CTscan
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GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas GLOSSAIRE Risque Relatif : le risque relatif compare les risques de décès par cancer au sein de populations exposées et non exposées à des rayonnements ionisants. RR = (risque) pop. exposée (risque) pop. non exposée Un risque relatif supérieur à 1 signifie donc que le groupe exposé est plus à risque de mourir d’un cancer comparativement au groupe non exposé. Excès de Risque Relatif : l’excès de risque relatif est une autre façon de décrire les risques de développer un cancer mortel. ERR = 1 − RR Ainsi, un excès de risque relatif de 1 correspond à un risque relatif de 2 et inversement. ABREVIATIONS ET ACRONYMES APIBQ : Association des Physiciens et Ingénieurs Biomédicaux du Québec. CT : Computed Tomography. CTDI : Computed Tomography Dose Index. DLP : Dose Length Product. ERR : Excès de Risque Relatif. FDA : U.S. Food and Drug Administration. Gy : Gray. HHFG : Healthcare Human Factors Group. HSCM : Hôpital du Sacré-Cœur de Montréal. IC : Intervalle de Confiance. ICRP : International Commission on Radiological Protection. IRSN : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire. MDCT : Multi Detector Computed Tomography. mGy : milli-Gray. mSv : milli-Sieverts. ONU : Organisation des Nations Unies. SDCT : Single Detector Computed Tomography. SFR : Société Française de Radiologie. Sv : Sieverts. Rapport Préliminaire - ii - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX Figure 1 : Récapitulation des principales caractéristiques du mode de fonctionnement des CT-scan. p.4 Figure 2 : Schématisation du nombre de rangées de capteurs à rayons X présents sur les CT monobarrette (SDCT) et multi-barrettes (MDCT). p.5 Tableau 1 : Synthèse des données relatives aux doses effectives en fonction des différents types d’appareils, des protocoles scanographiques, de la région scannée et du sexe des patients. p.12 Tableau 2 : Synthèse des données relatives aux doses équivalentes par organe. p.13 Tableau 3 : Comparatif des doses reçues par un individu selon des sources d’irradiation de nature différentes. p.14 Tableau 4 : Effets déterministes relatifs aux doses élevées de rayonnements ionisants. p.16 Rapport Préliminaire - iii - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas SOMMAIRE GLOSSAIRE p.ii ABREVIATIONS ET ACRONYMES p.ii LISTE DES FIGURES ET TABLEAUX p.iii I. INTRODUCTION p.1 1. CONTEXTE GENERAL 2. DEFINITION DE LA QUESTION II. METHODE 1. BASES DE DONNEES 2. CRITERES D’INCLUSION/EXCLUSION 3. RECHERCHE COMPLEMENTAIRE 4. LES ARTICLES RETENUS III. RESULTATS 1. MODE DE FONCTIONNEMENT DES SCANNERS 2. L’ESSOR DES EXAMENS TOMODENSITOMETRIQUES 3. LES DOSES EN SCANOGRAPHIE a. L’Imagerie Médicale b. Les MDCT c. Définitions des Doses d. Quantification des Doses e. Comparatif 4. LES RISQUES LIES AUX DOSES a. Préambule b. Effets Déterministes c. Effets Stochastiques d. Risques Indirects IV. DISCUSSION 1. L’ESSOR LIE AUX MDCT 2. LES DOSES LIEES AUX MDCT 3. LES RISQUES LIES AUX MDCT p.1 p.1 p.2 p.2 p.2 p.2 p.3 p.4 p.4 p.5 p.6 p.6 p.7 p.7 p.9 p.14 p.14 p.14 p.15 p.16 p.20 p.22 p.22 p.22 p.24 V. RECOMMANDATIONS p.26 REFERENCES p.27 Rapport Préliminaire - iv - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas I. INTRODUCTION 1. CONTEXTE GENERAL Face à la banalisation des examens tomodensitométriques et à l’essor des nouvelles technologies de scanners multi-barrettes, les patients actuellement traités dans les centres médicaux du Québec sont souvent soumis à des doses d’irradiation plus importantes que par le passé. Or, bien que certains scientifiques tendent à penser que l’accroissement de l’irradiation est susceptible d’augmenter les risques de cancer, il n’existe à ce jour aucun suivi des doses reçues par les patients, ni des protocoles utilisés au cours des examens cliniques. Alarmés par la situation, le comité de radioprotection de l’Association des Physiciens et Ingénieurs Biomédicaux du Québec (APIBQ) et l’Hôpital du Sacré-Cœur de Montréal (HSCM) souhaitent réagir afin d’assurer la protection des patients et du personnel hospitalier. S’inspirant des méthodes développées notamment en Europe, ils s’engagent dans un projet d’envergure provinciale visant à légiférer les pratiques concernant l’utilisation des appareils de tomodensitométrie. La première étape du projet consiste en une étude dosimétrique. Par voie de questionnaires, les centres d’imagerie médicale du Québec seront invités à communiquer leurs pratiques. Cette étape permettra d’une part d’évaluer les doses réellement reçues par les patients, et d’autre part de déterminer les protocoles cliniques couramment utilisés. La seconde étape a pour dessein l’élaboration d’un guide de radioprotection en tomodensitométrie à l’usage des centres médicaux québécois. Ce dernier comprendra des recommandations permettant d’établir des protocoles sécuritaires, ainsi que des clauses visant à assurer le contrôle qualité des scanners. Afin d’apporter une contribution à l’APIBQ et l’HSCM dans la réalisation de ce projet, nous nous sommes vus confiés la résolution de la problématique suivante : « Quelles sont les doses acceptables auxquelles devraient être exposés les patients après un CT-64 barrettes ? » 2. DEFINITION DE LA QUESTION La formulation de la précédente problématique étant relativement vaste, elle a dans un premier temps été redéfinie et scindée en deux sous-problèmes de consistance égale. Ainsi, la question qui sustente le présent document peut s’énoncer comme suit : « Dans les pays industrialisés, quels sont les doses et les risques associés à l’utilisation des nouvelles technologies de CT-scan multi-barrettes ? » Plus précisément, nous limiterons nos efforts à l’étude des doses et des risques encourus par des patients adultes subissant un examen scanographique de la tête, du thorax, de l’abdomen, ou du pelvis. Pour ce faire, seules les pratiques développées aux Etats-Unis, au Canada, en France, au RoyaumeUni, en Allemagne, et au Japon seront considérées. Rapport Préliminaire -1- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas II. METHODE Deux approches méthodologiques ont été mises à profit pour mener à bien cette revue de la littérature. Tout d’abord, une recherche d’articles scientifiques en lien avec la problématique a été menée dans différentes bases de données. Parallèlement, les sites Internet d’organisations professionnelles dont le champ d’expertise a trait au domaine de la radiologie et de la radioprotection ont été explorés. 1. BASES DE DONNEES Dans un premier temps, la recherche documentaire a été effectuée à l’aide de la base de données PubMed-MEDLINE, spécialisée dans le domaine de la santé et des sciences médicales. Par la suite, des bases de données plus générales dédiées à l’ingénierie, telles que ScienceDirect, ISI Web of Knowledge, et Compendex, ont été explorées. Les mots clefs employés au cours de nos investigations sont les suivants : scanner ; CT ; CT-scan ; computed tomography ; tomography ; scanography ; 16 slice ; 64 slice ; 256 slice ; multislice ; multi-slice ; MDCT ; dose ; radiation ; ionizing radiation ; dosimetry ; risks ; exposure ; healthcare ; cancer. Il est important de noter que de multiples combinaisons de ces termes ont été utilisées, chacune d’entre elles regroupant soit les termes anglais, soit leurs traductions françaises (i.e. multi-slice = multi-barrettes). 2. CRITERES D’INCLUSION/EXCLUSION Dans le but de restreindre les résultats aux articles les plus pertinents, nous avons employé un certain nombre de critères d’inclusion et d’exclusion. Ainsi, tous les documents devaient être rédigés en langue anglaise ou française et avoir été publiés au plus tôt en 2000. Cette limite temporelle a été choisie au regard du développement considérable rencontré par les scanners multi-barrettes à partir de cette date. Par ailleurs, comme mentionné plus haut, seuls les patients adultes et les examens tomodensitométriques courants ont retenu notre attention. L’ensemble des documents traitant des doses et/ou des risques en scanographie pédiatrique a de fait été écarté. De même, toutes les données relatives à l’analyse par CT multi-barrettes des membres supérieurs et/ou inférieurs n’ont pas été prises en compte. Pour finir, nous avons exclus les articles scientifiques réalisés dans tout autre pays que les puissances Nord-Américaines – Etats-Unis et Canada – européennes – France, Royaume-Uni et Allemagne – et asiatique – Japon. Lors de l’analyse des articles retenus, un examen systématique et approfondi des références bibliographiques a été réalisé afin d’obtenir d’autres études intéressantes. 