Contrôle Qualité en Médecine Nucléaire 1- Activimètres

Contrôle Qualité en Médecine Nucléaire

Milan Milliner

Physicien Médical & PCR - Hôp. Bichat (Paris)

Cours Jan 2013

DTS ???eme année

Assurance Qualité • Assurance Qualité des Installations de

Médecine Nucléaire à visée Diagnostique

Assurance Qualité : ensemble des operations prévues

et systematiques permettant de garantir avec un

niveau de confiance suffisant qu’une structure, un

systeme ou un service donnera des resultats

satisfaisants (qualite optimale de l’ensemble du

processus diagnostique avec une exposition aussi

faible que possible des patients et du personnel)



– Contrôles Qualité : Systeme destiné à verifier et à

maintenir le niveau de qualité souhaité d'un produit

ou d'un processus par une planification approfondie,

l'utilisation d'un materiel adequat, une inspection

continue et une action corrective si besoin.



– Quels équipements ?

• Caméra à scintillation et caméra semi-conducteur : TEMP

• Caméra à scintillation couplée avec un tomodensitomètre :

TEMP - TDM

• Tomographe à Emission de Positrons : TEP

• TEP - TDM

• Activimètres

• Sondes per-opératoires

• Compteurs-gamma



– Pourquoi ?

TEMP, TEMP - TDM, TEP, TEP - TDM :

Assurer une qualité d’image optimale dans les

conditions cliniques pour assurer le meilleur

diagnostique possible par le médecin.



– Pourquoi ?

Activimètre :

Garantir avec précision l’activité du

radiopharmaceutique administrée au patient Pour maintenir le niveau de radioactivité des radiopharmaceutiques

administrés au niveau le plus faible possible pour minimiser le niveau

d’exposition aux rayonnements ionisants, compatible avec une qualité

d’image permettant de réaliser le diagnostique.

En effet, à chaque type d’examen est associé un niveau d’activité de

référence à injecter au patient pour assurer une qualité d’image correcte et

un niveau d’exposition minime.

Instrument de référence pour la mesure de

radioactivité des radiopharmaceutiques


Médecine Nucléaire à visée Diagnostique – Comment ?

Réaliser divers contrôles évaluant une performance donnée

Comparer le - les résultats des contrôles aux recommandations constructeur ou aux recommandations réglementaire ou aux résultats du contrôle initiale

Mettre en place des actions correctrices en cas de Non-Conformités

+ Traçabilité – Suivi

+ Gestion des maintenances des constructeurs



– Réglementation

Décision AFSSAPS du 25 novembre 2008 AFSSAPS : Agence Française de Sécurité Sanitaire des Produits de Santé

ANSM : Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des produits de santé

• Activimètres,

• TEMP et TEMP - TDM à scintillation,

• Sondes peropératoires,

• Compteurs gamma.

Hors cadre réglementaire :

• TEMP semi-conducteur,

• TEP et TEP - TDM.



– Réglementation

Décision AFSSAPS du 25 novembre 2008

Décrit :

- les paramètres et performances à évaluer

- les modalités des contrôles

- la périodicité des contrôles

- les critères de tolérance des résultats du

contrôles (Conforme, Non-Conforme)

- la gravité de la Non-Conformité et la rapidité

des actions correctrices

Contrôle Qualité en Médecine Nucléaire

1- Activimètres

Milan Milliner

Physicien Médical & PCR - Hôp. Bichat (Paris)

Cours Jan 2013

DTS ???eme année

Activimètre - Présentation Instrument de référence pour la mesure de radioactivité

des radiopharmaceutiques

Garantir avec précision l’activité du radiopharmaceutique administrée au patient

Pour maintenir le niveau de radioactivité des radiopharmaceutiques administrés au niveau le plus faible possible pour minimiser le niveau d’exposition aux rayonnements ionisants, compatible avec une qualité d’image permettant de réaliser le diagnostique.

En effet, à chaque type d’examen est associé un niveau d’activité de référence à injecter au patient pour assurer une qualité d’image correcte et un niveau d’exposition minime.

