Les activités contrôlées dans le domaine médical

Depuis plus d’un siècle, la médecine fait appel, tant pour le diagnostic que pour la thérapie, à des rayonnements ionisants produits par des générateurs électriques ou par des radionucléides en sources scellées ou non scellées.

La protection des personnels qui interviennent dans les installations où sont utilisés des rayonnements ionisants à des fins médicales est encadrée par les dispositions du code du travail.

Les installations et les dispositifs médicaux émetteurs de rayonnements ionisants, y compris les sources scellées et non scellées, doivent satisfaire à des règles techniques et des procédures définies dans le code de la santé publique.

La protection des patients bénéficiant d’examens d’imagerie médicale ou de soins thérapeutiques utilisant les rayonnements ionisants est encadrée par des dispositions spécifiques du code de la santé publique. Le principe de justification des actes et le principe d’optimisation des doses délivrées constituent le socle de cette réglementation. Cependant, contrairement aux autres applications des rayonnements ionisants, le principe de limitation de la dose ne s’applique pas aux patients du fait de la nécessité d’adapter, pour chaque patient, la dose délivrée à l’objectif thérapeutique recherché ou d’obtenir une image de qualité satisfaisante dans un but diagnostique.

La radiothérapie externe

La radiothérapie est, avec la chirurgie et la chimiothérapie, l’une des techniques majeures employées pour le traitement des tumeurs cancéreuses. Environ 180 000 patients sont traités chaque année, ce qui représente environ 4 millions de séances d’irradiation. La radiothérapie met en œuvre les rayonnements ionisants pour la destruction des cellules malignes (et, dans un nombre de cas limité, non malignes). Les rayonnements ionisants nécessaires pour la réalisation des traitements sont produits par un générateur électrique (ou émis par des radionucléides sous forme scellée pour la curiethérapie). On distingue la radiothérapie externe où la source de rayonnement produite par un accélérateur de particules ou des sources radioactives (Gamma Knife® par exemple) est extérieure au patient, et la curiethérapie où la source est positionnée au contact direct du patient, dans ou au plus près de la zone à traiter.

Un nombre important de structures

Accélérateur linéaire pour la radiothérapie

En décembre 2016, l’ASN dénombre 173 centres de radiothérapie disposant d’une autorisation de l’ASN qui ont, pour près de la moitié d’entre eux, un statut public et, pour l’autre moitié, un statut libéral.

Une gamme étendue d’appareils et d’installations

Fin 2016, le parc d’installations de radiothérapie externe comprend 476 dispositifs de traitement dont 461 accélérateurs linéaires conventionnels.

Sept cent cinquante radiothérapeutes sont recensés (SFRO, 2016).

Liens utiles

Gestes et techniques

 Un catalogue de gestes et de techniques, comportant des enjeux variables de radioprotection.

Élaboration du plan de traitement

La radiothérapie externe est le plus souvent délivrée en plusieurs séances étalées sur plusieurs semaines. Les séances d’irradiation sont toujours précédées par l’élaboration du plan de traitement dans lequel sont définis précisément, pour chaque patient, outre la dose à délivrer, le(s) volume(s) cible(s) à traiter, la balistique des faisceaux d’irradiation et la répartition prévisionnelle des doses (dosimétrie). L’élaboration de ce plan, qui a pour but de fixer les conditions permettant d’atteindre une dose élevée dans le volume cible tout en préservant les tissus sains environnants, nécessite une coopération étroite entre l’oncologue-radiothérapeute, le physicien médical, mais aussi, le cas échéant, les dosimétristes.

L’ irradiation est effectuée dans la très grande majorité des traitements à l’aide d’accélérateurs linéaires de particules avec un bras isocentrique, émettant des faisceaux de photons produits sous une tension variant de 4 à 25 mégavolts (MV), ou d’électrons d’énergie comprise entre 4 et 25 mégaélectronvolts (MeV), et délivrant des débits de dose pouvant varier de 2 à 6 grays par minute (Gy/min).

Séance de radiothérapie externe

Certains accélérateurs linéaires de dernière génération pouvent délivrer des débits de dose beaucoup plus élevés, jusqu’à 25 Gy/min (pour les faisceaux de photons).

Les techniques de radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité

La radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI ou IMRT)

La radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité est une technique de haute précision qui permet de délivrer une dose non homogène dans le volume irradié. La modulation de l’intensité du faisceau est rendue possible grâce au mouvement des lames du collimateur en cours d’irradiation. Cette technique permet d’optimiser la distribution de la dose aux volumes à irradier tout en protégeant au mieux les tissus sains environnant.

L’arcthérapie volumétrique modulée

Dans le prolongement de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité, l’arcthérapie volumétrique modulée est désormais de plus en plus fréquemment mise en œuvre en France. Cette technique consiste à réaliser l’irradiation d’un volume cible par une irradiation continue en rotation autour du patient. Au cours de l’irradiation, plusieurs paramètres peuvent varier, dont la forme de l’ouverture du collimateur multilame, le débit de dose, la vitesse de rotation du bras ou l’orientation du collimateur multilame.

Cette technique, désignée sous différents termes (VMAT®, RapidArc®) selon le constructeur concerné, est réalisée à l’aide d’accélérateurs linéaires conventionnels isocentriques qui disposent de cette option technologique.

La radiothérapie hélicoïdale

Accélérateur de type Tomotherapy ®

La radiothérapie hélicoïdale, délivrée à l’aide d’appareils commercialisés sous le nom « Tomotherapy ®», permet de réaliser des irradiations en combinant la rotation continue de l’accélérateur d’électrons au déplacement longitudinal du patient en cours d’irradiation. La technique utilisée se rapproche du principe des acquisitions hélicoïdales réalisées en scanographie. Un faisceau de photons émis sous une tension de 6 MV et un débit de dose de 8.5 Gy/min, mis en forme par un collimateur multilame permettant de réaliser une modulation de l’intensité du rayonnement, permet de réaliser des irradiations aussi bien de grands volumes de forme complexe que de lésions très localisées, éventuellement dans des régions anatomiques indépendantes les unes des autres. Il est également possible de procéder à l’acquisition d’images dans les conditions du traitement et de les comparer avec des images scanographiques de référence afin de contrôler la qualité du positionnement des patients.

Fin 2015, 32 équipements de ce type étaient installés  en France (Observatoire de la radiothérapie INCa 2016).

Les techniques de radiothérapie en conditions stéréotaxiques

La radiothérapie stéréotaxique, en forte progression, est une méthode de traitement qui vise à irradier à forte dose avec une précision millimétrique, par de multiples mini-­faisceaux convergeant au centre de la cible, des lésions intra ou extracrâniennes. Pour les traitements par radiothérapie en conditions stéréotaxiques, la dose totale est délivrée, lors d’une séance unique ou de façon hypofractionnée, selon la maladie à traiter. Le terme de radiochirurgie est employé pour désigner les traitements réalisés en une séance unique.

Cette technique exige, d’une part, une grande précision dans la définition du volume cible à irradier, d’autre part, que le traitement soit le plus conformationnel possible, c’est-à-dire que les faisceaux d’irradiation épousent au plus près la forme de la tumeur.

Développée initialement pour le traitement de maladies non cancéreuses relevant de la neurochirurgie (malformations artério-veineuses, tumeurs bénignes) inaccessibles chirurgicalement, elle utilise des techniques de repérage spécifiques afin de permettre une localisation très précise des lésions.

Elle est de plus en plus fréquemment utilisée pour le traitement de métastases cérébrales, mais aussi pour des tumeurs extracrâniennes.

Cette technique thérapeutique utilise principalement trois types d’équipements :

  • des accélérateurs linéaires « conventionnels » équipés de moyens de collimation additionnels (mini-collimateurs, localisateurs) permettant la réalisation de mini-faisceaux,
  • des systèmes spécifiques tels que le Gamma Knife® utilisant plus de 200 sources de cobalt-60 dont l’émission est dirigée vers un foyer unique (quatre unités sont en service en 2016 dans trois établissements en France)
  • et le CyberKnife® constitué d’un accélérateur linéaire miniaturisé monté sur un bras robotisé ;
Système Elektra Gamma Knife©
Système Elektra Gamma Knife©

La radiothérapie en conditions stéréotaxiques avec bras robotisé consiste à utiliser un petit accélérateur de particules produisant des photons de 6 MV, placé sur le bras d’un robot de type industriel à 6 degrés de liberté, commercialisé sous le nom de CyberKnife®. De plus, la table de traitement est également positionnée sur un robot du même type. En combinant les possibilités de déplacement de ces deux robots, il est ainsi possible d’irradier par des faisceaux multiples non coplanaires des petites tumeurs difficilement accessibles à la chirurgie et à la radiothérapie classique. Cette technique permet de réaliser des irradiations en conditions stéréotaxiques et asservies à la respiration du patient.

