L atout dosimétrique de la scanographie volumique dentaire à faisceau conique

imagerie

IMAGERIE : L’atout Dosimétrique de la scanographie volumique dentaire à faisceau conique Alain Noel, Centre Alexis Vautrin CRAN UMR 7039 Nancy Université – CNRS Avenue de Bourgogne, 54500 Vandoeuvre-les-Nancy

Résumé

I NTRODUCTION

« L’utilisation de la scanographie volumique dentaire

Il y a 2 façons de parler de dose pour les procédures radio-

à faisceau conique permet de réduire la dose délivrée

logiques.

au Patient ». C’est cette affirmation souvent pronon-

La première consiste à exprimer l’énergie absorbée par unité

cée que nous avons voulu, dans ce travail, confronter

de masse du milieu irradié. C’est cette énergie absorbée qui

aux résultats de nos mesures. Les doses délivrées en

engendre des modifications physico-chimique du milieu irra-

scanographie volumique dentaire à faisceau conique

dié pouvant entrainer des dommages biologiques suscep-

(CBCT) ont été mesurées pour 2 systèmes (Accuitomo

tibles de causer des dommages tissulaires pour le patient.

3D de Morita et Kodak 9500 Cone Beam 3D System)

Cette dose physique s’exprime en Gy (1 gray = 1 joule/kilo-

afin de confirmer la réduction de dose attendue par

gramme de milieu) ou en mGy pour la radiologie. Peu

rapport à l’utilisation des scanners volumiques multi-

d’études ont rapporté les doses typiques habituelles en sca-

coupes (MSCT). Les doses délivrées pour les différents

nographie volumique dentaire.

protocoles cliniques ont été mesurées à l’aide de dosimètres thermoluminescents (DTL) positionnés dans

La seconde façon est de calculer la dose efficace résultant de

une section « mandibulaire » de la tête d’un fantôme

la mise en œuvre d’une procédure utilisant les rayonnements

anthropomorphique. Les doses mesurées sont nette-

ionisants. Cette grandeur est proportionnelle à la dose absor-

ment plus faibles pour le scanner dentaire que pour le

bée pondérée par un coefficient tenant compte de la nocivité

scanner hélicoïdal dans un rapport 2 à 10 suivant les

du rayonnement et par un facteur proportionnel à la radio-

protocoles d’examen.

sensibilité des tissus et organes irradiés. La dose efficace

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met d’évaluer le risque radio-induit potentiel résultant de la

présentant une double divergence, non-négligeable aussi

procédure. Pour bien montrer que l’on se trouve dans l’éva-

bien dans le plan transverse que dans la direction longitudi-

luation du risque, elle s’exprime en mSv lorsque la dose est

nale, a été rendue possible grâce à l’augmentation des puis-

en mGy. Plusieurs études [1-6] se sont intéressées aux doses

sances de calcul disponibles sur les nouvelles stations de cal-

efficaces résultant des examens réalisés en scanographie

cul et surtout grâce au développement de nouveaux

volumique dentaire.

algorithmes de reconstruction permettant de prendre en compte cette conicité.

Dans ce travail, nous avons limité notre étude à la mesure de la dose absorbée pour les différents protocoles disponibles

Cette technologie a connu un développement important dans

sur 2 scanographes volumiques dentaires Accuitomo 3D de

le domaine dentaire puisqu’il existe aujourd’hui, sur le mar-

Morita et Kodak 9500 Cone Beam 3D System et pour les

ché, une offre fournie pour des scanners volumiques à fais-

conditions cliniques habituelles. Afin de pouvoir comparer

ceau conique (CBCT). Les raisons d’un tel engouement sont

les doses délivrées par la scanographie volumique dentaire

multiples :

à faisceau conique (CBCT) aux doses délivrées par les scan-

•

ners hélicoïdaux multi-coupes (MSCT) nous avons calculé, à

Volume d’acquisition : les scanners volumiques dentaires

permettent d’adapter le volume d’acquisition ce qui permet

partir de nos mesures, l’Index de Dose Scanographique

d’obtenir une résolution spatiale variable. En effet, la taille

Volumique (IDSV) habituellement utilisé pour caractériser l’ir-

des voxels diminue proportionnellement avec le volume

radiation du patient en scanographie [7]. L’IDSV représente

exploré permettant d’obtenir des résolutions de 0,3 mm à

la dose moyenne délivrée dans le volume exploré. Avec le

0,1 mm voire légèrement inférieure.