3. RECHERCHE COMPLEMENTAIRE Suite à cette revue de la littérature, nous avons cherché de plus amples informations sur la radiologie et la radioprotection en visitant les sites d’organismes officiels tels que l’International Commission on Rapport Préliminaire -2- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Radiological Protection (ICRP, 2008, 07 janvier), l’U.S. Food and Drug Administration (FDA, 2008, 15 février), ou encore l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN, 2008, 12 février) et la Société Française de Radiologie (SFR, 2008, 15 février). 4. LES ARTICLES RETENUS Les articles retenus peuvent se subdiviser en quatre grandes catégories. Regroupant l’ensemble des études épidémiologiques, la première catégorie est la plus conséquente. Hétérogène, elle renferme différents types d’articles ; depuis la revue à caractère descriptif (Amis et al., 2007; Brenner et al., 2003; Brenner et Hall, 2007; Frush et Applegate, 2004; Rice et al., 2007), à l’étude épidémiologique de grande envergure (Cardis et al., 2005), en passant par les études d’ampleur modérée (Brenner et Elliston, 2004). La seconde catégorie d’articles réunit l’ensemble des rapports d’organismes internationaux tels l’ICRP et l’Organisation des Nations Unies, et nationaux tels le Healthcare Human Factors Group basé à Toronto (Canada) et l’Environmental Health & Safety de Davis (Californie). La troisième est constituée de deux études rétrospectives ; celle de Mettler et al. (2000) analysant les données relatives à plus de 33 000 CT réalisés au sein d’un même établissement hospitalier et celle de Lee et al. (2004) soumettant plus d’une centaine de patients, médecins et radiologues à des questionnaires concernant les doses et risques associés aux CT-scans. Enfin, la quatrième et dernière catégorie d’articles rassemble des études comparatives et des études de cas utilisées pour dresser l’inventaire des doses délivrées par les CT multi-barrettes (Brix et al., 2004; Cohnen et al., 2003; Cohnen et al., 2006; Einstein, Henzlova et Rajagopalan, 2007; Hausleiter et al., 2006; Kuiper et al., 2003; Luz et al., 2007; Mori et al., 2006; Mori et al., 2007). Rapport Préliminaire -3- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas III. RESULTATS 1. MODE DE FONCTIONNEMENT DES SCANNERS Un CT-scan est un appareil d’imagerie médicale fonctionnant de la manière suivante. Une table motorisée, sur laquelle le patient est allongé, se déplace longitudinalement au travers d’un anneau circulaire (Cf. Fig. 1). Cet élément se compose d’une source de rayons X et d’un ensemble de capteurs tournant de façon synchrone. Aujourd’hui, la grande majorité des scanners fonctionnent en mode hélicoïdal, c'est-à-dire que le déplacement de la table et l’émission/réception des rayons X se font de manière continue et simultanée. Une fois la région anatomique scannée, les différentes coupes obtenues sont traitées par ordinateur ce qui permet de visualiser les organes internes en trois dimensions (Brenner et Hall, 2007). Figure 1 : Récapitulation des principales caractéristiques du mode de fonctionnement des CT-scan. Il existe deux grandes catégories de CT : les mono-barrette et multi-barrettes. Tel que l’illustre la figure 2 ci-après, les SDCT ne disposent que d’une seule rangée de capteurs alors que les MDCT peuvent en posséder entre 4 et 256 (16 dans le cas présent). Chaque rangée comporte entre 600 et 900 capteurs à rayons X et permet d’acquérir une coupe transversale de la région scannée. Un CT 4 barrettes peut donc réaliser 4 coupes en une seule révolution des émetteurs/récepteurs, un CT 16 barrettes 16 coupes, et ainsi de suite (ICRP, 2007). Rapport Préliminaire -4- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Figure 2 : Schématisation du nombre de rangées de capteurs à rayons X présents sur les CT mono-barrette (SDCT) et multi-barrettes (MDCT). 2. L’ESSOR DES EXAMENS TOMODENSITOMETRIQUES Lorsqu’ils sont apparus pour la première fois au début des années 1970, les scanners étaient uniquement employés à des fins de diagnostic dans la région du cerveau. Néanmoins, les avancées technologiques ont eu tôt fait d’étendre les capacités des ces appareils, et moins de dix ans plus tard, l’examen du corps entier était rendu possible (Mettler et al., 2000). Le développement et la fréquence d’utilisation des CT n’ont dès lors eu de cesse que de s’accroître, qui plus est depuis l’avènement des dernières générations de scanners : les CT multi-barrettes, ou multi-détecteurs (MDCT). Dotés de 4, 16, 64, voire 256 barrettes, ces scanners sont apparus il y a moins de 10 ans (ICRP, 2007) et permettent l’« acquisition rapide d’images tridimensionnelles de haute résolution » (HHFG, 2006). Ils constituent aujourd’hui pour la médecine des « outils extrêmement efficaces pour détecter et définir » diverses pathologies (Frush et Applegate, 2004). Les MDCT offrent la possibilité non seulement d’observer les tissus mous, os et organes (poumons, reins, foie, cerveau, etc.) mais également les vaisseaux sanguins (HHFG, 2006). Outre leur capacité à révéler certains cancers ou hémorragies internes, ces appareils permettent d’examiner des affections très variées – anomalies vasculaires, embolies pulmonaires, appendicites, maux de têtes chroniques, calculs rénaux, troubles intestinaux, crises cardiaques, traumatismes de la moelle épinière – et de planifier leurs interventions (Brenner et Hall, 2007; Frush et Applegate, 2004; HHFG, 2006). Par ailleurs, d’après Brenner et Hall (2007) et Mettler et al. (2000), le dépistage de patients asymptomatiques et le suivi de traitements semblent être des applications de plus en plus courantes. La plage d’utilisation des MDCT a ainsi pris une telle ampleur au cours des dernières années qu’ils ont obtenu le statut de « gold standard » en matière d’imagerie médicale (HHFG, 2006). Rapport Préliminaire -5- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Bien qu’ils soient presque exclusivement basés sur des données nord-américaines, plusieurs chiffres recueillis dans nos articles attestent de l’ascension fulgurante du nombre d’examens par CT au cours des 30 dernières années. Pour les Etats-Unis, Frush et Applegate (2004) affirment qu’entre 1980 et 1998 ce nombre est passé de 3.6 à 33 millions, soit une croissance de plus de 800%. L’ICRP (2007) annonce quant à lui que, pour la période de 11 ans s’écoulant entre 1991 et 2002, le taux d’accroissement de l’utilisation des CT était de 10 à 20% par année. De la même façon, il est fait référence d’une hausse de 3 à 60 millions d’examens entre 1980 et 2005 (Amis et al., 2007). Enfin, Mettler et al. (2000) indique que, pour l’année 1999, les analyses par CT représentaient 11% de l’ensemble des examens d’imagerie médicale réalisés au sein de l’institution dans laquelle ses recherches ont été menées, contre 6% neuf ans plus tôt. Dans la même étude, il évalue à 91 pour 1000 habitants le nombre d’examens scanographiques effectués par an. De son côté l’HHFG (2006) fourni des données anglaises et canadiennes. Au Royaume-Unis, le nombre de procédures par CT-scan s’est accru de 39% entre 1998 et 2002. Cette même croissance était de l’ordre de 8% pour la seule année 2005 au Canada. Toujours d’après l’HHFG (2006), il semble que le nombre d’appareils au Canada soit passé de 58 en 2000, à 303 en 2005. Il apparaît également que 11.3 CT-scans par million d’habitants étaient disponibles au Canada en 2005, et que le nombre de procédures pour 1000 habitants s’élevait à 80, contre 173 pour les Etats-Unis. Pour conclure, les données avancées par Brenner et Hall (2007), l’ICRP (2007), et Frush et Applegate (2004) soutiennent le fait que plus de 75 millions d’examens tomographiques sont réalisés par an aux Etats-Unis, ce qui signifie qu’une personne sur quatre est concernée. 