Fin 2016, 12 sites étaient équipés de ce type d’installations en France.

La radiothérapie peropératoire

La radiothérapie peropératoire associe la chirurgie et la radiothérapie, réalisées dans un même temps au sein de l’environnement d’un bloc opératoire. La dose de rayonnement est délivrée sur le lit tumoral au cours d’une intervention chirurgicale.

L’Institut national du cancer (INCa) a lancé en mars 2011 un appel à projets visant à soutenir l’installation d’équipements de radiothérapie peropératoire (RTPO) pour la prise en charge des patientes atteintes d’un cancer du sein. Un des objectifs de cet appel à projets était de réaliser une évaluation médico-économique de traitements de radiothérapie comportant un nombre de séances réduit par rapport aux traitements standards. Fin 2015, 11 équipements de ce type étaient installés  en France (Observatoire de la radiothérapie INCa 2016).

En avril 2016, la HAS a publié les résultats de l’évaluation qu’elle a réalisée[1]. Ainsi, selon la HAS, les connaissances disponibles sont insuffisantes et ne permettent pas de démontrer l’intérêt de la RTPO, dans le traitement adjuvant du cancer du sein, par rapport à la technique standard de radiothérapie externe. La HAS conclue que les éléments ne sont pas, à ce stade, réunis pour proposer sa prise en charge par l’assurance maladie et considère qu’il convient de poursuivre les études cliniques et médico-économiques pour disposer de données  cliniques notamment à plus long terme. À l’issue de cette évaluation, la HAS recommande cependant que la RTPO puisse continuer à être évaluée dans le cadre de la recherche clinique.

L’hadronthérapie

Bras isocentrique

L’ hadronthérapie est une technique de traitement basée sur l’utilisation de faisceaux de particules chargées, protons et noyaux de carbone, dont les propriétés physiques particulières permettent d’assurer une distribution de dose très localisée lors des traitements (l’énergie est déposée en fin de parcours au niveau de la tumeur, on parle de pic de Bragg). En comparaison avec les techniques existantes, la dose délivrée au voisinage de la tumeur à irradier est moindre, le volume de tissu sain irradié est donc drastiquement réduit. L’ hadronthérapie permet le traitement spécifique de tumeurs.

L’ hadronthérapie par protons est utilisée actuellement en France dans deux centres : à l’Institut Curie d’Orsay (équipement renouvelé en 2010) et au centre Antoine Lacassagne de Nice (nouvel accélérateur de 230 MeV, équipement installé en 2016).

Traitement ophtalmologique par protonthérapie

Selon ses promoteurs, l’hadronthérapie avec des noyaux de carbone serait plus adaptée au traitement des tumeurs les plus radiorésistantes et pourrait apporter plusieurs centaines de guérisons supplémentaires par an. L’avantage biologique revendiqué serait dû à la très forte ionisation en fin de trajectoire de ces particules, associé à un effet moindre sur les tissus traversés avant l’atteinte du volume cible.

Événements significatifs chez les patients

Des évènements significatifs de radioprotection (ESR) chez les patients.

Depuis juillet 2015, les services de radiothérapie peuvent télédéclarer les ESR. Ce portail s’inscrit dans le cadre du portail unique des vigilances créé par le ministère de la santé. Il sera étendu à l’ensemble du domaine médical début 2017.

De l’ordre de 240 évènements sont déclarés en radiothérapie. Ils ont majoritairement pour origine une anomalie de positionnement du patient. La plupart des ESR (97%) sont sans conséquence clinique pour les patients.

La plupart des événements sont classés au niveau 1 de l’échelle ASN-SFRO qui comprend 8 niveaux de 0 à 7. Chaque année entre 4 et 10 ESR sont classés au niveau 2 (ou 2+) de l’échelle ASN-SFRO, ce qui constitue le niveau maximal des ESR classés sur cette échelle depuis sa publication.

Afin de réaliser un retour d’expérience auprès des professionnels de la radiothérapie, depuis 2011, le bulletin "La sécurité du patient - pour une dynamique de progrès" est publié pour restituer les enseignements des événements significatifs en radioprotection aux professionnels de la radiothérapie.
Cette publication est réalisée conjointement par l’ASN et les sociétés savantes de la radiothérapie, la SFRO, la SFPM, l’AFFPE et l’AFQSR, avec la participation de la HAS, de l’IRSN et de l’ANSM.Événements significatifs chez les professionnels

Bulletin "La sécurité du patient"

Publié le 08/10/2021

Le suivi des patients à la suite d’incidents de radiothérapie

Depuis 2008, les événements significatifs de radioprotection (ESR) affectant des patients dans le cadre d’une procédure médicale de radiothérapie sont classés sur l’échelle ASN-SFRO, élaborée par l’ASN, en concertation avec la Société française de radiothérapie oncologique (SFRO). L’échelle, dédiée à l’information du public, compte
8 niveaux : les écarts de 0 à 1, les incidents de 2 à 3 et les accidents de 4 à 7. La gravité des effets est appréciée en se référant à la classification clinique internationale utilisée par les praticiens (grades CTCAE).

Publié le 30/09/2021

Rayonnements ionisants : limiter les expositions des femmes ignorant leur grossesse

Les expositions aux rayonnements ionisants de femmes enceintes qui ignoraient leur grossesse représentent la principale cause d’événements significatifs de radioprotection (ESR) déclarés à l’ASN en scanographie et en radiologie conventionnelle. Cela équivaut à près de 200 cas par an, soit le tiers des ESR déclarés à l’ASN. Quelles sont les pistes pour éviter ces expositions, source d’inquiétude pour les patientes et pour leurs médecins ?

Publié le 01/07/2020

Antécédents de radiothérapie

De plus en plus de patients bénéficient de plusieurs radiothérapies au cours de leur vie, à la suite d’une récidive, d’un second cancer ou d’une extension de la maladie. Cela est rendu possible par les innovations techniques et par l’amélioration de la précision et de l’efficacité de la radiothérapie.
Voir tous les bulletins "La sécurité du patient"
Porte d’un bunker de radiothérapie

Des évènements significatifs de radioprotection (ESR) chez les professionnels

Lorsque les installations sont correctement conçues, les enjeux de radioprotection en radiothérapie, pour les professionnels, sont limités du fait des protections apportées par les murs du local d’irradiation. Pour les professionnels en radiothérapie externe, le risque existant concerne principalement l’enfermement dans le bunker de radiothérapie au cours de l’irradiation d’un patient.

Toutefois, les événements de ce type sont très rares  et ne présentent pas d’enjeu de radioprotection.

La curiethérapie

Tumeur irradiée par une source

La curiethérapie est une technique de radiothérapie qui permet d'irradier directement un organe ou des tissus, de l’intérieur. La source radioactive est positionnée à l’intérieure du patient, elle libère des rayons qui vont détruire les cellules cancéreuses, elle agit directement au contact de la zone à traiter. La source radioactive se déplace dans un applicateur (une gaine en plastique) introduit à l’intérieur du corps directement dans l’organe à traiter par voie chirurgicale, ou à son contact immédiat via une cavité naturelle.

La curiethérapie est principalement utilisée en cancérologie ORL, stomatologique, prostatique, et gynécologique.

L’élément radioactif est choisi parmi ceux qui génèrent un rayonnement très court, c’est à dire pour lesquels la dose de rayonnement décroît très vite au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la source radioactive (souvent l’iridium 192, mais aussi le césium 137 et l’iode 125). Ces éléments irradient fortement dans un rayon de quelques millimètres seulement, le niveau d’irradiation décroit très rapidement au-delà. Dans ces conditions, les tissus avoisinants sont peu irradiés et les doses délivrées peuvent être beaucoup plus fortes qu’en radiothérapie externe.

La curiethérapie tire sa remarquable efficacité thérapeutique du fait qu’elle délivre de façon très ciblée et localisée des doses très élevées de rayons, sans effets secondaires notables sur les tissus sains avoisinants.

Gestes et techniques

Différentes techniques sont utilisées, selon l’activité des sources (principalement d’iridium 192) :

  • avec des sources de haute activité (curiethérapie à haut débit de dose ou curiethérapie HDR "high dose rate"), la source est si puissante (192Ir de 370 GigaBecquerel) qu’il suffit de la positionner au contact de la tumeur seulement quelques minutes, et ce deux à quatre fois, à raison d'une séance par semaine ;
  • avec des sources de moindre activité (192Ir de18,5 GigaBecquerel), les mises en contact doivent être plus longues et plus fréquentes (curiethérapie à débit de dose pulsée ou curiethérapie PDR "pulsed dose rate"). Les doses sont donc délivrées par séquence (ou pulse) d’environ 15 minutes chacune par heure, répétées une cinquantaine ou une centaine de fois d’affilé (pendant 50 ou 100 heures);
  • avec des sources de faible activité (137Cs de 8,2 GigaBecquerel) la mise en contact est continue (curiethérapie à bas débit de dose ou LDR – "low dose rate"). Ce type de curiethérapie est progressivement abandonné.

