Des appareils de radiothérapie externe couplant un accélérateur à une imagerie par résonance magnétique sont en cours d’installation en France. L’imagerie par résonance magnétique permet de supprimer le supplément de dose dû à l’imageur X, de visualiser et de prendre en compte l’évolution de la tumeur entre chaque séance (taille, déplacement) ainsi que ses mouvements en cours de séance pour faire de la radiothérapie adaptative.    

L’influence du champ magnétique sur la dose délivrée lors du traitement et sur l’instrumentation dosimétrique utilisée doit être étudiée. Un premier projet européen (MRgRT) sur le sujet a été mené sur la période 2016-2019 (https://mrgrtmetrology.com). Il apparait que les dosimètres alanine semblent être le meilleur type de dosimètres secondaires car plutôt insensibles au champ magnétique.

Lors de ce projet, les mesures de mise en service du nouvel équipement de l’institut Paoli-Calmette (Marseille) seront complétées tout en permettant au LNE-LNHB de tester ses dosimètres alanine dans un champ magnétique. Une validation croisée des gels dosimétriques utilisés au LNE-LNHB et d’un appareil de dosimétrie 3D disponible sur le marché est également prévue.

De plus, un calorimètre graphite de petite section utilisable dans un champ magnétique sera étudié et construit afin de pouvoir fournir une référence primaire.

Si les tests sont concluants, le LNE-LNHB pourra proposer une référence primaire (calorimétrie graphite) et des dosimètres de transfert (alanine et/ou gel dosimétrique) pour les instituts s’équipant de nouveaux systèmes de radiothérapie externe guidée par IRM.

Site du projet MRgRT : https://mrgrtmetrology.com

V.N. Malkov,  D.W.O. Rogers, Charged particle transport in magnetic fields in EGSnrc Med. Phys. 43 (7) July 2016 4447-57.

V.N. Malkov,  D.W.O. Rogers, Sensitive volume effects on Monte-Carlo calculated ion chamber response in magnetic fields Med. Phys. 44 (9), September 2017 4854-8

S. Pojtinger, O. S. Dohm, R.P. Kapsch, D. Thorwarth, Ionization chamber correction factors for MR-linacs Phys. Med. Biol. 63 (2018) 11NT03

S.J. Woodings, J.W.H. Wolthaus, B. van Asselen, J.H.W. de Vries, J.G.M. Kok, J.J.W. Lagendijk, B.W. Raaymakers, Performance of a PTW 60019 microDiamond detector in a 1.5 T MRI-linac Phys. Med. Biol. 63 (2018) 05NT04

Institut Paoli-Calmette (Marseille)

Contexte

Les protocoles de traitement par radiothérapie stéréotaxique présentent des débits de dose particulièrement importants et des tailles des champs d'irradiation particulièrement petites afin de se conformer au mieux au volume de la tumeur tout en sauvegardant au mieux les tissus sains environnants. L’utilisation de ces nouvelles techniques d'irradiation conduit à s'éloigner significativement des conditions d'étalonnage des dosimètres proposées dans les protocoles internationaux ou à introduire des corrections importantes en termes d’incertitudes. Dans ces conditions, de bonnes mesures avec un dosimètre conventionnel (positionnement délicat) ainsi que la bonne relation entre ce qui est mesuré par le dosimètre et la dose dans l’eau en un point (variation du coefficient d’étalonnage), deviennent difficiles à obtenir.

Le Produit dose-surface

La recherche d’une mesure de dose en un point pour des faisceaux inférieurs à 2 cm de côté devient discutable au vu de la forme des profils de dose. Contrairement aux champs plus larges qui présentent une zone centrale relativement homogène, les profils en petits faisceaux ont une forme très pentue avec des gradients de dose importants. Dès lors peut se poser la question de la définition de la dose « en un point » en petits champs, où la dimension du détecteur utilisé est critique et va conditionner cette définition. L’approche proposée par le LNE-LNHB consiste à utiliser des dosimètres plus grands que la section du faisceau. Cette vision nécessite l’introduction d’une autre grandeur dosimétrique : le Produit Dose-Surface (« Dose Area Product » ou DAP en anglais), s’exprimant en Gy.cm². La surface d’intérêt du DAP est la surface sensible du dosimètre (disque de 30 mm de diamètre). Cette approche est illustrée sur la figure suivante avec des champs d’irradiation de 5 mm et 15 mm de côté.

Image

 Résultats et perspectives

L’enjeu de ce projet était de progresser en direction de l'utilisation en clinique du produit dose-surface en mettant au point une procédure de transfert de cette référence reposant sur la conversion du produit dose-surface en dose en un point.

Pour cela, trois chambres d’ionisation plates de même surface sensible que le calorimètre graphite de grande section du LNE-LNHB ont été construites, et leur coefficient d’étalonnage en terme de produit dose-surface a été établi, à partir de mesures calorimétriques dans le faisceau de photons de 6 MV FFF de l’accélérateur TrueBeam de la plateforme Doseo pour un ensemble de petits champs circulaires et carrés, avec une incertitude-type inférieure à 0.7 %. Les trois chambres présentent le même comportement, leur coefficient d’étalonnage est indépendant de la forme et augmente légèrement avec la taille de champ de façon linéaire, de l’ordre de 1.7 % en moyenne.
 