3. LES DOSES EN SCANOGRAPHIE a. L’Imagerie Médicale L’essor des examens d’imagerie médicale, notamment ceux réalisés par tomodensitométrie, a conduit et conduit encore de nombreux scientifiques à se questionner quant aux doses d’irradiation mises en jeu au cours de ces pratiques. Dans leurs rapports publiés respectivement en 2000 et 2006, l’ONU et l’HHFG affirment que « l’utilisation médicale des rayonnements est la principale source de radio-exposition due à l’homme et [qu’elle prend] une importance croissante ». Dans les pays développés, le niveau d’irradiation dû à ce type de rayonnements représente en effet près de 50% de l’exposition moyenne mondiale résultant des rayonnements naturels. Les rayonnements ionisants utilisés à des fins diagnostiques et thérapeutiques représentent donc aujourd’hui la seconde source d’exposition pour l’homme, la première étant celle résultant des rayons cosmiques du soleil et de l’espace ainsi que des particules radioactives présentes dans l’écorce terrestre (HHFG, 2006; ONU, 2000). Rapport Préliminaire -6- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Les CT-scans jouent un rôle important parmi les sources d’irradiation d’origine médicale, surtout lorsque l’on considère les quantités de doses émises. En effet, d’après les articles de l’HHFG (2006) et de Mettler et al. (2000), alors que les examens scanographiques réalisés à la fin des années 1980 ne représentaient que 2% de l’ensemble des procédures radiologiques médicales, ils étaient responsables de 14 à 20% de la dose collective d’irradiation délivrée à la population. Toujours d’après ces deux documents, ces chiffres variaient, au milieu des années 1990, de 4 à 7% et de 40 à 47% respectivement. Selon certains, il semble qu’à ce jour les examens scanographiques correspondent à 13% de la totalité des pratiques en radiologie, et représentent environ 70% de l’irradiation d’origine médicale (IRCP, 2007; Lee et al., 2004). b. Les MDCT En se basant sur les données précédentes, le développement des technologies s’accompagne certes d’une utilisation de plus en plus fréquente des CT, mais surtout d’une augmentation considérable des doses d’irradiation (Amis et al., 2007; Brenner et Hall, 2007). Toutefois, il est important de distinguer l’accroissement de la dose collective reçue par une population de celui de la dose reçue par un seul individu. En effet, le premier résulte de la hausse du nombre de procédures, tandis que le second est directement lié à l’augmentation de la quantité des rayonnements ionisants délivrée par les nouveaux scanners multi-barrettes (IRCP, 2007). Plusieurs auteurs soutiennent que les MDCT émettent des doses d’irradiation plus importantes que celles délivrées par les CT mono-barrette (SDCT). Par exemple, Frush et Applegate (2004) affirment que l’utilisation de CT 4 et 16 barrettes résulte en une irradiation 69% plus élevée que celle émise par les SDCT. L’HHFG (2006) mentionne quant à lui une augmentation de l’ordre de 13%, 36%, 29%, et 22% entre MDCT (4 & 16) et SDCT pour les examens de la tête, de la poitrine, de l’abdomen, et du pelvis respectivement. Enfin, l’ICRP (2007) fait état d’une élévation de 30% pour la tête et de 150% pour le corps, et ce en comparant les CT 4 barrettes avec les SDCT les plus récents. Ainsi, bien que les chiffres diffèrent d’une étude à une autre, tous les auteurs convergent vers la même conclusion, à savoir que les scanners 4 ou 16 barrettes sont plus irradiants que leurs prédécesseurs mono-barrette. c. Définitions des Doses Lorsque sont évoquées les doses d’irradiation et les risques qui y sont associés, il est courant de se référer aux termes de : dose absorbée ; dose équivalente ; dose effective ; « Computed Tomography Dose Index » (CTDI) ; ou encore « Dose Length Product » (DLP) (FDA, 2005, 12 octobre; Frush et Applegate, 2004; Rice et al., 2007). - La dose absorbée est généralement utilisée pour déterminer les effets et/ou le risque potentiel associés aux rayonnements sur le tissu ou l’organe irradié. Elle correspond à l’énergie déposée par Rapport Préliminaire -7- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas unité de masse et se mesure en Gray (Gy), unité du Système International équivalente à 1 Joule/kilogramme. (Brenner et Hall, 2007; FDA, 2005, 12 octobre). - La dose équivalente permet quant à elle d’évaluer les effets biologiques induits par une dose absorbée donnée. Ces effets dépendent à la fois du type de rayonnement – rayon alpha (α), béta (β), gamma (γ), ou X – et de la quantité de dose absorbée par le tissu ou l’organe irradié. La dose équivalente (H) est donc calculée en multipliant la dose moyenne absorbée par la zone concernée (D) par un facteur de pondération adimensionnel dépendant du rayonnement (ω). H=D.ω Notons que, bien que la dose absorbée s’exprime en Gray et que le facteur de pondération soit adimensionnel, la dose équivalente s’exprime en Sieverts (Sv) dans le Système International. Par ailleurs, le facteur ω associé aux rayons X délivrés par les CT-scans vaut 1. Ainsi, une dose absorbée de 10 mGy correspond à une dose équivalente de 10 mSv. (FDA, 2005, 12 octobre; Rice et al., 2007). - Enfin, la dose effective permet de comparer les effets néfastes des rayons lorsque leur distribution est inhomogène et/ou quand plusieurs organes sont irradiés, comme c’est le cas pour les CT-scans. La dose effective (E) correspond à la somme des doses équivalentes reçues par chacun des organes impliqués (Ho) multipliées par les facteurs de pondération associés aux dits organes (ωo), soit : E= ∑ H o .ωo O Le facteur (ωo) traduit la sensibilité des organes face aux rayonnements, puisque pour une même dose équivalente, les dommages causés aux différents tissus ne sont pas les mêmes. La dose effective est donc une estimation de la dose équivalente homogène à appliquer à la totalité corps humain pour produire les mêmes effets nocifs qu’une dose équivalente inhomogène appliquée localement sur ce même corps. La plupart du temps, c’est la dose effective qui est utilisée pour déterminer les risques encourus par les patients lors d’un examen tomodensitométrique, puisqu’elle permet la comparaison entre les différents CT, les radiographies et autres techniques d’imageries médicales (Brenner et Hall, 2007; FDA, 2005, 12 octobre). Il est à noter que les doses évoquées dans les paragraphes précédents sont des doses effectives, et que les doses collectives sont un cumul des doses effectives reçues par un groupe de patients donné. Par la suite, lorsque nous emploierons le terme dose seul, nous parlerons de dose effective. Comme mentionné auparavant, il existe deux autres mesures régulièrement utilisées en tomodensitométrie, à savoir le CTDI et le DLP. - Le CTDI se définit comme l’intégrale du profil de la dose divisée par l’épaisseur de coupe (Cordoliani, 2007). Il est mesuré dans l’air ou à travers un fantôme en plexiglas, et son unité est le Gray. De nombreuses autres mesures dérivent du CTDI. Il peut en effet être : pondéré (CTDIw en Rapport Préliminaire -8- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas mGy) pour tenir compte des différences entre les doses mesurées au centre du fantôme et les doses mesurées en périphérie ; normalisé à la charge en divisant le CTDI pondéré par la charge du CT-scan (nCTDIw en mGy/mAs) ; ou encore volumique en divisant le CTDI pondéré par le pas (« pitch ») de l’appareil (CTDIvol en mGy) (Cordoliani, 2007). Notons que le CTDI n’est pas directement relié à la dose ni aux risques encourus par l’organe irradié, mais qu’il est utile pour contrôler la qualité de l’examen scanographique (Brenner et Hall, 2007). - De la même façon, le DLP se calcule à partir du CTDI. Il est égal au produit du CTDI volumique par la longueur d’acquisition (DLP = CDTIvol.L en mGy.cm). Le DLP peut être converti en dose effective en multipliant la mesure par un facteur de conversion dépendant de la zone explorée (E = DLP.EDLP ; avec EDLP égal à 0.0021 mSv/(mGy.cm) pour la tête, 0.0017 mSv/(mGy.cm) pour le thorax, 0.0015 mSv/(mGy.cm) pour l’abdomen, et 0.0016 mSv/(mGy.cm) pour le pelvis) (Cordoliani, 2007). Les CDTIvol et le DLP étant affichés sur les consoles des tomographes, ce sont les quantités les plus couramment utilisées en imagerie. d. Quantification des Doses Nous dressons ici un inventaire des doses délivrées par les examens tomodensitométriques de la tête, du thorax, de l’abdomen et du pelvis. Nos choix se sont arrêtés sur ces régions anatomiques en raison de la fréquence avec laquelle ils sont observés par CT-scan. En effet, Mettler et al. (2000) affirme que, sur l’ensemble des procédures scanographiques réalisées dans l’établissement hospitalier où il a mené ses études, 34% concernent la tête, 