Formation en radioprotection des patients : partie spécifique aux manipulateurs en électroradiologie

(1)

Arrêté du 18 Mai 2004 relatif aux programmes de

formation portant sur la radioprotection des patients exposés aux rayonnements ionisants (NOR:SANYO0421830A)

Cyril Voyant

PSRM ; PCR au CHD Castelluccio, Unité Radiophysique Service Radiothérapie, 20176 Ajaccio -

Recherche au Laboratoire SPE, Université de Corse, CNRS-UMR 6134, 20250 Corte cyrilvoyant@hotmail.com

cyril.voyant@univ-corse.fr

Formation radioprotection

des patients:

Avril-11

Programmes spécifiques aux manipulateurs et aux cadres en électroradiologie

médicale

Radioprotection des patients Avril 2011

2/64

Pourquoi la radioprotection des patients

L’exposition radiologique pour raison médicale est justifiée, les bénéfices qui en découlent ne doivent pas être contestés mais son utilisation

nécessite un encadrement adéquat

3/64

Pourquoi la radioprotection des patients

Article (Brenner 2007) entre 1991 et 1996 0,4% de tous les cancers américains étaient attribués aux examens CT, aujourd’hui l’estimation

est comprise entre 1,5 et 2%.

(2)

4/64

Le cadre législatif

La radioprotection est un ensemble de mesures destiné à assurer la protection de l'homme et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants

tout en permettant de les utiliser.

Le code de la santé publiquefixe, entre autre, les limites de doses

admissibles pour le public Le code du travailorganise la

radioprotection dans l'entreprise, par exemple, les

limites de dose, le suivi dosimétrique des travailleurs

exposés ou le balisage des zones d'exposition

5/64

Sommaire

Spécialité : Manipulateur Electroradiologie

 Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique:

radiologie, CT, RT et MN

 Aspect dosimétrique : radiologie, CT, RT, MN

 Assurance qualité en médecine

 Optimisation des doses Tronc commun

 Nature des rayonnements et leurs interactions

 Expositions naturelles et artificielles

 Effets radiobiologiques

 Le radioprotection : principe et mise en oeuvre

6/64

Sommaire



Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique



Dosimétrie



Assurance qualité



Optimisation des doses



Cas particulier de la femme enceinte

Radiologie Tomodensitométrie Médecine nucléaire Radiothérapie Radioprotection des patients Avril 2011

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7/64

Le rayonnement en radiologie conventionnelle

Le rayonnement en radiologie est basé sur l’émission de photons X, survenant par processus inélastique nucléaire (freinage) et électronique (fluorescence) d’électrons sur une anode. Le tube RX est utilisé en :

radiologie conventionnelle, scanner, scopie, mammographie, radiographie numérisée…

8/64

Le rayonnement en radiologie conventionnelle

Quatre composantes fondamentales de ce type de rayonnement:

mA, s, kV, filtre

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Le rayonnement en médecine nucléaire

Plusieurs radionucléides pour une méthodologie commune :

Fixation vectorisée d’un isotope radioactif, puis détection du rayonnement direct (MN) ou indirect (TEP)

Imagerie Fonctionnelle

Il existe une partie de ce domaine médical qui vise à traiter certaines pathologies cancéreuses. On l’appelle

Radiothérapie interne. Les activités mises en jeu sont très importantes

(MIRD) Radioprotection des patients Avril 2011

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10/64

Le rayonnement en scannographie

Production de rayonnement identique au cas

radiologie conventionnelle, la

différence réside dans l’aspect rotationnel de l’acquisition tomographique

11/64

Le rayonnement en radiothérapie

Les énergies mises en jeu sont considérables, le process de fabrication des X

(MV) nécessite l’utilisation de cavité raisonnante

Ne pas oublier que dans un service de radiothérapie, il existe du rayonnement KV, utilisé lors de la simulation virtuelle des traitements

(standard actuel) Il existe une partie de ce domaine qui utilise les propriétés radiologiques de source radioactive scellée ou non :