Produit Dose-Longueur (PDL en mGy.cm) qui permet de faire une évaluation du risque, l’IDSV est une des grandeurs à

•

Résolution spatiale isotropique. Ces scanners (CBCT)

déterminer dans le cadre du contrôle de qualité des installa-

permettent d’obtenir des voxels cubiques contrairement, aux

tions et une des informations dosimétriques à fournir dans

scanners volumiques à acquisition hélicoïdale multicoupes

les comptes rendus d’actes utilisant les rayonnements ioni-

(MSCT) qui présentent une moins bonne résolution (0,5 à

sants [8].

0,6 mm) en longitudinal suivant l’axe z par rapport à la résolution dans le plan transverse (environ 0,3 mm).

Dans un contexte où les doses délivrées au patient en scanographie sont jugées souvent trop élevées du fait du non res-

•

pect des recommandations de la Société Française de

ner dentaire dédié, l’anatomie maxilo-mandibulaire est

Radiologie (SFR) [9] nos résultats constituent une première

explorée à partir des scanners volumiques à acquisition héli-

approche pouvant conduire à la détermination de Niveaux

coïdale équipés d’un logiciel spécifique type « Dentascan ».

de Référence Diagnostiques (NRD) [10] pour la scanogra-

Les doses délivrées sont relativement importantes aussi le

phie volumique dentaire. Ce concept a été introduit pour

gain attendu de l’utilisation d’un appareil dédié est une

renforcer le principe d’optimisation [7, 11-13] comme

réduction non-négligeable des doses délivrées.

Des doses d’irradiation moindre : en l’absence de scan-

l’exige la réglementation dans le domaine des expositions aux rayonnements ionisants à des fins médicales.

T OMOGRAPHIE

M ATÉRIEL

ET

M ÉTHODES

Pour les scanners volumiques dentaires à faisceau conique,

VOLUMIQUE À FAISCEAU

Accuitomo 3D de Morita et Kodak 9500 Cone Beam 3D

CONIQUE

System, nous avons mesuré la dose pour les protocoles cli-

Depuis l’introduction du scanner au milieu des années 1970,

niques habituellement utilisés avec les paramètres techniques

nous avons assisté à une évolution spectaculaire des perfor-

présentés dans le tableau I pour le scanner Accuitomo 3D

mances au cours des 10 dernières années. La dernière évo-

(mode haute résolution) et incluant la réalisation des 2 cli-

lution en date a été l’introduction de nouveaux appareils uti-

chés de centrage (« Scout View ») et dans le tableau II pour

lisant des détecteurs matriciels de grandes dimensions

le scanner Kodak 9500.

permettant l’exploration de tout un volume au cours d’une seule rotation. L’utilisation d’un faisceau d’ouverture conique

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imagerie

Tableau I : Paramètres techniques utilisés pour les différents protocoles cliniques, en mode haute résolution, disponibles sur le scanner volumique dentaire à faisceau conique (CBCT), Accuitomo 3D de Morita .

Tableau II : Paramètres techniques utilisés pour les différents protocoles cliniques disponibles sur le scanner volumique dentaire à faisceau conique (CBCT), Kodak 9500 CB-3D System .

La dosimétrie a été réalisée en utilisant une partie (sections 1 à 9 d’épaisseur unitaire 25 mm) correspondant à la tête d’un fantôme anthropomorphique d’un adulte mâle composé des structures osseuses et de matériaux plastiques équivalent

Photo 1 : Sections 1 à 9 du fantôme RANDO positionné sur le scanner

tissu (Radiation ANalog DOsimetry [RANDO] ; Nuclear

volumique dentaire à faisceau conique.

Associates, Hicksville, NY) (Photo 1).

multi-barrettes, nous nous sommes placés dans des conditions de détermination de l’Indice de Dose Scanographique Volumique, IDSV [7] en positionnant un dosimètre au centre

Nous avons mesuré la dose délivrée à l’aide de dosimètres

de la section et 4 dosimètres, à environ 1 cm sous la surface,

thermoluminescents (DTL) de fluorure de lithium (LiF TLD 700

en postérieur, latéral gauche, antérieur et latéral droit.

de Harshaw) sous forme de dosimètres solides de dimensions 3,2 x 3,2 x 0,9 mm3. Pour chaque protocole, 5 dosimètres DTL ont été positionnés dans la section 7 du fantôme (Photo 2). Afin de pouvoir comparer les mesures à celles habituellement disponibles pour les scanners volumiques

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R ÉSULTATS Les résultats obtenus sont présentés dans les tableaux III et

imagerie

IV respectivement pour le scanner Accuitomo 3D et pour le scanner Kodak 9500

Photo 2 : Vue de dessus de la section 7 « Mandibule » du fantôme RANDO permettant de visualiser le positionnement des dosimètres thermoluminescents (DTL) utilisés pour mesurer la dose.

