Evaluation de la contamination atmosphérique des services de médecine nucléaire

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1 Evaluation de la contamination atmosphérique des services de médecine nucléaire 12 Décembre Sixièmes Rencontres des PCR Présenté par Johnny DUMEAU, IRSN Unité d Expertise en radioprotection Médicale Sous la direction de Jean-Luc REHEL et Bernard AUBERT

2 Introduction Contexte : Possibilité de contamination atmosphérique induite par l utilisation de sources radioactives non scellées. Peu d études publiées sur la médecine nucléaire (J.C ARTUS et P. FAUROUS, N. PIGELET). Nécessité de données pour alimenter la réflexion du GT MN ASN/IRSN, Objectifs de l étude : mise en évidence des situations générant des contaminations atmosphériques, propositions d aménagements des services de médecine nucléaire (ventilations, dépressions ) au vu des résultats obtenus. Etude multicentrique, regroupant des services de type diagnostic et / ou thérapie : Hôpital Pitié-Salpêtrière Institut Gustave Roussy Centre Chirurgical Marie Lannelongue Hôpital Bicêtre Hôpital Louis Mourier Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 2

3 Contexte réglementaire Arrêté du 30 octobre 1981, relatif aux conditions d emploi des radioéléments artificiels utilisés en sources non scellées à des fins médicales Conditions communes à toutes les installations : ventilation en dépression (indépendante du reste du bâtiment), Conditions particulières pour installations d utilisation «in vivo» : boîtes à gants en dépression (avec filtre THE et piège à iode), taux de renouvellement horaire (minimum) de 10 h -1 dans la radiopharmacie et 5 h -1 dans le reste de la zone contrôlée. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 3

4 Matériel utilisé Préleveurs et filtres (prêt du Service d Intervention et d Assistance en Radioprotection) préleveur 1 : Débit d aspiration de 3,5 m 3.h -1 préleveur 2 : Débit d aspiration de 1,5 m 3.h -1 (APA 81, MGP Instruments) préleveurs inadaptés pour des mesures en milieu médical cartouche à charbon actif filtre à base de cellulose pure de 5,08 cm (2 pouces, réf : C-135) Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 4

5 Matériel utilisé Spectrométrie gamma Laboratoire de Mesures Nucléaires (Le Vésinet), détecteur Germanium refroidi à l azote liquide, diode disposée à l intérieur d une enceinte plombée pour éliminer le bruit de fond. Radioéléments Limites de détection (Bq) 123 I < 8, I < 5, I < 9, m Tc < 7, Ga < 4, Tl < 6, In < F < 1, Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 5

6 Matériel utilisé Matériel de mesures aérauliques (prêt du Bureau d Analyse du Confinement) Anémomètre à hélice De 0,2 à 3 m.s -1, incertitude de ± 0,06 m.s -1 De 3,1 à 35 m.s -1, incertitude de ± 0,2 m.s -1 Micromanomètre De 0 à ± 1000 Pa, incertitude de ± 1 Pa Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 6

7 Méthode Taux de renouvellement horaire R (h -1 ) R = Q 3600 V Q : débit d aspiration de l extraction d air (m 3.s -1 ), V : volume de la pièce (m 3 ). Q = v s v : vitesse d extraction d air (m.s -1 ), s : section d extraction d air (m 2 ). Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 7

8 Méthode Calcul de dose efficace engagée Dose efficace engagée E (Sv) E = I h( g) Radioéléments h(g) (Sv.Bq -1 ) 123 I 2, I m Tc 1, I : incorporation (Bq), h(g) : Dose Par Unité d Incorporation (Sv.Bq -1 ). Incorporation par inhalation I = d tprésence C d : débit respiratoire humain moyen (1,2 m 3.h -1 ), t présence : temps de présence en zone contaminée (h), C : concentration atmosphérique (Bq.m -3 ). Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 8

