TomodensitomTomodensitoméétrie : trie : Aspect Technologique et Aspect Technologique et DosimDosiméétrietrieE. de E. de KervilerKervilerService de Radiologie, HService de Radiologie, Hôpital Saintôpital Saint--LouisLouis

ObjectifsObjectifs

Grandeurs dosimGrandeurs dosiméétriquestriques–– Introduction et rappelsIntroduction et rappels

ParticularitParticularitéés du scanners du scanner–– DDééfinition des indicateurs de dosefinition des indicateurs de dose–– Passage Passage àà des indicateurs de dose des indicateurs de dose

efficaceefficace

RRééduction de dose au scannerduction de dose au scanner

RappelsRappels

Les doses Les doses «« physiquesphysiques »» (mesurables) (mesurables) exprimexpriméées en es en milligraysmilligrays–– Dose absorbDose absorbéée D (en un point donne D (en un point donnéé))–– Dose absorbDose absorbéée moyenne D (organe par ex.)e moyenne D (organe par ex.)

QuantitQuantitéé dd’é’énergie dnergie dééposposéée localemente localement

Les doses Les doses «« calculcalculééeses »» (non mesurables) (non mesurables) exprimexpriméées en es en millisivertsmillisiverts–– (Dose (Dose ééquivalente H)quivalente H)–– Dose efficace E +++Dose efficace E +++

Quantification des effets et Quantification des effets et éévaluation des risquesvaluation des risques

Exemple : Exemple : mGymGy ou ou mSvmSv ??

ExamenExamen Dose moyenneDose moyenne Dose efficaceDose efficace

Dose en Dose en ……** milligraymilligray ((mGymGy)) millisievertmillisievert((mSvmSv))

ThoraxThorax 2020 66* Ordre de grandeur standard

2 « doses » pour le même examen

D peau(mGy)

PDS(mGy.cm2)

D organes(mGy.cm2)

D effective(mSv)

Dair (mGy/mAs)Mesurée

Contrôle de qualité

Pratique clinique

Calcul

Concept gConcept géénnééral : ral : RxRx

X

RRéépartition de la dosepartition de la dose

RX CT

Gradient de dose

Distribution de la dose avec symétrie circulaire

Grandeurs dosimGrandeurs dosiméétriques triques en scanner : CTDI et DLPen scanner : CTDI et DLP

ComputedComputed TomographyTomography Dose Index, Dose Index, CTDICTDI (en (en mGymGy) = IDSV) = IDSV–– Indicateur de la dose aux tissusIndicateur de la dose aux tissus

Produit dose longueur, Produit dose longueur, PDLPDL (en mGy.cm)(en mGy.cm)–– Estimation du risqueEstimation du risque

Grandeurs spécifiques en raison de l’exposition en scannographie (rotation 360°, longueur explorée, pitch)

CTDIw ou vol(mGy)

PDL(mGy.cm)

D organes(mGy.cm2)

D effective(mSv)

nCTDIair (mGy/mAs)mesurée

Contrôle de qualité

Pratique clinique

Calcul

Concept gConcept géénnééral : CTral : CT

Comment est calculComment est calculéé le le CTDI ?CTDI ?

ComputedComputed TomographyTomography Dose Index Dose Index normalisnormaliséé ((CTDICTDI))

Fantômes acryliques 32 et 16 cmChambre d’ionisation « crayon » de 100 mm

Indicateur de dose en Indicateur de dose en scannographie : CTDIscannographie : CTDI

CTDICTDIairair : : àà ll’’axe de rotation du scanneraxe de rotation du scannerCTDICTDIH,BH,B : dans un fant: dans un fantôme ôme «« têtetête »»(H) ou (H) ou «« corpscorps »» (B), au centre ou en (B), au centre ou en ppéériphriphéérie de ce fantômerie de ce fantômeCTDICTDIww : CTDI pond: CTDI pondéérréé (dans une (dans une coupe)coupe)CTDICTDIvolvol : CTDI dans plusieurs coupes: CTDI dans plusieurs coupes

CTDI CTDI pondpondéérréé = = CTDICTDIww

AC

AC AP

AC = 1/3 AAP = 2/3 A

A = Area of phantom

Distribution de doseDistribution de dose

Axe ZAxe Z

ProfilProfil de dose, coupe uniquede dose, coupe unique

IdIdééalal

RRééalitalitéé

Dos

e re

lativ

e

Epaisseur nominale

T

Z (cm)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Chambre d’ionisation

Profils de dose en Z

IdéalAirFantôme - PériphérieFantôme - Centre

Chambre d’ionisation

AC

AC APAC = 1/3 AAP = 2/3 A

CTDIW = 1/3 CTDIC + 2/3 CTDIP

A = Aire du fantôme

Body phantom5mm - Périphérie 5mm - Centre

40 mGy 7 mGy

Dos

e

Distance le long de l’axe z (mm)

