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18/03/2010 Contrôle de qualité des installations de Radiologie Carlo Maccia (CAATS-Bourg-La-Reine)

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18/03/2010

Contrôle de qualité des installations de Radiologie

Carlo Maccia(CAATS-Bourg-La-Reine)

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Sommaire

• Rappel de la Règlementation en vigueur• Contrôles demandés en Radiodiagnostic• 3 Exemples (haute tension et qualité d’image)• Techniques de mesure• Objets-test• Perspectives d’avenir en matière de contrôle

de qualité

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Règlementation

• Au niveau international– Directive 96/29/Euratom du 13 mai 1996 : normes

de base de radio-protection– Directive 97/43/Euratom sur les Expositions

Médicales– Principe ALARA (As Low As Reasonably

Achievable) = Maintenir la dose “au niveau le plus faible raisonablement possible compte tenu des facteurs économiques et sociaux”, Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR)

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Règlementation Nationale

• Loi 98-535 du 1er Juillet 1998 sur le renforcement de la veille sanitaire– Contrôle de Qualité défini par décret– Coût à la charge de l’exploitant

• Arrêté du 3/03/03 fixant la liste des DM soumis àobligation de maintenance, et CQ externe ou interne

• Décret 2001-1154 du 5/12/01: Modalités pour – Radiothérapie– Mammographie– Ostéodensitométrie

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Dispositif de Sécurité Sanitaire pour les Dispositifs Médicaux utilisant des

rayonnements ionisants Matériovigilance

Autorité de SûretéNucléaire

Direction Générale de la Santé

Agence Française de Sécurité Sanitairedes Produits de Santé - AFSSAPS

Organismede Contrôle FabricantsExploitants

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Règlementation Nationale• Décision du 27/03/03 fixant les modalités du CQ des

mammographes analogiques (modifié depuis, voir site de l’AFSSAPS)

• Décision du 20/04/05 fixant les modalités du CQ des d'ostéodensitomètres

• Décision du 30/01/06 fixant les modalités du CQ des mammographes numériques

• Décision du 24/09/07 fixant les modalités du CQ interne de certaines installations de radiodiagnostic

• Décision du 22/11/07 fixant les modalités du CQ des scanographes

• Décision du 8/12/08 fixant les modalités du CQ desinstallations de radiologie dentaire

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Particularités par modalité

--Arrêt

immédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Non-Conformitégrave

Mensuel, 4 x an, annuel

3 x an, annuelAnnuel

3 x semaine, annuel,

conditionnel

Quotidien, Hebdomadaire

Semestriel

Quotidien, Hebdomadaire

Semestriel

PériodicitéCQ Interne

NON/OUINON/OUINON/OUIOUIOUIOUIAgrémentAFSSAPS

Initial,Annuel,

quinquennal

Initial, puis

annuelAnnuel

Initial, mensuel, Annuel

Initial, puissemestriel

Initial, puissemestriel

PériodicitéCQ Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Type de CQ

DentaireScannerRadiodiag.OstéoMammoNumérique

MammoAnalogique

--Arrêt

immédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Arrêtimmédiat de l’exploitation

Non-Conformitégrave

Mensuel, 4 x an, annuel

3 x an, annuelAnnuel

3 x semaine, annuel,

conditionnel

Quotidien, Hebdomadaire

Semestriel

Quotidien, Hebdomadaire

Semestriel

PériodicitéCQ Interne

NON/OUINON/OUINON/OUIOUIOUIOUIAgrémentAFSSAPS

Initial,Annuel,

quinquennal

Initial, puis

annuelAnnuel

Initial, mensuel, Annuel

Initial, puissemestriel

Initial, puissemestriel

PériodicitéCQ Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Interne et Externe

Type de CQ

DentaireScannerRadiodiag.OstéoMammoNumérique

MammoAnalogique

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Nombres d’installationsconcernées en France

• Mammographes Analogiques : 2 300

• Mammographes Numériques : 500

• Ostéodensitomètres : 1 700

• Radiodiagnostic : 15 000 !

