La sensibilité du détecteur d'image lorsque l'on passe du mode scopie au mode
graphie est fortement diminuée. Ainsi le mode graphie est beaucoup plus irradiant (tant pour le
patient que pour l'opérateur) que le mode scopie.
Quand utilise t-on le mode scopie ?
Le fonctionnement d'une installation de fluoroscopie en mode scopie permet de visualiser un
processus dynamique pour repérer ou se guider lors d'une procédure interventionnelle. Le
mode de scopie ne doit pas être utilisé lorsqu'il n'y pas de mouvement à observer. Dans une
telle situation on utilise la dernière image acquise et affichée à l'écran lors du run de scopie
(utilisation du LIH pour "last image hold").
Quel est le débit de dose à la peau du patient en mode de scopie ?
La quantité de rayonnement nécessaire au niveau du détecteur pour produire une image est de
l'ordre d'une fraction de µGy. Ceci correspond à un débit moyen de dose absorbée à l'entrée du
patient de l'ordre de 5 à 20 mGy/min pour une épaisseur moyenne (20 cm) à une cadence de
15 images par seconde. Dans la région abdominale, une dizaine de secondes de scopie délivre
une dose similaire à la prise d'une radiographie. On notera que certains systèmes permettent
de choisir la fréquence d'image en mode scopie ce qui offre la possibilité de réduire l'exposition
du patient et du personnel présent autour du patient.
Quel est le principe du système d'asservissement de la dose en radioscopie ?
Le système d'asservissement de la dose assure que, quelle que soit la région de l'anatomie
traversée, la dose au détecteur reste constante. Le niveau de dose par image au niveau du
détecteur est continuellement évalué et comparé à une valeur de consigne. Cette valeur de
consigne est liée à la sensibilité du détecteur. La dose au détecteur par image est
continuellement adaptée à la valeur de consigne en agissant sur la tension appliquée au tube
(kV), le courant du tube (mA) et la durée d'exposition de l'image (ms).
Il est important que la valeur de consigne corresponde à la sensibilité du détecteur la plus
élevée possible tout en produisant des images utilisables par l'opérateur.
Quand utilise t-on le mode graphie ?
Le passage du mode scopie au mode graphie implique que l'on change de pédale de
commande. Ceci implique un changement radical de la sensibilité du détecteur d'image. La
quantité de rayonnement nécessaire au niveau du détecteur pour produire une image peut
atteindre le microgray. Selon le type d'acquisition choisi, le débit de dose absorbée à l'entrée du
patient peut dépasser le Gy par minute. Dans ce mode, il est essentiel de limiter la durée des
runs d'acquisition au strict minimum, d'adapter la cadence d'images au besoin de la procédure
et d'optimiser la radioprotection du personnel autour du patient (utilisation d'un injecteur
automatique par exemple).
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Quels sont les différents types d'acquisition en mode graphie ?
Il existe plusieurs types d'acquisitions selon la problématique posée. Les arcs en C mobiles
disposent d'un mode graphie (souvent appelé DR) qui délivrent une dose par image équivalente
à quelques seconde de scopie. La qualité de l'image obtenue est meilleure que celle du LIH
sans toutefois égaler celle d'une véritable radiographie. Les systèmes utilisés pour la
cardiologie disposent d'un mode appelé ciné qui permet d'obtenir une bonne qualité d'image
avec une fréquence élevée (typiquement 15 i/s). Le débit de dose dans ce mode peut atteindre
le Gy par minute selon la corpulence du patient. Les systèmes utilisés en radiologie disposent
d'un mode graphie simple pour suivre des processus moins rapides que ceux investigués en
cardiologie (typiquement quelques images par seconde) et d'un mode utilisé pour les
investigations vasculaires (avec la possibilité de soustraire un masque pour mieux mettre en
évidence l'arbre vasculaire (DSA : digital substraction angiography)). L'utilisation du DSA est
particulièrement irradiante et ne devrait être utilisée que lorsque la soustraction d'image est
requise.
Comment positionner le patient dans l'espace entre le tube et le dispositif récepteur
d'image ?
Le patient doit toujours être positionné le plus près possible du détecteur d'image, ceci pour
améliorer la résolution spatiale (limitation de l'agrandissement et donc limitation de la
pénombre) et pour réduire la dose à la peau du patient. Le patient doit toujours être positionné
le plus loin possible du tube à rayons X pour réduire la dose à la peau du patient. Il est donc
essentiel de savoir où se trouve le détecteur d'image et où se trouve le tube à rayons X.
10. La visualisation des images radiologiques
Comment varie la sensibilité de l'oeil avec la dimension des objets et le niveau
d'éclairement ?
La sensibilité de la vision varie avec les dimensions de l'objet et le niveau de luminance.
L'oeil est relativement insensible aux très petites structures (on doit s'aider d'une loupe) ou très
grandes structures.
L'oeil est capable de saisir un domaine de luminance d'un facteur 100 autour de son niveau
d'adaptation. Pour améliorer la performance de lecture des images radiologiques il est essentiel
de limiter la lumière ambiante puisque celle-ci diminue fortement le domaine de luminance où
l'oeil est efficace.
Quelles sont les exigences d'éclairage du négatoscope et de l'écran numérique ?
Exigences d'éclairage du négatoscope : Les recommandations pour le négatoscope sont une
forte luminance et un niveau de lumière ambiante faible.
Exigences d'éclairage de l'écran numérique (écran de lecture) :
Pour une lecture d'image à des fins diagnostiques, les exigences pour l'écran numérique sont
normalisées (norme DICOM). Un niveau de lumière ambiante plus faible que celui requis pour
un négatoscope est aussi exigé.
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VI) Imagerie par rayons X et qualité d'image
Le but de cette sixième leçon est de présenter les paramètres de qualité d'image qui devront
être optimisés pour fournir des images de qualité suffisante tout en exposant le patient le
moins possible aux radiations ionisantes. On débutera la leçon en décrivant l'influence des
paramètres de réglage du tube radiologique sur l'énergie moyenne des rayons X et leur
quantité. On expliquera ensuite comment on peut agir sur le contraste et la résolution spatiale
de l'image. Pour finir on verra que le bruit de l'image est lié à la dose que reçoit le détecteur
d'image. Le lien entre la dose que reçoit le patient et celui du détecteur n'est pas direct
puisque l'énergie des rayons X entre en jeu.
1. Paramètre de réglage et exposition du patient
Comment varie la quantité et la qualité (énergétique) des électrons d'abord, et des rayons
X ensuite, avec les paramètres de réglage : tension (kV) et charge (mAs) appliqués au
tube ?
Dans le cas des électrons, leur nombre (quantité : mAs) est déterminé par la charge et leur
énergie à l'arrivée sur l'anode (keV, qualité) par la tension (kV).
Dans le cas des rayons X, leur quantité (nombre de rayons X) est déterminée par la charge et
par la tension (mAs et kV), alors que leur spectre énergétique (qualité) est déterminé
uniquement par la tension (kV).
Comment varie la quantité de rayonnement X à l'entrée dans le patient avec les
paramètres de réglage et la distance ?
La dose absorbée à la peau du patient est :
•
•
•
proportionnelle au carré de la tension appliquée au tube. Ainsi si on passe de 60 à 80 kV
on augmentera non seulement l'énergie moyenne du spectre de rayons X mais aussi le
nombre de rayons X produits par le rapport 802/602 soit un facteur proche de 1,8.
proportionnelle à la charge passant dans le tube. Ainsi si on double les mAs on double
le nombre de rayons X produits mais on ne modifie pas l'énergie moyenne du spectre.
inversement proportionnelle au carré de la distance au foyer du tube. Ainsi si on double
la distance entre le tube et la peau du patient (à kV et mAs constants) on diminue la
dose d'un facteur 4 (ceci bien sûr uniquement en exposition manuelle).
Pour un détecteur d'image de sensibilité donnée, comment varie la quantité de
rayonnement à l'entrée du patient en fonction de l'épaisseur du patient et de la tension
utilisée ?
Pour une même dose absorbée au niveau du détecteur d'image, la dose absorbée à la peau du
patient va dépendre de l'épaisseur du patient et de la tension. Le rapport de la dose à la peau à
l'entrée du faisceau de rayons X sur la dose absorbée à l'entrée du détecteur d'image est situé
entre 10 et 1000 pour les examens courants. Comme ce rapport est plus faible pour les
tensions élevées (rayonnement plus pénétrant) que pour les basses tensions, on est amené,
pour les patients corpulents, à utiliser des tensions plus élevées si on ne veut pas surexposer le
patient.
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2. Compromis dose au patient et contraste
Comment est défini le contraste radiologique ?
Le contraste radiologique d'une structure anatomique est défini comme la différence de niveaux
de gris entre cette structure et son environnement.
De quels facteurs dépend le contraste radiologique ?
Le contraste radiologique dépend de l'atténuation différentielle des tissus. Plus la différence de
transmission des rayons X entre deux structures anatomiques est élevée plus le contraste de
ces deux structures sera important. Le contraste radiologique dépend de la différence des
coefficients d'atténuation linéiques de la structure et de son environnement (fonction de
l'énergie des rayons X donc du choix des kV). Le contraste radiologique dépend aussi de
l'épaisseur des structures imagées.
Quel est l'effet du rayonnement diffusé sur le contraste ?
La présence du rayonnement diffusé lié à l'effet Compton au sein du patient réduit le contraste
radiologique. Le facteur de réduction vaut (1 + S/P). Ce facteur est important puisque nous
avons vu précédemment que le rapport S/P pouvait varier de trois à six (clichés au niveau du
tronc d'un adulte par exemple). La grille antidiffusante, en réduisant de manière importante la
contribution du rayonnement diffusé à l'entrée du détecteur d'image (réduction du rapport S/P
au niveau du détecteur d'image), améliore le contraste de l'image.
Comment se répercute une augmentation de contraste radiologique sur la dose au
patient ?
Pour améliorer le contraste radiologique il est nécessaire d'augmenter l'atténuation différentielle
des tissus et donc de diminuer l'énergie des rayons X. Ils sont alors absorbés de manière plus
importante dans le tissu ce qui augmente l'exposition du patient. On peut aussi utiliser une grille
antidiffusante plus efficace pour éliminer le rayonnement diffusé, mais son facteur de Bucky
sera alors plus élevé et là encore l'exposition du patient augmentera. Sans l'utilisation de
produit de contraste, l'augmentation du contraste radiologique se solde nécessairement par une
augmentation de l'exposition du patient.