Curiethérapie, irathérapie Radioprotection des patients Avril 2011

12/64

L’image en radiologie conventionnelle-1

L’image radiologique (tomo ou plane) est basée sur la prise de contraste liée à l’atténuation des tissus biologiques les plus

denses (image radiante) Radioprotection des patients Avril 2011

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L’image en radiologie conventionnelle-2

Trois type de détecteurs : Film AgBr avec intensificateur, CsI, aSi…(numérique) et les amplificateurs

de luminance (scopie) couplés ou non avec une numérisation CCD

Attention quel que soit l’examen radiologique, il existe des artéfacts inhérents au patient, dont il faut avoir conscience : Mouvement (temps d’acquisition), métal sur organe (choix

localisation), objet sur patient (bagues colliers…) L’image peut être polluée par des

artéfacts systématiques (durcissement, volume partiel..), patients, détecteurs

(ou au système de détection), reconstruction, au film (développement)

Les impératifs cliniques Meilleure qualité d’image

Acquisition rapide Grille antidiffusante

Compression Airgap Taille du foyer Exposeur automatique

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L’image en médecine nucléaire-1

La médecine nucléaire est une modalité diagnostique qui comprend trois grands

modes : Mode planaire (et corps entier), tomoscintigraphique

et cinétique

Le principe de détection repose sur la propriété intrinsèque que possèdent les

cristaux scintillateurs Radioprotection des patients Avril 2011

15/64

L’image en médecine nucléaire-2

De nombreux paramètres

peuvent influer la qualité de l’image : Collimateur, compromis

entre RS et sensibilité Orbite d’acquisition Alignement mécanique Fenêtre spectrométrique,

fraction de diffusé Echantillonnage

Atténuation Uniformité Mouvement Détecteurs miroirs

Dynamique du pharmaceutique Lit examen

Liste des principaux cristaux scintillateurs

NaI(Tl) Germanate de Bismuth

CsI(Na)

Liste des principaux détecteurs SC Germanium HP

CdTe

Liste des principaux détecteurs à gaz

Xe Radioprotection des patients Avril 2011

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16/64

L’image en scanographie-1

Acquisition du contraste dans la zone explorée (pas ou hélice) par le biais de détecteurs solides

ou à gaz (mono ou multibarrettes). Puis traitement par algorithme (rétroprojection ou itératif) de ces données pour en faire un rendu transverse Outre les constantes radiologiques

standards, il en existe des spécifiques à cette modalité :

Pitch, collimation, échelle Hounsfield, filtration physique (inhérente et additionnelle) et numérique (reconstruction),

balayage, largeur de coupe

17/64

L’image en scannogrphie-2

Limitation statistique de l’image Brooks et DiChiro ont relié la

dose à la peau au bruit dans l’image, à la résolution spatiale et à l’énergie du

faisceau s²= K.E/(W³.D) Directement lié à la qualité de

l’image

Durcissement du faisceau Lors de la traversée du patients, l’énergie moyenne du faisceau augmente, il devient de

plus en plus « dur » d’où un m de plus en plus faible pour un même tissu (artéfact cuvette,

bande et trainée). Filtre add, papillon, soft, balayage inclinaison

Volume partiel Cet effet se produit quand une

structure est partiellement présente dans la coupe (bande

traînée). Directement lié à la largeur de coupe Radioprotection des patients Avril 2011

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L’effet différentiel en radiothérapie

 Méthodologie possible grâce à l’avènement des collimateurs

multilames (MLC) Idéologie thérapeutique : se conformer

au volume cible afin d’y concentrer les effets délétères ; augmentation ratio

Dose Tumeur/Dose tissus sains Accélérateur d’électrons de type linac

 La technique de référence est la radiothérapie conformationnelle, avec simulation virtuelle directe ou différée et

utilisation de contention

Cette approche n’est pas forcément exacte dans le cadre d’autres

sources de rayonnement (synchrotron, hadronthérapie,

neutron, NBCT..) Radioprotection des patients Avril 2011

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19/64

La mesure de dose : Appareillage

Quelle que soit la modalité, l’appareillage est presque

toujours le même pour la détection des rayonnements

ionisants CI, jonction PN , Mosfet, TLD, film radio ou

Gafchromic

20/64

Sommaire



Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique



Dosimétrie :



Assurance qualité



Optimisation des doses



Cas particulier de la femme enceinte

21/64

Dosimétrie : le scanner-1

(8)

22/64

Dosimétrie : le scanner-2

23/64

Dosimétrie : le scanner-3

24/64

Dosimétrie : le scanner-4

(9)

25/64

Dosimétrie : le scanner-5

Exemple de relevé dosimétrique en scanographie

26/64

Dosimétrie en médecine nucléaire-1

Une modalité qui fait peur Et pourtant !!