La conversion du produit dose-surface en dose en un point repose sur la détermination du facteur de correction de profil k_prof. Ce facteur peut être calculé à partir de mesures de profils à une dimension ou à partir d’une cartographie à deux dimensions de la distribution de dose absorbée du faisceau. Dans le premier cas, un ensemble de détecteurs couramment utilisés pour la mesure de profils en petits champs (microdiamant et diodes) a été utilisé. Pour le second cas, le LNE-LNHB a développé un nouveau système de lecture des films radiochromiques avec des performances largement supérieures à celles des scanners photographiques utilisés habituellement.

La comparaison des FOC obtenus selon les différentes approches a montré une grande disparité entre l’approche classique et l’approche de dose absorbée en un point déduite du DAP. Les deux approches sont incompatibles, même en tenant compte des incertitudes connues. Cette incompatibilité est essentiellement expliquée par la très grande sensibilité de la correction de profil k_prof à la qualité de mesure des profils, aussi bien à une qu’à deux dimensions. Ainsi, l’ensemble des détecteurs ponctuels utilisés pour déterminer ce facteur de correction renvoit une mesure de profils différente, et ce d’autant plus que le champ est très petit, sans qu’il soit possible d’établir la justesse d’un détecteur plutôt qu’un autre. En considérant l’absence de détecteur ponctuel adapté, la variabilité intra/inter-détecteurs et l’approximation résultante de l’information partielle obtenue avec les profils, il semble inadéquat d’utiliser les mesures à une dimension pour le calcul de la correction de profil. Les films radiochromiques, associés au nouveau système de lecture mis au point au cours de ce projet, se présentent comme le dosimètre idéal avec la mesure directe d’une cartographie à deux dimensions permettant de calculer de façon explicite la correction de profil. Néanmoins, la contribution additionnelle du rayonnement diffusé hors de l’axe du faisceau et le comportement mal connu du film aux très faibles doses, largement mises en jeu ici, ont montré les limites d’utilisation de ce dosimètre pour cette application.

Afin de profiter pleinement des références primaires établies en terme de produit dose-surface, la solution est de pouvoir directement intégrer et exploiter cette grandeur dans les TPS pour les FOC. L’incertitude en serait considérablement réduite par rapport à l’approche classique, en supprimant d’une part l’incertitude liée au centrage du détecteur, et en s’affranchissant d’autre part de l’utilisation de facteurs de correction dont la mise en oeuvre est discutable et les incertitudes associées sujettes à caution.

Ce projet vise à faire évoluer la chaîne de traçabilité métrologique pour les doses administrées aux patients en radiothérapie externe. 

IAEA 2000 Absorbed dose determination in external beam radiotherapy IAEA Technical Report Series No. 398 (Vienna: AIEA).

IAEA 2017 Dosimetry of small static fields used in external beam radiotherapy: an IAEA-AAPM International Code of Practice for reference and relative dose determination IAEA Technical Report Series No. 483 (Vienna: IAEA).

Thèse de doctorat en physique par Stéphane Dufreneix « Établissement de références dosimétriques dans les faisceaux de rayons X de hautes énergies et de très petites sections (< 1 cm²) pour la radiothérapie » Université Paris sud (2014).

S. Dufreneix, A. Ostrowsky, B. Rapp, J. Daures, J.M. Bordy 2016 “Accuracy of a dose-area product compared to an absorbed dose to water at a point in a 2 cm diameter field” Med. Phys. 43 4085.

S. Dufreneix, A. Ostrowsky, M. Le Roy, L. Sommier, J. Gouriou, F. Delaunay, B. Rapp, J. Daures, J.M. Bordy 2016 “Using a dose-area product for absolute measurements in small fields: a feasability study”, Phys. Med. Biol. 61 650.

M. Pimpinella, C. Caporalia, A.S. Guerra, L. Silvi, V. De Coste, A. Petrucci, F. Delaunay, S. Dufreneix, J. Gouriou, A. Ostrowsky, B. Rapp, J.M. Bordy, J. Daures, M. Le Roy, L. Sommier, D. Vermesse, 2018 “Feasability of using a dose-area product ratio as a beam quality specifier for photon beams with small field sizes” Physica Medica 45 106.

Jurczak J, Rapp B, Dufreneix S, Gouriou J, Delaunay F, Bordy J-M. 84 Towards a new dosimetry reference quantity for stereotactic radiotherapy: The dose area product. Phys Medica Eur J Med Phys 2019;68:51.

Jurczak J, Rapp B, Delaunay F, Gouriou J, Dufreneix S, Bordy J-M. Dose Area Product primary standards established by grahite calorimetry at the LNE-LNHB for small radiation fields in radiotherapy. Physica Medica. Acceptée.

Jurczak J, Produit dose-surface pour la radiothérapie : application aux protocoles de traitements stéréotaxiques, Thèse de doctorat de l'université Paris-Saclay (2022).

Le CEA a soutenu ce projet au travers du financement d’une thèse (2019-2021) labélisée "sujet phare" par le Haut-Commissaire.

Collaboration avec l’Institut de Cancérologie de l'Ouest à Angers pour le test et la mise au point du protocole de conversion entre la dose absorbée en un point et le produit dose-surface.

L’installation AMANDE du LNE-IRSN produit des champs de neutrons mono-énergétiques entre 2 keV et 20 MeV. La méthode de temps de vol a été choisie pour déterminer l’énergie de ces champs neutroniques de manière directe et absolue. Cette méthode consiste à mesurer le temps mis par les neutrons pour parcourir la distance entre la cible (leur lieu de création) et le détecteur et ne dépend ainsi essentiellement que de deux grandeurs :

• Le temps écoulé entre la création des neutrons produits dans la cible et leur détection dans le détecteur ;
• La distance entre la cible et ce détecteur.