Dans tous ces cas (HDR, PDR, LDR), la curiethérapie nécessite des installations spéciales :

Exemple de traitement par curithérapie

La source est sertie à l’extrémité d’un câble (photo 1), qui est enroulé dans un projecteur blindé (photo 2).

En position de stockage (source rentrée), elle n’apparait pas. En position de traitement, la source est sortie (le câble se déroule) et pousse la source dans la gaine (l’applicateur) jusqu’à atteindre la tumeur à irradier (photo 3).

Plusieurs applicateurs peuvent être utilisés pour la même tumeur ; les applicateurs sont alors parcourus alternativement et successivement par la même source (rétractation de la source puis envoi dans une autre gaine sélectionnée par barillet). La source est immobilisée à chaque fois à différents niveaux au sein de la tumeur (par exemple tous les 2,5 mm) ; ces solutions permettent de couvrir et de traiter l’ensemble du volume tumoral (photo 4 - en rouge les différentes positions d’une source PDR, dans chacune des 3 gaines d’un applicateur vaginal pour cancer du col utérin).
 

La curiethérapie n'est réalisable qu'au sein d'une structure de radiothérapie comportant des moyens médicaux et techniques importants associant, notamment, radiothérapeutes et physiciens médicaux.

Les patients sont traités dans une chambre protégée, dont l’accès est interdit au personnel pendant le traitement.

Chambre de traitement

Les locaux comportent nécessairement une surveillance vidéo de la salle à partir du poste de commande, une signalisation lumineuse extérieure témoignant de l'émission de rayonnements (source sortie), d’un détecteur de radioactivité indépendant de l'appareil de traitement et un système de sécurité entraînant le retour de la source en position de stockage en cas d'ouverture inopinée de la porte ( photo 5).

Cas particulier des curiethérapies par implantation de grains permanents d’iode 125

Implantation chirurgicale des gaines de guidage au sein de la prostate

Les techniques HDR ou PDR peuvent être utilisées pour la curiethérapie de prostate (avec implantation chirurgicale des gaines de guidage au sein de la prostate).

Cependant, d’autres techniques peuvent être également utilisées pour le traitement de ces cancers.

L’implantation de grains permanents consiste à mettre en place dans la prostate (à l’aide d’aiguilles) une soixantaine de petits grains radioactifs (0,8 millimètre de diamètre sur 4,5 millimètres de long) composés d'une capsule en titane contenant de l’iode 125 (photo 6). L'irradiation est forte au centre de la prostate, tandis qu’elle est très faible à distance de la prostate et pratiquement inexistante à l'extérieur du corps. En 6 à 12 mois, l'iode 125 va progressivement perdre sa radioactivité (décroissance radioactive). Une fois le traitement terminé, les grains devenus inertes (non radioactifs) sont laissés sans inconvénients en place et à vie dans la prostate.

Préparations des traitements

Dans tous les cas (HRD, PDR, grains permanents etc.), la préparation de ces traitements comporte les mêmes étapes minutieuses et obéit aux mêmes règles rigoureuses qu’en radiothérapie externe. L’anatomie de la tumeur et sa position sont définies sur une image scanner ou IRM, la dosimétrie calcule et répartit informatiquement et de façon optimale sur ces images les doses en jouant sur la position des sources et la durée de contact. Une fois validé par le radiothérapeute et le physicien médical, le traitement est délivré d’une façon entièrement automatisée.

Toutes les autres techniques historiques de curiethérapie ont été abandonnées, certains depuis longtemps (aiguilles au radium…), d’autres plus récemment (montages avec fils d’iridium).

La médecine nucléaire

Inspection d'un service de médecine nucléaire

La médecine nucléaire est une spécialité médicale qui utilise des substances radioactives à des fins d’imagerie diagnostique ou de thérapie. Les services de médecine nucléaire utilisent des sources de rayonnements ionisants non scellées, mais aussi des sources scellées pour l’étalonnage et le contrôle des appareils, ainsi que des appareils électriques émetteurs de rayonnements X, pour la réalisation de certains examens diagnostiques.

Les enjeux de radioprotection des patients sont variables. S’ils sont relativement faibles dans le cas des activités diagnostiques, ils peuvent devenir importants dans le cas de certaines thérapies. L’ASN reste vigilante sur les dispositions mises en œuvre par les services pour s’assurer de l’administration de la bonne dose, au bon patient, pour la réalisation du bon examen ou, a fortiori, du bon traitement.

L’utilisation des différents types de sources de rayonnements ionisants entraine une exposition du personnel, à la fois par irradiation externe, mais aussi parfois par contamination interne. Les activités de contrôle menées par l’ASN ont pour objectif de vérifier que l’exposition du personnel est maintenue au niveau le plus faible possible, notamment par la mise à disposition d’équipements de protection, l’organisation du travail et une formation correcte du personnel.

L’utilisation de sources non scellées entraine la production de déchets et d’effluents contaminés, qui doivent être gérés et éliminés dans le respect des exigences réglementaires applicables. Le contrôle des modalités de gestion des déchets et des effluents constitue également un champ d’action important de l’ASN.

Installations et appareils spécifiques

Des installations et des appareils spécifiques

Caméra hybride (TEMP-TDM) Biograph® de Siemens Healthcare

Une installation type de médecine nucléaire est constituée d’un secteur d’accueil des patients, de salles d’injections, d’une salle d’attente réservée aux patients après l’injection et de salles d’acquisition des images, où sont installées les caméras. Un laboratoire est réservé à la préparation des médicaments radiopharmaceutiques et des locaux sont dédiés au stockage et à la gestion des déchets et effluents contaminés. Une décision de l’ASN précise les règles de conception et d’exploitation des services de médecine nucléaire[1] afin de réduire aussi raisonnablement que possible l’exposition aux rayonnements ionisants des personnes susceptibles de s’y trouver. Ces règles portent notamment sur l’agencement des locaux, le système de ventilation, le système de gestion des effluents contaminés et les dispositifs de protection nécessaires. Le respect de ces dispositions est vérifié à l’occasion des inspections réalisées par l’ASN.

Trois types de caméras sont actuellement implantés dans les services de médecine nucléaire. Les caméras à scintillation (ou gamma-caméra) détectent les signaux produits par les traceurs émetteurs de rayonnements g (comme le Tc99m, le Tl201, l’I123…) et permettent la réalisation des scintigraphies (voir schéma 1). Une nouvelle technologie de détection de ces signaux a permis le développement de caméras à semi-conducteurs (ou caméras CZT), dédiées à l’heure actuelle aux examens de cardiologie. Ces caméras permettent d’améliorer la qualité du diagnostic tout en diminuant les doses injectées aux patients et/ou le temps d’acquisition des images. Enfin, les caméras de tomographie par émission de positons (ou caméra-TEP) détectent les signaux produits par les traceurs émetteurs de positons (comme le F18, le Ga68…) pour la réalisation des examens TEP.

Principe de fonctionnement d’une gamma-caméra ; ici le traceur est accumulé au niveau du cœur, les émissions de rayonnements ionisants sont schématisées par les lignes bleues.
Principe de fonctionnement d’une gamma-caméra ; ici le traceur est accumulé au niveau du cœur, les émissions de rayonnements ionisants sont schématisées par les lignes bleues. © CEA

La plupart des caméras utilisées actuellement sont couplées à un scanner. Les scanners sont des appareils électriques émetteurs de rayonnements X, donc eux-mêmes sources de rayonnements ionisants. La fusion des images obtenues d’une part par la caméra et d’autre part par le scanner permet une meilleure localisation et une meilleure caractérisation des anomalies détectées. Alternativement, les caméras TEP peuvent aussi être couplées avec un IRM.

Caméra TEP hybride (TEP-TDM) Ingenuity TF® de Philips Healthcare

Certains établissements sont dotés de chambres spécialement aménagées (ou chambre de Radiothérapie Interne Vectorisée) qui permettent d’administrer certains traitements dans des conditions assurant la radioprotection du personnel hospitalier, des proches du patient et de l’environnement. Ces chambres sont équipées de toilettes reliées à des cuves, qui permettent le recueil des urines contaminées et leur entreposage en attendant leur décroissance radioactive en-dessous du seuil autorisant leur élimination.