27/64

Dosimétrie en médecine nucléaire-2



^

=

 ^

i i i k

h I E k h

m h A k

D^( ) .1,6.10¹⁹. . .( ) En médecine nucléaire la

dosimétrie est essentiellement liée à une connaissance très précise de l’activité injectée (chambre puit, décroissance…).

Une fois cette activité connue et la cinétique biologique du radiopharmaceutique obtenue, il

suffit d’appliquer la formule suivante



^^ ^

= ^

i i i

h k h

A.1,6.10¹⁹. . ( )

Ce mode dosimétrique est très peu réalisé dans la réalité, sauf dans les services présentant une utilisation thérapeutique des radio pharmaceutiques (A=10GBq, 50Gy à la

tumeur) Radioprotection des patients Avril 2011

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28/64

Dosimétrie en radiologie-1

Plusieurs grandeurs dosimétriques sont utilisées

afin de caractériser l’installation radiologique ou

la dose au patient : Dose dans l’air Dose à l’entrée Dose en profondeur Produit Kerma Surface (qui est indépendant de la distance entre le

détecteur et la source)

A partir de mesures relativement simples à effectuer, il est possible de remonter à la dose

effective, ou équivalente, à chaque organe : logiciel spécifique de simulation (PCWMC, MC,

NRPB…)

29/64

Dosimétrie en radiologie-2

Une façon simple de quantifier la dose à l’entrée du

faisceau

30/64

Dosimétrie en radiothérapie-1

C’est le premier domaine où la dosimétrie a existé. C’est le milieu

médical qui comporte le plus de contraintes dosimétriques. La mesure de dose est essentiellement faite par chambre d’ionisation (mais aussi par SC ou TLD) et toute mesure sous appareil (voir contrôle qualité) est corrélée à un logiciel nommé Treatment Planning System qui possède toutes les caractéristiques de l’appareil (accélérateur virtuel).

Pour une balistique et un patient donné, on peut connaître la répartition

de dose en tout point de l’espace (dosimétrie 3D avec hétérogénéité)

ANT 0°

OPD 240°

LATD 270°

OAD 300°

OPG 120°

LATG 90°

OAG 60°

POST 180°

VESSIE PROSTATE RECTUM

(11)

31/64

Sommaire



Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique



Dosimétrie



Assurance qualité



Optimisation des doses



Cas particulier de la femme enceinte

Radiologie Tomodensitométrie Médecine nucléaire Radiothérapie

32/64

Assurance de qualité

33/64

Assurance de qualité en radiologie conventionnelle

Contrôle Qualité

Soumis à déclaration

Décision du 24 septembre 2007 fixant les modalités du contrôle de qualité de certaines installations de radiodiagnostic Décision du 30 janvier 2006 (J.O n°60 du 11 mars 2006 page 3712 texte n°41) fixant les modalités du contrôle de qualité

des installations de mammographie numérique Décision du 16 décembre 2005 modifiant la décision du 7 octobre 2005 fixant les modalités du contrôle de qualité des

installations de mammographie analogique Sensitométrie machine à développer

KV mAs CDA Répétabilite linéarité

PKS Taille de faisceau

De Résolution bas contraste et spatiale

Contrôle externe

…. (recommandation du GIM si mammographie) Arrêté du 22 septembre 2006 relatif aux informations dosimétriques devant figurer dans un

compte rendu d'acte utilisant des rayonnement ionisant

NRD et obligation de contrôle qualité interne et

externe

Si dépistage Révision juillet 1998

(12)