3. Compromis dose au patient et resolution spatial
Qu'entend-t-on par résolution spatiale d'un système d'imagerie radiologique et comment
l'évalue-t-on ?
La résolution spatiale d'un système d'imagerie est sa capacité à distinguer deux structures
proches l'une de l'autre, c'est-à-dire à bien saisir les bords de chaque structure. Plus la
résolution spatiale est élevée plus l'image sera nette ou encore meilleur sera son piqué.
Idéalement l'image d'un point devrait être un point, mais en réalité le point devient une petite
tache sur l'image. La résolution spatiale d'un système d'imagerie se mesure en évaluant la
dimension de l'image d'une structure ponctuelle.
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Quels sont les paramètres qui influencent la résolution d'un système d'imagerie
radiologique ?
Les paramètres qui influencent la résolution sont :
•
La taille du foyer du tube radiologique qui produit une pénombre autour des structures
sur l'image.
Les installations radiologiques disposent de deux tailles de foyer (l'un dont la taille est de
l'ordre de 0,6 mm (petit foyer) et l'autre dont la taille est de l'ordre de 1,2 mm (grand
foyer)). En agrandissement géométrique (éloignement du détecteur d'image pour grandir
les structures anatomiques), pour réduire la pénombre, on utilise le petit foyer
•
La durée d'exposition est aussi un facteur qui influence la résolution spatiale (risque de
mouvement du patient). Plus elle sera courte meilleure sera la résolution spatial.
Quel est l'ordre de grandeur de la résolution des systèmes d'imagerie radiologique ?
Enfin, la taille des pixels du détecteur d'image influence la résolution spatiale. En radiographie
ou radioscopie la taille des pixels est comprise entre 0,15 et 0,2 mm. Cela permet de pouvoir
distinguer des structures anatomiques submillimitriques.
4. Compromis dose au patient et bruit de l'image
Qu'entend-on par bruit d'une image radiologique et comment l'évalue-t-on?
Le bruit d'une image radiologique est lié à la fluctuation aléatoire de l'intensité du signal
enregistré par les pixels du détecteur. L'intensité de la fluctuation du signal dépend du nombre
de rayons X enregistré par pixel. Plus ce nombre est important plus le bruit sera faible. Le bruit
de l'image diminue avec la racine carrée du nombre de photons par pixel. Ainsi, si on veut
diminuer le bruit d'un facteur 2, il faut quadrupler le nombre de photons X au niveau du
détecteur d'image.
Le bruit est fonction de la sensibilité du détecteur, plus le détecteur est sensible moins il lui faut
de photons pour produire l'image ; ainsi plus la sensibilité est grande plus les images produites
sont bruitées. On peut évaluer le bruit d'une image en estimant l'écart-type des niveaux de gris
d'une image dans une zone homogène.
Existe-t-il un lien entre résolution spatiale et bruit de l'image radiologique ?
Le bruit est lié au nombre de photons X enregistré par pixel. Pour une situation radiologique
donnée (kV – mAs et distances fixes) plus les pixels sont petits (pour améliorer la résolution
spatiales) plus le bruit est élevé.
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VII) Doses au patient en radiologie
Le but de cette septième leçon est de présenter la méthodologie permettant d'estimer le risque
radiologique associé à un examen utilisant les rayons X. On distinguera les effets stochastiques
des effets déterministes. Pour gérer le risque radiologique, il est essentiel d'avoir en tête
quelques ordres de grandeur. L'objectif de cette leçon est aussi de donner un certain référentiel
concernant les doses délivrées en radiodiagnostic afin que le praticien puisse appliquer au
mieux le principe de justification de l'examen (c'est à dire de se trouver dans une situation où le
bénéfice de l'examen est bien supérieur au risque associé).
1. Risques encourus en radiologie et indicateurs dosimétriques
Comment estime t-on les risques stochastiques encourus par le patient lors d'un examen
de radiodiagnostic ?
Pour apprécier les risques stochastiques encourus par le patient lors d'un examen radiologique,
on utilise la dose effective, E (= Σ wTHT ). L'établissement d'un lien direct entre la dose effective
et l'induction de cancer reste controversé dans le domaine des faibles doses. La dose effective
étant proposée pour estimer les risques stochastiques (notion d'augmentation de la probabilité
d'un risque) elle ne doit pas être utilisée pour estimer le risque au niveau individuel. On admet
qu'un enfant très jeune est 3 à 4 fois plus à risque qu'un adulte. Chez une personne du
troisième âge, le facteur de risque est divisé par un facteur 3 par rapport à une personne de 30
à 40 ans.
Comment estime t-on les risques déterministes encourus par le patient lors d'un examen
de radiodiagnostic ?
Le seul risque déterministe pour le patient lors d'un examen de radiodiagnostic est l'induction de
dommages à la peau. Il n'intervient que lors d'examens de radioscopie particulièrement lourds.
La grandeur dosimétrique représentative pour cet effet est la dose absorbée à la peau. Les
recommandations internationales proposent d'engager une réflexion pour limiter l'exposition de
la peau au minimum lorsque l'on entre dans le domaine du gray.
Quelle est la stratégie utilisée pour estimer la dose effective liée à un examen
radiologique ?
Pour chaque modalité d'examen (radiographie, radioscopie) un indicateur dosimétrique est
défini pour estimer la dose effective. La dose effective s'obtient simplement en multipliant cet
indicateur dosimétrique par un facteur de conversion générique, indépendant du patient, mais
dépendant de la technique radiologique utilisée (énergie des rayons X, sensibilité du détecteur
d'image...). La dose effective ainsi évaluée est représentative de ce qu'un adulte standard
(environ 75 kg) recevrait lors de l'examen radiologique. On ne détermine jamais la dose
effective du patient examiné.
Quels sont les indicateurs dosimétriques pour la radiographie et pour la radioscopie ?
Pour la radiographie, l'indicateur dosimétrique permettant d'estimer la dose effective est la dose
absorbée à la peau à l'entrée du faisceau de rayon sur le patient (DES - dose à l'entrée en
surface - en mGy).
Pour la radioscopie, l'indicateur dosimétrique permettant d'estimer la dose effective est le
produit dose-surface (PDS - produit dose.surface - généralement exprimé en Gy.cm2).
L'indicateur dosimétrique permettant d'estimer la dose absorbée à la peau est la dose cumulée
Dcum (mGy). Ces deux indicateurs dosimétriques sont indiqués par l'installation de radioscopie.
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2. De l'indicateur dosimétrique à la dose effective en radiographie
De quoi dépend la dose absorbée à la peau du patient à l'entrée du faisceau de rayons X
pour une radiographie ?
La dose absorbée à la peau du patient à l'entrée de faisceau de rayons X (DSE) dépend des
paramètres de réglages utilisés pour la prise du cliché, en particulier : la tension (kV), la charge
(mAs) et la géométrie utilisée (distance foyer du tube – patient et patient – détecteur). La dose
absorbée dépend bien sûr aussi de la sensibilité du détecteur d'image utilisé.
Combien vaut le facteur de conversion eDSE pour les examens radiographiques courants ?
Le facteur de conversion (eDSE), facteur par lequel il faut multiplier la DSE (exprimée en dose
absorbée : mGy) pour obtenir la dose effective (E - exprimée en mSv), dépend de la région
examinée. Le tronc est une région particulièrement radiosensible et le facteur de conversion,
eOED, entre la DES et la dose effective est de l'ordre de 0,20 mSv/mGy.
3. Ordre de grandeur des doses délivrées en radiographie
Quel est l'ordre de grandeur de la dose effective pour un examen de radiographie ?
La dose effective délivrée au patient pour une radiographie dépend de sa localisation. Elle est
située entre 0,5 et 2 mSv pour un examen du tronc. La radiographie du thorax fait exception
avec une dose effective relativement faible, de l'ordre de 0,02 mSv. Pour les examens des
extrémités et du crâne, la dose effective est aussi très faible. A titre de comparaison, elle est de
l'ordre de 0,005 mSv pour une radiographie dentaire.
4. Contrôle des réactions tissulaires en radioscopie
Quel est l'indicateur dosimétrique qui permet de contrôler l'exposition de la peau du
patient ?
L'indicateur dosimétrique mis à disposition des utilisateurs d'installations de radioscopie pour
estimer la dose accumulée à la peau à l'issue d'une procédure est la dose cumulée (Dcum). La
dose cumulée est indiquée par l'installation. Elle est représentative de la dose que recevrait la
peau d'un patient d'anatomie standard (environ 75 kg) correctement positionné si aucun
changement d'incidente (orientation tube à rayons X – détecteur d'image) n'a lieu durant la
procédure. Cet indicateur surestime l'exposition de la peau lorsque de nombreuses incidences
sont utilisées. Cet indicateur doit être utilisé pour minimiser le risque de brûlure (par des
changements d'incidence ou une acceptation d'un niveau de qualité d'image moindre). Cet
indicateur doit aussi être utilisé pour informer le patient si une réaction cutanée est attendue.
5. Contrôle des effets stochastiques en radioscopie
Comment se détermine le PDS dans un examen de radioscopie ?
L'indicateur dosimétrique des effets stochastiques pour la radioscopie est le produit dosesurface (PDS). Il peut être mesuré avec une chambre d'ionisation particulière ou calculée par
l'installation. Cet indicateur est indépendant de la distance entre le foyer du tube à rayons X et
le patient. L'unité du PDS a la dimension de la dose absorbée multipliée par la dimension d'une
surface (par exemple : Gy.cm2).
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Combien vaut le facteur de conversion ePDS pour les examens courants de radioscopie ?
Le facteur de conversion (ePDS) est le facteur par lequel il faut multiplier le PDS pour obtenir la
dose effective. Il dépend essentiellement de la localisation de l'examen. Pour les examens du
tronc, il est compris entre 0,1 et 0,3 mSv/(Gy.cm2)
Quel est l'ordre de grandeur des doses effectives pour un examen de radioscopie ?
La dose effective des examens de radioscopie va dépendre de la durée de scopie, du nombre
d'images acquises et du niveau de qualité des images produites. Elle est aussi fonction de la
complexité de la procédure. De ce fait, pour une procédure donnée, la dose effective peut varier
dans une large gamme. Pour les examens à visée diagnostiques de radioscopie, elle est de
l'ordre de quelques mSv alors que pour les examens à visée thérapeutique elle peut dépasser
plusieurs dizaines de mSv.
6. Ordre de grandeur des doses délivrées en tomodensitométrie et médecine
nucléaire
Quel est l'ordre de grandeur des doses effectives délivrées en médecine nucléaire et en
tomodensitométrie ?