Ex1 : Scintigraphie du squelette

Radiopharm : MDP / HMDP / DPD – 99mTc

Règle d’injection : 10 MBq / kg

Ex2 : TEP 18F-DG

Règle d’injection : 4 MBq / kg

+ Règles en pédiatrie

Activimètre - Présentation

Chambre puit

Porte échantillon

- Electromètre

- Electronique de calcul

- Dispositif d’affichage

- une chambre d’ionisation à puits,

- une alimentation haute tension stabilisée,

- un électromètre pour la mesure de l’intensité du

courant d’ionisation,

- une électronique de calcul de l’activité à partir du

courant d’ionisation (avec affichage de la mesure

d’activité).

Tension de

polarisation

Activimètre - Présentation L’activimètre est utilisé pour la mesure d’activité de sources radioactives de

volumes variables contenues en général dans des flacons ou des seringues. Les

principaux radionucléides utilisés dans les services de médecine nucléaire sont : 99mTc, 111In, 201Tl, 123I, 131I, 18F.

Gamme activité mesurée : 100kBq jusqu’à plusieurs dizaines de GBq (50 GBq)


Courant d’ionisation

GAZ

échantillon

radioactif

Électrode collectrice

Électrode extérieure

Amplificateur Sélection du radioélément

Blindage en plomb

Haute

Tension

Porte

échantillon

Courant

d’ionisation

affichage

ACTIVITÉ

+ - ionisation

Une chambre d’ionisation à puits est composée

schématiquement d’une enceinte scellée contenant un gaz

sous pression (azote, argon, …) et de deux électrodes

cylindriques.

La source (flacon ou seringue contenant une solution

radioactive) étant introduite dans le puits de la chambre, le

rayonnement qui atteint le gaz (photons, électrons) crée une

ionisation des atomes du gaz. Les charges négatives

(électrons, ions négatifs) ainsi créées sont attirées par

l’anode (électrode collectrice), les charges positives (ions

positifs) le sont par la cathode (électrode extérieure). Il

s’établit alors un courant électrique appelé courant

d’ionisation. Une tension est appliquée entre les électrodes.

Celle-ci est suffisamment élevée pour permettre la collection

quasi complète des ions positifs et négatifs.

Courant

pA

Facteur Conversion

pA → MBq Valeur Activité

MBq

Tension de

polarisation


Paramètres influençant l’intensité du courant

d’ionisation Le radionucléide mesuré

c’est-à-dire :

- type d’émission (photons, électrons ou positons),

- énergie de la particule émise,

- probabilité d'émission des différents rayonnements.

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0

2

4

6

8

10

12

1488

Y

60Co

65Zn

54Mn

95Nb

85Sr

51Cr

99mTc

57Co

125I

Ré

po

nse

en p

A/M

Bq

(ra

me

née

à u

ne

ém

issio

n à

100

%)

Energie en keV

Rép

onse e

n p

A/M

Bq

Énergie en keV

Am

pli

tud

e d

e l

a r

ép

on

se



d’ionisation L’activité de l’échantillon

La chambre d’ionisation utilisée

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0

2

4

6

8

10

12

1488

Y

60Co

65Zn

54Mn

95Nb

85Sr

51Cr

99mTc

57Co

125I

Ré

po

nse

en p

A/M

Bq

(ra

me

née

à u

ne

ém

issio

n à

100

%)

Energie en keV

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0

10

20

30

40

50

60

18F

88Y

60Co

65Zn54

Mn

85Sr

51Cr

99mTc

57Co125

I

210Pb

Réponse e

n p

A/M

Bq (

ram

enée à

une é

mis

sio

n à

100%

)

Energie en keV

Réponse e

n p

A/M

Bq

Énergie en keV

Réponse e

n p

A/M

Bq

Énergie en keV

Gaz :

Azote

Gaz :

90% Argon

10% Xénon

Am

pli

tud

e d

e la r

ép

on

se

La nature du gaz de la chambre d’ionisation, la pression du gaz,

le volume du gaz sont autant de paramètres qui influent sur

l’amplitude de la réponse et l’intensité du courant d’ionisation.