Pour le scanner Accuitomo, nous avons complété la dosimétrie en disposant des dosimètres à la surface du fantôme pour déterminer la dose en des points particuliers : •

Commissure gauche de la lèvre pour le protocole

« Mandibule partielle centrée » •

Région sub-mandibulaire droite pour le protocole

Tableau III : Valeurs des doses mesurées pour les différents protocoles du scanner Accuitomo 3D, en mode haute résolution, aux 5 positions choisies à l’intérieur de la section 7 du fantôme Rando et en des points particuliers.

« mandibule centrée » •

Parotide droite pour le protocole « massif facial

complet » •

Oreille droite, cristallin droit et cristallin gauche pour

l’examen de l’oreille droite De même, pour le scanner Kodak 9500, nous avons complété la dosimétrie en mesurant la dose en des points particuliers : •

Parotide gauche, cristallins droit et gauche pour le

champ d’acquisition 20 x 18 à 90 kV •

Commissures droite et gauche de la lèvre pour le champ

d’acquisition 15 x 9 à 90 kV

Tableau IV : Valeurs des doses mesurées pour les différents protocoles du scan-

Les dosimètres ont été étalonnés dans un faisceau de cobalt

ner Kodak 9500 aux 5 positions choisies à l’intérieur de la section 7 du fantôme

(60-Co) de référence et nous avons utilisé un coefficient F de

Rando et en des points particuliers.

1,20 pour tenir compte de l’hypersensibilité de la réponse du fluorure de lithium aux basses énergies du faisceau RX du scanner (environ 60 keV) par rapport à la haute énergie du cobalt (1,25 MeV) F = (Dose cobalt pour la réponse L/Dose RX pour la même réponse L) = 1,20

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A partir des résultats obtenus et présentés dans les tableaux

D ISCUSSION

III, IV et V, il est possible de calculer les indices de dose sca-

Pour le scanner Accuitomo 3D, la dose délivrée étant stricte-

imagerie

ment proportionnelle à la charge (mAs), il est possible de calculer la dose délivrée, à partir des mesures réalisées pour le mode « haute résolution » avec 185 mAs, pour le mode « faible dose » nécessitant 52,5 mAs et le mode « standard » utilisant 105 mAs (Tableau V). Il est aussi possible d’estimer la dose délivrée par les clichés de centrage utilisant chacun 4 mAs mais avec 80 kV ce qui représente environ 75% de la dose à 90 kV.

Photo 3 : Extrait de la documentation du scanner dentaire Accuitomo de Morita permettant de visualiser le rapprochement du détecteur de l’axe de rotation entre les champs de vue 14 x 10 et 17 x 12

nographique volumique normalisés (nIDSV en mGy/mAs) pour la valeur commune de la haute tension des 2 systèmes de 90 kV. Cette indice qui représente la dose moyenne délivrée dans le volume couvert par l’exploration permet de comparer les débits utilisés pour les 2 scanners étudiés .

Comparaison des IDSV normalisés (nIDSV en mGy/mAs) à 90 kV pour les CBCT Accuitomo 3D de Morita et Kodak 9500 CB-3D System : Tableau V : Estimation des doses délivrées (mGy) et du Produit Dose Longueur

• ACCUITOMO 3D :

(mGy.cm) pour les différents modes cliniques disponibles sur le scanner

- Champ de vue 17 x 12 : nIDSV = 0,068 mGy/mAs @

Accuitomo 3D de Morita.