La première grandeur est déterminable en utilisant le faisceau pulsé d’AMANDE où tous les neutrons sont générés en même temps dans la cible. Les grandeurs de temps, de distance et de masse sont traçables sur les étalons nationaux, ce qui permet d'obtenir une mesure primaire de l'énergie. L’incertitude attendue sur cette mesure est de l'ordre du pourcent. Cette méthode est réalisable à ce jour pour des énergies supérieures à 1 MeV avec un scintillateur liquide BC501A. Quelques études sont encore à finaliser pour obtenir non seulement l’énergie moyenne mais également la distribution en énergie des neutrons. L’utilisation d'un autre type de scintillateur (Stilbène) en lieu et place du BC501A et/ou d’un second détecteur est cependant nécessaire pour étendre le domaine d’application de la méthode du temps de vol en-deçà de 1 MeV.

La méthode du temps de vol permettra ainsi de raccorder tout type de spectromètre neutron sur les références en énergie. Cette méthode sera incluse à terme dans le dossier d’accréditation par le COFRAC de l’installation AMANDE.

Le projet de recherche consiste donc à :

• déterminer quel(s) détecteur(s) est le mieux adapté en fonction de ses performances de discrimination entre les neutrons et les photons, de sa plage de sensibilité, de sa réponse en énergie, de sa réponse en temps et de ses autres caractéristiques intrinsèques ;
• définir si un ou plusieurs détecteurs sont nécessaires pour couvrir, avec la méthode du temps de vol, l’ensemble de la gamme en énergie d’AMANDE ;
• définir le système d'acquisition et de traitement des données le plus adéquat, en mutualisant et en homogénéisant autant que possible avec les systèmes existant ;
• caractériser la réponse de (ou des) instrument(s) retenu(s) en fonction de l'énergie et du seuil de discrimination, par un étalonnage en fluence traçable sur les références du LNE-IRSN ;
• étudier expérimentalement les performances de la méthode du temps de vol, notamment en termes d'incertitude sur l'énergie du pic mono-énergétique, et comparer les valeurs obtenues aux valeurs théoriques obtenues par la cinématique des réactions nucléaires,
• publier dans la revue Metrologia a minima sur l'étalon de référence en énergie, par la méthode du temps de vol, en dessous de 1 MeV.

Directement traçable sur les références nationales en temps, en longueur et en masse, la méthode du temps de vol pourra être considérée comme métrologiquement "primaire" pour l’énergie des neutrons avec une incertitude de l'ordre de 1 % sur l'énergie moyenne. Cette nouvelle référence primaire profitera à l’ensemble des industriels ayant besoin de réaliser des mesures d’énergies de neutrons (industrie nucléaire, radioprotection…).

Cognet M-A and Gressier V., 2010, Development of a measurement reference standard for neutron energies between 1 MeV and 20 MeV using time of flight method at the AMANDE facility Metrologia 47 377–86.

Le CEA est un partenaire scientifique par le biais d’une thèse commune sur le scintillateur Stilbène.

Le LNE-IRSN réalise des étalonnages d’appareils de mesure selon les recommandations des normes ISO 8529. Les champs thermiques comptent parmi les points d’énergie recommandés pour les étalonnages des appareils de radioprotection. Le LNE-IRSN a décidé de mettre en place une nouvelle référence thermique, compte tenu de son expérience et de son savoir-faire en la matière acquise avec l’installation précédente, SIGMA, aujourd’hui à l’arrêt.

Ce nouveau champ thermique sera généré au moyen de l’accélérateur T400 de l’installation CEZANE de l’IRSN, couplé à un bloc de graphite, dont les dimensions seront à déterminer afin de satisfaire entre autres à des critères physiques, relatifs à la contribution maximale des neutrons thermiques aux débits de fluence et d’équivalent de dose ambiant, l’idéal étant d’atteindre un champ thermique pur en fluence et en équivalent de dose ambiant.

Ce projet couvre ainsi l’ensemble des actions relatives à la définition du modérateur jusqu’à la caractérisation expérimentale des champs neutroniques (T400 nu et champ thermique), une fois les éléments fabriqués et l’accélérateur T400 remis en service. Le projet sera réalisé sur trois ans, de 2018 à 2020, avec pour objectif une participation du LNE-IRSN, à partir de fin 2020, à l’exercice de comparaison internationale organisée par le Comité Consultatif des Rayonnements Ionisants sur les champs thermiques et pilotée par le LNE-IRSN dès 2019 (« Key-Comparisons CCRI(III)-K8-2019 »).

En 2018, les caractéristiques techniques du modérateur thermique ont été définies via une étude par simulations Monte-Carlo (matériaux, géométrie, dimensions). Suite à cette étude par simulations, une étude technique de réalisation a été lancée. En parallèle, l’accélérateur T400 a été remis en service. La fabrication du modérateur est prévue en 2019 ainsi que son intégration avec l’accélérateur T400. Le dispositif CARAT devrait être mis en service en 2020, après la caractérisation spectrométrique et dosimétrique du champ neutronique.

La mise en place d’un nouveau champ thermique s’inscrit dans le contexte des recommandations de la norme 21909. Le LNE-IRSN propose d’ores et déjà des prestations d’étalonnage avec des sources de neutrons isotopiques (²⁵²Cf et ²⁴¹AmBe), ainsi qu’auprès d’AMANDE avec des champs neutroniques mono-énergétiques.

Grâce à la mise en place du dispositif thermique CARAT qui sera défini dans ce projet, le laboratoire sera en mesure d’étendre son offre de prestations et la compléter avec cette énergie d’étalonnage supplémentaire, ainsi que de participer aux mesures de la nouvelle comparaison CCRI(III).K-8.