Il existe une relation linéaire entre l’activité

de l’échantillon et le courant d’ionisation.



d’ionisation Le type de conditionnement

- Flacon en verre ou Seringue en plastique

- Volume échantillon (auto-absorbant)

surtout pour β- et γ basse énergie

Le volume d’isosensibilité

GAZGAZ

+ -


Facteurs d’étalonnage En résumer, la mesure du courant d’ionisation créé dépend :

- du radionucléide,

- du conditionnement (matériau du contenant et volume du contenu),

- linéairement de l’activité de l’échantillon.

→ Facteurs d’étalonnage

pour différentes combinaisons radionucléide / conditionnement / volume

représentant la pratique clinique

Mesure d’un échantillon d’activité inconnu Choix du calibre

correspondant à la combinaison radionucléide / conditionnement / volume

Tout activimètre doit disposer d’un certificat d’étalonnage

délivré par un laboratoire agréé avant toute utilisation. Le

certificat d’étalonnage spécifie les conditions d’étalonnage

en terme de : 1)Radionucléide, 2)Conditionnement,

3)Volume, 4)Activité.


Mesure d’un échantillon d’activité inconnu Choix du calibre

correspondant à la combinaison radionucléide / conditionnement / volume

Courant

d’ionisation

(pA)

affichage

ACTIVITÉ

(MBq)

Conditions de mesure fixées :

radionucléide / conditionnement / volume

Activité de l’échantillon inconnue

Sélection du radioélément

et des conditions de mesure

FConditions mesure

ACTIVITÉ (MBq)

=

Courant ionisation (pA) × 1 / FConditions mesure

Choix du calibre (système de touches) Courant

d’ionisation

(pA)

affichage

ACTIVITÉ

(MBq)

Conditions de mesure fixées :

radionucléide / conditionnement / volume

Activité de l’échantillon inconnue

Sélection du radioélément

et des conditions de mesure

FConditions mesure

ACTIVITÉ (MBq)

=

Courant ionisation (pA) × 1 / FConditions mesure

Facteur Conversion

pA → MBq (MBq/pA)

Contrôles Qualité

Jargon

- Tension de polarisation

- Mouvement propre = Bruit de fond = Signal en l’abscence de source

Mvt propre = pA // Bruit de fond = MBq

- Zero électronique : Vérification du signal quand circuit de mesure court

circuité

→ recherche de courant de fuite

- Sources de constance : - Source radioactive de période radioactive de plusieurs mois

→ Activité relativement stable dans le temps

Durée d’utilisation assez longue (2 ans à 10ans)

avec Certificat d’étalonnage qui certifie avec précision

l’Activité @ la date d’étalonnage

- Caractéristiques géométriques stables (sources scellées)

→ permet de répéter les mesures dans les mêmes conditions

géométriques

Contrôles Qualité

Contrôles à Réception (Recette) par le physicien médical (responsable de la qualité de la mesure)

- Vérification du bon fonctionnement de base

- Tension de polarisation stable et conforme aux

recommandations constructeur (mise sous tension pendant 1h - 2h)

- Mouvement propre (courant d’ionisation en l’abscence de

source) conforme aux recommandations constructeurs

- Zéro électronique (simple touche)

- Réalisation des contrôles initiaux = Evaluation des performances

1) Volume iso-sensibilité → Mise en place profondeur de mesure

2) Etablir les valeurs de référence des sources de constances = Activité à la date de référence (aide Certificat Etalonnage)

Ex : Source Co-57 et Source Cs-137

Création des calibres

Co-57 / Flacon / Vol = SourceCstce Co-57

et

Cs-137 / Flacon / Vol = SourceCstce Cs-137

Mesure Ref

Cstce Co57

@ date CQinit

Mesure Ref

Cstce Cs137

@ date CQinit

Contrôles Qualité

Contrôles à Réception (Recette)

- Réalisation des contrôles initiaux

3) Répétabilité & Reproductibilité

4) Linéarité (calib Co57 ou calib Cs137)

- Réalisation du Calibrage et Facteurs d’étalonnage sur site par laboratoire agréé

(aide radiopharmacien et cadre du service pour connaître les pratiques

cliniques et les différents calibres à établir)

→ Mesure de référence avec les sources de constance

sur les différents calibres cliniques

Tout activimètre doit disposer d’un

certificat d’étalonnage délivré par un

laboratoire agréé avant toute utilisation.