9 Méthode Limite Pratique de Concentration dans l Air (LPCA) valeur de référence définie pour chaque radioélément, contamination atmosphérique (Bq.m -3 ) conduisant à une dose efficace engagée de 20 msv pour 2000 heures de présence, tient compte de l incorporation (contamination interne) et de l immersion (exposition externe), LPCA des radioéléments rencontrés : Radioéléments LPCA (Bq.m -3 ) 123 I I 4, m Tc 2, Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 9

10 Résultats Taux de renouvellement horaire Local Volume pièce (m 3 ) Débit extraction (m 3.h -1 ) Taux de renouvellement (h -1 ) Incertitude (h -1 ) Salle gamma-camera 1 77,4 236,6 3,1 (5) 0,3 Salle gamma-caméra 99,2 517,1 5,2 (5) 0,4 Labo chaud ,3 7,4 (10) 1 Salle gamma-camera 2 92,5 419,6 4,5 (5) 0,4 Local déchets Local cuves Salle d'injection 20,8 126,2 6,1 (5) 0,3 Salle d'effort 28,2 0 0 (5) - volumes variables : de 77,4 à 99,2 m 3 pour les salles de caméra, les taux de renouvellement ne sont pas en adéquation dans de nombreux cas avec les limites réglementaires, local cuves : ventilation naturelle. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 10

11 Résultats (1) Services de diagnostic : Local Type d examen Contamination atmosphérique (Bq.m -3 ) Dose efficace (µsv) Salle gamma-camera 1 ventilation pulmonaire 1410 ( 99m Tc) 17,5 Salle gamma-camera Salle gamma-camera Salle gamma-camera 2 Salle gamma-caméra 2 scintigraphie thyroïdienne scintigraphie thyroïdienne scintigraphie cardiaque injection sous caméra (rein) 1, ( 123 I) 6, ( 131 I) ,2 4, ( 131 I) 2 13,4 ( 99m Tc) 0,4 6, ( 99m Tc) Salle gamma-caméra 1 ventilation pulmonaire 880 ( 99m Tc) 11 Labo chaud ( 99m Tc) 7,3 Local déchets - < LD - Local cuves - < LD - Salle d'injection - 3, ( 123 I) 160 ( 99m Tc) Salle d'effort test d effort < LD contaminations atmosphériques assez faibles, un examen problématique : ventilation pulmonaire (aérosols), dose efficace engagée : ~ 20 µsv par an par inhalation d aérosols. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 11

12 Résultats (2) Service de radiothérapie métabolique 1 chambres : Traitement à l 131 I, gélules de 3,7 GBq (100 mci), contamination atmosphérique (Bq.m-3) y = 3567,4e -0,0861x R 2 = 0,9982 T = 8,05 h contamination atmosphérique (Bq.m-3) y = 165,04e -0,041x R 2 = 0, temps (h) temps (h) Valeurs très «patient-dépendant», Pic de contamination environ 20 heures après la prise du traitement, Contamination atmosphérique atteignant 1,5 LPCA (630 Bq.m -3 ), Pas de ventilation, fenêtres condamnées. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 12

13 Résultats (3) Service de radiothérapie métabolique 1 couloir : mesures effectuées dans le couloir d accès aux chambres, 2 heures de prélèvement. dose reçue par le personnel (hypothèses pénalisantes) : pour une présence de 2000 heures, Contamination atmosphérique (Bq.m -3 ) en supposant une contamination continue et uniforme du couloir : 2,4 msv par an. LPCA 1 ére mesure couloir 50,4 1, nde mesure couloir 11,4 2, local des cuves : local de grand volume contamination de 0,82 Bq.m -3 ( LPCA) Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 13

14 Résultats (4) Service de radiothérapie métabolique 2 chambres : Traitement à l 131 I, gélules de 3,7 GBq (100 mci), contamination atmosphérique (Bq.m-3) ,7 49,4 38,2 contamination atmosphérique (Bq.m-3) ,2 50,6 24, temps (h) temps (h) Valeur maximale à 92,2 Bq.m -3 (0,2 LPCA), lors de la prise de la gélule, Valeur minimale à 24,8 Bq.m -3 (0,06 LPCA). Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 14