9 % le thorax, 26% l’abdomen, et 21% le pelvis. De la même façon, Lee et al. (2004) soutient que la moitié des examens par CT-scans effectués aux Etats-Unis ont trait à l’abdomen ou au pelvis, tandis que Brenner et Hall (2007) indiquent que les plus courants sont ceux de la tête et de l’abdomen, avec 33% et 25% des pratiques respectivement. Parmi les neuf études retenues, sept s’attachent à évaluer les quantités d’irradiation émises par le scanographe en fonction des paramètres imposés par différents protocoles. Einstein et al. (2007), Cohnen et al. (2006) et Luz et al. (2007) prennent pour support un CT 64 barrettes, tandis que l’étude de Cohnen et al., datant de 2003, se base sur un appareil comportant 4 barrettes. Hausleiter et al. (2006) et Mori et al. (2006 & 2007) réalisent quant à eux leurs expériences sur différents scanners ; 16 et 64 barrettes, 16 et 256 barrettes, et 16, 64, et 256 barrettes respectivement. Bien que toutes ces études fournissent de précieuses informations sur la variabilité des doses relativement aux changements de paramètres, les trois dernières offrent également la possibilité de comparer les effets du nombre de barrettes sur la quantité d’irradiation reçue par les patients. Les deux autres études sont celles de Kuiper et al. (2003) et de Brix et al. (2004). Le premier se propose de comparer sur la base des doses effectives le CT-scan 4 barrettes au fluoroscope, et ce dans le cas particulier des examens des artères pulmonaires. Le second procède à une évaluation systématique des doses délivrées par les Rapport Préliminaire -9- GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas appareils de marque General Electric, Philips, Siemens et Toshiba afin de comparer les technologies mono- et multi-détecteurs. La plupart des études mesurent les doses absorbées par les différents organes à l’aide de fantômes anthropométriques. Ces mannequins, disponibles en version féminine ou masculine, sont fabriqués dans des matériaux simulant les tissus et organes humains, et renferment des capteurs dosimétriques thermo-luminescents. Leur utilisation permet d’évaluer la quantité d’irradiation absorbée par les principales zones sensibles en fonction de l’examen simulé. Le tableau 1 ci-après présente une synthèse des études précitées. Pour chacune d’elles sont précisés le type d’appareil employé, le type d’examen réalisé, la région observée, le sexe du patient ou s’il y a lieu du fantôme, le protocole, les paramètres du CT (tension et charge), ainsi que les doses effectives moyennes mesurées avec ou sans écart type. Il est à noter que les protocoles ne sont pas explicités en détail, seuls les paramètres qui leur sont associés ont été retenus. Le tableau 2 rapporte quant à lui les données relatives aux doses équivalentes par organes en fonction de la région scannographiée. L’étude de Luz et al. (2007) étant basée sur l’examen du colon, les données sont présentées à la fois avec les études traitant de l’abdomen et celles traitant du pelvis. La lecture de ces tableaux nous amène à constater que les protocoles utilisés au cours des différents examens scanographiques sont très hétérogènes. A titre d’exemple, scanner de la tête peut être réalisé avec une charge et un voltage respectivement compris entre 120 et 140 mAs et entre 191 et 450 kV (Brix et al., 2004). La collimation, paramètre correspondant au nombre de barrettes multiplié par l’épaisseur des coupes, varie elle aussi en fonction des protocoles et appareils utilisés. Malgré ces disparités, nous notons une tendance générale, à savoir que les doses effectives délivrées par les CT 4, 16 et 64 barrettes sont plus importantes que les celles délivrées par les CT mono-barrettes (Brix et al., 2004) (Cf. Tableau 1). De plus, les données recueillies semblent indiquer que les doses d’irradiation n’augmentent pas forcément avec le nombre de barrettes. En effet, les doses effectives relatives aux CT 16 et 64 barrettes sont comparables, tandis que celles émises par les 4 barrettes sont sensiblement plus élevées. Les doses équivalentes semblent d’ailleurs suivre la même tendance, bien que le manque d’informations limite les comparaisons (Cf. Tableau 2). Par ailleurs, les quelques données relatives aux doses effectives et équivalentes délivrées par les CT 256 barrettes indiquent que ces scanners sont les moins irradiants. Mori et al (2007) constate en effet une diminution des doses effectives de l’ordre de 38% comparativement aux CT 16 barrettes et d’environ 49% par rapport aux CT 64 barrettes. De même, les doses équivalentes sont sensiblement moins élevées puisque le foie absorbe respectivement 51% et 70% moins de rayons qu’avec des 16 et 64 barrettes. Rapport Préliminaire - 10 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Rapport Préliminaire Etude de cas - 11 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Tableau 1 : Synthèse des données relatives aux doses effectives en fonction des différents types d’appareils, des protocoles scanographiques, de la région scannée et du sexe des patients. Légende : ECTM = Electrocardiographically Controlled Tube Current Modulation ; ECG = Electrocardiographic ; Collim. = Collimation ; DM = Dose Modulation ; brt = barrette. Rapport Préliminaire - 12 - Etude de cas Tableau 2 : Synthèse des données relatives aux doses équivalentes par organe. GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Rapport Préliminaire - 13 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas e. Comparatif A titre de comparaison, le tableau 3 regroupe les quantités d’irradiation auxquelles est soumis un individu dans diverses situations. Tableau 3 : Comparatif des doses reçues par un individu selon des sources d’irradiation de nature différentes. 4. LES RISQUES LIES AUX DOSES a. Préambule Quelques précisions doivent être apportées concernant les risques encourus par les patients en fonction des doses perçues lors d’un examen tomodensitométrique. Nous ne discuterons ici que des risques de cancer induits par les rayonnements des CT-scans, pour la simple et bonne raison qu’ils sont les plus largement documentés. Rapport Préliminaire - 14 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Selon Amis et al. (2007), les rayons X ont été reconnus comme étant carcinogènes par « the World Health Organization’s International Agency for Research on Cancer », « the Agency for Toxic Substances and Disease Registry of the Centers for Disease Control and Prevention », et « the National Institute of Environmental Health Sciences ». Malgré ce statut récent, ce type de rayonnement est depuis longtemps connu comme étant à risque d’induire des cancers (Amis et al., 2007). Les rayonnements ionisants tels que les rayons X peuvent en effet endommager les cellules vivantes : soit en les modifiant génétiquement, soit en entrainant tout simplement leur mort. Ces effets varient en fonction de l’intensité de l’irradiation (ONU, 2000). Lorsque les rayons X sont assez intenses pour tuer les cellules d’un organe, le fonctionnement de ce dernier n’est généralement pas altéré tant que le nombre de cellules perdues reste raisonnable. Par contre, si les morts cellulaires subviennent en trop grande quantité, des dommages sévères peuvent être infligés aux organes et conduire au décès du sujet. C’est ce qui arrive lorsque l’individu reçoit une dose de rayonnement aiguë « supérieure au seuil à partir duquel s’exerce l’effet […] appelé déterministe » (ONU, 2000). En d’autres termes, une fois ce seuil dépassé, nous sommes sûrs des effets engendré par les rayonnements et donc des risques encourus par les sujets. D’un autre côté, il arrive que l’intensité des rayons X soit suffisamment faible pour préserver les cellules. Les rayonnements provoquent alors des modifications génétiques. La plupart du temps, ces modifications sont contrées par des mécanismes cellulaires dédiés à la préservation du patrimoine génétique de la cellule. Toutefois, il arrive que ces mécanismes soient incapables de restaurer fidèlement le matériel endommagé. Surviennent alors des « mutations génétiques, des translocations chromosomiales, ou encore des fusions de gènes pouvant aboutir à un cancer » (Brenner et Hall, 2007; ONU, 2000). Par ailleurs, si ces anomalies touchent des cellules germinales, il se peut qu’elles soient transmises d’une génération l’autre. « Ces effets chez les individus ou leurs descendants sont