Les doses effectives délivrées lors des procédures à visée diagnostique en médecine nucléaire
sont comprises entre 0,2 mSv (ventilation pulmonaire) et 14 mSv (examen PET sans acquisition
CT).
Les doses effectives délivrées lors des examens CT valent : 2 à 3 mSv pour les examens
cérébraux, 5–7 mSv pour les examens thoraciques et 8 à 15 mSv pour les examens de la
région abdomino-pelvienne.
7. Doses délivrées à la population suisse par le diagnostic radiologique
Quelle est la dose moyenne délivrée à la population suisse par le diagnostic
radiologique ?
La dose moyenne délivrée à la population suisse par le diagnostic radiologique a été évaluée à
1,2 mSv par habitant et par année en 2008. Cette valeur est dans la norme européenne.
Quelles sont les contributions des différents types d'examens au nombre d'examens et à
la dose moyenne par habitant ?
Alors que la contribution de la radiologie dentaire est importante au niveau du nombre
d'examens (environ 40 %), sa contribution à la dose collective (moyenne annuelle des doses
effectives
reçues
par
la
population
suisse)
est
très
faible
(< 1 %).
La situation s'inverse en tomodensitométrie où la fréquence des examens est faible environ
(6 %) et la contribution à la dose collective est élevée (près de 70 %).
La contribution des examens de radiographie en nombre d'examen est comparable à celle des
examens dentaires (de l'ordre de 45 %) et sa contribution à la dose collective est de l'ordre de
15 %.
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VIII) Qualité de l'image radiologique et dose au patient
Le but de cette huitième leçon est de présenter les paramètres que l'on doit optimiser pour
pouvoir détecter des lésions de très faible contraste ou des structures très contrastées mais
de très petite taille. Dans le cas de la détection de très faibles contrastes, on verra que la
sensibilité du détecteur est un paramètre très important. La résolution spatiale est quant à elle
fondamentale si l'on veut pouvoir non seulement détecter une petite structure mais aussi être
en mesure de bien distinguer ses contours exacts.
1. Qualité d'image radiologique : une affaire de compromis
Qu'elles sont les deux problématiques majeures de la qualité d'image en radiologie ?
L'objectif de l'imagerie radiologique n'est pas de fournir la meilleure image possible mais de
produire l'information diagnostique nécessaire à la prise en charge du patient.
Pour simplifier la démarche d'évaluation de la qualité d'image, on considère généralement que
l'établissement d'un diagnostic passe par la détection de deux types de structures :
•
•
les structures relativement larges (> 5–10 mm) à bas contraste,
les petites structures (de l'ordre du millimètre) à haut contraste.
Il est en général très difficile de détecter des petites structures à bas contraste (exposition du
patient nécessaire prohibitive).
2. Comment modifier la résolution en contraste perçue (CNR) ?
De quoi dépend la détection des structures à bas contraste ?
La détection des structures à bas contraste dépend du rapport contraste-sur-bruit ("CNR :
contrast to noise ratio") de la structure avec son environnement. Plus le CNR est élevé plus la
détection des structures est aisée. On peut faire varier le CNR soit en réduisant la sensibilité du
détecteur (augmentation de la dose au niveau du détecteur associée à une diminution de bruit
de l'image), soit en augmentant le contraste radiologique de la structure avec son
environnement (diminution des kV ou utilisation de produits de contraste).
3. Comment modifier la résolution spatiale perçue ?
Comment modifier la résolution spatiale perçue ?
La détection des petites structures à haut contraste produisent suffisamment de signal que le
problème n'est pas la détection en soit (rapport CNR élevé) mais plutôt la délimitation précise
des bords de la structure. Pour que la structure ait des bords nets sur l'image, il faut que la
résolution spatiale soit élevée. La résolution spatiale est contrôlée par la taille du foyer du tube
radiologique, la durée d'exposition et les caractéristiques du détecteur d'images.
4. Comment modifier le niveau de bruit de l'image en radiographie ?
Comment l'opérateur contrôle t-il la sensibilité en radiographie ?
Les systèmes de radiographie numériques, à l'issue du cliché, indiquent la valeur d'un
paramètre appelé "indice d'exposition". Cet indice est lié à la dose reçue par le détecteur ce qui
permet à l'opérateur d'avoir une idée de la sensibilité utilisée lors de la prise du cliché.
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Malheureusement actuellement, cet indice n'est pas encore standardisé. Pour contrôler
l'exposition du patient, il est nécessaire d'évaluer régulièrement la valeur de cet indice. Plus la
sensibilité est faible plus le niveau de bruit de l'image est faible (plus l'exposition du patient
augmente).
5. Comment modifier le niveau de bruit de l'image en radioscopie ?
Comment l'opérateur contrôle t-il la sensibilité en radioscopie ?
L'installation de radioscopie permet d'avoir accès à deux catégories de sensibilité du détecteur
d'images (mode scopie : détecteur sensible/image bruitée – mode graphie : détecteur peu
sensible/image peu bruitée). Pour chacun des modes (scopie ou graphie) l'opérateur peut
généralement choisir parmi plusieurs valeurs de sensibilité. L'opérateur doit être à l'aise dans
l'utilisation de ces modes pour assurer une radioprotection optimale tant pour le patient que
pour le personnel qui se trouve autour du patient.
6. Résolution temporelle radioscopie
Comment l'opérateur contrôle t-il la résolution temporelle en radioscopie ?
La résolution temporelle est un paramètre qui contrôle la détection du mouvement précis des
structures examinées.
Pour obtenir une résolution temporelle élevée, il faut tout d'abord un détecteur qui possède une
bonne résolution spatiale afin de pouvoir bien distinguer les bords des structures anatomiques.
Il faut ensuite que la durée d'exposition soit la plus courte possible. Enfin, il faut que la
rémanence du détecteur soit la plus faible possible.
Lorsque les exigences de résolution temporelle ne sont pas très élevées, il est possible d'utiliser
des filtres récursifs (diminution de la résolution temporelle) pour améliorer le CNR (par réduction
du bruit de l'image) tout en limitant l'exposition du patient.
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IX) Optimisation des doses au patient
Le but de cette neuvième leçon est de voir comment on peut optimiser les doses délivrées
au patient. La réalisation de l'examen radiologique implique une exposition du patient aux
radiations ionisantes. Ainsi, selon les principes de la radioprotection, l'examen doit d'abord
être indiqué (justifié) et ensuite optimisé. Il s'agit de réaliser l'examen de manière à garantir
l'acquisition des informations diagnostiques recherchées, tout en maintenant l'exposition du
patient aussi basse que possible. Relevons que l'application de l'optimisation de l'exposition
ne doit pas remettre en cause l'objectif de l'examen et qu'un examen qui n'apporte pas
l'information diagnostique n'est pas acceptable, même si la dose qui lui est associée est
faible. Dans cette leçon on a rassemblé toutes les démarches visant à optimiser les doses
au patient, sans justifier en détail chacune des mesures proposées car ces explications ont
été l'objet des leçons précédentes. Un chapitre sera consacré aux préalables généraux de
l'examen radiologique : formation du médecin et indication de l'examen et information du
patient. Seront ensuite abordés les modalités d'optimisation en radiographie, ceci au niveau
du matériel, des relations géométriques et de la réalisation technique de l'examen. La même
présentation suivra concernant les examens de radioscopie. Les exigences concernant
l'enregistrement des doses et le suivi des patients ayant reçu une forte exposition seront
présentés. Les mesures à prendre pour des patients particuliers (enfants, femmes enceintes)
seront indiquées. On terminera la leçon par un bref aperçu des divers programmes
d'assurance de qualité à appliquer, d'une part au niveau du matériel et d'autre part au niveau
des méthodes de travail. Finalement les résumés figurant à la fin de chaque chapitre
présentent les règles d'or de la bonne pratique radiologique.
1. Préalables généraux de l'examen radiologique
Quels sont les préalables généraux à la réalisation d'un examen radiologique ?
Les préalables généraux à la réalisation d'un examen radiologique sont les suivants :
•
•
•
•
le médecin réalisant l'examen doit disposer d'une formation appropriée en
radioprotection ainsi que du titre post-gradué correspondant à sa spécialité.
l'indication de l'examen est sous la responsabilité partagée du médecin prescripteur et
du médecin réalisant l'examen.
pour chaque type d'examen réalisé dans un service, un protocole standard d'examen
doit être établi, contenant, outre les modalités techniques de l'examen, les valeurs
d'indicateur dosimétriques attendues et les mesures envisagées en cas de risque
d'induction de réactions tissulaires (effets determinists).
le patient doit être informé des risques radiologiques liés à l'examen et recevoir une
explication sur le déroulement de l'examen visant à obtenir la meilleure collaboration
possible durant l'examen.
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2. Préalables techniques de l'examen radiologique
Quels sont les préalables techniques à la réalisation d'examens radiologiques ?
Les préalables techniques à la réalisation d'examens radiologiques sont les suivants :
•
•
•
•
les installations radiologiques doivent être exploitées dans des locaux adéquats (zones
contrôlées) et faire l'objet d'un programme d'assurance de qualité
on utilisera en radiographie des récepteurs d'images suffisamment sensibles pour limiter
les doses (application du principe d'optimisation)
les moyens de protection pour le personnel et les patients (tablier, couverture
plombée ...) seront disponibles
un tableau d'exposition, précisant les paramètres de réglage pour les examens courants
doit être disponible sur place.
3. Règles générales de positionnement du patient
Comment positionner le patient pour un examen radiologique ?
Les règles de base concernant le positionnement du patient pour un examen radiologique sont
les suivantes :
•
•
•
le patient sera placé le plus près possible du détecteur d'image. La distance foyerdétecteur d'image sera choisie la plus élevée possible, en tenant compte des contraintes
techniques.
le faisceau sera diaphragmé au plus près, compte tenu des exigences cliniques.
on évitera dans la mesure où cela n'est pas absolument nécessaire les incidences
obliques ou latérales impliquant de grandes épaisseurs de tissu à traverser. De même
on usera avec retenue du mode d'agrandissement en radioscopie.
4. Réalisation technique de l'examen radiographique
Quelles sont les règles à observer dans la réalisation d'un examen de radiographie en
vue d'optimiser l'exposition du patient ?