On change d’échelle !

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Matériel nécessaireSensitomètre et Densitomètre

kVpmètre (non invasif, précision +/-3%)Dosimètre (précision +/- 5%)Appareil de mesure du temps d’exposition

Objet-test (mires) pour le réglage du moniteur, la résolution àbas contraste et la résolution spatiale

Plaques d’aluminum (pur à 99%; ép.1 et 2mm jusqu’à 5 mm)Fantôme équivalent patient ( PMMA ou eau) de section 30x30 cm et de 20 cm de hautPlaques de cuivre (ép 2 à 3 mm couvrant l’automatisme)

Règle radio-opaque graduée ou autre dispositif pour la mesuredu champ et mètre ruban

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En pratique…

• Trois exemples d’essais de contrôle qualité(mesure des kV, débit de dose max à l’entréedu patient, qualité d’image)

– Du protocole écrit à la pratique

– L’expérience et les astuces

• Perspectives d’avenir

• Discussion…

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Multimètres Électroniques pour la mesure de la haute tension (kV)

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• Gros foyer• Couple anode-filtration : filtration minimale• Multimètre : radiographie, Anode/filtration, plage de mesure des KV

• 6.1.1.1.2.1 Exactitude• kV : kVmin, 70 kV, kVmax• Charge : mAmax/2 (ou entre 40 et 80 mAs avec t = 100 ms)• Temps : 100 ms

• 6.1.1.1.2.2 Répétabilité• Même réglage, 70 kV : 5 tirs

• Tolérances : Exactitude ± 10 %• Répétabilité ± 5 % ou ± 10% si réglage

électromécanique• NB : si le réglage manuel n’est pas possible insérer des plaques de

cuivre à la sortie du tube pour modifier la consigne des kV.

6.1.1 Tension appliquée au tube

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6.1.1 Tension appliquée au tube

Détecteur : film, ERLM, Ampli

Supportpatient

Anode Tube + filtres Détecteur : film, ERLM, Ampli

Anode tube + filtres

Collimateur

Collimateur

kVp-mètrefiltration

Plaquecuivre

Plaquecuivre

Dist.FoyerDét.

Dist.FoyerDét.

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Forme d’onde

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• Placer 20 cm de PMMA sur le support patient • Utiliser un champ de 20 x 20 cm à l’entrée du PMMA (en fonction de la

position du tube)• Placer la mire au centre du champ à l’entrée du PMMA

• Mire à 45° pour les systèmes numériques

• Systèmes numériques : sélection du pixel le plus petit possible• Utiliser la « Distance Foyer–Récepteur » la plus utilisée

• En tout automatique exposer avec la cellule centrale sélectionnée

• En manuel : 70 kV et noircissement de 1,3 DO sur le film• Plaque ERLM : indice de sensibilité dans les limites• Visualisation : un pixel image = un pixel écran• Tolérances : résolution minimale : >= 1,6 pl/mm

6.1.4 Résolution Spatiale (graphie)

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6.1.4 Résolution Spatiale (graphie)

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6.1.4 Résolution Spatiale (graphie)

Anode tube + filtres

Collimateur

Dist.Foyer-Récept.

Dist.Foyer-patient

Dist.Foyer-Récept.

Dist.Foyer-Patient

25 cm20 cm PMMA

20 cm PMMA

Récepteur

Grille

GrilleExposeur

Exposeur

Mire FL18

Support

Récepteur

20 cm PMMA

Collimateur

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6.1.4 Résolution Spatiale – les meilleurs résultats sont au centre

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6.2.3 Débit de dose maximum àl’entrée du patient

Patient ayant subi 3 TIPS en une semaine. (a) 6 mois plus tard, (b) à 7,5 mois, (c) à 10 mois, (d) à 22 mois, e) à 23 mois (lambeau de greffe cutanée).