ISO 8529-1:2001 Reference neutron radiations — Part 1: Rayonnements neutroniques de référence -- Partie 1: Caractéristiques et méthodes de production

ISO 21909 Dosimètres individuels passifs pour les neutrons -- Exigences de fonctionnement et d'essai

V. Lacoste, Design of a new IRSN thermal field facility using Monte Carlo simulations, Rapport DRPH/SDE n°2007-14 (2007)

V. Lacoste, Design of a new IRSN thermal neutron field facility using Monte Carlo simulations, Radiation Protection Dosimetry, 126: 58-63 (2007)

R. Babut, Etude de conception par simulations Monte-Carlo d’un modérateur pour le T400, Rapport PSE-SANTE/SDOS/LMDN 2018-00064 (2018)

Image

Ce n'est que lorsque l'infrastructure métrologique avec des étalons de référence et des méthodes d'étalonnage des appareils de mesure seront mis en œuvre qu’il sera possible de quantifier les effets néfastes des ultrasons et infrasons. Dès lors il sera possible de définir des critères pour limiter l'exposition et protéger la population.

Dans ce projet, l’activité scientifique du LNE a été plus particulièrement axée sur la conception d’un simulateur d’oreille universel. Les premiers travaux ont consistées à établir un cahier des charges en accord avec les besoins des utilisateurs, à développer une méthodologie de conception afin d’en faire ressortir les paramètres clés et à réunir les informations nécessaires à cette conception à travers une large étude bibliographique. Compte tenu des résultats de l’étude bibliographique, cinq groupes d’âge ont pu être établis, à savoir : nouveau-nés, 1-3 mois, 3-6 mois, 3-24 mois, 2-7 ans et adultes.

Image

Suite à l’accomplissement de cette première tâche, le dimensionnement des simulateurs d’oreille pour chacun des cinq groupes d’âge a été effectué Cette tâche a été accomplie par modélisation acoustique aussi bien analytique que numérique.

Pour des raisons de coût, seul le prototype pour le groupe des nouveau-nés a été fabriqué. La qualification des prototypes a été effectuée en parallèle par 4 laboratoires nationaux de métrologie, dont le LNE. Cette qualification a consisté principalement à mesurer l’impédance acoustique de transfert du simulateur (ratio entre le débit d’entrée et la pression acoustique sur le microphone du simulateur) et de la comparer à celle calculée par le LNE dans la phase de conception. Les résultats de cette qualification montrent des mesures en bonne adéquation avec la courbe théorique dans une large gamme de fréquence, exceptée aux hautes fréquences (au-delà de 6 kHz).

Site du projet :

http://www.ptb.de/emrp/ears-project.html

• Contribuer à de nouvelles orientations pour la réglementation sur les risques pour la santé posés par les sons non-audibles
• Fournir des données pour la normalisation dans des seuils auditifs et sur les simulateurs d’oreilles (ISO TC43 WG1 et IEC TC29 WG21)
• Fournir la traçabilité et des bonnes pratiques pour les utilisateurs (audiologistes)

LAVERGNE T., RODRIGUES D., NEIMANNS V., OLSEN E. S. et BARHAM R., “Universal ear simulator: Specifications and artificial ear canal design”, Internoise 2013, Innsbruck, Autriche, 15-18 Septembre 2013.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., FEDTKE T., OLSEN E. S., BARHAM R. et DUROCHER J.-N., “Methodology of designing an ear simulator”, Internoise 2013, Innsbruck, Autriche, 15-18 Septembre 2013.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., OLSEN E.S., FEDTKE T., BARHAM R. et DUROCHER J.-N., “Methodology of Designing an Occluded Ear Simulator”, Acta Acustica united with Acustica, 101, 5, 2015, 1007-1015, DOI: 10.3813/AAA.918895.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., OLSEN E.S., BARHAM R., FEDTKE T. et  DUROCHER J.-N., “Design of a new ear simulator”, Inter-Noise 2015, San Francisco, États-Unis d'Amérique, 9-12 août 2015.

Laboratoires nationaux de métrologie :

• PTB (coordinateur du projet),
• NPL,
• LNE,
• DFM,
• Tubitak UME,
• BKSV-DPLA

Image

Les travaux sont répartis entre 11 partenaires et sont organisés en 4 lots de tâches techniques :

1. Réduire la chaîne de traçabilité des mesures d’éclairement spectrique pour le spectre solaire UV afin de réduire les incertitudes de mesure avec les spectroradiomètres ;
2. Améliorer les techniques de caractérisation du rayonnement solaire avec des spectroradiomètres à matrice ;
3. Améliorer le spectroradiomètre portable de référence UV « QASUME » ;
4. Étude de nouvelles technologies utilisables pour améliorer les incertitudes de mesure.

Le projet a débuté le 1^er août 2011 pour une durée de 3 ans. Le LCM est impliqué dans les lots 2 et 4 pour l’estimation des incertitudes des spectroradiomètres à matrice et le développement d’un spectroradiomètre à barrette de photodiodes optimisé pour la mesure du spectre entre 290 nm et 400 nm et avec une minimisation de la lumière parasite.