Les règles à observer dans la réalisation d'un examen de radiographie en vue d'optimiser
l'exposition du patient sont les suivantes :
•
•
•
•
on choisira la tension la plus élevée compatible avec les exigences cliniques (exigence
de contraste)
en mode automatique (radiologie analogique), on utilisera des couples écran-film
suffisamment sensibles pour obtenir l'information nécessaire, sans viser l'obtention
d'une "belle image"
en mode automatique (radiologie numérique), on adaptera la valeur de l'indice
d'exposition aux exigences de qualité d'image nécessaires à l'établissement du
diagnostic (sans viser l'obtention d'une "belle image")
chaque cliché sera analysé au fur et à mesure en vue d'orienter la suite de l'examen.
Les clichés ne seront retirés que si l'information nécessaire à l'établissement du
diagnostic n'est pas apportée.
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5. Radioscopie et "mode scopie"
Quelles sont les règles à observer dans la réalisation d'un examen de radioscopie en
mode scopie en vue d'optimiser l'exposition du patient ?
Les règles à observer dans la réalisation d'un examen de radioscopie en mode scopie en vue
d'optimiser l'exposition du patient sont les suivantes :
•
•
•
•
•
•
on utilisera le programme d'examen conduisant au débit de dose le plus faible possible
tout en étant compatible avec l'objectif clinique
la durée de scopie sera la plus courte possible. Ainsi on ne scopera pas durant les
temps morts mais on utilisera systématiquement la fonction LIH (last image hold)
on choisira la fréquence des images (frame rate) la plus basse possible tout en étant
compatible avec l'exigence clinique
on fera bon usage du diaphragme pour adapter la taille du champ aux besoins de la
procédure
on limitera au strict minimum l'utilisation de l'agrandissement électronique et n'effectuera
jamais un agrandissement géométrique
enfin on se documentera pour obtenir les caractéristiques de l'installation concernant
l'exposition du patient pour choisir la meilleure option possible (collaboration avec un
physicien medical).
Pour des durées de scopie supérieures à 30 minutes (associées à un risque de dépasser 1 Gy
à la peau du patient), on analysera la progression de la dose cumulée tout au long de l'examen
afin de prévenir le patient si des réactions tissulaires (effets déterministes) sont attendues.
6. Radioscopie et "modes graphie"
Quelles sont les règles à observer dans la réalisation d'un examen de radioscopie en
mode graphie en vue d'optimiser l'exposition du patient ?
Les règles à observer dans la réalisation d'un examen mode graphie en vue d'optimiser
l'exposition du patient sont les suivantes :
•
•
•
•
•
limiter le nombre d'images acquises (durée des runs et fréquence d'images) et adapter
leur qualité aux besoins de la procédure
analyser si, pour documenter un examen, l'impression du LIH ne permettrait pas de
s'affranchir du DR disponible sur les arcs en C mobiles
réserver le mode ciné aux cardiologues
réserver le mode DSA aux angiographies
ne pas utiliser le mode graphie à la place du mode scopie lorsque l'on veut améliorer la
qualité d'image lors d'une phase de guidage mais modifier le choix du niveau de qualité
d'image disponible en mode scopie.
7. Suivi dosimétrique
Quelles sont les démarches de suivi dosimétrique durant et après l'examen
radiologique ?
A l'issue d'un examen radiologique on doit être en mesure de pouvoir estimer, à posteriori, la
dose délivrée au patient. Ainsi:
•
•
les paramètres d'exposition lors d'une radiographie doivent être enregistrés (dans le
dossier du patient par exemple)
dans le cas de la radioscopie, on enregistrera les valeurs des indicateurs
dosimétriques : le PDS, la dose cumulée, la durée de scopie et le nombre total d'images
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Cours de radioprotection – Fondation PRORAME – 2014
•
•
- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
acquises. Ces informations doivent être associées la dénomination de la procédure
effectuée
le RIS (Radiologic Information System) peut être utilisé pour faciliter et automatiser
l'enregistrement des données relatives à l'exposition des patients
il n'est pas acceptable d'utiliser un arc en C mobile sans avoir introduit les données
relatives au patient et à la procédure effectuée. En effet, si ces données ne sont pas
disponibles, il n'est pas possible de d'estimer l'exposition du patient à posteriori.
8. Examens concernant les enfants
Quelles sont les mesures particulières à prendre en radiologie pédiatrique ?
Les mesures particulières à prendre en radiologie pédiatrique sont les suivantes :
•
•
•
dans le cas des examens radiologiques chez les enfants, les règles classiques
d'optimisation seront appliquées avec rigueur. On privilégiera des sensibilités de
détecteurs d'images élevées
la possibilité de renoncer à l'utilisation de la grille anti-diffusante sera analysée pour les
patients de faible corpulence
on vérifiera avec le fournisseur de l'installation si l'installation est réellement optimisée
pour la radiologie pédiatrique.
9. Examens concernant la femme enceinte
Quelles sont les mesures particulières à prendre dans le cas d'un examen chez une
femme en âge de procréer ?
Lors d’un examen chez une femme en âge de procréer, on établira si la femme est enceinte ou
non avant de de procéder à l’examen.
•
•
•
si la femme est enceinte et que l’examen ne peut être reporté ou remplacé par un autre
examen sans radiations ionisantes, l’examen sera effectué en appliquant avec rigueur
les règles de l’optimisation. Une estimation de la dose au foetus sera alors effectué et
enregistrée dans le dossier de la patiente.
seuls les clichés sans produits de contraste du crâne, du thorax et des extrémités
distales sont sans augmentation du risque pour le foetus. Ils peuvent donc être effectués
auprès de toutes les femmes, sans s’inquiéter de savoir si ells sont enceintes ou non.
les examens radiologiques à visée diagnostique ne conduisent pas en principe à une
dose au fœtus supérieure à 100 mSv, seuil des effets déterministes et valeur de dose à
partir de laquelle on commence éventuellement à envisager une interruption de
grossesse.
10. Programmes d'assurance de qualité
Quelles sont les démarches à effectuer pour être conformes avec les exigences
concernant l'assurance de la qualité en radiodiagnostic ?
Les démarches à effectuer visant à l'assurance de la qualité en radiodiagnostic sont les
suivantes :
•
•
les équipements radiologiques sont à soumettre à un programme d'assurance de qualité
garantissant un fonctionnement adéquat au niveau de la qualité des images et de la
dose
chaque service doit analyser périodiquement, pour un certain nombre d'examens
représentatifs, les indicateurs dosimétriques pour un patient moyen et les comparer au
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Cours de radioprotection – Fondation PRORAME – 2014
•
•
•
- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
niveau de référence diagnostique (NRD) correspondant. En cas de dépassement, des
mesures visant à réduire les doses sont à envisager
une revue périodique des dossiers de patients pour lesquels une dose cumulée de
l'ordre du Gy devrait être entreprise
il est recommandé d'assurer un bon échange d'information, entre les collaborateurs
concernés, sur la démarche d'optimisation de l'exposition du patient, par exemple par le
biais d'un colloque interne périodique
une collaboration étroite avec un physicien médical selon les exigences légales liées à
l'utilisation de la radioscopie.
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- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
X) Protection du personnel en radiologie médicale
Le but de cette dixième leçon est de présenter la problématique de la protection du personnel
travaillant en radiologie médicale. On distinguera deux situations. Dans la première, le
personnel se trouve à l'extérieur de la salle de radiologie ou derrière un paravent plombé fixe,
durant l'examen radiologique ; ici il suffit de garantir que la dose équivalente hebdomadaire
ambiante ne dépasse pas une limite fixée. Dans le cas où le personnel intervient auprès du
patient durant l'examen (cas de la radioscopie) des méthodes plus individuelles de protection
sont mises en œuvre.
La dosimétrie individuelle, même si elle n'est pas à proprement parlé une méthode de
protection, joue un rôle important en radiologie. L'utilisation d'une surveillance dosimétrique
renforcée en radioscopie sera présentée, de même que les statistiques des doses reçues en
Suisse. Le problème de la protection des tiers sera traité dans le dernier chapitre.
1. Situation générale d'exposition en radiologie médicale
Quel risque radiologique encourt le personnel en radiologie médicale ?
Le risque radiologique en radiologie médicale est lié exclusivement à l'irradiation externe. Les
moyens génériques de protection sont donc : la limitation de la durée d'exposition, le maintien
d'une grande distance à la source et l'utilisation d'écrans de protection pour limiter au minimum
la dose effective et donc le risque d'induction de cancer.
Comment sont classées les salles de radiologie et comment sont considérées les
personnes qui y travaillent ?
Les salles de radiologie et les salles de commande sont des zones contrôlées et les personnes
qui y travaillent sont considérées comme professionnellement exposées aux radiations (elles
sont susceptibles de recevoir une dose effective supérieure à 1 mSv par année).
Quelle est la grandeur dosimétrique utilisée pour limiter l'exposition hors des salles de
radiologie ?
La grandeur utilisée pour limiter l'exposition hors des salles de radiologie est la dose
équivalente ambiante, H*(10). La limitation se base sur une période d'une semaine. C'est une
grandeur de radioprotection opérationnelle standardisée, représentative cependant de la dose
effective.
2. Limitation de l'exposition à l'extérieur de la salle de radiologie
Quelles sont les valeurs limites des débits de dose ambiante dans les locaux attenants
aux salles de radiologie (radioprotection structurelle) ?
Concernant la radioprotection structurelle (blindage des locaux), les valeurs limites des doses
équivalentes ambiantes hebdomadaires, H*(10) (en mSv/semaine), sont de :
•
•
•
0,02 mSv par semaine aux endroits où des personnes du public peuvent séjourner
durablement, par exemple une place de travail.
0,1 mSv par semaine aux endroits où les personnes du public peuvent séjourner, mais
pas de manière durable, par exemple une salle d'attente.
0,1 mSv par semaine aux endroits accessibles exclusivement aux personnes
professionnellement exposées aux radiations, par exemple la salle de commande.
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- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
3. Détermination des épaisseurs de blindage des locaux
Quels sont les paramètres qui interviennent dans le calcul du blindage des parois d'une
salle de radiologie ?
Le calcul des blindages des salles de radiologie fait intervenir d'une part les paramètres liés à
l'exploitation radiologique : tension moyenne utilisée, fréquence d'exploitation, distance entre la
source de rayonnement et la paroi à blinder, rayonnement incident sur la paroi (primaire ou
parasite) et d'autre part les paramètres du local à protéger (personnes ayant accès au local,
séjour durable ou non). Des tensions et des fréquences d'exploitation minimales sont fixées
dans la législation pour assurer une protection minimale des salles de radiologie.
4. Dose ambiante due au rayonnement diffuse *
Comment estimer la dose ambiante due au rayonnement diffusé ?