Panorama des installations

Selon les chiffres de la Société Française de Médecine Nucléaire (SFMN), environ 1 340 000 actes ont été réalisés en 2015, dont 340 000 examens en TEP. La médecine nucléaire représente environ 700 praticiens spécialistes dans cette discipline auxquels il convient d’ajouter environ 1 000 médecins d’autres spécialités collaborant au fonctionnement des unités de médecine nucléaire (internes, cardiologues, endocrinologues…).

Caméra TEP hybride (TEP-TDM) Discovery IQ® de GE Healtcare

Ces actes se répartissent dans les 232 unités de médecine nucléaire recensées fin 2016 sur le territoire français, départements d’outre-mer inclus. Environ 145 caméras TEP couplées à un scanner et 450 gamma-caméras (dont 250 sont couplées à un scanner) sont en fonction. Trois caméras TEP couplées à un IRM sont installées et 2 à 3 projets d’installation sont en cours.

Cent cinquante-sept chambres de radiothérapie interne vectorisée (RIV) sont réparties dans 45 unités de médecine nucléaire[2].

Moins de 60 laboratoires de diagnostic in vitro étaient comptabilisés à la fin 2014 (dont 40 étaient indépendants des services de médecine nucléaire), mais ce nombre tend à diminuer du fait de la cessation progressive de l’emploi de sources radioactives pour ces activités.

Les doses

 Du diagnostic à la thérapie : un large spectre de sources et de doses.

Images de scintigraphie myocardique (© Dr Proffit, Poitiers)

En diagnostic, une très faible dose de substance radioactive (ou médicament radiopharmaceutique ou encore traceur) est administrée au patient, le plus souvent par voie intra-veineuse. La quantité de radioactivité administrée s’exprime en Becquerel (1 Becquerel = 1 désintégration radioactive/seconde). En médecine nucléaire, les doses utilisées sont la plupart du temps de l’ordre du mégabecquerel (1 MBq = 10e6 Bq) ou du gigabecquerel (1 GBq = 10e9 Bq). La nature du médicament radiopharmaceutique employé dépend de l’organe ou de la fonction à explorer. Ce médicament peut être un radionucléide utilisé seul ou fixé sur un vecteur (molécule, hormone, anticorps…). À titre d’exemple, le tableau 1 présente quelques-uns des principaux radionucléides utilisés dans les explorations les plus courantes.

 

Type d’exploration

Radionucléides utilisés

Métabolisme thyroïdien

Iode-123, technétium-99m

Perfusion du myocarde

Thallium-201, technétium-99m, rubidium-82

Perfusion pulmonaire

Technétium-99m

Ventilation pulmonaire

Technétium-99m, krypton-81m,

Processus ostéo-articulaire

Technétium-99m, fluor-18

Exploration rénale

Technétium-99m

Oncologie – Recherche de métastases

Technétium-99m, fluor-18, gallium-68

Neurologie

Technétium-99m, fluor-18

Tableau 1 : quelques radionucléides utilisés dans les examens courants de médecine nucléaire

Le médicament radiopharmaceutique, accumulé spécifiquement dans l’organe étudié, émet des rayonnements qui peuvent être détectés par une caméra. Contrairement aux techniques employées en radiologie et en radiothérapie externe, le rayonnement n’est donc pas extérieur au patient mais provient de l'intérieur. Le signal détecté par la caméra permet d’obtenir une image du fonctionnement de l’organe exploré. La médecine nucléaire offre ainsi un outil de diagnostic non-invasif très performant qui est utilisé pour des centaines de pathologies telles que les maladies cardio-vasculaires, les cancers ainsi que des affections neurologiques (Alzheimer, Parkinson, etc.).

Images TEP à la Fluorocholine (© Centre de Médecine nucléaire du Parc)

En thérapie, on administre une dose importante de médicament radiopharmaceutique au patient (par injection ou absorption d’une gélule) de sorte à détruire de façon très ciblée les cellules malades. Ces traitements, aussi appelés Radiothérapie Interne Vectorisée (RIV), sont utilisés pour différentes pathologies, notamment en cancérologie. Selon le médicament radiopharmaceutique administré, les traitements peuvent être réalisés en ambulatoire ou dans le cadre d’une hospitalisation. Certaines thérapies nécessitent une hospitalisation des patients pendant plusieurs jours dans des chambres spécialement aménagées, appelées également chambres radioprotégées (ou chambre de RIV). C’est en particulier le cas du traitement de certains cancers thyroïdiens par l’administration  d’I131 (1 à 5,5 GBq). Récemment, ce sont développées des techniques dites de radio-embolisation, basées sur l’injection de microsphères marquées à l’Y90 au plus près des cellules à détruire. Cette injection se fait par guidage radioscopique, dans une salle de radiologie. Les patients sont ensuite hospitalisés dans une chambre conventionnelle pendant 24h environ.

Des sources radioactives peuvent également être utilisées pour des activités de diagnostic in vitro. Dans ce cas, les traceurs ne sont pas injectés aux patients, mais utilisés en très faible quantité pour des analyses sur prélèvements biologiques. Ces activités peuvent être rattachées aux services de médecine nucléaire ou réalisées au sein de services ou de laboratoires de biologie médicale. Ces activités n’entrainent pas d’exposition significative du personnel mais engendrent des déchets et des effluents contaminés qui doivent être gérés selon les dispositions réglementaires en vigueur.

Des doses et des risques radiologiques

L’unité utilisée pour caractériser les effets des rayonnements ionisants sur l’homme est le Sievert et ses sous-multiples : millisievert (mSv), microsievert (µSv)….

On peut estimer par calcul la dose efficace "corps entier" délivrée au patient selon l’examen considéré, à partir de l’activité injectée de médicament radiopharmaceutique et du produit dose.longueur (PDL) qui traduit la dose délivrée au patient par le scanner. Par exemple, dans le cas des examens TEP, la dose due à l’injection de 400 MBq de FDG (FluoroDesoxyGlucose, principal traceur utilisé pour les examens TEP, marqué au Fluor 18) est estimée à 8 mSv et celle due au scanner est estimée à 7 mSv, soit un total de 15 mSv pour l’examen.

Ainsi, les doses corps entier délivrées au cours des examens les plus courants se situent entre 2 mSv pour un examen de la thyroïde au Tc99m à 40 mSv pour une scintigraphie myocardique au Tl201.

En comparaison, la dose délivrée lors d’un scanner thoraco-abdomino-pelvien est estimée à 15 mSv.

Ces doses restent bien inférieures à celles pour lesquelles peuvent apparaitre des effets dits "déterministes", c’est-à-dire des effets biologiques précoces, plus ou moins néfastes qui apparaissent de façon systématique au-delà d’une valeur seuil.[1]

Les doses administrées dans le cadre des thérapies sont beaucoup plus importantes mais l’objectif dans ce cas est de détruire des cellules spécifiquement ciblées. Les effets néfastes (non recherchés) liés à ces traitements découlent d’une mauvaise administration de ces thérapies (problème d’injection, erreur de patient…). Ces effets peuvent aller de la radiodermite passagère à la destruction irréversible d’un organe (voir les événements significatifs en radioprotection plus loin).

La catégorie de personnel la plus exposée dans les services de médecine nucléaire est celle des manipulateurs en électroradiologie, qui peuvent prendre part à toutes les étapes des actes, de la préparation des doses à l’acquisition des images en passant par l’injection des patients. Leur niveau d’exposition annuel est inférieur à5 mSv (et même inférieur à 1 mSv pour 75,9% du personnel suivi ;résultat de la somme des doses efficaces) et la dose équivalente aux extrémités moyenne est de 18,3 mSv[2]. Ces valeurs sont à comparer d’une part aux limites réglementaires admissibles pour le public : 1 mSv par an (somme des doses efficaces) et 50 mSv par an (dose équivalente à la peau) et d’autre part aux limites réglementaires pour les travailleurs exposés aux rayonnements ionisants : 20 mSv par an (somme des doses efficaces) et 500 mSv par an (dose équivalente aux extrémités et à la peau)

Les principaux leviers d’optimisation des doses pour les patients

Le principe d’optimisation consiste à réduire autant que possible la dose délivrée au patient sans altérer la qualité de l’examen. Bien que l’exposition des patients en médecine nucléaire diagnostique soit relativement faible en comparaison d’autres techniques d’imagerie, le principe d’optimisation reste applicable. L’’ASN, lors de ses inspections, vérifie que ce principe est bien mis en œuvre, notamment par le respect des préconisations émises par les sociétés savantes sur les doses de médicaments pharmaceutiques utilisées en fonction du type d’examen

Les évolutions technologiques des caméras ont permis d’améliorer leur rendement de détection. Ce gain peut être mis à profit pour réduire le temps d’acquisition des images et ainsi limiter la durée de l’examen. Alternativement, cette avancée peut être exploitée pour réduire la dose de médicament radiopharmaceutique injectée, en conservant le même temps d’acquisition des images. Cette dernière alternative permet de diminuer  les doses délivrées aux patients.