34/64

Assurance de qualité médecine nucléaire

Contrôle Qualité Soumis à autorisation

Cahier de la SFPM recomandation Mode planaire Mode corps entier Mode tomographie

Arrêté du 22 septembre 2006 relatif aux informations dosimétriques devant figurer dans un

externe

35/64

Assurance de qualité en scannographie

Contrôle Qualité Soumis à autorisation

Décision du 22 novembre 2007 fixant les modalités du contrôle de qualité des scanographe

Identification, audit Bruit Uniformité resolution

Mouvement table Profil de dose Profil de sensibilité

IDSP

Arrêté du 22 septembre 2006 relatif aux … informations dosimétriques devant figurer dans un

externe Radioprotection des patients Avril 2011

36/64

Assurance de qualité en radiothérapie



Radiothérapie : obligation de personnel qualifié



Les manipulateurs en électroradiologie

Décret n° 2003-270 du 24 mars 2003



Les radiothérapeutes

Décret n° 2007-389 du 21 mars 2007 Décret n° 2003-270 du 24 mars 2003 Arrêté du 18 mai 2004



Les PSRM (Personnes Spécialisées en Radiophysique Médicale)

Décret n°2007-875 du 14 mai 2007 Décret n° 2007-389 du 21 mars 2007 Décret n° 2003-270 du 24 mars 2003 Arrêté du 19 novembre 2004 Arrêté du 22 septembre 2006

(13)

37/64

Assurance de qualité en radiothérapie-2

Contrôles périodiques

Mécanique

Mode dosimétrie relative

rendement en profondeur (tol 1%) profil, homogénéité symétrie (3%) autres mesures dosimétriques

TPS

Finalité: Une précision de l'ordre de 2 % dans les régions à faible gradient de dose, et de 2 mm dans les régions à fort gradient

Décision du 27 juillet 2007repris dans le code de santé publique

MODE RELATIF

38/64

Assurance de qualité en radiothérapie-2

Contrôle en terme de dose absolue effectué avec un dosimètre de référence (étalonnage bi-annuel dans un laboratoire officiel)

Calibration en terme de débit de fluence de la chambre moniteur contenue dans la tête de traitement (calibration de l’Unité Moniteur)

Correspondance entre un nombre d’ionisation dans la chambre moniteur et une dose dans des conditions de référence

ex X18 10x10 dsa100 10 cm dans l’eau alors 1UM correspond à un dépôt de dose de 1cGy (données entrées au préalable dans le TPS) Tolérance 2%

MODE ABSOLU

39/64

Assurance de qualité en radiothérapie-3

Contrôle triennal effectué par mesures internes mais interprétation dans un laboratoire agréé

Mesures faites pour le moment avec des TLD par le laboratoire EQUAL ESTRO

Vérification de toute la chaîne de planification TPS, R&V et accélérateur

Tolérence 5%

Voir décision du 27 juillet 2007 et du 02 mars 2004

MODE EXTERNE

(14)

40/64

Assurance de qualité en radiothérapie-4



Validations et signatures à chaque étape de tous les intervenants, autorisation suivant la fonction.



Protocoles de fonctionnement (le projet POPM) obligatoire dans tous les établissements de radiothérapie. (

Arrêté du 19 novembre 2004 relatif à la formation, aux missions)



Place prépondérante de l’informatique

Ex Réseau informatique du CHD Castelluccio

Scanner TPS

Factur.

R&V

PMSI

ONCOR

41/64

Assurance de qualité en radiothérapie-5

Obligatoire courant de l’année 2008

mesure de la dose in-vivo pour chaque faisceau lors de la séance initiale.