La dose équivalente ambiante due au rayonnement diffusé à un mètre du patient est
proportionnelle à la DSE et à la surface du champ à l'entrée du patient. Elle est inversement
proportionnelle au carré de la distance au centre du champ.
En radioscopie, elle est de l'ordre du mSv/h à proximité du patient.
Un déplacement de l'ordre du mètre permet de réduire significativement son exposition (facteur
5 à 10).
Quelles seraient les doses effectives reçues par les opérateurs en radioscopie sans
utilisation de moyens personnels de protection (tablier, gants, etc) ?
Sans équipement de protection individuelle, le personnel se trouvant à 1 m du patient recevrait,
dans des conditions moyennes de travail, des doses effectives et des doses équivalentes aux
mains dépassant largement les limites de dose des professionnels. L'utilisation d'injecteurs
automatiques de produits de contraste devrait être systématique pour réduire les doses au
personnel.
5. Débit de dose ambiante autour de l'installation de radioscopie *
Comment l'opérateur doit-il placer le tube radiologique et se placer lui-même pour être le
moins exposé possible ?
Les règles suivantes s'appliquent quant à la position de l'opérateur autour de l'installation de
radioscopie :
•
•
•
•
se tenir le plus loin possible du patient,
favoriser les incidences avec le tube sous la table,
en incidence latérale ou intermédiaire, se tenir toujours en face du tube, c'est-à-dire du
côté du récepteur d'image,
essayer de s'isoler de la zone où le faisceau de rayons X entre dans le patient par
l'utilisation d'un panneau de protection.
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6. Écrans de protection et équipements de protection personnelle *
Quels sont les moyens de protection à prévoir pour une installation radiologique et quels
en sont les facteurs de protection ?
Le facteur d'atténuation des moyens de protection (équivalent 0,35 mm de plomb) est de l'ordre
de 97 %. Ainsi environ 3% du rayonnement diffusé produit par le patient traverse un tablier de
plomb de 0,35 mm Pb. On utilise des jupes de table plombées et des écrans mobiles
transparents plombés.
Quels sont les moyens personnels de protection à prévoir et quels en sont les facteurs
de protection ?
Les moyens de protection personnels sont :
•
•
•
le tablier de protection (~ 0,35 mm de plomb) avec un facteur d'atténuation d'environ
97 % (on notera que la protection minimum légale est de 0,25 mm de Pb)
le protège-thyroïde (~ 0,5 mm de plomb ; facteur d'atténuation d'environ 99 %)
les lunettes de protection (~ 0,1 mm de plomb ; facteur d'atténuation d'environ 90 %).
Le port de gants de protection est plus problématique : soit ils protègent bien et ils entravent la
dextérité (gants de contention), soit ils sont souples et protègent peu (50 %).
7. Dosimétrie individuelle de l'irradiation externe (rappel)
Comment fonctionne la dosimétrie individuelle pour l'irradiation externe ?
Le dosimètre individuel mesure la dose individuelle en profondeur, Hp(10), et la dose
individuelle en surface, Hp(0,07), qui sont représentatives de la dose effective et de la dose à la
peau. Le dosimètre individuel, qui est lu mensuellement, se porte, en radiologie médicale, sous
le tablier de protection. Lorsque la dose lue est inférieure à 0,1 mSv on considère que
l'exposition était nulle (précision relativement faible en dessous de cette valeur).
8. Surveillance dosimétrique renforcée en radiologie *
Quelle est la mesure proposée pour tenir compte du fait qu'une partie du corps n'est pas
protégée par le tablier de protection ?
En cas d'activités intenses de radioscopie, on peut être amené à porter un deuxième dosimètre,
sur le tablier et uniquement durant le travail avec le tablier.
La dose effective se calcule alors comme suit:
Hp(10) = Hp,sous tablier(10) + a . Hp,sur tablier(10)
Hp(0,07) = Hp,sous tablier(0,07) + Hp,sur tablier(0,07)
•
•
avec a = 0,1 sans port d'un protège-thyroïde
et a = 0,05 avec port d'un protège-thyroïde.
L'efficacité du tablier (réduction de la dose par un facteur 30) rend utile le port d'un deuxième
dosimètre, au moins pour une période de test (dosimétrie renforcée).
La dose aux mains peut être mesurée avec un dosimètre-bague (Pour des raisons de protection
des mains, il ne faut jamais mettre les mains dans le faisceau primaire).
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- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
9. Statistiques des doses reçues par le personnel *
Quelle est la situation actuelle de l'exposition du personnel en radiologie diagnostique ?
Les statistiques annuelles des doses des personnes professionnellement exposées aux
radiations ionisantes travaillant dans le secteur médical indiquent, pour environ 40'000
personnes, une dose collective d'environ 1 personne-Sv par an et ainsi à une dose moyenne
annuelle individuelle extrêmement faible.
Quelle est la situation vis-à-vis des dépassements des limites de dose en Suisse?
Le nombre de dépassements des limites de dose en Suisse est en moyenne de 1 cas par
année. Les dépassements de la valeur de 2 mSv par mois, donnant lieu à une enquête, sont de
3 par mois en moyenne.
Quelles améliorations de la surveillance dosimétrique sont-elles envisageables ?
Une dosimétrie renforcée (port de deux dosimètres ou port de dosimètre électronique) serait à
envisager durant une période de quelques mois pour les jeunes médecins réalisant des
examens radioscopiques. Cette double dosimétrie permettrait de proposer des solutions pour
optimiser l'exposition du personnel.
10. Protection des tiers
Quelle est l'exposition des tiers liée au radiodiagnostic en Suisse ?
Les doses moyennes reçues par le public et provenant des applications diagnostiques sont
négligeables (< 1 µSv/année). Ceci est dû à l'efficacité des blindages.
Quelle mesure faut-il envisager pour la protection des tiers intervenant dans le maintien
d'un patient (enfant, patient agité) lors d'un examen radiologique ?
Une personne aidant au maintien d'un patient doit être munie des moyens de protection
personnelle; elle n'est toutefois pas considérée comme professionnellement exposée aux
radiations ionisantes et ne porte pas de dosimètre (dose faible et exceptionnelle).
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XI) Législation en radioprotection
Le but de cette onzième leçon est de présenter la législation en radioprotection applicable en
Suisse. L'architecture de l'appareil législatif, qui est relativement complexe, sera d'abord
présentée. Les niveaux de la législation, à savoir la loi, l'ordonnance générale, l'ordonnance
sur les rayons X et les directives de l'OFSP seront abordés au niveau de leur contenu, en
soulignant les aspects spécifiques aux applications médicales et au radiodiagnostic en
particulier. Ensuite trois thèmes principaux de la radioprotection, à savoir la formation, les
méthodes de travail et la surveillance individuelle seront présentés en suivant leur trace dans
les différents niveaux de la législation. Le problème de la protection de la femme enceinte,
dans le cadre de son activité professionnelle et en tant que patiente, sera analysé. Finalement
un bref aperçu des instances actives en radioprotection aux niveaux national et international
sera donné.
1. Architecture de la législation en radioprotection
Quelle est la structure de l'appareil législatif en radioprotection ?
La législation suisse comprend 4 niveaux :
•
•
•
•
la loi sur la radioprotection (Assemblée fédérale)
l'ordonnance sur la radioprotection (Conseil federal)
les ordonnances techniques particulières (Départements fédéraux)
les directives et notices particulières (Office fédéral de la santé publique).
Quelles sont les ordonnances qui concernent le radiodiagnostic ?
Parmi les ordonnances particulières, celle qui intéresse principalement le radiodiagnostic est
l'ordonnance sur les rayons X car elle fixe les conditions d'exploitation des installations
radiologiques.
D'autres ordonnances sur des thèmes spécifiques concernent aussi le radiodiagnostic. Il s'agit
de:
• l'ordonnance sur la dosimétrie
• l'ordonnance sur la formation
• l'ordonnance sur les dispositifs médicaux.
2. Contenus généraux de la loi sur la radioprotection
Quels sont les contenus les plus importants de la loi sur la radioprotection ?
La loi sur la radioprotection pose les bases de la législation, en particulier :
•
•
•
•
les principes de radioprotection (JOLi: justification, optimisation et limitation des doses)
la non limitation de la dose au patient avec l'exigence d'application des principes de
justification et d'optimisation
l'obligation de disposer d'une autorisation pour utiliser les radiations ionisantes
la désignation des autorités de surveillance (pour les applications médicales l'autorité de
surveillance est l'OFSP).
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3. Contenus généraux de l'ordonnance sur la radioprotection
Quels sont les contenus les plus importants de l'ordonnance sur la radioprotection ?
L'ordonnance sur la radioprotection fixe les exigences de radioprotection pour tous les secteurs
d'application; on y trouve :
•
•
•
•
•
les exigences en matière de formation, de qualification technique et d'expertise pour les
professionnels, en particulier pour les applications médicales
les limites de dose pour les professionnels et pour le public, ainsi que les exigences
touchant à la surveillance dosimétrique
l'introduction des notions de base de la protection (zones contrôlées, application de
blindage, contrôle des sources et des produits radioactifs, exigences sur les
équipements)
les mesures concernant la population (surveillance de la radioactivité dans
l'environnement, y compris le radon, gestion des déchets radioactifs, protection en cas
d'accident radiologique)
l'obligation de faire appel à un physicien médical certifié pour optimiser les procédures
radiologiques impliquant le CT et la radioscopie.
4. Contenus généraux de l'ordonnance sur les rayons X
Quels sont les contenus les plus importants de l'ordonnance sur les rayons X ?
L'ordonnance sur les rayons X fixe les conditions particulières de la radioprotection en
radiodiagnostic. Ceci concerne en particulier:
•
•
•
•
les méthodes de protection du patient, du personnel et des tiers
le blindage des locaux
les exigences relatives à l'exploitation des installations radiologiques
les exigences relatives à la surveillance des installations et équipements radiologiques
(assurance de qualité).
5. Directives et notices de l'OFSP en radioprotection
Quelles sont les directives et notices particulières de l'OFSP dans le domaine du
radiodiagnostic ?
Les principales directives et notices particulières de l'OFSP applicables au domaine du
radiodiagnostic sont les suivantes :
•
•
•
•
•
•
tâches et devoirs de l'expert en matière d'utilisation des rayonnements ionisants
classes de sensibilité des couples écran-film et des systèmes d'imagerie numérique
moyens de protection pour les patients, le personnel et les tiers en radiodiagnostic
niveaux de référence diagnostiques pour les examens de radiographie
surveillance dosimétrique dans les hôpitaux
protection des femmes exposées aux radiations.