Contrôles Qualité

Contrôles à Réception (Recette)

- Mise en place du programme d’Assurance Qualité

- les différents Contrôles Qualité (quotidien, mensuel, …)

avec procédures et formations du personnel utilisateur,

- Classeur regroupant le certificat d’étalonnage des calibres

les certificats des sources de constances,

les procédures de Contrôles Qualité,

les résultats de la Recette (avec tolérances

constructeur),

les résultats des Contrôles Qualité.

Contrôles Qualité

Contrôles périodiques : Suivi, Contrôles Qualité

– Répetition reguliere de certains contrôles, comparaison avec le

controle de reference initial

– Mise en evidence d’eventuelles derives ou dysfonctionnements

– sont realisés suivant une procédure bien établie, facile à mettre en

oeuvre, d’exploitation rapide et aisée tout en donnant des informations

essentielles sur le fonctionnement de l’appareil.

Contrôles Qualité

Contrôles Quotidiens / Manip Radio

Contrôles préliminaires

- Tension de Polarisation

Tolérance : Constructeur

ex : entre 152V et 168V

- Mvt propre Tolérance : Constructeur

ex : < 100fA

- Zéro électronique

Contrôles Qualité


Contrôles de constance (fidélité)

But :

Vérifier le fonctionnement globale de l’activimètre

- Tension de polarisation

- Mvt propre et Contamination radioactive

- Zero Electronique

et

Vérifier la Précision de la mesure dans des conditions proches de la clinique

et

Vérifier si la mesure avec une source de constance reste constante dans le

temps (mise en évidence d’une éventuelle dérive)

Vérifier aussi si la source est dans le volume d’iso-sensibilité

Á réaliser le matin avant toute préparation et mesure

pour éviter l’injection aux patients de radiopharmaceutique dont la mesure d’activité

n’est pas fiable.

Contrôles Qualité



Sources de constance - Source radioactive de période radioactive de plusieurs mois

→ Activité relativement stable dans le temps

Durée d’utilisation assez longue (2 ans à 10ans)

avec Certificat d’étalonnage qui certifie avec précision

l’Activité @ la date d’étalonnage

- Caractéristiques géométriques stables (sources scellées)

→ permet de répéter les mesures dans les mêmes conditions géométriques

Radionucléide

57Co

133Ba

137Cs

Activité

(MBq)

40 - 200

5 - 20

5 - 20

Energie des raies

Principales (keV)

122 (85%) / 136 (11%)

81 (34%) / 356 (62%)

662 (85%)

Adapté à

99mTc, 111In, 201Tl,123I

99mTc, 111In, 201Tl,123I, 131I

131I, 18F

Demi-vie

272 j

10,5 ans

30 ans

Sources de Constance

(sources scellées)

Contrôles Qualité



Modalité

UNE source de constance (ex : Co57)

UN calibre clinique spécifié par la procédure (ex : Tc99m / Seringue 2,5mL / 1mL)

Mesure sur le calibre @ la date du contrôle (21/01/2013)

à comparer à

Mesure de référence sur ce même calibre

déterminée le jour du calibrage des facteurs d’étalonnage

(06/02/2012)

MCQ / Co57 / Tc99m date CQ

MRef / Co57 / Tc99m date Ref

MRef / Co57 / Tc99m = x exp - ln2 x (date CQ – date Ref) date CQ


T1/2Co57 ( )

MCQ / Co57 / Tc99m vs. date CQ

MRef / Co57 / Tc99m date CQ

Ref avec décroissance

Ecart Mes / Ref

Contrôles Qualité



Modalité EXEMPLE



MCQ / Co57 / Tc99m = 50,1 MBq date CQ

MRef / Co57 / Tc99m = 122,6 MBq date Ref

MRef / Co57 / Tc99m = x exp - ln2 x (date CQ – date Ref) date CQ


T1/2Co57 ( )

50,1 vs. 50,2

Ref avec décroissance

Ecart Mes / Ref

(21/01/2013)