Contrairement aux valeurs affichées au pupitre qui montrent

90 kV

une augmentation de la dose de 17,2 mGy à 18,6 mGy

- Champ de vue 14 x 10 : nIDSV = 0,087 mGy/mAs @

lorsque l’on passe du protocole « Mandibule centrée » avec

90 kV

un champ de vue de 14 x 10 au protocole « Massif facial

• KODAK 9500

complet » avec un champ de vue de 17 x 12, nous avons mesuré une diminution de la dose de 16,1 mGy à 12,6

- Champ de vue 20 x 18 : nIDSV = 0,042 mGy/mAs @

mGy. En se reportant au manuel d’utilisation, nous consta-

90 kV

tons que le mode 17 x 12 est obtenu en rapprochant le

- Champ de vue 15 x 9 : nIDSV = 0,040 mGy/mAs @

détecteur de l’axe de rotation, de 302 mm à 204 mm pour

90 kV

une distance conservée de 540 mm entre la source RX et

Le CBCT Kodak 9500 délivre une dose 1,5 fois moindre que

l’axe de rotation (Photo 3). A partir de ces données tech-

l’Accuitomo 3D pour le grand champ d’acquisition et 2 fois

niques il est possible de calculer la diminution du rapport

moindre pour le petit champ d’acquisition. Il faudrait, à

d’agrandissement géométrique qui passe de 1,56 à 1,38.

partir de ces résultats, compléter l’étude en estimant la qua-

Dans ces conditions, nous devons nous attendre à une dimi-

lité des images produites afin de juger si la qualité des

nution de la dose délivrée proportionnellement au rapport

images est similaire en terme de résolution spatiale (tailles

des agrandissements élevé au carré (1,38/1,56)2 puisque

de pixels différentes entre les 2 systèmes), de détectabilité à

la dose varie comme l’inverse carré des distances soit 0,78.

bas contraste, … ?

L’accord est excellent et correspond bien au rapport des doses mesurées diminuant de 16,1 mGy à 12,6 mGy soit

Ces valeurs de dose mesurées peuvent être comparées à la

un rapport identique de 0,78 entre ces mesures.

dose délivrée lorsqu’un scanner hélicoïdal avec un logiciel

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de reconstruction dentaire (« Dentascan ») est utilisé. Nous

C ONCLUSION

avons relevé des valeurs typiques de 40 mGy pour l’indice

En plein débat sur les doses délivrées par la scanographie,

de dose scanographique volumique (IDSV) et de 430

souvent jugées excessives, l’arrivée sur le marché des scan-

imagerie

mGy.cm pour le produit dose longueur (PDL) sur un scanner

ners volumiques dentaire à faisceau conique (CBCT) doit

Aquilion 64 de Toshiba utilisé dans le service de radiologie

retenir toute notre attention. Nous avons mesuré les doses

Guilloz (Pr A. Blum) au CHU de Nancy.

délivrées pour les différents protocoles cliniques disponibles

Nous constatons que le scanner volumique dentaire à fais-

sur le scanner Accuitomo 3D de Morita et le scanner Kodak

ceau conique Accuitomo 3D de Morita délivre, pour le

9500 CB 3D et constaté que celles-ci sont, pour le mode « haute résolution » le plus irradiant, 3 à 4 fois moins irra-

mode « haute résolution » des doses 3 à 4 fois inférieures

diant que les scanners volumiques multi-coupes (MSCT)

aux doses habituellement délivrées quand l’examen est réa-

habituellement utilisés pour le scanner Accuitomo et presque

lisé sur un scanner hélicoïdal. Ces résultats sont tout à fait

10 fois moindre pour le mode standard disponible sur le

conforme à la littérature [2-4, 12] avec des écarts sur la

scanner Accuitomo et pour le scanner Kodak 9500.

dose efficace rapportés beaucoup plus important. Si la qua-

L’utilisation du mode « standard » pour le scanner

lité diagnostique de l’image est suffisante, l’utilisation du

Accuitomo 3D permet d’obtenir un gain de dose supplé-

mode « standard » permet d’obtenir une réduction de la

mentaire d’un facteur 2.

dose délivrée d’un facteur 2 supplémentaire.

De plus, l’acquisition volumique à partir d’un scanner den-

D’autre part pour le scanner volumique dentaire à faisceau

taire dédié présente un certain nombre d’avantages comme

conique, Kodak 9500, nous montrons que les doses déli-

la résolution isotropique avec des dimensions de voxels infé-

vrées sont presque 10 fois inférieures aux doses habituelle-

rieures (jusqu’à 0,2 mm de côté) à celles du scanner hélicoï-

ment délivrées quand l’examen est réalisé sur un scanner

dal et la possibilité de limiter le champ de vue à la région

hélicoïdal.

explorée ce qui contribue à limiter l’irradiation du patient donc à améliorer la radioprotection de celui-ci.

Finalement, ces mesures de dose devraient être complétées par une évaluation de la qualité des images produites par les systèmes étudiés pour préciser si les différences de dose constatées ont un retentissement sur la qualité d’image.

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