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6. Qualification technique, expertise et formation en radioprotection *
Quels sont les divers niveaux d'exigence de formation en radioprotection pour l'activité
en radiodiagnostic ?
Les exigences concernant la formation en radioprotection et notamment la qualification
technique et l'expertise sont abordées à tous les niveaux de la législation. Dans le cabinet
médical le médecin est en général simultanément le titulaire de l'autorisation, l'expert de
radioprotection et la personne qui réalise les examens radiologiques.
Quelles sont les exigences de formation pour la qualification technique en
radiodiagnostic ?
La qualification technique, qualification donnant le droit de réaliser un examen est :
•
•
•
le diplôme fédéral de médecin pour les examens à faible dose (crâne, thorax et
extrémités)
le titre fédéral de formation post-graduée dans le domaine concerné pour les examens
utilisant les installations de radioscopie
une formation complémentaire reconnue par la FMH pour les examens à forte dose.
Exemple : examens radiologiques à fortes doses (Collège de médecine de premier
recours, CMPR), qualification pour les examens et traitements radiologiques à fortes
doses en pneumologie, qualification pour les examens radiologiques à fortes doses en
cardiologie, etc.
Quelles sont les exigences de formation pour exercer la fonction d'expert de
radioprotection ?
Pour exercer la fonction d'expert en radioprotection, le médecin doit suivre un cours de
formation en radioprotection et en technique radiologique sanctionné par un examen et reconnu
par l'OFSP.
Quelles sont actuellement les modalités de formation disponibles ?
Sur la base d'une collaboration OFSP-FMH, une formation en radioprotection incluant la
qualification technique pour les examens à forte dose et l'expertise est donnée dans le cadre de
cours théoriques (2 jours ou e-learning) et pratiques (2 jours) organisés par des centres de
formation reconnus par l'OFSP. On y distingue la formation pour la radiographie et pour la
radioscopie. A cette formation "théorique" pour l'obtention de la qualification technique s'ajoute
une formation clinique donnée par un mentor sur les lieux de stage de la spécialisation. Cette
formation clinique s'effectue soit dans le cadre du programme de formation pour l'obtention du
titre postgrade soit dans le cadre du programme de formation pour l'obtention de la formation
complémentaire de la FMH pour les examens à forte dose.
7. Méthodes pratiques de radioprotection en radiodiagnostic *
Quels textes légaux abordent les méthodes pratiques de la radioprotection en
radiodiagnostic ?
Les méthodes pratiques de radioprotection en radiodiagnostic sont principalement regroupées
dans l'ordonnance sur les rayons X. Des directives et notices de l'OFSP complètent la panoplie
des exigencies.
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8. Surveillance dosimétrique des professionnels *
Quels textes légaux abordent la surveillance dosimétrique
professionnellement exposées aux radiations en radiodiagnostic ?
des
personnes
La surveillance dosimétrique des personnes professionnellement exposées aux radiations est
abordée à tous les niveaux de la législation. Le principe en est fixé dans la loi. L'ordonnance
générale de radioprotection fixe l'exigence d'une dosimétrie individuelle des travailleurs et les
grandeurs de référence de la dosimétrie individuelle. Les conditions de port des dosimètres, en
particulier en cas de port du tablier de protection, sont précisées dans l'ordonnance sur la
dosimétrie. La directive de l'OFSP sur la dosimétrie individuelle fixe que toute personne
participant au moins une fois par semaine à un examen radiologique en zone contrôlée est
considérée comme professionnellement exposée aux radiations et doit porter un dosimètre
individuel. La zone contrôlée concerne toute la salle de radiologie, sauf dans le cas des stations
de soins intensifs où la zone contrôlée s'étend seulement à 2 m autour du patient. Une directive
de l'OFSP (R-06-03) mentionne les exigences en ce qui concerne la surveillance dosimétrique
dans les hôpitaux.
9. Femme enceinte comme professionnellement exposée aux radiations ou
comme patiente *
Quels textes légaux abordent la problématique de l'exposition de la femme enceinte en
tant que professionnellement exposée aux radiations ?
La protection de la femme enceinte comme professionnellement exposée aux radiations est
abordée dans l'ordonnance générale de radioprotection (limites de dose pour protéger le
fœtus). Une directive de l'OFSP "Protection des femmes enceintes exposées aux
rayonnements dans l'exercice de leur profession" précise les modalités (méthode de travail,
comportement, dosimétrie, etc.) pour qu'une femme enceinte puisse poursuivre son activité
professionnelle en zone contrôlée durant sa grossesse.
Quels textes légaux abordent la problématique de l'exposition de la femme enceinte en
tant que patiente ?
La protection de la femme enceinte comme patient ne fait pas l'objet d'une mention particulière
dans la législation, car cela fait partie de la prise en charge médicale. Une recommandation de
la Commission fédérale de radioprotection aborde les aspects suivants :
•
•
précautions à prendre chez la femme en âge de procréer :
le médecin doit s'assurer avant un examen radiologique que la femme n'est pas
enceinte.
Attitude face aux examens radiologiques chez la femme enceinte
•
•
pour les examens du crâne, du thorax et des extrémités, pas de limitation particulière
pour les examens de l'abdomen, ne réaliser que les examens absolument
indispensables et appliquer de manière stricte les mesures de protection.
Comportement médical après une exposition prénatale
•
•
estimation de la dose reçue par le fœtus
prise en considération d'une interruption de grossesse dès 100 mSv (situation
extrêmement rare lors des procédures à visée diagnostique).
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- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
10. Environnement international de la radioprotection *
Quel est l'organisme de référence en radioprotection au niveau international ?
La Commission internationale de protection radiologique (CIPR) est un organe scientifique,
reconnu sur le plan international, assurant le passage depuis les bases scientifiques des effets
des radiations jusqu'aux modalités pratiques de la protection. La recommandation de 1990 sert
de base à la législation actuellement en vigueur en Suisse.
Quels sont les organismes actifs en radioprotection au niveau national et international?
De nombreux organismes sont actifs sur le plan international et national en radioprotection:
•
•
•
•
•
•
grands organismes internationaux: OMS, AIEA, BIT
organismes de normalisation: CEI, ISO
journaux scientifiques: Health Physics, Radiation Research
sociétés scientifiques: IRPA, sociétés nationales de radioprotection (FS, ARRAD),
sociétés nationales de radiologie
autorités de surveillance (en Suisse: OFSP, Suva, IFSN)
instituts de radioprotection (en Suisse: PSI, IRA).
Le tissu scientifico-technique en radioprotection est dense, aussi bien au niveau international
que national.
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- RÉSUMÉS - SCOPIE - 02.14
XII) Régime de l'autorisation et rôle de l'expert
Le but de cette douzième leçon est d'aborder la fonction de l'expert de radioprotection dans un
cabinet médical. Le principe de l'autorisation est tout d'abord présenté; cette démarche joue
un rôle central dans l'application des radiations ionisantes et doit être bien connue de l'expert.
Ainsi la procédure et le contenu de l'autorisation seront détaillés. La fonction de l'expert de
radioprotection est présentée et dans chaque domaine les tâches qui lui sont assignées sont
décrites. Ceci concerne en particulier la formation du personnel, les locaux et les
équipements, les méthodes de travail, la surveillance dosimétrique et les démarches
administratives. Les relations avec l'autorité de surveillance, en particulier le devoir d'annonce
et la fonction de conseil, seront traités dans le dernier chapitre.
1. Principe de l'autorisation
Quelle condition doit être remplie pour mener une activité impliquant l'utilisation de
radiations ionisantes sur l'être humain?
Toute activité utilisant des radiations ionisantes, en particulier l'application à l'être humain, doit
faire l'objet d'une autorisation délivrée par l'Office fédéral de la santé publique (OFSP).
Quelles sont les conditions générales requises pour l'obtention d'une autorisation ?
Les conditions requises pour l'autorisation sont la présence d'un expert compétent, la garantie
d'une exploitation sûre, des équipements correspondant à l'état de la science et de la technique
et la garantie du respect des règles de radioprotection.
2. Procédure d'autorisation *
Quelles sont les diverses étapes de la procédure d'autorisation ?
La procédure d'autorisation prévoit:
•
•
•
•
•
•
une demande d'autorisation; elle est accompagnée des plans de radioprotection
comprenant les tableaux de calcul des blindages
une autorisation; elle est établie sur la base de la demande et autorise l'installation et
l'exploitation clinique de l'équipement radiologique; sa validité est limitée à 10 ans
des inspections par sondage par l'autorité de surveillance; elle a lieu durant la période de
validité de l'autorisation et permet de vérifier que les exigences de radioprotection sont
remplies
des inspections périodiques basées sur une approche graduée des risques par l'autorité de
surveillance; ces inspections concernent principalement les centres radiologiques
importants (hôpitaux, cliniques)
l'adaptation et le renouvellement de l'autorisation; l'adaptation intervient en cas de
modification d'une des conditions de l'autorisation; le renouvellement intervient à la fin de la
durée de validité de l'autorisation
le retrait et la caducité; le retrait intervient quand les conditions d'octroi ou qu'une charge
liée à l'autorisation ne sont plus remplies; l'autorisation est caduque en cas de renonciation
formelle de l'utilisateur, quand le délai de validité expire ou quand l'entreprise est dissolute.
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3. Contenu de l'autorisation
Quelles sont les informations contenues dans l'autorisation ?
L'autorisation comprend les informations suivantes (qui sont en même temps des conditions de
l'autorisation) :
•
•
•
•
description des activités
description de l'équipement et des locaux (renvoi aux plans)
nom du détenteur de l'autorisation, nom de l'expert de radioprotection, nom de la
personne ayant la qualification technique pour les examens médicaux
conditions particulières et charges (avec délai de réalisation)
4. Fonction de l'expert de radioprotection *
Quelle est la responsabilité générale du détenteur de l'autorisation ?
Le détenteur de l'autorisation, qui porte l'entière responsabilité de l'application des radiations
ionisantes dans l'entreprise, doit désigner un ou plusieurs experts. Dans le cas des cabinets
médicaux, le détenteur de l'autorisation est souvent en même temps l'expert de radioprotection.
Quelles sont les principales tâches de l'expert de radioprotection ?
Les principales tâches de l'expert de radioprotection concernent les domaines suivants :
•
•
•
•
•
•
formation en radioprotection des collaborateurs
surveillance et entretien des équipements et des locaux
mise en place de méthodes de travail appropriées
surveillance dosimétrique du personnel
démarches administratives
relations avec l'autorité de surveillance
5. Formation du personnel *
Qu'en est-il des exigences de formation en radioprotection ?