(06/02/2012)

350 j

272 j MRef / Co57 / Tc99m = 50,2 MBq

Ecart (%) = (50,1 - 50,2) / 50,2 x 100

= 0,3% Mes Ref

350 j

Contrôles Qualité



Tolérances des résultats :



- Ecart < 5 % : CONFORME

- Ecart entre 5% et 15% : NON-CONFORME mineure

Prévenir Physicien Médical, Radiopharmacien et Cadre / Prévenir Constructeur

Action correctrice : Activimètre toujours opérationnel,

Remise en conformité dans les plus brefs délais

- Ecart > 15% : NON-CONFORME grave

Prévenir Physicien Médical, Radiopharmacien et Cadre / Prévenir Constructeur

Action correctrice : Arrêt d’utilisation de l’activimètre

Signaler à ANSM

Contrôles Qualité






Contrôles Qualité






Contrôles Qualité


Recommandations quotidiennes

Vérifier le bruit de fond en éloignant toute source radioactive avant chaque

réalisation de mesure d’activité (sur le calibre du mesurage que l’on veut

effectuer).

Bruit de fond < 0,1 MBq

S’il est supérieur à 0,1 MBq,

nous pouvons suspecter une contamination (nettoyer prod. décontaminant)

et

compenser électroniquement par une simple touche ce bruit de fond

avant chaque mesurage

doit

Contrôles Qualité

Contrôle Mensuel (Phys Med)


But :

Idem CQ quotidien

Modalité :

2 sources de constances, au moins 3 calibres cliniques Principe identique au CQ quotidien

Contrôles Qualité

Contrôles Qualité

Répétabilité / Initial

Evaluer l’étroitesse de l’accord entre des mesures d’activité successives dans les

mêmes conditions de mesurage, avec le même opérateur, en laissant la source

dans la chambre puits.

Modalité et Tolérance :

Trente mesures, écart-type < 0,5% de la valeur moyenne (recomm Constructeur).

8,658

8,721

8,715

8,689

8,679

8,732

8,718

8,714

8,648

8,71

8,701

8,732

8,725

8,672

8,703

8,677

8,703

8,71

8,751

8,72

8,699

8,68

8,712

8,709

8,685

8,703

8,651

8,712

8,665

8,695

8,658

8,721

8,715

8,689

8,679

8,732

8,718

8,714

8,648

8,71

8,701

8,732

8,725

8,672

8,703

8,677

8,703

8,71

8,751

8,72

8,699

8,68

8,712

8,709

8,685

8,703

8,651

8,712

8,665

8,695

Mesures avec source Cs-137

Moy 8,700 MBq

Ec-Type 0,025 MBq

Ec-Type 0,29 %

Si Non-Conforme


(pas d’immobilisation de l’appareil)

Contrôles Qualité

Reproductibilité / Initial

Evaluer l’étroitesse de l’accord entre des mesures d’activité successives dans des

conditions de mesurage quelque peu différentes, c-a-d en repositionnant la source

dans la chambre puits à chaque nouveau mesurage (même opérateur ou pas).

Modalité et Tolérance :

Trente mesures, écart-type < 1% de la valeur moyenne (recomm AFSSAPS).

Mesures avec source Cs-137 8,725

8,703

8,710

8,741

8,697

8,721

8,672

8,673

8,705

8,659

8,769

8,707

8,702

8,729

8,703

8,689

8,739

8,675

8,748

8,679

8,696

8,664

8,709

8,649

8,755

8,723

8,692

8,702

8,690

8,735

Moy 8,705 MBq

Ec-Type 0,029 MBq

Ec-Type 0,34 %

Si Non-Conforme



Contrôles Qualité

Linéarité / Initial

But : L’activimètre est étalonné pour chacun des radionucléides (correspondant à un calibre de

mesure) à une valeur d’activité donnée. Il est donc nécessaire de vérifier que l’étalonnage est

toujours valable à d’autres niveaux d’activité et en priorité à ceux couramment utilisés en

clinique.