0 70 140 0 70 140

Profils de dose mesurProfils de dose mesuréés s par DTLpar DTL

higher dose

lower dose

Periphery to CentreHead Phantom : ~1 :1Body Phantom : 2 :1

X

RRéépartition de la dosepartition de la dose

Variation de dose dans la Variation de dose dans la coupecoupe

Diamètre 8 cm : ≈ 1:2

Diamètre 16 cm : ≈ 1:1- Adulte tête et cou- Pédiatrie

Diamètre 32 cm : ≈ 2:1- Adulte tronc

DiffDifféérents fantrents fantômesômes

φ32cmφ16cm

φ10cm

φ 32cm phantomLarge Adult Body (85 kgs)

φ 28cmAverage Adult Body (70 kgs)

φ 16cm phantomAverage Adult Head

φ 10cm phantomInfant Brain or Body <1year

Profil de dose pour Profil de dose pour plusieurs coupes : plusieurs coupes : CTDICTDIvolvol

CTDI et MSAD en coupes CTDI et MSAD en coupes jointivesjointives

Notion de dose moyenne multi-coupe : Multi-Scan Average Dose (MSAD)

Dose moyenne distribuée par une coupeMSAD

Pitch = 1

Pitch > 1

CTDIVOL = MSAD / Pitch

Mesure du Mesure du CTDICTDIvolvol

CTDIw

Pitch = 0,5

Pitch = 1

Pitch = 2Exemple pour un scanner 4 coupes

CTDIvol

Hélicoïdal : pitch 1 vs pitch 2

L

LPitch 2

Pitch 1

Pitch doublé, de 1 à 2

Rotations divisées par 2

Dose effective ~ 1/2

Valable uniquement si mAs constants ! A tester sur votre scanner …

Valable uniquement si mAs constants ! A tester sur votre scanner …

Limites du CTDILimites du CTDI

AvantagesAvantages–– Requis par normesRequis par normes–– Mesures et calculs Mesures et calculs

faciles, prfaciles, préécis, fiablescis, fiables–– AffichAffichéés sur consoless sur consoles–– Permet calcul DLPPermet calcul DLP

InconvInconvéénientsnients–– FantFantômes 16 et 32 cmômes 16 et 32 cm–– Valeurs de dose non Valeurs de dose non

spspéécifiques au patientcifiques au patient–– Plusieurs modes Plusieurs modes

dd’’expression (air, expression (air, milieu)milieu)

Produit Produit dose.longueurdose.longueur PDLPDLNécessité d’une grandeur à usage clinique, en relation avec le risque

Produit Produit dose.longueurdose.longueur PDLPDL

PDL = PDL = CTDICTDIvolvol x longueur explorx longueur explorééeeUnitUnitéé : Gy.cm: Gy.cm

CTDI = CTDI DLP < DLP

Exemple 1Exemple 1

Influence des mAs

120 kV80 mASEpaisseur de coupe (rec) 5mmPitch = 1Balayage 30 cm

CTDIvol = 8 mGyPDL = 240 mGy.cm

CTDIvol = 20 mGyPDL = 600 mGy.cm

200 mAS

Variation de qualité d’image et de dose effective

Exemple 2Exemple 2

Influence du pitch

120 kV80 mASEpaisseur de coupe (rec) 5mmPitch = 1Balayage 30 cm

CTDIvol = 8 mGyPDL = 240 mGy.cm

CTDIvol = 4 mGyPDL = 120 mGy.cm

Pitch = 2

Variation de qualité d’image et de dose effective

Exemple 3Exemple 3

Influence de la longueur explorée

120 kV80 mASEpaisseur de coupe (rec) 5mmPitch 1Balayage 30 cm

CTDIvol = 8 mGyPDL = 240 mGy.cm

CTDIvol = 8 mGyPDL = 120 mGy.cm

Balayage 15 cm

Variation de dose effective uniquement

Niveaux de rNiveaux de rééfféérence en rence en scannographiescannographie

ExamenExamen CTDI (CTDI (mGymGy)) DLP (mGy.cm)DLP (mGy.cm)

EncEncééphalephale 5858 10501050

ThoraxThorax 2020 500500

AbdomenAbdomen 2525 650650

PelvisPelvis 2525 450450

Passage de la DLP Passage de la DLP àà la la dose efficace Edose efficace E

E est un E est un indicateur de risqueindicateur de risque des des effets aleffets alééatoiresatoiresIl existe des facteurs de pondIl existe des facteurs de pondéération ration liliéés s àà la radiosensibilitla radiosensibilitéé tissulaire (tissulaire (WtWt))

Tissu ou organeTissu ou organe WtWt

CCôlon, estomac, moelle osseuse, poumon, sein*ôlon, estomac, moelle osseuse, poumon, sein* 0,120,12