Les causes d’incertitudes sur les mesures réalisées avec des spectroradiomètres à matrice ont été inventoriées et présentées aux partenaires du projet en 2012. En 2013, un logiciel a été réalisé sous MATLAB pour évaluer les incertitudes de mesure du rayonnement solaire selon la méthode de Monte-Carlo et le guide d’utilisation a été rédigé. La donnée de sortie est la fonction de distribution de probabilité (Probability Distribution Function, PDF) de l’éclairement solaire à quelques longueurs d’onde à partir de laquelle on peut déterminer l’éclairement solaire et l’incertitude associée correspondant respectivement à la valeur moyenne et l’écart type de la distribution PDF.

Le développement d’un spectroradiomètre à barrette de photodiodes optimisé pour la mesure du spectre entre 290 nm et 400 nm et avec une minimisation de la lumière parasite s’effectue en collaboration avec Jobin Yvon. Le spectroradiomètre a été caractérisé concernant la lumière parasite et le caisson thermalisé a été testé du point de vue mécanique et thermique. Pour réduire le taux de lumière parasite le LCM propose de présélectionner des bandes spectrales à l’aide de filtres spécifiques. Les optiques d’entrée incluant les filtres et les obturateurs ont été réalisés. Le spectroradiomètre est de type VS140 de chez Jobin Yvon. Le principe du spectroradiomètre modifié est indiqué sur la figure 1.

Image

Différentes configurations de filtres (épaisseur et type de filtre) ont été caractérisées du point de vue de la transmission. Puis des mesures ont été faites pour évaluer l’influence de la lumière parasite sur l’ensemble du système modifié.

Site du projet:

http://projects.pmodwrc.ch/env03/

Amélioration de la fiabilité des mesures (traçabilité et incertitudes) du rayonnement UV dont les valeurs entrent dans de nombreux modèles de prédictions et des programmes de prévention (climat, environnement, santé).

DUBARD J. et  ETIENNE R., “Monte Carlo uncertainty evaluation of UV solar spectral irradiance measurements using array spectroradiometer”, 7^th Workshop on Ultraviolet radiation measurements (UVNET), Davos, Suisse, 27-28 août 2013.

DUBARD J., VALIN T., ETIENNE R. et EBRARD G., “EMRP-ENV03: Traceability for surface  spectral solar ultraviolet radiation”, 16^e Congrès International de Métrologie, Paris, France, 7-10 octobre 2013, DOI: 10.1051/METROLOGY/201318001.

Partenaires du JRP-ENV03 :

• SFI Davos (Switzerland),
• EJPD/METAS (Switzerland),
• PTB (Germany),
• VSL (Netherlands),
• CMI (Czech Republic),
• LNE (France),
• INRIM (Italy),
• Aalto (Finland),
• CMS (Austria),
• Kipp&Zonen (Netherlands),
• IMU (Austria).

Image

Jusqu’en 2012, la traçabilité métrologique sur ces gammes de très faibles débits n'était cependant validée en Europe qu'à partir de 16 l/min.

Les laboratoires nationaux de métrologie LNE-CETIAT, DTI, IPQ, METAS et VSL  ont développé, dans le cadre du projet européen de recherche en métrologie "HLT07 Metrology for Drug Delivery – MeDD", des méthodes primaires d'étalonnage couvrant une gamme de débits de liquide allant de 10 l/h à 10 nl/min. Ces références nationales ont été validées par une comparaison des résultats de mesure obtenus avec un débitmètre massique à effet Coriolis et un pousse-seringue (figure ci-contre). Ces résultats ont permis d'initier la soumission de nouvelles possibilités d’étalonnage (CMC, Calibration and Measurement Capabilities) inédites sur ces gammes de débit.

Image

L'influence de plusieurs paramètres physiques tels que la température, la contre-pression, la viscosité et les pulsations du débit a été étudiée. Il a ainsi été démontré que les débitmètres massiques à effet Coriolis sont moins sensibles aux paramètres physiques étudiés, et constituent donc des débitmètres étalons de transfert adaptés à l'établissement d'une traçabilité métrologique à destination des dispositifs médicaux.

En ce qui concerne les dispositifs de perfusion, plusieurs caractéristiques ont été testées : le délai de démarrage, la stabilité du débit et le temps de réponse à une occlusion, en fonction de la présence d'accessoires tels que des vannes, aiguilles, tubulures, et en fonction de paramètres physiques tels que la température et la viscosité du liquide.

Les résultats obtenus ont montré que les dispositifs de délivrance de médicament par perfusion sont sensibles aux conditions d'utilisation, notamment à faible débit et pour les seringues de plus fort volume. En outre, le délai de démarrage dans certaines conditions (très faibles débits) peut atteindre plusieurs dizaines de minutes.

Tout au long de ce projet, les résultats et connaissances acquises ont été diffusés aux communautés scientifiques et médicales via différents médias. Dans un premier temps, un site internet (www.drugmetrology.com) a été créé, donnant un accès direct et public aux communications liées au projet. Un atelier organisé par le consortium "MeDD" et réunissant des membres des communautés scientifiques et médicales s'est tenu à Utrecht (Pays-Bas) en mai 2015, permettant d'exposer les résultats de ce projet et de débattre autour de la mise en pratique de démarches métrologiques traçables pour les dispositifs de perfusion. Un guide des bonnes pratiques de perfusion a également été rédigé et mis à disposition sur le site du projet.

Site internet du projet :

http://www.drugmetrology.com

• Mise en œuvre de références européennes pour la délivrance de médicaments et élaboration d’un guide de bonnes pratiques.
• Fourniture de données nécessaires à l'évolution des normes concernant les dispositifs de délivrance de médicament par perfusion.

BATISTA E., FILIPE E., BISSIG H., PETTER H.T., LUCAS P., OGHEARD F. et NIEMANN A.K., “European research project on microflow measurements – MEDD”, 9th International Symposium on Fluid Flow Measurement, Arlington, États-Unis d’Amérique, 14-17 avril 2015.