(a)

(b)(c)

(d)

(e)

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DES Radiologie 2010

INTENSIFICATEUR D’IMAGE

+

Face d ’entrée

Face de sortie

Photocathode

Electrode E1

Electrode E3

Electrode E2

Electrons

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Arceau de scopie

Note :Amplificateur de brillance

Tube

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INTERET GENERAL DU CONTRÔLE (1)L’utilisation d’une chaîne de radioscopie télévisée (CRT) peut entraîner une exposition non négligeable du patient

Au bloc opAu bloc opéératoire, le personnel est mal protratoire, le personnel est mal protééggéé du du rayonnement diffusrayonnement diffuséé par le patient et la gaine du par le patient et la gaine du tubetube

Une CRT est constituUne CRT est constituéée de plusieurs tubes e de plusieurs tubes àà vide qui vide qui vieillissent avec le temps :vieillissent avec le temps :

un amplificateur de brillance un amplificateur de brillance –– capteur plancapteur planun tube analyseur un tube analyseur –– camcamééra CCDra CCDdes moniteurs viddes moniteurs vidééoo

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En fonctionnement automatique, la diminution En fonctionnement automatique, la diminution progressive des gains de ces composants est progressive des gains de ces composants est compenscompenséée par :e par :

une augmentationune augmentation du ddu déébit de dose du faisceau bit de dose du faisceau primaire (hausse simultanprimaire (hausse simultanéée des kV et des mA)e des kV et des mA)

une augmentationune augmentation des kV, ce qui contribue des kV, ce qui contribue ààdiminuer le contraste de ldiminuer le contraste de l’’imageimage

INTERET GENERAL DU CONTRÔLE (2)

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Ces augmentations de dose et de kV sont Ces augmentations de dose et de kV sont rarement observrarement observéées par les utilisateurs es par les utilisateurs qui ne disposent pas de rqui ne disposent pas de rééfféérences.rences.

LL’é’évaluation de la qualitvaluation de la qualitéé des images des images éétant tant subjective, il faut disposer dsubjective, il faut disposer d’’objetsobjets--test test qui permettent la quantification des qui permettent la quantification des rréésultats.sultats.

INTERET GENERAL DU CONTRÔLE (3)

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ECHELLE DES GRIS DE LA CHAÎNE TELEVISEE (4)

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ECHELLE DES GRIS DE LA CHAÎNE TELEVISEE (5)

Le fantôme inclut:• Un échelon à 10 plages

dont le % de contraste transmis va de 0 à 0,9 (blanc)

• Deux cercles dont la transmission est égale à1 et 0 respectivement àl’intérieur de 2 carrés dont le contraste est de 0,9 et 0,08

• Un anneau en plomb

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DEBIT DE DOSE A L’ENTREE D’UN PATIENT (1)II-- IntIntéérêt:rêt:

SS’’assurer que la valeur du dassurer que la valeur du déébit de dose reste bit de dose reste acceptable pour les patients et acceptable pour les patients et éévaluer lvaluer l’é’état tat ggéénnééral du fonctionnement de la charal du fonctionnement de la chaîîne de scopie.ne de scopie.

IIII-- MatMatéériel:riel:DosimDosimèètre ou tre ou kVpmkVpmèètretreObjetObjet--test test ééquivalentquivalent--patient patient «« normalnormal »» pour recouvrir la pour recouvrir la face dface d’’entrentréée du tube amplificateure du tube amplificateurPlaque de 2 mm de Pb.Plaque de 2 mm de Pb.

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DEBIT DE DOSE A L’ENTREE D’UN PATIENT (2)IIIIII-- ProcProcéédure:dure:

SSéélectionner le mode automatiquelectionner le mode automatique

Placer sur la table, lPlacer sur la table, l’’absorbant absorbant ééquivalentquivalent--patient (bloc de plexiglas ou Cu) et la chambre patient (bloc de plexiglas ou Cu) et la chambre dd’’ionisation au centre du faisceau primaire ionisation au centre du faisceau primaire ààll’’entrentréée de d’’un milieu absorbantun milieu absorbant

DDééclencher lclencher l’’exposition et attendre la exposition et attendre la stabilisation de lstabilisation de l’’imageimage

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DEBIT DE DOSE A L’ENTREE DU PATIENT (3)

Relever le dRelever le déébit de dose correspondantbit de dose correspondant

Augmenter lAugmenter l’é’épaisseur du milieu absorbantpaisseur du milieu absorbant

Mesurer le dMesurer le déébit de dose dbit de dose déélivrlivréé en mode en mode automatique pour chaque configuration.automatique pour chaque configuration.