Les inspections périodiques réalisées par l’ASN ont mis en évidence que les paramétrages des scanners embarqués sur les caméras sont encore trop peu utilisés comme levier d’optimisation des doses délivrées aux patients.

Événements significatifs

 Des évènements significatifs de radioprotection (ESR) chez les patients

En ce qui concerne les activités diagnostiques, les événements significatifs de radioprotection les plus déclarés sont des erreurs de médicament ou de dose injectée au patient. Si ces événements sont sans effet déterministe, il reste néanmoins souhaitable d’améliorer l’organisation des services afin de limiter leur survenue.

Les évènements les plus graves ont été rapportés pour des activités de thérapie et restent fort heureusement très rares. Parmi ceux-là, on peut citer :

  • Une extravasation du médicament (accumulation locale sous-cutanée du produit au lieu de sa diffusion par voie veineuse) en raison d’un problème d’injection, à l’origine d’une radiodermite transitoire (rougeur/brûlure);
  • Une fuite de microsphères vers des organes sains (non ciblés par le traitement) au cours d’une radio-embolisation, à l’origine d’une pancréatite et d’une cholécystite[1] ;
  • Une erreur de patient lors de l’administration d’une gélule d’I131, entrainant la destruction de sa thyroïde.

Des évènements significatifs de radioprotection (ESR) chez les professionnels

Les événements significatifs de radioprotection concernant les professionnels sont rares et leurs enjeux restent limités. Il s’agit essentiellement de contamination cutanée par projection de substances radioactives, notamment au cours de leur administration aux patients. Les doses efficaces reconstituées lors de ce type d’incident n’ont jamais atteint la limite de dose réglementaire, aux extrémités ou à la peau, qui est de 500 mSv. L’incident le plus important déclaré à ce jour à l’ASN concerne une contamination des mains d’un opérateur au Tc99m (dose reconstituée de 130 mSv).

[1] Pancréatite : inflammation du pancréas ; cholécystite : inflammation de la vésicule biliaire.

La radiologie conventionnelle - scanners

Les installations de radiodiagnostic médical et dentaire

Cliché radiographique d'une cage thoracique

Le radiodiagnostic médical est fondé sur le principe de l’atténuation différentielle des rayons X dans les organes et tissus du corps humain. Les informations sont recueillies le plus souvent sur des supports numériques permettant le traitement informatique des images obtenues, leur transfert et leur archivage.

Le radiodiagnostic est une des plus anciennes applications médicales des rayonnements ionisants ; il regroupe toutes les modalités d’exploration morphologique du corps humain utilisant les rayons X produits par des générateurs électriques. Occupant une grande place dans le domaine de l’imagerie médicale, il comprend diverses techniques (radiologie conventionnelle, radiologie associée à des pratiques interventionnelles, scanographie, mammographie) et une très grande variété d’examens (radiographie du thorax, scanner thoraco-abdomino-pelvien…).

La demande d’examen radiologique par le médecin doit s’inscrire dans une stratégie diagnostique tenant compte des informations déjà connues chez le patient, de la question posée, du bénéfice attendu pour le patient, du niveau d’exposition et des possibilités offertes par d’autres techniques d’investigation non irradiantes. Un guide à usage des médecins (Guide du bon usage des examens d’imagerie médicale) actualisé en 2013 précise les examens les plus appropriés à demander en fonction des situations cliniques.

Le radiodiagnostic médical

La radiologie conventionnelle

Appareil de radiologie conventionnelle

La radiographie conventionnelle (réalisation de clichés radiographiques) représente, en nombre d’actes, la grande majorité des examens radiologiques réalisés.

Il s’agit principalement des examens du squelette, du thorax et de l’abdomen. La radiologie conventionnelle peut être mise en œuvre dans des installations fixes réservées au radiodiagnostic ou ponctuellement à l’aide d’appareils mobiles si la situation clinique du patient le justifie.

En imagerie conventionnelle, la grandeur dosimétrique utilisée est le PDS (produit Dose surface) exprimé en cGy×cm². C’est le produit de la dose moyenne absorbée dans l’air dans la section droite du faisceau de rayons X, en l’absence de milieu diffusant, par la surface de cette section. Selon la région anatomique explorée et la morphologie du patient, cette valeur peut varier de 20 à 800 cGy×cm².

La mammographie

Mammographe, GE Healthcare

Compte tenu de la constitution de la glande mammaire et de la finesse des détails recherchés pour le diagnostic de la pathologie mammaire, des appareils spécifiques (mammographes) sont utilisés.

Ils fonctionnent sous une faible tension et offrent une haute définition et un contraste élevé.

Ils sont notamment utilisés dans le cadre du programme national de dépistage du cancer du sein.

En mammographie numérique, la dose s’exprime en mGy et représente la Dose Moyenne à la Glande (DMG). Cette dose est de l’ordre de 1,5 mGy.

Une nouvelle technique d’imagerie tridimensionnelle dite "tomosynthèse", avec reconstruction en une série de coupes, se développe en Europe.

Les évaluations de cette technique, en cours dans plusieurs États européens, devraient permettre d’en déterminer les avantages par rapport à la technique d’imagerie planaire traditionnelle. 

À ce jour, cette technique n’est pas reconnue pour être employée dans le cadre du dépistage organisé du cancer du sein.

La scanographie

Inspection au Centre Oscar Lambret à Lille

Ces appareils de scanographie sont présents à la fois dans des cabinets de radiologie privés et également dans les établissements de santé. Au 31 décembre 2016, le parc radiologique français comportait un peu plus de 1 100 installations de scanographie couvertes par une autorisation de l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN).

Les appareils de scanographie, appelés aussi tomodensitomètres (TDM), utilisent un faisceau de rayons X émis par un tube qui se déplace selon une spirale autour du corps du patient (scanner hélicoïdal). S’appuyant sur un système informatique d’acquisition et de traitement d’images, ils permettent la reconstitution en trois dimensions des organes avec une qualité d’image très supérieure à celle des appareils de radiologie conventionnelle. Le nombre de rangées de détecteurs (scanner multi-coupes ou scanner volumique) s’est accru sur les appareils récents améliorant la finesse des coupes. Le thorax-abdomen-pelvis et le cerveau sont les régions anatomiques les plus fréquemment examinées en scanographie. Un examen peut comporter l’acquisition de plusieurs hélices sur la même région anatomique (avec et sans injection de produit de contraste par exemple) ou sur différentes régions anatomiques.

Cette technique peut, comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM), être associée avec l’imagerie fonctionnelle fournie par la médecine nucléaire afin d’obtenir des images de fusion associant les informations fonctionnelles aux informations structurelles.

Les développements technologiques réalisés ces dernières années rendent les examens plus faciles et plus rapides à réaliser, et ont entraîné une extension des possibilités d’exploration (exemple des acquisitions volumiques en mode dynamique) et des indications

Scanner Somatom Definition Flash de Siemens

En contrepartie, ces évolutions technologiques ont entraîné une multiplication des examens, responsables d’une augmentation des doses délivrées aux patients, renforçant la nécessité d’une déclinaison stricte des principes de justification et d’optimisation.

Il y a quelques années, les progrès de l’informatique ont permis un nouveau mode de reconstruction des images, la reconstruction itérative en scanographie. La qualité de l’image a ainsi été améliorée en diminuant le bruit.  La scanographie a ainsi bénéficié d’une réduction de dose pour une image de qualité constante.

La dose en scanographie s’exprime pour un volume imagé en mGy×cm ; il s’agit d’un Produit Dose-Longueur nommé PDL. Selon la région anatomique imagée et la morphologie du patient, le PDL de l’acquisition peut varier de 300 à 1000 mGy×cm.

L’ASN recense chaque année une centaine d’ESR déclarés. Il s’agit majoritairement de l’exposition du fœtus chez une  femme enceinte ignorant son état de grossesse. Lorsque l’exposition concerne l’abdomen de la femme enceinte, une reconstruction dosimétrique est réalisée par un physicien médical. Les doses reçues étaient sans conséquence attendue pour le fœtus ou l’enfant après sa naissance (CIPR, 2007).

Les professionnels peuvent être exposés lors de procédures interventionnelles radioguidées sous scanner ou lors de l’utilisation de la scanographie mobile pour un usage peropératoire. L’ASN est particulièrement attentive à cette problématique.