appelés stochastiques, ce qui signifie qu’ils sont aléatoires » (ONU, 2000). Ainsi, pour une même personne, les effets découlant d’une exposition aux rayons ionisants peuvent être déterministes ou stochastiques, dépendamment de la dose mise en jeu. b. Effets Déterministes Que l’exposition soit aiguë ou prolongée, tous les auteurs s’accordent à dire qu’une dose élevée de rayonnements ionisants, c'est-à-dire supérieure à 100 mSv, a des conséquences néfastes pour la santé (Brenner et al., 2003; HHFG, 2006; Rice et al., 2007). Le tableau 4 présenté ci-après reporte les principaux effets déterministes en fonction du niveau d’irradiation reçu par un individu (UC Davis Environmental Health & Safety, 2006). Rapport Préliminaire - 15 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Tableau 4 : Effets déterministes relatifs aux doses élevées de rayonnements ionisants. c. Effets Stochastiques Contrairement aux effets déterministes, les effets stochastiques dus aux basses doses d’irradiation telles que celles délivrées par les CT-scans sont encore très peu connus et sujets à débat (Amis et al., 2007; Brenner et al., 2003; Frush et Applegate, 2004; HHFG, 2006; ONU, 2000; Rice et al., 2007). Plus particulièrement, de nombreux auteurs déplorent le manque de données relatives aux risques découlant des pratiques scanographiques. Frush et Applegate (2004) dénoncent par exemple le fait que la mise sur le marché de nouvelles technologies ne soit pas précédée d’un plus grand nombre d’études. De son côté, l’ONU (2000) indique que « les expositions diagnostiques […] de volontaires dans le cadre d’études contrôlées à des fins de recherche sont relativement peu nombreuses ». Dans leur étude datant de 2007, Brenner et Hall confirment ce phénomène en nous révélant qu’« aucune étude épidémiologique de grande envergure n’a encore évalué les risques associés à l’utilisation des CTscans ». De l’opinion de Rice et al. (2007), « il est peu probable que de telles études soient un jour effectuées ». D’après ce même auteur, le manque d’informations proviendrait des difficultés techniques liées à la réalisation d’une étude sur l’effet d’une exposition à des doses d’irradiation peu élevées (~10 mSv). En effet, afin d’obtenir une quantification précise des risques engendrés par les examens tomodensitométriques, une large population devrait être suivie durant plusieurs décennies. Brenner et al. (2003) ajoute que seule une étude « extraordinairement » large permettrait de garantir la puissance statistique des résultats. A titre d’exemple, d’après cet auteur, alors qu’« un échantillon de 500 personnes serait nécessaire pour quantifier les effets d’une dose de 1 Sv, […] un échantillon d’environ 5 millions [serait nécessaire] pour une dose de 10 mSv ». Ainsi, la quantification directe des risques engendrés par les faibles doses délivrées par les CT-scans est à ce jour irréalisable. Pour pallier à cela, les chercheurs utilisent des méthodes d’estimation basées sur les résultats d’études majeures, telle que celle menée sur les survivants des bombes atomiques lancées sur les villes japonaises d’Hiroshima et de Nagasaki les 6 et 9 août 1945. Rapport Préliminaire - 16 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas - Etude des survivants des bombes atomiques au Japon : Cette étude est citée par la quasi-totalité des articles retenus pour cette revue de la littérature (Amis et al., 2007; Brenner et al., 2003; Brenner et Elliston, 2004; Brenner et Hall, 2007; Cardis et al., 2005; Frush et Applegate, 2004; HHFG, 2006; Lee et al., 2004; Mettler et al., 2000; ONU, 2000; Rice et al., 2007). D’après l’ONU (2000), les « résultats [fournis par cette étude] sont la principale base d’estimation du risque de cancer radio-induit ». L’importance qu’elle revêt tient principalement à l’ampleur et à la diversité de sa cohorte ainsi qu’à la durée du suivi médical. En effet, 86 572 survivants des deux sexes, de tous âges, et ayant reçus des doses d’irradiation très variables ont été suivis tout au long de leur vie, soit plus de 50 ans pour certains. Sur l’ensemble des sujets, l’ONU (2000) indique qu’entre 1950 et 1991, 7 578 sont morts des suites de cancers solides – croissance de cellules anormales dans des organes « solides » tels que les seins, les poumons, la prostate, etc. – et 249 des suites de leucémies – cancer « liquide » du sang. Il semblerait que 334 des décès liés aux cancers solides et 87 de ceux liés aux leucémies soient attribuables aux doses d’irradiation reçue par les sujets suite aux bombardements. En 2000, environ 40% des individus de la cohorte étaient encore en vie. D’un autre côté, Brenner et al. (2003) nous indique que, bien que les doses reçues par ces survivants soient souvent considérées comme hautes – la moyenne étant de 200 mSv (Cf. Tableau 3) – près du tiers des individus (~26 300) ont été exposés à des doses inférieures à 50 mSv. Il rapporte également certains détails supplémentaires concernant les résultats de cette étude. Il apparaît ainsi que les groupes d’individus ayant reçu des doses allant de 5 à 100 mSv (moyenne 29 mSv), de 5 à 125 mSv (moyenne 34 mSv), de 5 à 150 mSv (moyenne 39 mSv), de 5 à 200 mSv (moyenne 47 mSv), et de 5 à 500 mSv (moyenne 88 mSv) ont un risque de développer un cancer fatal significativement plus élevé que le groupe d’individus contrôle exposé à des doses inférieures à 5 mSv. Ces différents groupes présentent en effet des excès de risque relatif (ERR) s’élevant respectivement à 0.025, 0.022, 0.035, et 0.038 comparativement au groupe contrôle. Par ailleurs, comme le souligne Brenner et al. (2003), les survivants des bombes atomiques ont été soumis à une exposition aiguë d’irradiation, c'est-à-dire une exposition intense de courte durée, ce qui se rapproche du type d’exposition auquel sont soumis les patients passant un examen scanographique. De plus, les doses moyennes perçues par les survivants sont du même ordre de grandeur que celles émises par les CT-scan, ce qui facilite la comparaison entre les deux types d’exposition. - Etude des travailleurs de l’industrie nucléaire : Les études portant sur les travailleurs de l’industrie nucléaire – centrale nucléaire, fabrication d’armes nucléaires, enrichissement et traitement de carburant, production d’isotopes radioactifs, gestion des déchets nucléaires – sont moins souvent citées (Brenner et al., 2003; Brenner et Hall, 2007; HHFG, 2006; ONU, 2000) mais n’en demeurent pas moins une source d’information intéressante. Preuve en Rapport Préliminaire - 17 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas est l’étude menée par (Cardis et al., 2005) dont l’objectif est d’estimer les risques de décès par cancer – solide ou leucémie – parmi 407 391 travailleurs soumis à des expositions prolongées de rayonnements ionisants de faibles doses ; et de les comparer avec les résultats de l’étude portant sur les survivants des bombardements atomiques. Cette étude rassemble des sujets en provenance de 15 pays – Australie, Belgique, Canada, Corée du Sud, Espagne, Etats-Unis, Finlande, France, Hongrie, Japon, Lituanie, République Slovaque, Royaume-Uni, Suède, et Suisse – et sélectionnés sur la base de critères très précis. En effet, chaque sujet devait avoir travaillé au moins un an dans l’une des industries mentionnées précédemment, avoir porté durant cette période un dosimètre ou un badge d’enregistrement des rayons, et n’avoir été exposé qu’à des rayonnements externes de photons (rayons X et γ). Toutes personnes ayant été soumises à une exposition externe de neutrons ou à une exposition interne ont été exclues. Enfin, seul les décès des travailleurs dont la cause a clairement pu être identifiée ont été pris en compte dans cette étude. A partir des données recueillies, des modèles statistiques prenant en compte l’âge, le sexe, la durée de l’emploi, et le statut socio-économique ont été développés en vue de calculer les risques de mort par cancer solide ou par leucémie. Les résultats de cette étude sont les suivants : les hommes représentaient 90% des sujets et regroupaient 98% de la dose collective d’irradiation. Cette dernière s’élevait en moyenne à 19,4 mSv par site industriel. 