Modalité : Source Tc99m (période 6h)

Calibre Tc99m / Seringue 2,5mL / 1mL

Activité initale source 10 GBq

Différentes mesures à différents niveau de radioactivité (décroissance rapide du Tc99m, mesure toutes les 30min)

Contrôles Qualité


Modalité : Source Tc99m (période 6h)


Activité initale source 10 GBq

Différentes mesures à différents niveau de radioactivité (décroissance rapide du Tc99m, mesure toutes les 30min)

minutes écoulées depuis

le début de la mesure Mesure (MBq)

A(t=0) à partir

Mesure avec

correction

Ecart A(t=0)mes /

A(t=0) (%)

0,00 10161,89 10161,89 0,00%

30,00 9603,16 10173,53811 0,11%

60,00 9069,86 10179,26186 0,17%

90,00 8557,94 10175,19621 0,13%

120,00 8092,81 10193,67425 0,31%

150,00 7646,75 10203,89898 0,41%

180,00 7220,03 10206,71792 0,44%

210,00 6816,57 10208,70986 0,46%

240,00 6444,37 10224,52829 0,62%

270,00 6090,32 10236,71889 0,74%

300,00 5749,97 10238,68297 0,76%

330,00 5426,5 10236,61044 0,74%

360,00 5130,81 10253,68928 0,90%

390,00 4857,77 10284,63825 1,21%

420,00 4580,78 10274,23177 1,11%

450,00 4325,39 10277,63162 1,14%

480,00 4089,4 10294,02503 1,30%

510,00 3870,27 10321,07045 1,57%

540,00 3653,35 10321,25746 1,57%

570,00 3453,72 10336,80463 1,72%

600,00 3280,36 10401,08251 2,35%

630,00 3088,78 10375,32865 2,10%

660,00 2913,58 10368,11212 2,03%

690,00 2758,98 10401,09688 2,35%

720,00 2613,47 10437,72764 2,71%

750,00 2465,47 10431,48205 2,65%

780,00 2334,21 10462,70715 2,96%

810,00 2207,05 10480,31094 3,13%

840,00 2089,89 10513,40212 3,46%

870,00 1981,66 10561,04377 3,93%

900,00 1874,16 10581,37767 4,13%

1ere mesure = mesure ref

Contrôles Qualité


LINEARITE

ECART entre la MESURE CORRIGéE de la décroissance et de la MESURE INTIALE

Ecart A(t=0)mes / A(t=0) (%)

-2,00%

-1,00%

0,00%

1,00%

2,00%

3,00%

4,00%

5,00%

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

Mesure (MBq) (échelle log)

Acert

A(t

=0)m

es /

A(t

=0)

(%)

Tolérance :

Ecarts < 5%

Si Non-Conforme



Tolérance :

(recomm AFSSAPS)

Contrôles Qualité

Volume d’iso-sensibilité / Initial

Modalité : Source ponctuelle Tc99m


Activité initale source 100 MBq

Différentes mesures à différentes positions dans la chambre puits (correction de la décroissance entre les mesures)

GAZGAZ

+ -

Contrôles Qualité Activimètre

L’essentiel Calibration COFRAC des facteurs d’étalonnage utilisés pour la pratique

clinique

CHOIX du Calibre correspondant aux conditions de mesures Radioélt / Flaconnage (Flacon verre, Seringue plastique) / Volume

Bruit de fond inférieur à 0,1 MBq, c-a-d travailler proprement

Contrôle quotidien de constance Permet de détecter un dysfonctionnement (ou non) en début d’activité

clinique

Si contrôle Non-Conforme grave (écart >15%),

ne pas préparer et ne pas injecter de radiopharmaceutique au patient (Exposition patient et Qualité examen)

Radionucléide

57Co

133Ba

137Cs

Activité

(MBq)

40 - 200

5 - 20

5 - 20

Energie des raies

Principales (keV)

122 (85%) / 136 (11%)

81 (34%) / 356 (62%)

662 (85%)

Adapté à

99mTc, 111In, 201Tl,

123I

99mTc, 111In, 201Tl, 123I, 131I

131I, 18F

Demi-vie

272 j

10,5 ans

30 ans

Documents

Contrôle Qualité en Médecine Nucléaire 1- Activimètres