BISSIG H., PETTER H.T., LUCAS P., BATISTA E., FILIPE E., ALMEIDA N., RIBEIRO L.F., GALA J., MARTINS R., SAVANIER B., OGHEARD F., NIEMANN A.K., LÖTTERS J. et SPARREBOOM W., “Primary standards for measuring flow rates from 100 nl/min to 1 ml/min – gravimetric principle”, Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik, 60, 4, 2015, 301–316, DOI: 10.1515/bmt-2014-0145.

DAVID CH., MELVAD C., BISSIG H. et BATISTA E., “Research interlaboratories comparison for small liquid flow rates (2g/h to 600g/h)”, 16th Flow Measurement Conference (FLOMEKO), Paris, France, 24–26 septembre 2013.

OGHEARD F., BATISTA E., BISSIG H., PETTER H.T., LUCAS P. et NIEMANN A.K., “Metrological assessment of micro flow-meters and drug delivery devices in the scope of the "MeDD" EMRP project”, 17e Congrès international de métrologie, Paris, France, 21-24 septembre 2015, DOI: 10.1051/metrology/20150009004.

LUCAS P., SNIJDER R.A., TIMMERMAN A.M.D.E., BATISTA, E., BISSIG H. et OGHEARD F., “Best Practice Guide”, Version: 13-05-2015.

• VSL,
• CETIAT,
• CMI,
• DTI,
• IPQ,
• METAS,
• TUBITAK,
• FH Lubeck,
• UMC Utrecht

Image

La détermination expérimentale de la puissance est basée sur des mesures de pression acoustique sur des microphones. La puissance acoustique est ensuite évaluée par calcul, sous diverses hypothèses et conditions imparfaitement respectées. L'objectif de ce projet est de développer et caractériser une source sonore étalon primaire puis de la disséminer via des étalons de transfert que deviendront les sources sonores de référence actuellement utilisées.

Source sonore étalon primaire

L’objectif de cette partie est la réalisation d’un étalon primaire du watt acoustique dans l’air. Celui-ci est basé sur un corps solide vibrant (piston) bafflé. La puissance sonore de ce dispositif peut être déterminée à partir de la vitesse de vibration de la surface du corps, mesurée par interférométrie laser, et de plusieurs autres grandeurs comme la pression statique et la température. Les différents candidats à devenir les sources primaires reposent sur deux techniques : un pot électrodynamique ou un « moteur » de haut-parleur. Le pot électrodynamique est une source de vibration couramment utilisée en laboratoire. Celui-ci pilote le mouvement d’un piston métallique. Ce dernier doit avoir autant que possible un mouvement d’ensemble et le moins possible de mouvements parasites, due à son manque de rigidité et à ses modes/fréquences propres en haute fréquence. L’autre méthode consiste à utiliser un « moteur » de haut-parleur qui pilote un piston plus léger. Le guidage du piston dans un mouvement unidirectionnel et libre est difficile à bien réaliser. Dans ce projet, des sources primaires ont été développées par le PTB, le SP, l’INRiM et le TUBITAK UME.

Diffusion de l’unité « watt acoustique aérien »

L'objectif de cette partie est de développer un système pour la diffusion de l’unité watt acoustique en utilisant des étalons de transfert appropriés. Celle-ci a permis d’examiner si les sources sonores de référence aérodynamiques existantes pouvaient servir d’étalon de transfert. La réponse a été positive à condition d’en connaitre la sensibilité aux conditions atmosphériques. L'incertitude de la puissance sonore émise par les étalons de transfert a été déterminée. L'objectif a été que cette incertitude soit seulement légèrement supérieure à l'incertitude de l’étalon primaire. Le LNE a développé un appareil de balayage (appelé « scanning apparatus ») permettant une mesure automatisée de la puissance acoustique obtenue en mesurant la pression acoustique sur une demi-sphère de 2 m de rayon centrée sur une source étalon qui affleure le sol.

Au LNE, contrairement à d’autres partenaires, un seul microphone est utilisé, déplacé sur chaque position par un dispositif automatique, et contrôlé par un logiciel qui gère à la fois l'appareil de balayage et l'acquisition de l'analyseur de signal acoustique. Un premier mouvement est fait le long d'un rail décrivant un arc vertical de 90°. Le deuxième mouvement consiste à déplacer cet arc autour d'un axe vertical pour couvrir toute la surface hémisphérique. Un troisième mouvement déplace le microphone sur le rayon de 1 cm pour évaluer l'intensité par deux étapes.

Image

Site internet du projet :

http://www.ptb.de/emrp/sib56-home.html

• Mise en œuvre d’une chaîne de traçabilité des mesures de puissances acoustique
• Rédaction de documents de référence pour l’étalonnage et la mesure de la puissance acoustique
• Transfert de connaissances via des projets de normes ISO

CELLARD P., ANDERSSON H., BREZAS S. et WITTSTOCK V., “Automatic sound field sampling mechanisms to disseminate the unit watt in airborne sound”, Proceedings of the INTER-NOISE 2016, 45th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering,  Towards a Quieter Future, Hambourg, Allemagne, 21 – 24 août 2016, 6757-6761.

BREZAS S. , CELLARD P. , ANDERSSON H. , GUGLIELMONE C. et KIRBAS C., “Dissemination of the unit Watt in airborne sound: aerodynamic reference sound sources as transfer standards”,In: Proceedings of the INTER-NOISE 2016, 45th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering,  Towards a Quieter Future, Hambourg, Allemagne, 21 – 24 août 2016,  6762-6770.