90% des sujets ont reçu des doses inférieures à 50 mSv tandis que les doses excédants 500 mSv ne concernaient que 0.1% de la cohorte. Au total, 6% des personnes (24 158) sont mortes durant l’étude, dont 6 519 d’un cancer solide et 196 d’une leucémie. Les auteurs estiment à 0.97/Sv l’excès de risque relatif (ERR) pour les cancers solides, et ce avec un intervalle de confiance de 95% (IC) allant de 0.14 à 1.97. Ceci signifie qu’un travailleur exposé à une dose de 1 Sv aura 1.97 fois plus de risque de mourir d’un cancer solide qu’une personne normale. Pour les travailleurs exposés à une dose de 19 mSv, l’ERR est de 0.02 (IC à 95% : 0.003 – 0.04), ce qui correspond à une augmentation de 2% par rapport à la catégorie précédemment citée. Pour ce qui est de la leucémie, l’ERR est de 1.93/Sv (IC à 95% : 0 à 8.47). D’après les auteurs, l’ERR pour les cancers solides est 0.87 fois plus élevé parmi les travailleurs du nucléaire que parmi les survivants des bombes atomiques (0.32/Sv). Les ERR liés aux leucémies étaient quant à eux du même ordre de grandeur. Il est à noter que le problème du tabagisme, facteur cancérigène répandu au sein de la cohorte, est soulevé dans cette étude. Toutefois, il semble qu’il ne puisse à lui seul conduire à de telles valeurs d’ERR. En conclusion, les auteurs assument le fait que 1 à 2% des décès par cancer solide et leucémie ont pour origine l’exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants. Rapport Préliminaire - 18 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas - Les risques associés aux faibles doses d’irradiation : La plupart des travaux et normes traitant d’irradiation et de radioprotection sont basées sur les études précédemment décrites, notamment celle menée sur les survivants des bombes atomiques. Cependant, comme mentionné au début de ce chapitre, il n’existe aujourd’hui aucun consensus quant aux risques associés aux faibles doses d’irradiation, qui plus est celles délivrées par les CT-scans. Selon Frush et Applegate (2004), quatre grandes opinions sont actuellement défendues. Le premier courant de pensées s’oriente vers le fait qu’il est impossible de connaître les risques liés aux faibles doses d’irradiation. Frush et Applegate (2004) adhèrent à cette opinion et affirment que « les risques de développer un cancer à cause d’un CT-scan sont tout simplement inconnus ». Ils rajoutent également qu’« il n’y a pas et qu’il n’y aura probablement jamais d’étude répondant directement à la question des CT et des risques de cancer ». D’après ces derniers, se baser sur les observations épidémiologiques des survivants des bombes atomiques et des travailleurs du nucléaire semble être la méthode la plus appropriée pour évaluer les risques inhérents aux pratiques scanographiques. Plus récemment, l’ICRP (2007) déclare qu’« il est impossible de savoir si des doses absorbées de quelques dizaines de mGy résultant d’un examen tomodensitométrique réalisé plus tôt au cours de la vie d’un individu peuvent causer un cancer ». Le second point de vue soutient le caractère inoffensif des faibles doses d’irradiation. Frush et Applegate (2004) font état d’une étude britannique menée sur des radiologues et concluant qu’au cours des 50 dernières années, aucune augmentation des risques de cancer n’a été décelée. Toutefois, ils reconnaissent en citant l’ONU (2000) que « l’incapacité à détecter une augmentation des risques [de cancer] à de très faibles doses ne signifie pas qu’une telle augmentation n’existe pas ». De même, notre incapacité à quantifier ces risques ne signifie pas qu’ils sont négligeables (Amis et al., 2007; Brenner et al., 2003; Rice et al., 2007). Le troisième point de vue voudrait que les faibles doses d’irradiation soient bénéfiques. De son nom scientifique hormèse, ce concept est abordé par plusieurs études (Brenner et al., 2003; Frush et Applegate, 2004). Plus précisément, en exposant des souris à des rayonnements ionisants de faible et moyenne intensités, des chercheurs ont montré que l’incidence naturelle de certaines maladies est réduite et que la durée de vie est rallongée (Brenner et al., 2003). Néanmoins, ce point de vue reste très controversé. Brenner et al. affirme par exemple que « les bénéfices [enregistrés par ces études] ne reflètent pas une réduction des maladies malignes, mais plutôt un début de réduction de la mortalité liée aux infections et autres maladies non malignes ». Ainsi, la radio-exposition à faibles doses ne diminuerait pas les risques de cancer, mais renforcerait le système immunitaire. L’ONU (2000) ajoute quant à elle qu’« il ne semble pas y avoir de réductions reproductibles de l’induction de tumeurs à la suite d’une irradiation à faibles doses » et qu’il apparaît improbable qu’un phénomène comme l’hormèse puisse exister. Rapport Préliminaire - 19 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Enfin, le quatrième point de vue stipule que l’exposition à de faibles doses d’irradiation entraine une augmentation significative des risques de contracter un cancer solide ou « liquide ». Ce point de vue est soutenu par la plupart des auteurs cités dans cette revue de la littérature. D’ailleurs, nombreux sont ceux qui estiment que la relation entre les risques de développer un cancer fatal et les niveaux de doses mis en jeu est linéaire sans seuil (Brenner et al., 2003; HHFG, 2006; ONU, 2000). Ainsi, plus les patients sont exposés à des doses d’irradiation élevées, plus les risques augmentent. A titre d’exemple, quelques données chiffrées ont été recueillies. Amis et al. (2007) indique qu’environ 1% des cancers aux Etats-Unis est attribuable aux rayonnements d’origine médicale. Brenner et Hall (2007) précisent quant à eux que les doses d’irradiation émises entre 1991 et 1996 par les CT-scans ont été responsables de 0.4% des cas de cancer aux Etats-Unis et que, compte tenu de l’essor des procédures scanographiques, ce chiffre devrait aujourd’hui se situer entre 1.5% et 2%. De leurs côtés, Brenner et al. (2003) et l’ONU (2000) estiment que les expositions aiguës, telles que celles liées aux scanners, sont deux fois plus dangereuses que les expositions prolongées, telles que celles liées à l’industrie nucléaire. L’organisme international évalue à 9% et 13% les risques pour les hommes et les femmes de mourir d’un cancer solide suite à une dose aiguë de 1 Sv, alors qu’ils peuvent être divisés par deux pour des « expositions chroniques ». Ces risques seraient de l’ordre de 1% pour une leucémie. Pour finir, l’HHFG (2006) révèle que les risques de mourir d’un cancer sont de 5% par Sv, ce qui signifie qu’approximativement 5 personnes sur 1000 mourraient des suites d’un cancer après avoir été exposées à une doses effective de 10 mSv. Pour conclure ce chapitre, nous pouvons noter que, bien que l’augmentation des risques liés aux faibles doses d’irradiation soit significative, elle reste assez faible. Amis et al. (2007) affirme pour cette raison qu’il est difficile d’isoler les 5 cancers induits sur 1000 personnes des suites d’une irradiation à 10 mSv, surtout si l’on sait que près de 40% de la population sera un jour diagnostiquée comme ayant développé un cancer. Malgré tout, considérant les 75 millions d’examens scanographiques réalisés par an aux Etats-Unis, Brenner et Hall (2007) estiment que cette augmentation, aussi faible soit elle, pourrait devenir un problème de santé publique considérable. Ce problème ne devrait toutefois pas intervenir avant plusieurs années compte tenu de la période de latence des cancers (Amis et al., 2007). d. Risques Indirects Nonobstant les risques directement liés à l’exposition aux rayonnements ionisants, il existe également des risques, que nous qualifions d’indirects, liés aux protocoles médicaux et à la méconnaissance des risques directs. Deux groupes de chercheurs se sont intéressés à ces aspects, il s’agit de Lee et al. (2004) et de Mettler et al. (2000). La première étude est menée sur 45 médecins et 39 radiologues, lesquels prescrivent et réalisent les procédures de scanographie. Son but est, entre autres, de savoir si les professionnels de la santé sont Rapport Préliminaire - 20 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas conscients des risques associés aux doses délivrés par les CT, et s’ils sont capables de comparer ces doses avec celles émises lors d’une radiographie conventionnelle du thorax. Les principaux résultats sont les suivants : 91% des médecins et 53% des radiologues pensent que les doses émises au cours d’un examen par CT-scan n’augmentent pas les risques de cancer ; 44% des médecins et 56% des radiologues sous-estiment