La téléradiologie

Exemple de téléradiologie

La téléradiologie offre la possibilité de conduire la réalisation et d’interpréter des examens de radiologie réalisés dans un site à distance. L’acte de téléradiologie constitue un acte médical à part entière comme tous les autres actes d’imagerie et ne se résume pas à une simple interprétation à distance d’images. La téléradiologie met en œuvre des responsabilités multiples qui doivent être précisées dans la convention qui lie le médecin réalisateur de l’acte au téléradiologue. Les échanges doivent se réaliser dans la stricte application de la réglementation (notamment de radioprotection et de qualité de réalisation des images) et de la déontologie. Les modes de transmission sont sécurisés et permettent le maintien du secret médical et de la qualité des images.

Le radiodiagnostic dentaire

Appareil de radiologie intra-buccale

La radiographie intra-buccale

Fixés le plus souvent sur un bras articulé, les générateurs de radiographie de type intra-oral (le détecteur radiologique est dans la bouche) permettent la prise de clichés localisés des dents. Ils fonctionnent avec des tensions et intensités faibles et un temps de pose très bref, de l’ordre de quelques centièmes de seconde. Cette technique est le plus souvent associée à un système de traitement et d’archivage numérique de l’image radiographique. La grandeur dosimétrique, sous la forme d’une dose à l’entrée, s’exprime en mGy et varie de 1 à 8 mGy.

Radiographie panoramique dentaire

La radiographie panoramique dentaire

La radiographie panoramique dentaire (orthopantomographie) donne sur une même image l’intégralité des deux maxillaires par rotation du tube radiogène autour de la tête du patient durant quelques secondes. La grandeur dosimétrique utilisée en orthopantomographie  est le PDS (produit Dose Surface) exprimé en pratique en mGy×cm² et cette valeur ne doit pas excéder 200 mGy×cm².

La tomographie volumique à faisceau conique (CBCT)

Le CBCT en position assise ou couchée

Dans le domaine de la radiologie dentaire, la tomographie volumique à faisceau conique (3D) se développe très rapidement, dans tous les domaines en raison de la qualité exceptionnelle des images délivrées (résolution spatiale de l’ordre de 100 microns). Avec des performances diagnostiques supérieures, ces appareils CBCT délivrent des doses significativement plus élevées qu’en radiologie dentaire conventionnelle. Comparativement à un panoramique dentaire, la dose est de l’ordre de 4 à 40 fois plus élevée en fonction du type d’appareil utilisé, des paramètres d’acquisition et de la taille du champ (petit ou grand).

La téléradiographie crânienne 

Plus rarement utilisés par les praticiens, ces générateurs, qui fonctionnent avec une distance foyer-détecteur de 4 m, servent essentiellement à réaliser de clichés radiographiques à des fins diagnostics orthodontiques.

La radiologie interventionnelle

Les actes interventionnels radioguidés

On appelle actes radioguidés tous les actes médicaux invasifs ayant pour but le diagnostic ou le traitement d’une pathologie, réalisés sous guidage et sous contrôle de l’imagerie produite par des appareils de radiologie (radiographie, radioscopie). Lorsque les actes sont guidés par un scanner (par exemple contrôle pas à pas du trajet d’une aiguille sur des coupes scanner répétées), on parlera d’actes scanoguidés. On parlera plus généralement de pratiques interventionnelles, de techniques interventionnelles, d’actes interventionnels, lorsque le mode d’imagerie n’a pas à être précisé.

Lorsque qu’on veut évoquer un domaine d’intervention plutôt qu’un mode de guidage en particulier, on parlera davantage de spécialité interventionnelle. Ainsi parlera-t-on de radiologie interventionnelle lorsque les actes sont réalisés par des radiologues (quel que soit le mode d’imagerie), ou de cardiologie interventionnelle lorsque les actes sont principalement réalisés par des cardiologues.

La voie d’accès privilégiée à un organe est la chirurgie. En chirurgie, le chirurgien ouvre le corps et se guide directement avec l’œil (chirurgie à "ciel ouvert"), ou par l’intermédiaire d’une fibre optique (chirurgie endoscopique, chirurgie coelioscopique, chirurgie mini-invasive), ou d’un microscope (microchirurgie).

Un radiologue opérationnel au travail

A l’inverse de la chirurgie, l’opérateur interventionnel ne voit pas directement l’organe, ni la lésion, ni ses "instruments" (cathéters, guides, ballonnets, sondes…). L’opérateur se repère sur un écran, se dirige et positionne ses instruments sur une image de l’organe obtenue en "transparence".

Les actes réalisés sous imagerie permettent des gestes beaucoup moins invasifs que ceux réalisés en chirurgie. Ils permettent de réduire grandement les complications et le temps d’hospitalisation (cf. infra la description de quelques gestes).

L’accès à un organe ou un tissu à l’intérieur de l’organisme peut se faire par voie transcutanée (en traversant directement la paroi, pour réaliser une ponction ou une biopsie par exemple), en empruntant un orifice naturel (bronche, duodénum, uretère…), ou bien en empruntant des vaisseaux sanguins lorsque l’acte concerne le cœur ou les vaisseaux (cathétérisme artériel ou veineux). Les techniques chirurgicales, endoscopiques et interventionnelles peuvent être combinées, associant le plus souvent un accès direct à l’organe (chirurgie, endoscopie) puis la progression au sein de l’organe sous guidage radiologique. C’est par exemple fréquemment le cas en digestif (accès aux voies biliaires par chirurgie coelioscopique ou endoscopie, puis progression dans les canalicules biliaires intrahépatiques sous contrôle radioscopique).

Le radioguidage est de plus en plus répandu. Il a pénétré massivement la plupart des spécialités médicales (chirurgie vasculaire, radiologie, neurologie, cardiologie, urologie, chirurgie orthopédique etc.) : il est simple à mettre en œuvre et ses images permettent une multitude de gestes de plus en plus sophistiqués.

Un nombre important de structures

Les actes radioguidés sont réalisés dans un très grand nombre de structures. On dénombre en France environ 250 unités de cardiologie et de neuroradiologie interventionnelles, plus de 1 000 plateaux de blocs opératoires et environ 1 800 cabinets de radiologie.

Les actes "à risque" (en particulier thoraciques et vasculaires) imposent la proximité immédiate de plateaux chirurgicaux et de services de réanimation vers lesquels aiguiller sans délai les patients en cas d’échec ou de complication. En dehors du domaine de la cardiologie dans lequel de nombreux établissements privés se sont spécialisés, les actes complexes sont plutôt réalisés en CHU.

Les installations et appareils spécifiques

Une gamme étendue d’appareils et d’installations

Les appareils de radiologie utilisés pour le radioguidage sont dotés du mode "scopie" (radioscopie ou fluoroscopie) qui permet de suivre le mouvement. En scopie continue, un maximum d’une trentaine  d’images sont acquises chaque seconde. En scopie pulsée, seulement quelques images (de 2 à 15) sont réalisées par seconde. Ces images dynamiques,  de moindre qualité, restent largement suffisantes pour se repérer, guider les gestes du praticien en continu et permettent ainsi de réduire la dose délivrée au patient.

Salle dédiée de radiologie interventionnelle

A partir de leur émission par le tube à rayons X, les photons traversent le corps et sont recueillis au niveau du détecteur. En fonction de la densité et de l’épaisseur des tissus traversés, les photons perdent plus ou moins d’énergie dans les tissus, et impactent différemment le détecteur selon leur énergie résiduelle. L’image est reconstituée soit par un amplificateur de luminance soit par un détecteur plan (principe de l’appareil photo numérique).

Les images peuvent également être acquises en "graphie", c’est-à-dire en haute qualité, en prise unique ou répétées (radiocinéma dit "mode ciné"), en particulier pour celles qui seront conservées dans le dossier médical et qui auront valeur de preuve.

Compte tenu de la sophistication des actes, dont la durée et la complexité ne cessent de progresser, la plupart des établissements de santé disposent maintenant de salles spécifiquement dédiées à l’imagerie interventionnelle.

Ces salles sont spécialement équipées (capteurs plans, 2 tubes pour des acquisitions bi-plans, tables numérisées…) et autorisent toutes les possibilités y compris les plus sophistiquées (acquisition en coupe, reconstitution 3 D, fusion d’images etc.).

Appareil mobile de radiologie dans un bloc opératoire

A l’inverse, des installations classiques de radiologie peuvent être utilisées et suffire pour réaliser des actes simples et courants de faible durée, par exemple des infiltrations des grosses articulations en rhumatologie. De la même façon, des appareils mobiles de radiologie sont utilisés au bloc opératoire.