15 Résultats (5) Service de radiothérapie métabolique 2 couloir : mesure effectuée dans le couloir d accès aux chambres, 1 prélèvement de 2 heures, contamination atmosphérique : 22,6 Bq.m -3 ( LPCA). Calcul de dose efficace engagée nettoyage effectué par un seul agent hospitalier, 9 heures de travail hebdomadaire, soit 400 heures par an, 0,2 msv par an. Cette estimation ne tient pas compte de la remise en suspension de l 131 I qui se dépose par sédimentation. local des cuves : Volume restreint, Contamination de 1650 Bq.m -3 soit 3,9 LPCA. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 15

16 Synthèse résultats thérapie Comparaison des résultats de contamination atmosphérique Chambres 630 Bq.m -3 facteur 7 entre les valeurs dans les chambres facteur 2 entre les valeurs au niveau des couloirs facteur 2000 entre les valeurs des local cuves Comparaison des doses efficaces engagées Service 1 Service 2 92,2 Bq.m -3 Couloirs 50,4 Bq.m -3 22,6 Bq.m -3 Cuves 0,82 Bq.m Bq.m -3 Service 1 Service 2 Dose efficace engagée (400 heures) 0,5 msv 0,2 msv facteur 2 entre les doses efficaces engagée prises dans le couloir Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 16

17 Discussions Limites de l étude : volumes des locaux variables : variabilité des résultats. une seule mesure par local : problème de répétabilité des résultats. variabilité de l efficacité des filtres avec l hygrométrie : Filtre papier Cartouche charbon actif Hygrométrie (%) Efficacité Positionnement du préleveur Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 17

18 Discussions (1) Comparaisons avec la bibliographie Etude de J.C. Artus et P. Faurous (étude A): On retrouve la variabilité des résultats liée au patient, Valeurs supérieures dans l étude IRSN (chambres ventilées pour l étude A) Etude de N. Pigelet (étude B) Activité dans les chambres de traitement (Bq.m -3 ) Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Mesure 5 Mesure 6 Mesure 7 Mesure 8 Etude IRSN ,2 49, Etude A Chambre 1 Chambre 2 Chambre 3 Chambre 4 Activité dans les chambres de traitement (Bq.m -3 ) Etude IRSN Etude B , ,8 70 Valeurs inférieures pour l étude IRSN : le service reprend son activité, le préleveur n était pas positionné au même endroit Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 18

19 Impact sur le zonage (radiothérapie métabolique) Impact dosimétrique important dans les services de thérapie Evaluation de la dose en 1 heure (Service 2) Chambres : Exposition externe (étude N.Pigelet) : 148 µsv.h -1 à1 m 25 µsv.h -1 à 2,5 m Contamination interne : 15 µsv.h -1 dans le cas le plus pénalisant Couloir : Contamination interne : 1,2 µsv.h -1 Local cuves : Contamination interne : 40 µsv.h -1 Les chambres et les locaux des cuves doivent être classés en zone contrôlée spécialement réglementée jaune et les couloirs sont des zones surveillées. Contribution non-négligeable de la contamination atmosphérique à la dose horaire. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 19

20 Conclusion Problématique de la contamination atmosphérique à prendre en compte, Différences des taux de contamination entre les services de diagnostic et ceux de radiothérapie métabolique ce qu il serait souhaitable de prendre en compte dans la réglementation, Pour les services de type diagnostic : Diminution du taux de renouvellement horaire, Extraction mobile et équipements de protection individuels (masques, gants ) pour les examens les plus contaminants (ventilation pulmonaire). Pour les services de radiothérapie métabolique : Ventilation avec dépression, Taux de renouvellement horaire plus élevé par rapport au diagnostic, Filtre THE et piège à iode, Installation de ce type de service à l écart des locaux ordinaires. Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 20

21 MERCI DE VOTRE ATTENTION Sixièmes journées PCR Contamination atmosphérique des services de MN Page 21