grandement les doses délivrées par les scanners comparativement à celles d’une radiographie. La seconde, menée dans un hôpital des Etats-Unis, s’intéresse aux examens scanographiques. Un des objectifs est d’estimer le nombre de scanners passés par un seul patient dans une même journée. Les 33 713 procédures analysées ont permis de révéler que 30 % et 7 % des patients ont respectivement subi 3 et 5 scanners consécutifs, tandis que 4% en ont eu à supporter 9 examens ou plus. Il est à noter que ces chiffres sont valables uniquement pour les hôpitaux américains dont la capacité excède 100 lits. Ainsi, le cumul de ces deux tendances peut, de façon indirecte, augmenter de façon considérable les risques de développer un cancer des suites d’une irradiation médicale (Brenner et Hall, 2007). Le manque d’information des spécialistes peut amener ces derniers à multiplier les examens pour un même patient, lequel peut recevoir plus de trois fois les doses conventionnelles, et donc absorber une dose d’irradiation totale supérieure à 50 voire 100 mSv selon le nombre de procédures et la/les zones analysées. Rapport Préliminaire - 21 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas IV. DISCUSSION 1. L’ESSOR LIE AUX MDCT Au cours des 30 dernières années, le développement des examens tomodensitométriques a été tel qu’ils sont aujourd’hui considérés comme le « gold standard » de l’imagerie médicale (HHFG, 2006). L’apparition des scanners multi-détecteurs (MDCT) à la fin des années 1990 à d’ailleurs largement contribué à cet essor. En effet, le nombre d’examens réalisés annuellement aux Etats-Unis dépasse aujourd’hui les 75 millions, soit 42 millions de plus qu’en 1998, date à laquelle les premiers CT 4 barrettes ont été mis sur le marché (Brenner et Hall, 2007; Frush et Applegate, 2004; ICRP, 2007). Les raisons les plus à mêmes d’expliquer cet engouement sont les performances et la plage d’application offertes par les nouveaux appareils. En d’autres termes, les MDCT permettent d’obtenir rapidement des images tridimensionnelles de grande qualité, et sont utilisés tant pour diagnostiquer et planifier des interventions que pour dépister ou faire des suivis (Brenner et Hall, 2007; HHFG, 2006 ; Mettler et al., 2000). 2. LES DOSES LIEES AUX MDCT Malgré ces caractéristiques fort intéressantes, l’essor des examens tomodensitométriques soulève un problème de taille, à savoir la hausse des doses d’irradiation. De nombreux articles, et en particulier les rapports des organismes internationaux que sont l’ICRP (2007) et l’ONU (2000), soutiennent en effet que les doses de rayons X émises par les scanners se sont accrues avec le développement des nouvelles technologies. En outre, l’utilisation des MDCT représente aujourd’hui plus de 70% de la dose totale délivrée par les différentes procédures d’imagerie médicale, alors que l’usage des CT mono-barrette (SDCT) ne représentait, en 1980, que 20% de la dose totale (HHFG, 2006; ICRP, 2007; Lee et al., 2004; Mettler et al., 2000). Deux phénomènes sont à l’origine de cette tendance. Premièrement, la banalisation, et donc la multiplication des examens scanographiques, a eu pour conséquence l’accroissement considérable de la dose collective reçue par l’ensemble de la population (ICRP, 2007). Deuxièmement, la modernisation des CT-scan s’est accompagnée d’une hausse des doses effectives reçues par les patients. Les résultats suggèrent en effet que les MDCT sont plus irradiants que les SDCT. En revanche, la comparaison entre les CT 4, 16 et 64 barrettes est plus délicate en raison des nombreux facteurs, reliés tant à l’appareil qu’aux protocoles, qui influencent la quantité de dose reçue par les patients (Brix et al., 2004). Rapport Préliminaire - 22 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas - MDCT vs SDCT : La principale différence entre les technologies simple et multi-barrettes est la taille du faisceau de rayons X dans la direction Z (Cf. Fig. 2). En effet, afin de couvrir l’ensemble des détecteurs avec un rayonnement d’intensité égale, les MDCT doivent user d’un faisceau plus large que nécessaire. De fait, une partie de ce rayonnement « déborde » inévitablement hors du champ des détecteurs ; phénomène couramment appelé « overbeaming ». Bien que les rayons concernés ne contribuent pas à la formation de l’image de la coupe donnée, ils sont tout de même absorbés par le corps et contribuent alors à l’augmentation de la dose d’irradiation. En d’autres termes, une section transversale du corps reçoit non seulement la dose efficace nécessaire à l’acquisition de l’image, mais aussi des doses « résiduelles » provenant des coupes adjacentes (Cohnen et al., 2003; Frush et Applegate, 2004; ICRP, 2007). Cette perte d’efficience du rayonnement est la principale cause de l’accroissement des doses d’irradiation lorsque l’on compare les MDCT aux SDCT. La seconde différence tient au mode d’acquisition. Les MDCT sont en effet dotés d’une table motorisée et d’un anneau circulaire qui se meuvent de façon simultanée. Le faisceau de rayon X décrit alors une spirale autour du patient et l’on parle d’acquisition « hélicoïdale ». Lors d’un examen, afin d’assurer l’entièreté des première et dernière images de la séquence, l’anneau est programmé pour effectuer un tour supplémentaire à chaque extrémité de la zone scannée (Cohnen et al., 2003; HHFG, 2006; ICRP, 2007). Cette procédure contribue elle aussi à l’augmentation des doses entre MDCT et SDCT. - 4, 16 et 64 barrettes : A charge et tension égales, les CT 4 barrettes génèrent des doses plus importantes que les 16 ou 64 barrettes. La raison est que leur faisceau, plus mince, présente une proportion de rayons inefficaces plus importante. En effet, quelle que soit la largeur du faisceau, la largeur de la pénombre, c’est-à-dire la partie du rayonnement qui déborde hors du champ des détecteurs, demeure la même. De fait, un faisceau présente une partie inefficace d’autant plus élevée qu’il est mince. Or, tous les rayons, qu’ils soient efficaces ou non, irradient le corps humain de la même façon. Les CT 4 barrettes étant moins efficaces, ils conduisent donc à une dose totale plus importante (HHFG, 2006). Outre la pénombre, la collimation semble être un facteur important dans l’augmentation des doses (Cohnen et al., 2003; Kuiper et al., 2003). Tel que mentionné au chapitre III.3.d., ce paramètre est issu de la multiplication du nombre de barrettes par l’épaisseur de coupe. Nous constatons, d’après l’analyse du tableau 1, que les doses d’irradiation sont d’autant plus élevées que la collimation est faible. Cette tendance s’explique par le fait que, pour un nombre de barrettes donné, plus les coupes sont fines, plus elles doivent être nombreuses pour scanner la même longueur (Hausleiter et al., 2006). Par ailleurs, plus les coupes sont fines, plus la quantité de photons nécessaire au maintien de la qualité des images doit être importante, augmentant ainsi la dose reçue par le patient (Luz et al., 2007). Rapport Préliminaire - 23 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas Enfin, la charge et la tension peuvent être à l’origine de grandes disparités entre les technologies puisqu’elles influent directement sur les doses émises par les scanners. Bien que les résultats laissent supposer une relation complexe, il est cependant possible d’inférer qu’une augmentation notable de ces paramètres conduit à une élévation des doses effectives et équivalentes. - 256 barrettes : Il semble que les dernières générations de scanners pallient à l’ensemble des problèmes précités. En effet, les CT 256 barrettes sont équipés d’outils permettant de concentrer le faisceau de façon plus efficace. En limitant les pertes dues aux débordements du faisceau sur les tranches adjacentes, les surdoses caractéristiques des MDCT diminuent (Mori et al., 2007). - Avantage des MDCT : Les communautés scientifiques et médicales s’accordent sur le fait que les CT multi-barrettes sont plus irradiants que leurs homologues mono-barrette. Cependant, nombreux sont ceux qui défendent les résolutions spatiale et temporelles accrues, ainsi que l’amélioration des diagnostics (Cohnen et al., 2003 & 2006; Hausleiter et al., 2006; HHFG, 2006). La résolution spatiale réfère à l’épaisseur des coupes. Plus les coupes sont fines, plus la résolution est grande et plus les détails de l’anatomie interne sont accessibles. La résolution temporelle fait quant à elle référence au temps d’acquisition, lequel diminue comme le nombre de barrettes augmente. Cet aspect est d’une importance considérable dans les examens du thorax où les patients sont contraints de retenir leur respiration, ou pour les cas d’urgence comme les attaques ou les accidents vasculaires cérébraux. 