Il s’agit le plus souvent de petits amplificateurs de luminance, peu encombrants (arceau de bloc opératoire), aux fonctionnalités réduites mais toutes à fait suffisantes pour se guider ou pour contrôler la bonne implantation du matériel opératoire (en orthopédie par exemple).

Pour répondre aux demandes de précision de l’imagerie au bloc opératoire, des salles hybrides commencent à apparaître. Il s’agit d’un bloc opératoire à part entière, mais équipé avec une table numérisée autorisant les actes interventionnels les plus complexes. De la même façon, des scanners, des cone-beam (CBCT) font également leur apparition au bloc opératoire.

Un catalogue large et disparate de gestes et de techniques, comportant des enjeux très différents de radioprotection.

On recense en médecine environ un millier d’actes "radioguidés", toutes spécialités confondues.

Certains sont très simples et ne nécessitent le plus souvent que quelques secondes de scopie ; ils pourront être réalisés sans inconvénient avec des appareils de radiologie assez rudimentaires. Les infiltrations radioguidées des grosses articulations en rhumatologie, le contrôle post-opératoire d’une plaque vissée en orthopédie, la montée d’une sonde double-J en urologie sont quelques exemples parmi beaucoup d'autres de ces actes à faible enjeu de radioprotection n’excédant pas quelques secondes de scopie.

D’autres actes radioguidés sont à l’inverse très complexes, nécessitant des temps longs de scopie parfois au-delà d’une heure. Ils devront à l’évidence (il s’agit d’une obligation réglementaire en cardiologie interventionnelle et en neuroradiologie interventionnelle) être réalisés avec des appareils sophistiqués, offrant une grande précision de vue et de détail et offrant de nombreuses possibilités de réglage et de fonctionnalités. La pose d’une prothèse fenêtrée de l’aorte par voie fémorale, le remplacement d’une valve cardiaque (TAVI) par voie artérielle, une cure de malformation artério-veineuse cérébrale par neuro-embolisation, la chimio-embolisation d’une tumeur du foie, des angioplasties coronaires complexes (en particulier pour obstruction chronique totale), les plasties complexes des canaux biliaires ou pancréatiques, sont quelques exemples de ces actes à fort enjeu de radioprotection.

Ces actes longs requérant habituellement plus d’une demi-heure de scopie, sont réalisés dans quelques spécialités seulement, principalement par les radiologues (chimio-embolisations, radio-embolisations à l’yttrium 90…), les neuroradiologues interventionnels (neuro-embolisations…), les cardiologues interventionnels (angioplasties coronaires, implantation de valves…), les rythmologues interventionnels (cure de fibrillation auriculaire, implantation de défibrillateurs triples chambres…), les chirurgiens vasculaires (embolisations et prothèses thoraco-abdominales…) et les endoscopistes digestifs (actes longs en particulier en cancérologie digestive).

Les gestes et techniques

Aiguille pour l'injection de ciment dans une vertèbre

Quelques gestes fréquents, parmi une multitude d’autres :

Cimentoplasties vertébrales

Il s’agit de consolider un corps vertébral très fragilisé par un traumatisme ou une pathologie de l’os (ostéoporose, métastase osseuse) à l’aide d’un ciment (une résine polymère). L’injection de ciment se fait à l’aide d’aiguilles, directement dans le corps vertébral, par voie postérieure, inter-épineuse, au travers du dos. La progression des aiguilles et l’injection du ciment sont contrôlées sous scopie. Il faut s’assurer d’être dans le corps vertébral et surtout s’assurer que du ciment en surpression ne déborde pas de la vertèbre fissurée.
 

Vertèbres rehaussées à l'aide de ballonnets

Si le plateau vertébral est effondré (fracture-tassement), des techniques permettent dans un premier de rehausser le corps vertébral à l’aide d’un ballonnet ou d’un cric (techniques d’augmentation vertébrale) avant de procéder à la cimentoplastie. Les crics, les ballonnets, les stents vertébraux sont introduits de la même façon (directement dans le corps vertébral, par voie postérieure).

Ces gestes nécessitent des temps de scopie d’environ 10 minutes.
 

Angioplasties coronaires

Il s’agit de dilater une artère nourricière du cœur (une ou plusieurs des  trois artères coronaires) pour lever un rétrécissement ou un obstacle à l’intérieur des artères, lié à des dépôts graisseux plus ou moins calcifiés (plaques d’athérome). Ces dépôts rétrécissent progressivement les artères coronaires et privent le cœur de sang et d'oxygène. Les plaques peuvent obturer les artères coronaires et conduire à la crise cardiaque (infarctus).

Ballonnet de dilatation dans une artère

La technique consiste à franchir l’obstacle à l’aide d’un guide très fin, puis à introduire un ballonnet de dilatation. En se gonflant (manœuvre manuelle utilisant du liquide), le ballonnet dilacère les plaques et élargit le chemin. Pour éviter que le chemin ne se referme à moyen terme, un stent (un ressort métallique) peut être implanté et laissé en place.

Ces gestes nécessitent des temps de scopie d’environ 10 minutes à 15 minutes, lorsque les lésions sont simples.

Neuro-embolisation cérébrale

Neuro-embolisation cérébrale

Deux anomalies rares mais non exceptionnelles (1 personne sur 1000) menacent gravement les vaisseaux cérébraux : la malformation artérioveineuse cérébrale (MAV) et l’anévrysme artériel.

Dans les deux cas, la paroi d’un vaisseau sanguin (veinule dans le cas de la MAV et artériole dans le cas de l’anévrysme) est fragilisée, amincie et présente un risque élevé de rupture.

Dans le cas de la MAV, du sang artériel sous haute pression se déverse directement dans des veinules dont les parois ne sont pas faites pour résister à des pressions élevées ; dans le cas de l’anévrysme, du sang artériel sous haute pression distend ponctuellement une artériole qui présente à un endroit un défaut de paroi (déhiscence des fibres musculaires). Dans les deux cas, la paroi vasculaire distendue menace de rompre. La rupture d’un vaisseau cérébral provoque une hémorragie cérébrale, dont les conséquences peuvent être dramatiques.

Technique interventionnelle visant à obstruer la MAV

La technique interventionnelle consiste à obstruer la MAV ou l’anévrysme. Les MAV s’obturent principalement avec des colles acryliques (qui formeront bouchon) et les anévrysmes avec des « coils » (ressorts qui ralentiront assez le sang pour qu’il coagule et forme naturellement un thrombus fibreux).

Dans les deux cas, les matériels sont apportés par cathétérisme artériel, en suivant des guides insérés dans une grosse artère (fémorale), jusqu’aux lésions repérées sur l’angiographie.

Les techniques interventionnelles ne sont pas les seules, elles cohabitent avec les techniques de neurochirurgie (chirurgie mini-invasive neuronaviguée) et les techniques de radiochirurgie (utilisation des rayonnements ionisants générés par des accélérateurs de radiothérapie ou des sources radioactives, type Gammaknife®).

Ces gestes nécessitent des temps de scopie longs qui peuvent facilement atteindre et dépasser l’heure.

Embolisation artérielle

Embolisation artérielle

Pour stopper une hémorragie (par exemple du post-partum), il est possible de déployer dans l’artère utérine qui saigne une sonde à ballonnet, qui une fois gonflé, fera barrage au flux sanguin et stoppera l’hémorragie, le temps de réaliser et de consolider une obstruction à l’aide de résines polymère associées à des coils. La technique apporte le même résultat qu’une ligature artérielle par voie chirurgicale.

Pour arrêter un saignement chronique, par exemple d’un fibrome utérin (tumeur bénigne du myomètre utérin), il est possible d’envoyer directement dans la tumeur des matériaux qui feront bouchon.

Il s’agit de billes en plastiques, déposées par cathétérisme hypersélectif au pied de la tumeur.

Ces gestes nécessitent des temps de scopie d’environ 30 minutes.

Chimio-embolisation d’une tumeur hépatique

La chimio-embolisation associe un traitement médicamenteux anticancéreux (une chimiothérapie) à un blocage du sang qui alimente la tumeur (une embolisation). Privée de sang la tumeur peine à se développer, et régresse sous l’action conjuguée de la privation de sang et de l’agression par la chimiothérapie in situ (délivrée directement dans la tumeur).

Le produit (des billes enrobées de médicament) est apporté dans le foie, au plus près de la tumeur hépatique par un vaisseau sanguin (cathétérisme artériel). Le radiologue se repère sur une artériographie qui lui fournit une carte très précise des vaisseaux à emprunter et du chemin à parcourir pour arriver au pied de la tumeur et y déposer les billes.