Laboratoires nationaux de métrologie :

• PTB (DE),
• INRIM (IT),
• SP (SE),
• TUBITAK (TK)

Image

L’impact acoustique des activités humaines courantes, tel que le transport, routier commence à être examiné sérieusement dans la gamme de fréquence des infrasons. Sur le plan physiologique, en dessous de 20 Hz, la sensibilité de l’oreille humaine décroît très rapidement à mesure que la fréquence diminue. Pour autant, il est avéré que l’oreille humaine est capable de percevoir les sons dès quelques Hz, si tant est que leur intensité soit suffisamment élevée. Bien qu’il n’y ait pas encore de preuves tangibles d’effets physiologiques ou psychologiques des infrasons, plusieurs troubles comme la fatigue, des symptômes dépressifs ou anxieux, de l’irritabilité, des maux de tête, des troubles de la vigilance ou de l’équilibre et des nausées ont été décrits. Certaines de ces réactions pourraient être dues à la mise en vibration de l’oreille interne mais aussi de certains organes digestifs, cardio-vasculaires, respiratoires ou bien des globes oculaires.

Le besoin métrologique dans ce domaine commence à être considéré sérieusement par les instances nationales et internationales. La mise en place d'un groupe de travail au sein du S30J de l'Afnor en 2009 ainsi que l'organisation d'une comparaison clé sur ce domaine par le BIPM (CCAUV-A-K2 publié en 2009) confirment l’importance croissante des infrasons. Néanmoins, malgré ces études des avancés aussi bien technique que théorique sont encore nécessaires pour arriver à une fiabilité des mesures acoustiques dans le domaine des infrasons.

Le LNE a entrepris la réalisation d’un pistonphone laser. Ce type d’instrument permet, en mesurant le mouvement d’un piston dans une cavité au moyen d’un laser, de déterminer la pression en connaissant simplement l’impédance acoustique de cette cavité. L’intérêt sera d’obtenir des niveaux plus élevés que par la méthode de la réciprocité et par conséquent un meilleur rapport signal/bruit. Le système sera basé sur le principe développé par le département métrologie des pressions statiques du LNE pour la réalisation du fluxmètre gazeux de référence.

• Meilleure fiabilité des mesures acoustiques dans le domaine des infrasons
• Ce projet permettra en particulier d’apporter la traçabilité nécessaire au raccordement des microbaromètres de la série MB2000 développés par le CEA et reconnus par la communauté scientifique pour leur robustesse et leur fiabilité

• CEA DAM,
• Université du Maine

Image

Il apparaît que contrairement aux autres domaines de la mesure, les résultats des analyses de biologie médicale ne sont à ce jour pas toujours traçables à des références reconnues internationalement (comme par exemple des matériaux de référence certifiés ou des méthodes de référence) et que les incertitudes de mesure ne sont pas systématiquement évaluées.

Cette situation est en contradiction non seulement avec la norme ISO EN 15189, mais également avec d’autres référentiels internationaux, comme notamment la Directive Européenne 98/79/CE qui exige que les produits de diagnostic in vitro soient traçables au Système International d’unités (SI) via des étalons de mesure d'ordre métrologique supérieur. Il est donc nécessaire de disposer de méthodes de référence pour le dosage des principaux biomarqueurs utilisés en biologie médicale.

Image

Le LNE a donc initié depuis 2006 des travaux dans le domaine biomédical afin d’évaluer et d’améliorer la fiabilité des analyses de biologie médicale. Ces travaux ont pour objectif d’assurer la traçabilité métrologique des résultats à des références reconnues internationalement et permettre la comparabilité des résultats dans le temps et d’un laboratoire à l’autre, même s’ils utilisent des techniques différentes. Ils permettent également d’évaluer les performances des méthodes utilisées en routine dans les laboratoires de biologie médicale et d’établir des recommandations concernant les méthodes devant être privilégiées.

Pour cela, la première étape consiste à développer et valider des méthodes de référence d’ordre supérieur pour le dosage des principaux biomarqueurs utilisés en biologie clinique. Compte tenu du nombre considérable de paramètres mesurés en routine en biologie clinique, il a été indispensable de prioriser les biomarqueurs pour lesquels une méthode de référence devait être développée. Ce choix a été effectué en concertation avec les autorités de santé publique (ANSM, HAS, DGS). Les biomarqueurs prioritaires retenus sont ceux associés aux principales pathologies humaines (maladies cardiovasculaires, diabète, …), afin de maximiser l’impact des travaux réalisés.

Ce projet a donc ciblé les activités relatives au dosage des biomarqueurs suivants : glucose, créatinine, hémoglobine glyquée HbA1c, cholestérol total, cholestérol-LDL, cholestérol-HDL et triglycérides, ainsi que le développement d’un matériau de référence certifié (MRC) pour l’ensemble de ces différents paramètres, à l’exception de l’HbA1c. La mise en œuvre de la Dilution Isotopique a permis d’assurer la traçabilité métrologique à la mole, unité du SI pour la quantité de matière.