3. LES RISQUES LIES AUX MDCT Bien que l’augmentation des doses d’irradiation entre les CT de première et de dernière génération soit indéniable, l’augmentation des risques est plus controversée. En effet, hormis les risques déterministes encourus par des patients ayant été soumis à un rayonnement supérieur à 100 mSv, il n’existe à l’heure actuelle aucun consensus quant aux risques de mourir d’un cancer des suites d’une exposition à de faibles doses (Amis et al., 2007; Brenner et al., 2003; Frush et Applegate, 2004; HHFG, 2006; ONU, 2000; Rice et al., 2007). Il semble d’ailleurs peu probable qu’une étude puisse un jour déterminer les risques aléatoires, ou stochastiques, inhérents aux doses délivrées par les CT-scans, et ce faute de moyens. Néanmoins, comme le souligne l’ONU (2000), notre incapacité à mesurer ces risques ne signifie pas pour autant qu’ils n’existent pas, ni qu’ils soient négligeables. Malgré ces incertitudes, divers courants de pensées ont vu le jour au fil des ans. Ainsi, certains auteurs affirment que les faibles doses d’irradiation sont inoffensives, tandis que d’autres sont convaincus de leurs bienfaits (Frush et Applegate, 2004). Ces deux points de vue sont toutefois fortement remis en cause par Amis et al. (2007), Rice et al. (2007), Brenner et al. (2003) ainsi que par les membres de l’ONU (2000). Rapport Préliminaire - 24 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas L’opinion la plus plausible et la plus couramment rencontrée reste celle soutenant que l’exposition à de faibles doses d’irradiation augmente de façon significative les risques de décéder d’un cancer. Cette dernière repose en effet sur deux études fondamentales, à savoir l’étude portant sur les 86 572 survivants des bombes atomiques d’Hiroshima et de Nagasaki suivis sur plus de 50 ans, et l’étude portant sur 407 391 travailleurs de l’industrie nucléaire de 15 pays différents (Brenner et al., 2003; Cardis et al., 2005; ONU, 2000). Toutes deux aboutissent aux mêmes résultats : l’excès de risque relatif (ERR) pour une exposition de l’ordre de 20 mSv est de 0.022. La plupart des travaux traitant d’irradiation se sont ainsi basés sur ces conclusions pour évaluer les risques engendrés par les faibles doses délivrés par les CT-scan. Il apparaît aujourd’hui que 1.5% à 2% des cancers recensés annuellement aux Etats-Unis soient dus aux rayons X émis par les scanners (Brenner et Hall, 2007). De même, il semblerait qu’au cours d’une année 5 personnes sur 1000 mourraient des suites d’une exposition à 10 mSv. Finalement, bien que faible, l’augmentation du risque de cancer engendrée par les doses émises lors des examens tomodensitométriques pourrait s’avérer être un problème de santé publique de grande envergure. En effet, sachant que lors d’un CT-scan les patients sont couramment exposés à des doses dépassant 10 mSv et que plus de 75 millions de procédures sont réalisées par an aux Etats-Unis, il devrait y avoir dans les années à venir un surplus annuel de 375 000 décès par cancer, ce qui ne peut décemment pas être ignoré par les institutions de la santé. En conclusion, nous nous devons de mentionner l’existence d’un facteur pouvant aggraver ces risques déjà très élevés. Ce dernier est la désinformation des spécialistes en relation directe avec les CT-scan, à savoir les médecins qui prescrivent les examens, et les radiologues qui les pratiquent. En effet, Lee et al. (2004) a montré que 91% des médecins et 53% des radiologues estiment que les doses émises par les scanners n’augmentent pas les risques de développer un cancer. La moitié des radiologues et la quasi-totalité des médecins ont donc tendance à multiplier les procédures, pour obtenir des images de meilleure qualité ou observer d’autres régions anatomiques par exemple. Le fait est que plus de 30% des patients subissent 3 examens dans une même journée, tandis que 7% en subissent 5, et 4% plus de 8. Ainsi, à cause du manque d’information de ces personnes, il n’est pas rare que des patients soient exposés à des doses supérieures à 50 mSv, voire même dépassant le seuil critique de 100 mSv selon le nombre et le type d’examen passé. Ce phénomène a donc tendance à augmenter considérablement les risques de cancers radio-induits puisqu’il est possible de dépasser la limite à partir de laquelle les risques sont dits déterministes. Rapport Préliminaire - 25 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas V. RECOMMANDATIONS Les éléments discutés préalablement nous amène à conclure que : - Premièrement, les nouvelles technologies de scanners multi-barrettes offrent certes des performances très intéressantes, puisqu’elles permettent d’améliorer la précision des diagnostics tout en réduisant la durée des examens, mais s’accompagnent malheureusement de doses d’irradiation supérieures à celles émises par les technologies mono-barrette. - Deuxièmement, les doses délivrées par les nouvelles technologies de scanners multi-barrettes entrainent une augmentation faible, mais significative, des risques de développer un cancer fatal pour les patients irradiés. Cette hausse est suffisamment importante pour être sérieusement considérée par les différentes institutions sanitaires des pays industrialisés. D’après ces conclusions et les diverses informations recueillies au cours de notre revue de la littérature, nous souhaitons formuler quelques recommandations en vue de la diminution des doses d’irradiation, et donc des risques associés à l’utilisation des scanners multi-barrettes (MDCT) : - 1) Remplacer, dans la mesure du possible, les anciens scanners par ceux de dernière génération. En plus d’être les plus perfectionnés, les CT 256 barrettes semblent être moins irradiants que les autres MDCT. - 2) Réduire autant que faire ce peut le nombre des prescriptions. Nous pensons qu’un grand nombre d’examens pratiqués aux Etats-Unis, et dans les autres pays industrialisés, pourraient être évités si le rapport risques/bénéfices était évalué pour chaque nouveau patient. En d’autres termes, ces procédures devraient être systématiquement justifiées d’un point de vue médical. - 3) Utiliser autant que possible les autres techniques d’imagerie médicale. A titre d’exemple, l’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM) permet de visualiser avec une grande précision les tissus mous tout en évitant les problèmes d’irradiation. De même, il n’est pas nécessaire d’utiliser un MDCT pour observer une fracture des côtes alors qu’une simple radiographie du thorax, 100 fois moins irradiante, suffit amplement. - 4) Former adéquatement les médecins et radiologues en relation avec les MDCT. Ces derniers devraient être parfaitement conscients des doses délivrées par les scanners, et des risques qui y sont liées. Une parfaite maitrise du sujet leur permettrait ainsi d’évaluer de façon objective chaque nouveau cas. - 5) Appliquer le principe ALARA : « As Low As Reasonably Achievable ». En effet, lorsqu’un scanner s’avère nécessaire, il est impératif de minimiser au maximum l’irradiation du patient tout en tenant compte de la qualité de l’image souhaitée. Une des méthodes consiste à adapter les paramètres de l’appareil (mAs, kV, etc.) au morphotype de chaque patient. Rapport Préliminaire - 26 - GTS-813 Evaluation des Technologies de la Santé Etude de cas REFERENCES Amis, E. S., P. F. Butler, K. E. Applegate, S. B. Birnbaum, L. F. Brateman, J. M. Hevezi, F. A. Mettler, R. L. Morin, M. J. Pentecost, G. G. Smith, K. J. Strauss et R. K. Zeman. 2007. « American College of Radiology white paper on radiation dose in medicine ». J Am Coll Radiol, vol. 4, no 5 (May), p. 272-84. Brenner, D. J., R. Doll, D. T. Goodhead, E. J. Hall, C. E. Land, J. B. Little, J. H. Lubin, D. L. Preston, R. J. Preston, J. S. Puskin, E. Ron, R. K. Sachs, J. M. Samet, R. B. Setlow et M. Zaider. 2003. « Cancer risks attributable to low doses of ionizing radiation: assessing what we really know ». Proc Natl Acad Sci U S A, vol. 100, no 24 (Nov 25), p. 13761-66. Brenner, D. J., et C. D. 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