A noter que la chimio-embolisation des cancers du foie peut-être remplacée ou couplée à une radio-embolisation par Yttrium 90. Dans ce cas, les particules d’embolisation sont recouvertes d’yttrium 90 (Theraspheres®/SIRspheres®) et le radioélément opère une véritable radiothérapie interne, participant à la destruction de la tumeur.

Ces gestes nécessitent des temps de scopie d’environ 30 minutes.

Les doses

Le produit dose.surface (PDS) est l’unité la plus utilisée en radiologie (et donc pour les actes radioguidés). Son utilisation est facile, du fait que le PDS est indépendant de la distance entre le patient et la source. En effet, la dose comme la surface varient avec le carré de la distance, l’une dans un sens et l’autre dans l’autre, les variations s’annulent. Pour ces raisons, c’est le PDS qui est reporté sur le compte rendu d’acte. Le PDS s’affiche directement sur la plupart des machines.

Illustration du produit dose.surface
Illustration du produit dose.surface

Il est souvent exprimé en Gy.cm² et ses multiples (μGy.m²) mais également hélas en fonction des constructeurs en cGy.cm2 et ses multiples. Un facteur 100 sépare le Gy.cm² du cGy.cm2 (1 Gy.cm²=100 cGy.cm2).

Le PDS pour des actes très courts peu dosants (moins d’une minute de scopie) se situe aux alentours de 5 à 10 Gy.cm². A l’opposé, le PDS pour des actes très longs (environ 60 minutes de scopie) se situe aux alentours de 250 à 300 Gy.cm². Les PDS pour des actes intermédiaires (5 à 10 minutes de scopie) se situent aux alentours de 50 Gy.cm². Une artériographie cérébrale délivre de 20 à 30 Gy.cm². Il s’agit là de repères indiquant seulement des ordres de grandeur, les doses pouvant à l’évidence varier fortement selon la région anatomique, les réglages de la machine (fréquence de pulse, dose par pulse, etc.), la corpulence du malade, et la façon d’utiliser l’appareil (inclinaison du tube etc.).

Le sujet de la dose au patient est complexe, et il faut de l’habitude et des précautions pour manier les différents concepts, dont le PDS est seulement une traduction commode. En termes de dose, il ne faut pas confondre la dose efficace corps entier, la dose à l’entrée, la dose au point de référence (15 cm en dessous de l’isocentre), la dose à la peau, le pic de dose à la peau, etc.

Le passage d’une unité à l’autre nécessite l’emploi de coefficients, différents selon les organes et les régions anatomiques. On peut indiquer très approximativement qu’à un PDS de 200 Gy.cm² (correspondant à un acte très long sous scopie), correspondrait une dose à l’entrée de l’ordre de 2 Gy, et une dose efficace (corps entier) de l’ordre de 40 mSv. Ce niveau de dose efficace reste très faible lorsqu’on considère le risque associé (aucun effet démontré en dessous de 100 mSv), mais dépasse de loin les doses délivrées lors d’autres utilisations médicales des rayonnements ionisants, hors thérapie. A titre de comparaison, une radiographie du poumon délivre 0,05 mSv (dose efficace), une urographie intraveineuse ou une radiographie du rachis lombo-sacré environ 2 mSv, un scanner crânien ou une scintigraphie osseuse environ 5 mSv, un scanner abdomino-pelvien ou un examen TEP au Fluor 18 environ 15 mSv, et un angioscanner des membres inférieurs environ 20 mSv.

Un risque radiologique

Utilisé sans mesure et sans réflexion, le radioguidage exposerait aux mêmes risques que les autres techniques utilisant les rayonnements ionisants, avec des effets certes très rares, soit à court terme à type de radiodermite (effets "déterministes"), ou à plus long terme, à type de cancer par exemple (effets "aléatoires").

Certains actes interventionnels longs, au cours desquels la fluoroscopie est utilisée sur des plages longues (de l’ordre de la demi-heure ou de l’heure), peuvent exposer assez fortement les patients et les opérateurs.

Au regard des risques que comportent les actes nécessitant l’utilisation des rayonnements ionisants, la radioprotection des patients repose sur deux principes :

  • la justification des actes, qui consiste à ne pas utiliser le radioguidage lorsque d’autres voies - chirurgie mini-invasive par exemple ou d’autres moyens d’imagerie (échographie, IRM) - sont possibles ou plus appropriées) ;
  • l’optimisation, qui consiste à réduire au maximum les doses reçues par le patient lors de l’acte.

Les principaux facteurs de limitation et d’optimisation des doses pour les patients

Les leviers pour minimiser les doses tout en conservant une image suffisamment informative pour permettre à l’opérateur de réaliser correctement son geste sont nombreux.

Certains concernent la géométrie des faisceaux (distance tube-détecteur, distance tube-patient, distance détecteur-patient, variation des incidences au cours d’une intervention…), d’autre l’énergie propre du rayon X (réglage de la tension et de la charge, filtration additionnelle…), d’autres enfin intéressent les réglages propres à l’acquisition des images (cadence d’image, dose au détecteur, courbe de régulation, dose par pulse, usage du zoom…).

Des protocoles d’acquisition des images sont définis permettant d’optimiser les doses.

De plus, pour les actes à enjeu de radioprotection, les opérateurs peuvent prendre en compte les doses délivrées lors des interventions précédentes dans la décision d’intervenir, définir des seuils d’alerte de dose au cours des interventions (seuil d’alerte, seuil d’arrêt de la procédure, seuil de suivi du patient), s’interroger sur leurs pratiques de radioprotection (revues dosimétriques, analyse des pratiques professionnelles en matière de dose délivrée…).

Tout ceci s’apprend et nécessite l’aide de spécialistes de la dose et des rayons. C’est la raison pour laquelle la formation à la radioprotection des patients et l’intervention du physicien médical sont les deux éléments-clefs de cette optimisation des doses et des machines.

Les obligations réglementaires en matière de radioprotection des patients

La radioprotection des patients est l’ensemble de ce qui est fait pour protéger le patient, lorsque des rayonnements ionisants sont utilisés sur le corps humain en médecine. Tous ces facteurs de minimisation des doses, d’optimisation des doses et des réglages participent à la radioprotection des patients. La plupart de ces facteurs sont portés par des obligations réglementaires du code de la santé publique, contrôlées par l’ASN.

L’ASN s’assure ainsi que les professionnels s’interrogent sur les réglages et choisissent les meilleurs, que les contrôles qualité des machines sont réalisés, que des radiophysiciens médicaux interviennent et qu’ils disposent de moyens suffisants pour leurs missions, que les professionnels sont formés à la radioprotection des patients et au maniement des machines, et enfin que les équipes évaluent régulièrement leurs pratiques.

Événements significatifs chez les patients

Des évènements significatifs de radioprotection (ESR) chez les patients

Si les ESR déclarés à l’ASN en radiologie interventionnelle concernant des patients sont peu nombreux (environ 5 % des ESR déclarés dans le domaine médical), ils sont en revanche les plus graves car conduisant à la survenue d’effets déterministes pour le patient. Ces effets déterministes (alopécies, radiodermites voire radionécroses) sont constatés chez des patients ayant bénéficié d’actes longs et complexes liés à la pathologie du patient et/ou à sa morphologie. Les évènements ont été observés indifféremment sur des équipements mobiles utilisés au bloc opératoire ou fixes en salle dédiée aux pratiques interventionnelles.

Deux ESR d’ampleur, en neuroradiologie interventionnelle et en cardiologie interventionnelle, ont particulièrement alerté la communauté médicale et l’ASN ces dernières années. Ils ont fait l’objet d’un large retour d’expérience vers les professionnels pour optimiser les doses délivrées et améliorer le suivi des patients. Ainsi depuis 2009, les actes interventionnels y compris ceux réalisés au bloc opératoire font partie des priorités nationales d’inspections.

Événements significatifs ches les professionnels

Des dépassements de limite réglementaire de dose chez les médecins

Compte tenu des temps de scopie parfois longs, de la proximité immédiate des rayons et de la répétition des examens au cours de l’année, les opérateurs interventionnels et les chirurgiens sont exposés aux rayonnements beaucoup plus que dans les autres domaines (imagerie, radiothérapie, médecine nucléaire). S’ils ne prennent pas toutes les précautions et ne mettent pas en œuvre l’ensemble des dispositions de protection et de suivi, ils peuvent dépasser les limites de doses imposées par le code du travail. Cela a par exemple été le cas en 2012 pour un radiologue d’un établissement de santé réalisant de nombreuses vertébroplasties. Sa dose annuelle a atteint 48 mSv (dose efficace corps entier) alors que la limite est fixée à 20 mSv/an (Article R. 4451-12 du code du travail).