Image

• Evaluation des performances des méthodes utilisées en routine dans les Laboratoires de Biologie Médicale (LBM)
• Amélioration des données de biologie clinique
• Fourniture de valeurs de référence dans le cadre de la réalisation d’essais d’aptitude à destination des LBM (échantillons de contrôle de la qualité de l’ANSM, …)
• Certification d’un matériau de référence
• Evaluation de la justesse des lecteurs de glycémie
• Evaluation de la commutabilité de matériaux d'étalonnage industriels et d’échantillons de contrôle qualité
• Evaluation de la qualité des lots d'étalons fournis par les fabricants
• Transfert des méthodes développées vers les équipes de recherche de CHU

DELATOUR ET AL, « Development of reference methods for the measurement of biomarkers in France », Ann. Biol. Clin., 68, 6, 2010, 698-699

DELATOUR V., LALÈRE B., DUMONT G., HATTCHOUEL J.-M., FROISSART M., DE GRAEVE J. et VASLIN-REIMANN S., “Development of a reference method for creatinine measurement to improve diagnosis and follow-up of kidney disease”, Revue française de métrologie, 26, 2011, 21-31, DOI: 10.1051/rfm/2011008.

PIERONI L., DELANEY P., BOUTTEN A., BARGNOUX A.-S., ROZET E., DELATOUR V., CARLIER M.-C., HANSER A.-M., CAVALIER E., FROISSART M. et CRISTOL J.-P., “A multicentric evaluation of IDMS-traceable creatinine enzymatic assays”, Clinica Chimica Acta, 412, 23-24, 2011, 2070-2075, DOI: 10.1016/j.cca.2011.07.012.

DELATOUR V., LALÈRE B., SAINT-ALBIN K., PEIGNAUX M., HATTCHOUEL J.-M., DUMONT G., DE GRAEVE J., VASLIN-REIMANN S. et GILLERY P., “Continuous improvement of medical test reliability using reference methods and matrix-corrected target values in proficiency testing schemes: Application to glucose assay”, Clinica Chimica Acta, 413, 23-24, 2012, 1872-1878, DOI: 10.1016/j.cca.2012.07.016.

HEUILLET M., LALÈRE B., PEIGNAUX M., DE GRAEVE J., VASLIN-REIMANN S., PAIS DE BARROS J., GAMBERT P., DUVILLARD L et DELATOUR V., “Validation of a reference method for total cholesterol measurement in human serum and assignation of reference values to proficiency testing samples”, Clinical Biochemistry, 46, 4–5, 2012, 359-364, DOI: 10.1016/j.clinbiochem.2012.11.026.

BOUTTEN A., BARGNOUX A.S., CARLIER M.C., DELANAYE P., ROZET E., DELATOUR V., CAVALIER E., HANSER A.M., FROISSART M., CRISTOL J.-P. et PIÉRONI L., “Enzymatic but not compensated Jaffe methods reach the desirable specifications of NKDEP at normal levels of creatinine. Results of the French multicentric evaluation”, Clinica Chimica Acta, 419, 2013, 132-135, DOI: 10.1016/j.cca.2013.01.021

FLAMANT M., VIDAL-PETIOT E., METZGER M., HAYMANN J.P., LETAVERNIER E., DELATOUR V., KARRAS A., THERVET E., BOFFA J.J., HOUILLIER P., STENGEL B., VRTOVSNIK F. et FROISSART M., “Performance of GFR Estimating Equations in African Europeans: Basis for a Lower Race-Ethnicity Factor Than in African Americans”, Am. J. of Kidney Disease, 62, 1, 2013, 182-184, DOI: 10.1053/j.ajkd.2013.03.015.

DELATOUR V., LALÈRE B. et VASLIN-REIMANN S., “Development of reference methods for the measurement of biomarkers”, IMEKO TC Conference (TC8 - TC23 - TC24) “Metrological traceability in the globalisation age”, Paris, France, 6-8 avril 2011.

HEUILLET M., DELATOUR V., LALERE B. et VASLIN-REIMANN S., “How to perform traceable measurements for biomarkers quantification”, 15^e Congrès international de métrologie, Paris, France, 3-6 octobre 2011.

DELATOUR V., HEUILLET M., PEIGNAUX M., LALERE B. et VASLIN-REIMANN S., « Apport de la spectrométrie de masse et des méthodes de référence pour le contrôle qualité en biologique clinique », 29^es Journées Françaises de Spectrométrie de Masse, Orléans, France, 17–20 septembre 2012.

HEUILLET M., DELATOUR V., PEIGNAUX M., LALERE B., DE GRAEVE J., VASLIN-REIMANN S. et DUVILLARD L., « Développement et validation d’une méthode de référence pour le dosage du cholestérol total et application au contrôle qualité en biologie clinique », 29^es Journées Françaises de Spectrométrie de Masse, Orléans, France, 17–20 septembre 2012.

VASLIN-REIMANN S. et DELATOUR V., « Matériaux de Référence Certifiés pour la biologie médicale : une denrée rare en France ? », Journée Technique du Collège Français de Métrologie, Paris, France, 27 novembre 2012.

HEUILLET M., PEIGNAUX M., LALERE B., VASLIN-REIMANN S., DUVILLARD L. et DELATOUR V., “A commutability study coupled to a multicentric analysis of accuracy of total cholesterol, LDL-C, HDL-C and total glycerides assays”, Annual meeting of American Association for Clinical Chemistry, Houston, Etats-Unis, 28 juill.–1^er août 2013.

DELATOUR V., HEUILLET M., LALERE B. et VASLIN-REIMANN S., « Production d’un matériau de référence certifié pour le glucose, la créatinine et le cholesterol total et organisation d’une étude de commutabilité couplée à une étude multicentrique de la justesse des dosages de routine », 16^e Congrès international de métrologie, Paris, France, 7–10 octobre 2013.

• CHU de Dijon (Cholestérol),
• CHU de Reims (HbA1c, Glucose),
• CHU Montpellier (Créatinine)