Toute personne qui utilise les radiations ionisantes ou qui est professionnellement exposée aux
radiations ionisantes doit disposer d'une formation de base en radioprotection. Dans le domaine
médical, toutes les personnes doivent avoir une formation en radioprotection reconnue par une
autorité de surveillance. Cette formation en radioprotection est soit acquise dans le cadre de la
formation professionnelle (médecin, TRM, assistants médicaux) soit dans une formation
complémentaire donnée par un centre de formation en radioprotection reconnue par l'OFSP.
Quel est le rôle de l'expert dans la formation des personnes professionnellement
exposées aux radiations ?
L'expert de radioprotection doit s'assurer que chaque collaborateur possède la formation de
base exigée par la législation. En outre, il prend en charge l'instruction des nouveaux
collaborateurs sur les notions de base de la radioprotection et sur les règles de radioprotection
applicables dans l'entreprise. Il doit en outre veiller à une formation continue du personnel en
radioprotection.
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6. Locaux et équipements *
Quelle est la fonction de l'expert en ce qui concerne la radioprotection structurelle
(mesures qui concernent les locaux)?
L'expert de radioprotection soumet les plans de radioprotection des locaux comprenant les
tableaux de calcul des blindages, dans la demande d'autorisation. Il porte ainsi la responsabilité
de l'exactitude de leur contenu. Il veille à ce que la construction soit effectuée conformément
aux plans et s'assure que les conditions d'occupation des locaux prévues dans l'autorisation ne
soient pas modifiées. Le cas échéant une modification de l'autorisation sera sollicitée.
Quelle est la fonction de l'expert en ce qui concerne les équipements radiologiques ?
Les équipements radiologiques font l'objet d'un programme d'assurance de qualité. Alors que
les maintenances sont confiées, par l'expert de radioprotection, au fournisseur de l'installation,
les contrôles de stabilité peuvent être pris en charge par l'utilisateur ou confiés à une firme
spécialisée.
L'expert de radioprotection est également en charge de la mise à disposition des moyens de
protection personnelle pour le patient, le personnel et les tiers qui interviennent dans la salle de
radiologie : habits de protection (épaisseur minimale équivalente à 0,25 mm de plomb), matériel
de couverture plombé, etc.
7. Méthodes de travail *
Quelle est la fonction de l'expert vis-à-vis des règles de comportement du personnel ?
L'expert de radioprotection établit une directive interne sur les règles de comportement du
personnel (accès à la zone contrôlée, port des moyens personnels de protection, port du
dosimètre). Il est responsable de son application dans l'entreprise
Quelle est la fonction de l'expert vis-à-vis de l'optimisation de la protection du patient ?
L'expert de radioprotection établit une directive interne sur les règles générales d'optimisation
de la protection du patient. Il est responsable pour la mise en application de cette directive et
des règles générales d'optimisation.
Quelles sont les informations qui doivent figurer dans le protocole d'examen en
radiographie ?
L'expert de radioprotection établit pour les examens de radiographie le tableau d'exposition
fixant les paramètres de réglage pour les différents examens et un patient moyen. Ce tableau
comprend aussi les modalités de correction en fonction de la corpulence du patient.
Quelles sont les informations qui doivent figurer dans le protocole d'examen en
radioscopie ?
L'expert de radioprotection consulte pour les procédures utilisant la radioscopie un physicien
médical afin d'optimiser au mieux l'exposition du patient et du personnel (exigence légale).
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Quelles sont les exigences vis-à-vis de la consignation des examens radiologiques à
forte dose ?
L'expert de radioprotection établit une directive interne pour documenter les examens
radiologiques à forte dose. Les informations enregistrées doivent permettre après coup de
déterminer la dose reçue par le patient (PDS, Dose cumulées, durée de scopie et nombre
d'images acquises en particulier).
8. Surveillance dosimétrique *
Quelle est la fonction de l'expert dans le domaine de la surveillance dosimétrique ?
L'expert de radioprotection désigne les personnes exposées aux radiations de l'entreprise,
organise la surveillance dosimétrique individuelle pour ces personnes, garantit le port conforme
du dosimètre par le personnel de l'entreprise, analyse les résultats de la dosimétrie, prend les
mesures utiles en fonction de ces résultats, informe immédiatement l'OFSP en cas de
dépassement soupçonné ou effectif d'une limite de dose.
9. Démarches administratives
Quels sont les dossiers administratifs dont l'entretien incombe à l'expert de
radioprotection ?
L'expert de radioprotection est en charge des dossiers administratifs suivants :
•
•
•
•
•
dossier technique des installations
préparation et entretien des directives internes
gestion de la dosimétrie individuelle
suivi administratif de l'autorisation
approvisionnement du service en moyens de protection.
10. Relations avec l'OFSP
Quels modifications ou événements doivent être annoncés à l'OFSP ?
L'expert de radioprotection a une obligation d'annonce à l'autorité de surveillance pour toute
modification des données à la base de l'autorisation, en cas de dépassement d'une limite de
dose (soupçonnée ou effective) et en cas d'incident ou d'accident ; en cas d'accident
radiologique touchant un employé, la Suva doit aussi être informée immédiatement.
Quelle est la relation de l'OFSP avec les experts de radioprotection ?
L'expert de radioprotection peut compter sur la collaboration active de l'OFSP pour l'aider dans
la mission d'expert local qui est la sienne.
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XIII) Contrôles de qualité en radiodiagnostic
Le but de cette treizième leçon est la présentation des contrôles de qualité en radiodiagnostic.
Les principes de l'assurance de qualité seront décrits en introduction. Viendront ensuite les
bases légales des contrôles de qualité en radiodiagnostic et l'organisation de ces contrôles
avec la répartition des tâches. Les contrôles de qualité de tous les dispositifs radiologiques
seront présentés, à savoir les installations de radiographie et de radioscopie, les récepteurs
d'images, les systèmes de visualisation et finalement les systèmes de documentation
(production d'un film à partir d'une image numérique).
1. Assurance de qualité
Quel est l'objectif du programme d'assurance de qualité en radiodiagnostic ?
L'objectif du programme d'assurance de qualité en radiodiagnostic est de pouvoir garantir, par
la surveillance périodique, le contrôle et la révision des appareils radiologiques, durant toute
leur durée de vie, la production d'images dont la qualité permet d'obtenir l'information
diagnostique nécessaire avec une exposition minimale du patient et du personnel.
Quels sont les volets d'un programme d'assurance de qualité ?
Le programme d'assurance de qualité comprend, outre les contrôles de qualité proprement dits,
des procédures administratives qui garantissent une application convenable des processus, leur
évaluation et l'engagement le cas échéant de mesures de correction.
Quels sont les composants d'un programme d'assurance de qualité ?
Les composantes d'un programme d'assurance de qualité sont la désignation d'un responsable,
la répartition claire des tâches, l'établissement des protocoles de contrôle de l'installation ainsi
que la manière dont les résultats des contrôles sont analysés.
2. Bases légales
Quelles sont les bases légales des contrôles de qualité en radiodiagnostic ?
Le principe du test de réception, de la révision, de l'application d'un programme de qualité lors
de l'exploitation d'installations radiologiques est établi dans l'ordonnance sur la radioprotection.
Le contenu des contrôles pour les installations de radiographie et de radioscopie est fixé dans
l'ordonnance sur les rayons X.
Des directives de l'OFSP complètent les exigences en particulier pour les systèmes de
radiologie numérique.
3. Organisation des contrôles
Qu'entend-on par test de réception ?
Le test de réception est effectué avant la première mise en service clinique. Il est réalisé par un
technicien compétent reconnu par l'OFSP (ce technicien est détenteur d'une autorisation de
l'OFSP). Ce test vérifie que l'installation répond aux exigences légales. A l'issue du test de
réception, les valeurs de référence du contrôle de stabilité sont établies.
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Qu'entend-on par contrôle de stabilité ?
Le contrôle de stabilité est effectué périodiquement durant l'exploitation de l'installation. Il est soit
réalisé par l'exploitant, soit délégué à un service spécialisé. Il a pour but de vérifier, comme son
nom l'indique, que l'installation se maintienne dans des conditions de fonctionnement
acceptables.
Qu'entend-on par révision ?
La révision des équipements est effectuée périodiquement durant l'exploitation de l'installation.
Elle est effectuée par un technicien compétent reconnu par l'OFSP. (ce technicien est détenteur
d'une autorisation de l'OFSP). C'est le fournisseur qui porte la responsabilité de fixer les
intervalles entre les révisions.
Qu'entend-on par contrôle d'état ?
Le contrôle d'état est effectué à l'issue d'une révision et son contenu est identique à celui du test
de réception. Le cas échéant les valeurs de référence du contrôle de stabilité sont adaptées.
Qu'entend-on par contrôle périodique de radioprotection ?
Les inspections de radioprotection durant l'exploitation sont effectuées par sondage par un
inspecteur de l'OFSP ; des contrôles périodiques sont réalisés par le technicien de la firme en
charge de la révision ; ces contrôles simples ont pour but de vérifier que les exigences de
radioprotection non liées directement aux équipements sont toujours remplies.
4. Installation de radiographie- Exigences
Quels sont la fréquence et le contenu des contrôles d'état et de stabilité des installations
de radiographie ?
Pour une installation de radiographie, la fréquence du contrôle d'état est de 6 années. Son
contenu concerne l'ensemble des paramètres qui influencent la qualité de l'image et de la dose,
en particulier les paramètres de réglage, la filtration, le rendement du tube à rayons X,
l'atténuation par la table, la géométrie du faisceau.
La fréquence du contrôle de stabilité est annuelle. Son contenu touche deux aspects, à savoir la
stabilité des paramètres d'exposition et la géométrie du faisceau et du détecteur d'image.
Comment est contrôlée la stabilité des paramètres d'exposition ?
La stabilité des paramètres d'exposition peut se contrôler en radiographiant la même structure
et en vérifiant que les paramètres d'exposition (kV et mAs) restent constants au cours du temps.
Comment est contrôlée la géométrie du faisceau et de la surface réceptrice d'image ?
La stabilité de la géométrie faisceau-récepteur comporte les éléments suivants :
•
•
•
La coïncidence entre le champ du viseur et le faisceau de radiations
La coïncidence entre le marquage central du viseur et le centre du faisceau de radiation
La coïncidence entre le faisceau de radiations et la surface réceptrice de l'image.
Quels sont la fréquence et le contenu des contrôles d'état et de stabilité du détecteur
d'images ?