Mesures (DTL ou SC)

Calculs TPS

<5%

>5% Reprise Dosimétrie + reprise étalonnage Détecteur in-vivo Suite traitement Vs

LIE AUX ACCIDENTS

RECENTS

42/64

Sommaire



Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique



Dosimétrie



Assurance qualité



Optimisation des doses



Cas particulier de la femme enceinte

(15)

43/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-1

La premiere cause de surdosage est liée à l’acquisition de clichés qui n’auront aucune importance diagnostique

Multiples spires (cas thoracique) ou incidences non utilisée (expiration et pneumothorax) Cf guide de bon usage des examens d’imagerie médicale

Justification médicale de l’irradiation et non de

principe

Obtention de l’information radiodiagnostic avec une exposition minimale du patient

Optimisation

44/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-2

Optimisation radiodiagnostic

Base commune à toutes les technologies

radiologiques

Optimisation spécifique liée aux caractéristiques intrinsèque de l’appareillage

(mammographie scopie radiographie numérique….

Attention la réduction de la dose va indéniablement modifier

la qualité de l’image

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Optimisation des doses en radiodiagnostic-3

Base commune à toutes les technologies

radiologiques

Filtration Taille de champs

Focalisation mAs et kV

Grille Compression agrandissement Image figée Vs Image radiante rendu de l’image Radioprotection des patients Avril 2011

(16)

46/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-4

Quelques Notions de Base

•Filtration => De ⇘

•kV ⇗=> Contraste ⇘=> mAs ⇘=> De et E ⇘

•Compression ⇗=> Diffusé ⇘=> Bruit ⇘=> Durcissement ⇘=> E ⇘

•Agrandissement ⇗=> Diffusé ⇘=> Bruit ⇗=> E ⇗

•Grille antidiffusante ⇗=> Diffusé ⇘=> Bruit ⇗=> E ⇗

•Couple détecteur de bonne sensibilité, bonne résolution et bien utilisé, =>

résolution ⇗bruit ⇘contraste objet ~ contraste image

•mAs ⇗=> Contraste Image ⇘(cas du film) => De et E⇗

•kV ⇘ => Absorption Iode ⇗( pic à40 keV) => Contraste ⇗

L’Economie de dose est très complexe, la protocolisation des actes radiodiagnostics est primordiale

Possibilité de se faire aider par la PSRM de l’établissement et le constructeur de l’appareillage

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Optimisation des doses en radiodiagnostic-5

Exemple pédiatrique

L’utilisation de la grille n’est pas toujours justifiée

48/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-6

Optimisation en scopie

C’est la modalité où les utilisateurs sont le moins formés (interventionnel) L’utilisation du mode

pulsé permettrait un gain dosimétrique

considérable

•Durée de scopie 1-20 mGy/min

•Choix du mode (continu ou pulsé)

•Utilisation discontinue

•Centrage laser et non par amplificateur

•Nombre de graphie (0,1-3mGy/cliché)

•Réglage pour information temporelle et non diagnostique (rôle de la graphie)

•kV élevés et mAs faible de préférence

•Collimation +++

•Si interventionnel tube écarté du patient et ampli proche, pas de zoom (10-40 mGy/min), 5 Gy en deux heures, ne pas oublier de changer l’entrée des faisceaux en cours de traitement

•Limiter l’utilisation de la grille

(17)

49/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-7

Optimisation en sénologie

•Choix du foyer le plus adapté

• utilisation de la Cellule d’exposition (étalonnage très important)

•Compression +++

•Airgap+++

•Grille+++

•Bilan sensitométrique conforme

Exemple pour un sein de 4,5cm d’épaisseur Dose sein = 6,4mGy; Dose mi-ép = 0,7mGy; Dose Glande = 1,6mGy

) , (

. F kV CDA D

D

_glande

=

_entrée

La dose à l’entrée doit être de l’ordre de 10mGy (MTM100) et la dose moyenne à la glande de 1mGy sans grille (3mGy avec grille)

50/64

Optimisation des doses en radiodiagnostic-8

Optimisation en radiologie numérique

La seule différence vis a vis tout ce que l’on vu jusqu’ici réside dans le mode de détection numérique où

analogique numérisé

•Verifier les différents filtres numérique (passe bas, haut …), et le fenêtrage

•Verifier le process d’impression si l’interpretation se fait sur planche

•La résolution maximale est liée à la taille du pixel Radioprotection des patients Avril 2011

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Optimisation des doses en médecine nucléaire

La dose en Médecine Nucléaire est contrairement aux autres

modalités, connue avant l’acquisition des images. Celles-ci

n’influeront en rien la dose déposée dans le patient Les protocoles d’injection doivent

être clairement établis et respectés.