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Un patient “standard” peut être simulé par un bloc de plexiglas de 10 cm. La distance table-face d’entrée de l’amplificateur est de 35 cm (cette distance sera maintenue constante pour différentes épaisseurs de patient)

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Le centrage de la chambre d’ionisation est aiségrâce au faible agrandissement (la face d’entrée de l’amplificateur est proche de la chambre).

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Le débit de dose à l’entrée est de :1,78 mGy/min.

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Épaisseur du fantôme égale

à 20 cm.

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Le débit indiqué par la chambre est de : 8,85 mGy/min

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Si l’on éloigne du patient la face

d’entrée de l’amplificateur de

20 cm supplémentaires, le débit de dose

à l’entrée du patient

augmente.

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Noter l’agrandissement de la chambre (l’amplificateur est éloigné du patient).

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Noter l’image agrandie de la chambre (l’amplificateur est éloigné du patient).

Précédemment la distance entre la table et l ’amplificateur était de 35 cm

Maintenant la distance entre la table et l’amplificateur est de 55 cm

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Le débit de dose avec une distance table-amplificateur de 55 cm est de: 17,91 mGy/min (àcomparer avec le débit précédent de 8,85 mGy/min)

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L’épaisseur du fantôme est

augmenté à 30 cm.

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Le débit de dose àl’entrée du patient augmente jusqu’à24,8 mGy/min (8,85 mGy/min pour une épaisseur de 20 cm).

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Importance du rayonnement diffusé : avec 10 cm de PMMA le débit de dose est de 0,2 mGy/h.

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Importance du rayonnement diffusé : avec 20 cm de PMMA le débit de dose est de 1 mGy/h.

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Importance du rayonnement diffusé : avec 30 cm de PMMA le débit de dose est de 3 mGy/h.

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En mode “haut contraste” le débit de dose dû au rayonnement diffusé (avec 30 cm de PMMA),

augmente jusqu’à 7 mGy/h. Le débit de dose à l’entrée du patient dans ces conditions est de 59,6 mGy/min.

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Des équivalents-patient (plaques en Cu) doivent être placés à l’entrée de l’amplificateur de brillance pour la mesure du débit de dose à l’entrée du patient.

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Une collimation supplémentaire s’impose pour éviter que le faisceau primaire n’atteigne

l’amplificateur de brillance sans atténuation.

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La chambre d’ionisation est placée avant les filtres pour la mesure de la dose à l’entrée du patient. Un carton peut aider à la mise en place de la chambre.

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Le centrage de la chambre peut s’avérer difficile.

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Le câble de connexion de la chambre àl’électromètre doit être fixé à la paroi pour éviter tout mouvement de la chambre.

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La chambre est correctement centrée (champ 23 cm).

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Les distances foyer-chambre

et foyer-amplificateur doivent être mesurées.

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Diamètre de l’amplificateur : 17 cm Débits de dose mesurés en mGy/min:1 mm Cu, mode normal / mode haut contraste: 1,9 / 4,62 mm Cu, mode normal / mode haut contraste : 4,6 /10,9

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Diamètre de l’amplificateur : 23 cm Débits de dose mesurés en mGy/min:1 mm Cu, mode normal / mode haut contraste : 1,7 / 4,02 mm Cu, mode normal / mode haut contraste : 4,3 /10,2

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Diamètre de l’amplificateur : 31cm Débits de dose mesurés en mGy/min:1 mm Cu, mode normal / mode haut contraste : 1,5 / 3,72 mm Cu, mode normal / mode haut contraste : 4,1 / 9,7

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La chambre est ensuite ôtée

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MESURE DU DEBIT DE DOSE MAXIMUM

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Préparatifs pour la mesure du débit de dose maximum.