Pour une installation de radiographie numérique un contrôle d'état du détecteur d'image est
exigé tous les 6 ans. Son contrôle de stabilité doit être effectué chaque année. Il consiste à
vérifier que l'indice d'exposition reste constant au cours du temps.
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5. Installation de radioscopie - Exigences
Quels sont la fréquence et le contenu du contrôle d'état des installations de
radioscopie ?
Pour une installation de radioscopie, la fréquence du contrôle d'état est de 6 ans, sauf dans le
cas de la radiologie interventionnelle diagnostique et thérapeutique, comprenant en particulier
l'angiologie et la cardiologie, où elle est de 3 ans. Ceci est lié au fait que ces installations sont
utilisées pour des procédures qui délivrent des doses relativement élevées aux patients. Pour
les installations de radioscopie, le contrôle d'état comprend, outre les éléments prévus pour les
installations de radiographie, des contrôles visant le détecteur et le réglage automatique du
débit de dose.
Quels sont la fréquence et le contenu du contrôle de stabilité des installations de
radioscopie ?
Pour une installation de radioscopie, la fréquence du contrôle de stabilité est annuelle. Son
contenu touche le fonctionnement du tube radiologique, l'aspect dosimétrique (contrôle du débit
de dose à l'entrée de l'amplificateur) ainsi que la géométrie du faisceau. Même si les tests ne
sont pas invasifs, ils exigent un équipement de mesure qui n'est en général pas disponible dans
les services de radiologie. Ainsi ce contrôle est en général délégué au technicien spécialisé en
charge de l'installation. Selon l'ordonnance de radioprotection il est exigé qu'un physicien
médical certifié soit impliqué dans l'optimisation les procédures interventionnelles guidées sous
radioscopie.
6. Système de visualisation et imprimante - Exigences
Quels sont la fréquence et le contenu du contrôle d'état et des contrôles de stabilité d'un
écran radiologique?
Pour les écrans radiologiques, la fréquence exigée du contrôle d'état est annuelle et comprend
les éléments suivants :
•
•
•
•
reproduction de l'échelle de gris
qualité de l'image (contraste et résolution)
géométrie de l'image (distorsion et artefacts)
homogénéité de la luminosité.
Pour les écrans radiologiques, la fréquence du contrôle de stabilité est hebdomadaire. Elle
consiste à analyser visuellement l'image de la mire SMPTE qui permet de vérifier la restitution
des niveaux de gris et la géométrie. Les écrans utilisés pour l'établissement d'un diagnostic
doivent être conformes à la norme DICOM.
Quels sont la fréquence et le contenu du contrôle d'état et des contrôles de stabilité
d'une imprimante de film ?
Pour les systèmes de documentation (imprimante de films), la fréquence exigée du contrôle
d'état est annuelle. Le contrôle de stabilité est en général effectué de manière automatique
(autocontrôle).
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XIV) Niveaux de référence diagnostiques
Le but de cette quatorzième et dernière leçon est de présenter la notion de niveau de
référence diagnostique (NRD). On abordera tout d'abord la problématique de l'application des
principes de radioprotection à l'exposition du patient en radiodiagnostic. Le principe du NRD
sera ensuite introduit ainsi que la méthode proposée pour vérifier la position d'un service vis-àvis des NRD. Le cas de la radiographie, puis celui de la radioscopie, seront traités, en
présentant chaque fois les grandeurs sur lesquels s'appliquent les NRD (indicateurs
dosimétriques), la manière de déterminer ces grandeurs et les démarches à entreprendre en
cas de dépassement. Finalement on présentera les recommandations actuelles en matière
d'information du patient.
1. Application des principes de radioprotection à l'exposition du patient en
radiodiagnostic
Qu'en est-il de la limitation des doses au patient ?
Il n'est pas fixé de limite de dose au patient. Toutefois l'application des principes de justification
et d'optimisation est de la responsabilité du médecin en charge du patient.
Comment appliquer les principes de justification et d'optimisation en radiodiagnostic?
Dans le cas de l'exposition du patient en radiodiagnostic, le principe de justification se traduit
par l'indication de l'examen. La procédure de justification comprend un volet générique (guide
de la pratique radiologique) et un volet spécifique (application au patient particulier).
A l'heure où la technique radiologique permet d'obtenir des informations quasiment non limitées
en quantité et en qualité, mais à un prix en dose toujours plus élevé, l'optimisation de l'examen
radiologique doit être une priorité.
Pour aider le praticien à optimiser sa pratique, en plus de la justification de l'examen, des
niveaux de référence diagnostiques, NRD sont publiés par l'OFSP.
Quelle a été la motivation qui a conduit à l'introduction des niveaux de référence
diagnostiques (NRD) et quelle est la fonction d'un NRD ?
Face à la grande variabilité des doses observées pour le même examen, la Commission
internationale de protection radiologique (CIPR) a proposé de déterminer des valeurs guides,
appelées niveaux de référence diagnostiques, NRD. Pour un examen donné, le NRD n'est pas
une valeur limite mais un point de repère. Le dépassement systématique du NRD pour un
patient moyen doit conduire à ré-analyser la technique utilisée en vue de réduire l'exposition du
patient.
2. Modalités d'établissement du niveau de référence diagnostique et d'application
du concept
Comment est établi un NRD ?
Le NRD est établi en général en étudiant la distribution des indicateurs de dose par un examen
donné pour un patient moyen et en retenant le 75ème percentile. Il a pour but de réduire la
variabilité de la pratique. Il représente l'état de la pratique et non l'état de l'art. Les NRD sont
généralement obtenus par des enquêtes nationales organisées en Suisse par l'OFSP.
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Comment est appliqué un NRD ?
Chaque service réalisant des examens radiologiques doit périodiquement analyser, sur la base
d'une procédure bien codifiée (patient moyen, indication d'examen comparable, nombre de
cas), les indicateurs de dose des examens principaux et les comparer au NRD. En cas de
valeur supérieure à celui-ci, une analyse est à entreprendre et des mesures visant à réduire
l'exposition du patient sont à mettre en œuvre.
3. Niveau de référence diagnostique en radiographie
Sur quel indice de dose le NRD de la radiographie s'applique-t-il ?
En radiographie la grandeur sur laquelle on a fixé un NRD est la dose en surface à l'entrée du
patient, DSE. Des valeurs NRD de départ ont été fixées pour une dizaine de clichés standard
définis par leur localisation et leur incidence.
Comment mesurer la DSE en vue de la comparer au NRD correspondant ?
La DSE peut être déterminée par mesure directe de la dose à l'entrée du patient. Cette
méthode donne un résultat relativement précis (à 10 % près), mais exige la mise à disposition
de dosimètres. Ainsi est-elle par là relativement lourde.
Comment déterminer la DSE à partir des paramètres de réglage pour la comparer au NRD
correspondant ?
La méthode préconisée pour la détermination de la DSE est le calcul de cette grandeur à partir
des paramètres de réglage utilisés pour le cliché en question. L'incertitude sur la DSE est alors
de l'ordre de 30 %.
4. Mesures à prendre en cas de dépassement du niveau de référence
diagnostique en radiographie
Quelle pourrait être l'origine du dépassement du NRD en radiographie ?
Parmi les pistes pour expliquer une dose élevée, on peut citer :
•
•
•
•
la sensibilité du détecteur d'images. Il faut surveiller la valeur de l'indice d'exposition
indiqué par l'installation (pour éviter de travailler avec une sensibilité du détecteur
d'image trop faible)
la tension utilisée (valeur trop faible)
la géométrie d'exposition (patient trop près du tube à rayons X)
le faisceau de rayons X mal diaphragmé.
5. Niveau de référence diagnostique en radioscopie
Sur quel acte radiologique les NRD s'appliquent-ils en radioscopie ?
En radioscopie l'application du concept du NRD est plus difficile du fait de la variabilité de la
complexité de l'examen. Il est donc nécessaire de bien définir l'examen en question, en
précisant non seulement sa localisation, mais aussi sa complexité. La durée de la procédure
peut être un bon indicateur pour estimer la complexité d'une procédure. L'OFSP a proposé des
NRD pour les examens de radioscopie les plus courants.
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Sur quels indicateurs de dose les NRD de la radioscopie s'appliquent-ils ?
Les quatre paramètres sur lesquels on établit des NRD en radioscopie sont le PDS, la dose
cumulée Dcum, la durée de scopie (T) et le nombre d'images (graphies) (N) réalisées durant
l'examen.
6. Mesures à prendre en cas de dépassement du niveau de référence
diagnostique en radioscopie
Quelle pourrait être la raison du dépassement du NRD sur la durée de scopie ?
Le dépassement du NRD sur la durée de scopie peut être associé à la complexité de la
procédure, à un manque d'expérience de l'opérateur, ou encore à l'utilisation de phases de
scopie non nécessaire pour effectuer l'acte. Dans tous les cas une réflexion s'impose pour
savoir comment se rapprocher des NRD. La collaboration avec un physicien médical, exigée
dans l'ordonnance sur la radioprotection pour les procédures à dose intensive, doit viser une
optimisation de l'exposition du patient et du personnel.
Quelle pourrait être la raison du dépassement du NRD sur le nombre d'images
acquises ?
Le dépassement du NRD sur le nombre d'images (mode graphies) est associé principalement à
la complexité du cas, à la fréquence des graphies durant les séries et au nombre de series.
Quelle pourrait être la raison du dépassement du NRD sur le PDS ?
Le dépassement du NRD sur le PDS est lié :
•
•
•
•
à la grandeur de champ aussi bien en mode scopie en temps réel qu'en mode
d'acquisition d'images,
à la durée de scopie et au nombre de graphies,
au débit de dose utilisé en scopie (réglage de la boucle d'asservissement de
l'installation, fréquence des d'images),
à la dose par image en mode d'acquisition d'images (réglage de la boucle
d'asservissement de l'installation, mode, DSA, ciné,...).
7. Information au patient
Comment informer son patient du risque radiologique associé à un examen ?
L'information du risque radiologique au patient doit se faire en considérant la dose effective
pour les examens de radiographie ou de radioscopie "simples" (durée de scopie inférieure à
5 min). Lorsque les durées de scopie sont comprises entre 5 et 20 minutes, la dose effective
peut dépasser 10 mSv, on entre dans la dose des examens relativement irradiants comme les
examens CT par exemple. Lorsque la durée de scopie dépasse 30 min, il faut aussi analyser la
dose cumulée (indiquée par l'installation) pour vérifier qu'aucune lésion cutanée n'est à attendre
après la procédure.
Fin du document
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