La principale source de surexposition réside en un

problème d’étalonnage d’activimètre ou un défaut de

traçabilité des radio- pharmaceutiques Radioprotection des patients Avril 2011

(18)

52/64

Optimisation des doses en scanographie

53/64

Optimisation des doses en scanographie-2

Rappel des notions de dosimétrie tomodensitomérique

Les facteurs qui influencent le plus la dose patient sont

comme en radiologie conventionnel les

kV et les mAs

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Optimisation des doses en scanographie-3

Liste des principaux facteurs influençant la dose en scanographie

•Attention l’épaisseur de coupe influe sur l’ IDSP,

notamment pour des valeurs <5mm

•En mode jointif (Pitch=1) D _moy =CDTI _w

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55/64

Optimisation des doses en radiothérapie

•Scanner dosimétrique

•Calcul 3d avec Hétérogénéité

•Conformation (MLC)

•Simulation virtuelle

•Imagerie portal

•Dosimétrie in-vivo

•Protocole de vérification des centrages, des dosimétries et des IP

•double calcul d’UM

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Optimisation des doses en radiothérapie-2

Techniques innovante permettant l’escalade de dose pour une toxicité aux organes à risques

identiques Idéologie axée sur le contrôle tumoral on augmente la dose aux VC plutot que de diminuer la dose

aux OAR Radioprotection des patients Avril 2011

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Optimisation des doses radiothérapie-4

Radiothérapie guidée par l’image et irradiation en condition

stéréotaxique

(20)

58/64

Optimisation des doses radiothérapie-5

Homogénéité des volumes cibles –5 +7%

Dose aux volumes (Dose Volume Histogramm)

Normal Tissu Complication Probability

Tumor Control Probability

Passage en équivalent biologique si le cas le nécessite (fractionnement ou étalement modifié)

Equivalent Uniform Dose

Liste des outils permettant l’optimisation des dose en

radiothérapie

59/64

Conclusion

60/64

Sommaire



Du rayonnement à l’effet diagnostique ou thérapeutique



Dosimétrie



Assurance qualité



Optimisation des doses



Cas particulier de la femme enceinte

(21)

61/64

Cas particulier de la femme enceinte

Les doses qui peuvent posées problème sont essentiellement liées à un

irradiation thérapeutique (RTE, RTI, curiethérapie), il faut toutefois éviter (tant que

faire ce peut) d’irradier une femme enceinte

62/64

Cas particulier de la femme enceinte-2

Effets létaux

Effets malformatifs, tératogène (SNC, …

Effets carcinogènes

Effets de transmission de malformation à la descendance

63/64

Cas particulier de la femme enceinte-3

Thérapie Si l’irradiation représente une chance de survie pour la mère, elle doit être faite mais dans des conditions particulière (RTE, RTI,

ira, Curie…) Suivant les SA et la dose une interruption de grossesse peut être

proposée

Médecine nucléaire

Si forte dose ou isotope autre que Tc (Iode) alors il

faut être sur de la non grossesse (bilan

biologique)

Si justification alors adaptation des protocoles

(embolie perfusion et ventilation que si doute…), pour les pharmaceutiques à élimination urinaire il faut

augmenter la diurèse et la fréquence de miction

Radiodiagnostic

Si zone pelvienne hors champs pas de problème

Si pas de retard de règle (<2semaines) discussion avec le radiologue mais si justification pas

de contre-indication

Grossesse averée, il faut décaler la date de l’examens si possible sinon information sur les risques de malformation et minimisation des constante dosimétrique (PDS,

CDTI…)

Découverte de la grossesse à postériori calcul de la dose recue

avec le radiophysicien Conduite à tenir en cas d’exposition

Question à poser à la patiente concernant une éventuelle grossesse Radioprotection des patients Avril 2011

(22)

64/64

FIN

Merci de votre attention

Ce fut long mais vous êtes tranquille pour les dix prochaines années!!!!