Foie, gonades*, Foie, gonades*, œœsophage, thyrosophage, thyroïïde, vessiede, vessie 0,050,05

Cerveau, Cerveau, glgl. Salivaires, peau, reins, surface . Salivaires, peau, reins, surface osseuseosseuse

0,010,01

Autres tissus ou organesAutres tissus ou organes 0,100,10

Passage de la DLP Passage de la DLP àà la la dose efficace Edose efficace E

CTDICTDI((mGymGy))

DLPDLP(mGy.cm)(mGy.cm)

Facteur de Facteur de conversionconversion

((mSvmSv/mGy.cm/mGy.cm

EE((mSvmSv))

TTêteête 5858 10501050 0,00210,0021 2,22,2

CouCou 1212 350350 0,00520,0052 1,81,8

ThoraxThorax 2727 650650 0,0170,017 11,111,1

AbdomenAbdomen 3333 770770 0,0150,015 11,611,6

PelvisPelvis 3333 570570 0,0160,016 9,19,1

× =

RADIODIAGNOSTIC mSv MEDECINE NUCLEAIREscanner abdomen → - 20 - ← cœur 201Tl

← tumeurs 18 FDGscanner thorax →

lavement baryté →- 10 -

← cerveau 99m Tc HMPAOurographie →

transit gastrointestinal →rachis lombaire 2 clichés

→abdomen →

pelvis →

- 5 -

Irradiationnaturelleannuelle

- 1 -

← foie 99m Tc HIDA← cœur 99m Tc MIBI← squelette 99m Tc phosphonate

← reins 99m Tc MAG3← poumons 99m Tc microsphères

rachis dorsal 2 clichés →← thyroïde 99m Tc pertechnetate

crâne 2 clichés →

- 0,5 - ← reins 99mT c DMSA← reins 123 I hippuran

thorax 2 clichés → - 0,1 -← test de Schilling 57 Co vit. B12← clairance 51 Cr EDTA

d'après Hänscheid et al. Kursus der Nuklearmedizin, http://www.uni -wuerzburg.de/kursus/Grundlagen.htm

Limites de la dose Limites de la dose efficaceefficace

AvantagesAvantages• même échelle de

référence quelle que soit la modalitéd'imagerie ou la région examinée,

• possibilitéd'additionner des E liées à différents examens, ....

InconvInconvéénientsnients• grandeur calculée, plus

difficilement accessible en routine,

• grandeur dépendant des valeurs des facteurs de conversion,

• facteurs de conversion uniques quel que soit l'âge du patient, ....

Scanner hScanner héélicolicoïïdal dal : Dose : Dose plus haute ou plus basse ?plus haute ou plus basse ?

Plus hautePlus haute–– Plus rapide, plus flexible Plus rapide, plus flexible �� plus de coupesplus de coupes–– Dose non liDose non liéée e àà la technique hla technique héélicolicoïïdale dale

intrinsintrinsèèque mais que mais àà son utilisationson utilisation

Plus basse Plus basse –– Limites des tubes incompatible avec les hLimites des tubes incompatible avec les héélices,lices,–– NNéécessitcessitéé de travailler avec des mAs basde travailler avec des mAs bas

Scanner hScanner héélicolicoïïdal dal : Dose : Dose plus haute ou plus basse ?plus haute ou plus basse ?

MMêmeême mAs / rot. = mmAs / rot. = mêmeême dose / rot.dose / rot.que lque l’’acquisition standard sacquisition standard sééquentiellequentielle

Rotations en plus Rotations en plus àà chaque extrchaque extréémitmitéé du du volume : overrangingvolume : overranging

Dose plus basse / rot. pour hDose plus basse / rot. pour héélicolicoïïdaldal que que ll’’acquisition standard sacquisition standard sééquentielle en cas quentielle en cas dd’’hhéélice ouvertelice ouverte

Il existe une réduction significative de la dose délivrée de 29,5 % (p < 0,0001) avec le mode Wide volume par rapport au mode hélicoïdal.

RRÉÉSULTATSSULTATS ::

n° patient

PDL.e (mGy.cm)

Moyenne des PDL.e en mode Wide Volume : 1023 mGy.cm (min =451; max =1673 mGy.cm) Moyenne des PDL.e en mode Hélicoïdal : 1452 mGy.cm (min = 741 ; max = 2319 mGy.cm)

D’après Gervaise A et al. JFR 2009

Mode hélicoïdal

Mode volumique

Points clPoints clééss

Noter la dose (DLP) dans le compte Noter la dose (DLP) dans le compte rendu.rendu.Mais attention ! Scanner Thorax + Mais attention ! Scanner Thorax + Crâne Crâne 2 DLP2 DLPSS’’assurer que lassurer que l’’on respecte les Niveaux on respecte les Niveaux de Rde Rééfféérence de Doserence de Dose