Optimisation et réduction de la dose d’irradiation au scanner : aspects techniques et impact en pratique clinique courante

CT radiation dose optimization and reduction : technical aspects and impact in clinical pratice

• Auteur / Autrice : Alban Gervaise
• Direction : Alain Blum
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 03/10/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie adaptative diagnostique et interventionnelle (Nancy) - Imagerie Adaptative Diagnostique et Interventionnelle / IADI
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Drapé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pedro Augusto Gondim Teixeira, Alain Noël
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Brisse, Hubert Ducou Le Pointe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie médicale -- Qualité de l'image

Scanographes

Rayons X

Rayonnements -- Dosage

Mots clés libres

Dose d’irradiation

Optimisation

Rayons X

Réduction

Scanner

Computed Tomography

Optimization

Radiation dose

Reduction

X-Ray

Résumé

Depuis son introduction dans les années 1970, le scanner est devenu une technique d’imagerie médicale incontournable grâce à son excellente performance pour le diagnostic de nombreuses pathologies. Toutefois, le scanner est un examen d’imagerie irradiant. Compte-tenu des risques potentiels de cancer radio-induit liés aux faibles doses de rayons X, la réduction de la dose d’irradiation au scanner est primordiale. Dans ce travail, nous avons étudié plusieurs facteurs techniques et comportementaux qui permettent d’optimiser et de réduire la dose d’irradiation au scanner, tout en préservant une excellente performance diagnostique. Du côté des facteurs comportementaux, la sensibilisation des équipes médicales et paramédicales est fondamentale dans une démarche d’optimisation de la dose d’irradiation au scanner. De même, la limitation du nombre de phases d’acquisition et la réduction de la couverture d’acquisition sont deux manières simples pour réduire les doses délivrées. Du côté des facteurs techniques, nous avons montrés que l’utilisation des reconstructions itératives, par rapport aux reconstructions standards en rétroprojection filtrée, permet de réduire de moitié la dose d’irradiation des scanners, à qualité d’image équivalente. L’acquisition en mode volumique pour les scanners avec une faible couverture d’acquisition et l’utilisation de la modulation automatique du milliampérage permettent aussi de réduire et d’optimiser les doses. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’optimisation de protocoles de scanner en pratique clinique courante en se focalisant sur les scanners réalisés pour la recherche d’une colique néphrétique et pour les scanners en imagerie ostéo-articulaire. Dans ce dernier domaine, nous avons aussi proposé des protocoles de scanner pour des applications cliniques avancées comme le scanner dynamique des articulations ou le scanner de perfusion tumorale

Since its introduction in the 1970s, computed tomography (CT) has become the technique of reference in medical imaging for many diseases due to its high diagnostic performance. Its main limitation is the radiation dose delivered to the patient. Considering the potential risks of radiation-induced cancer caused even with low dose exposure, dose reduction in CT is essential. In this work, we studied several technical and behavioral factors that allow for CT radiation dose reduction and optimization, without modifying the diagnostic performance. Among the behavioral factors studied, education and awareness of radiologists and radiology technicians are important elements for CT radiation dose reduction. Limiting CT scan coverage and the number of acquisition phases is also a straightforward and effective way to reduce dose exposure. Regarding technical factors, we have shown that iterative reconstruction algorithms can reduce in half the radiation dose in comparison with standard filtered back projection, while maintaining equivalent image quality. The use of wide volume mode for acquisitions with a short coverage and the use of the automatic tube current modulation can also be used to reduce and optimize CT radiation dose. Finally, we provide guidelines to optimize CT radiation dose in some clinical settings such as renal colic and musculoskeletal CT. We also propose practical guidelines for advanced clinical applications of joint dynamic CT and perfusion CT in musculoskeletal disease