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La chambre d’ionisation doit être protégée pour éviter tout mauvais fonctionnement et/ou écrasement dû au poids du fantôme en Plexiglas. Elle doit être placée au contact du fantôme pour tenir compte du rayonnement rétrodiffusé.

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La chambre d’ionisation doit être protégée pour éviter tout mauvais fonctionnement et/ou écrasement dû au poids du fantôme en Plexiglas. Elle doit être placée au contact du fantôme pour tenir compte du rayonnement rétrodiffusé.

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Tout objet radio-opaque (une clef) peut être utilisé pour centrer la chambre par rapport à l’amplificateur de brillance (cela peut aider à comprendre les mouvements de l’arceau

ou de la table)

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La clef peut aider à comprendre les mouvements de l’arceau ou de la table.

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Évidemment la clef doit être ôtée après le centrage de la chambre.

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L’amplificateur de brillance doit être aussi loin que possible de la table et le tube aussi proche que possible du patient. Ces conditions géométriques sont les plus défavorables et le débit de dose mesuréreprésente le maximum d’irradiation délivrée au niveau de la peau du patient.

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Noter la position très rapprochée du tube et de la table.

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Un tablier plombéreplié est utilisépour mesurer le débit de dose maximum (il est équivalent à 2 mm de Pb).Le tablier est placéau dessus de la chambre d’ionisation qui est protégée.

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Noter la géométrie très défavorable du point de vue de la radioprotection du patient: le tube radiogène est très

rapproché de la table et l’amplificateur de brillance est très éloigné du patient.

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Dans une telle configuration le générateur affiche le maximum des kV possible pour ce genre d’équipement : 110 kV et 3,06 mA.

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Le débit de dose mesuré est de 79,5 mGy/min

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La qualité d’image est dégradée. Le contour de la chambre est à peine visible.

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En mode haut contraste et pour la même géométrie le générateur affiche les kV maximum à

110 kV et 7,34 mA.

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En mode haut contraste le débit de dose maximum est de 186,7 mGy/min.

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La qualité d’image est toujours dégradée mais néanmoins légèrement améliorée par rapport à la configuration

précédente

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DEBIT DE DOSE A L’ENTREE DU PATIENT (4)

IVIV-- TolToléérance:rance:Les recommandations imposent un Les recommandations imposent un changement dans la CRT (tube analyseur changement dans la CRT (tube analyseur seul ou avec le tube amplificateur) lorsque seul ou avec le tube amplificateur) lorsque le dle déébit de dose bit de dose àà la surface dla surface d’’entrentréée de d’’un un patient atteintpatient atteint 100 100 mGymGy/minute/minute pour le pour le champ le plus petit (vasculaire) etchamp le plus petit (vasculaire) et 200 200 mGymGy/minute/minute (interventionnel)(interventionnel)

VV-- FrFrééquence:quence:1 fois par an ou apr1 fois par an ou aprèès une maintenance.s une maintenance.

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6.2.4.2.1 Résolution à bas contraste (scopie)

• Utiliser la mire FG 18 • S’assurer que l’éclairement ambiant est adapté à la visualisation sur le moniteur• Sélectionner un champ le plus proche de 23 cm• Exposer la mire et observer sur le moniteur les deux structures carrés situées

aux extrémités de l’échelle de contraste• Si possible, régler le contraste du moniteur pour faire apparaître les disques

faiblement contrastés à l’intérieur des carrés • Fixer la tension à 70 kV dans le mode radioscopie le plus utilisé• Positionner une plaque de cuivre de 1 mm à la sortie du tube• Fixer la mire FG 18 sur la face d’entrée de l’amplificateur, au centre du champ et

à 45 ° de l’axe principal de l’image • Se positionner à une distance de 4 à 5 fois le diamètre de l’écran• Observer les différents disques de contrastes de la série et déterminer le dernier

disque complètement observable• Utiliser la table des contrastes : fonction de l’épaisseur de cuivre et de la haute

tension utilisée• Tolérances : Contraste nominal > 4,5 % : Remise en conformité dès que possible

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6.2.4.2.1 Résolution à bas contraste (scopie)

Amplificateur de brillance

Supportpatient

Anode Tube + filtres

Anode tube + filtres

Collimateur

Plaquecuivre

Plaquecuivre

Dist.FoyerRécept.

Dist.FoyerRécept.

Mire FL 18

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MIRE FL 18

0,42 %

12,8 %

4,5 %

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Objet-Test (18FL) pour le contrôle de routine de la qualité de l’image

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Mise en place de l’objet-test au niveau de la face d’entrée de l’amplificateur de brillance

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Le centrage peut s’avérer parfoisdifficile.

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Solution alternative permettantd’attacher le filtre en Cu à l’objet-test

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Image DICOM correctement stockée(champ de 23 cm).

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Mesure du bruit et de la perte de contraste

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Qualité d’image

Fréquence d’exécution du test : hébdomadaire, mensuelle, annuelle

Combien de détails sont réellement visibles ?

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Le contrôle de qualité interne est une approchedu système

• Analyse (automatique) des données et interprétation (automatique) des résultats

•Echange d’informations • Connaissance et expertise

Le contrôle de qualité ne se résume pas à la simple fonction de mesure des

performances techniques et à la collecte de données

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PROCEDURES• Execution des tests• Acquisition des données• Elaboration et analyses des

mesures• Interpretation des résultats• Reporting

BASE DE CONNAISSANCE• Modalité d’exécution des tests• Valeurs limites, tolérances• Caractéristiques techniques de l’équipempent• Relations entre input (spectre X) et output (image)• Symptomes et dysfonctionnements

Communications

STRUCTURE DES DONNEES• Equipements et composants• Protocoles QC• Test• Essais• Données brutes• Intruments de mesures

Contôle de qualité

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AUTOMATISATION du QCSuivi à long terme des performances du système

• Reconnaissance automatique de l’image indépendamment des éventuels défauts de construction (ex: position et contraste des détails),agrandissement, résolution spatiale, orientation etrotation du fantôme.

• Localisation automatique des détails au sein de l’image.

• Mesure automatique des indices de qualité.

Avec un fantôme d’image

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• Améliorer l’efficacité de l’évaluation de la qualité de l’image grace à l’élimination des variabilités intra et inter-observateur et à l’augmentation de la sensibilité de la méthode suivie (utlisation d’indices continus).

• Reduire les ressources humaines nécessaires au sein du processus d’évaluation des images.

• Utiliser les résultats des évaluations automatiques comme “entrée” du processus d’interprétation des données également automatisé et relié à un système expert via internet : http://www.cyberqual.it/remotecontrol/caats/

AUTOMATISATION du QCSuivi à long terme des performances du système

Objectifs

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Instrument

PhantomImageAutomaticAcquisition andAnalysis

= PIAAA (πA3)

Fonctionne avec tous les fantômes de Leeds.

AUTOMATISATION du QCSuivi à long terme des performances du système

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Seuil VisibleInvisible

AUTOMATISATION du QCSuivi à long terme des performances du système

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

No du détail

CN

R

R-1R-2R-3R-4R-5R-6R-7R-8R-9R-10

Seuil VisibleInvisible

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X-Ray Centre 1

Supervision Centre 1 Supervision Centre 2 Supervision Centre n

QC Information Interchange Node(WEB Server)

X-Ray Centre 2 X-Ray Centre m

Internet

Internet

AUTOMATISATION du QCSuivi à long terme des performances du système

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• L’ampleur de la tache à accomplir (Contrôle de qualité à l’échelle nationale) impose l’introduction de moyens d’acquisition des données modernes, fiables, dynamiques et interactifs

• L’automatisation des procédures permet d’optimiser les ressources techniques et humaines nécessaires

• L’efficacité de la démarche est améliorée

• La qualité globale du système de production des images ainsi que la qualité des soins délivrés aux patients sont optimisés (images et dose)

CONCLUSIONS