Utilisation des fantômes numériques voxélisés pour l'amélioration des étalonnages en anthroporadiamétrie pulmonaire

IRSN, DRPH/SDI/LEDI, B.P. 17, 92262 Fontenay-aux-Roses Cedex, France

Reçu : 20 Février 2005
Accepté : 19 Avril 2005

Résumé

L’anthroporadiamétrie pulmonaire est une méthode de choix pour la surveillance des travailleurs de l’industrie nucléaire exposés à un risque de contamination interne. Un certain nombre de difficultés est cependant rencontré avec cette technique, difficultés principalement liées aux conditions d'étalonnage, conduisant à des incertitudes et des erreurs systématiques importantes sur les résultats. En effet, l’utilisation de fantômes physiques d'étalonnage reste un facteur limitant et engendre d’importantes corrections en vue d’une extrapolation à un individu donné. Une perspective prometteuse pour diminuer les erreurs systématiques consiste à étalonner de façon individuelle le système de mesure avec des fantômes numériques spécifiques aux personnes à mesurer. Dans ce but, une interface appelée ŒDIPE (Outil d’Évaluation de la Dose Interne PErsonnalisée), associant fantômes numériques voxélisés et calcul Monte Carlo (MCNP), a été développée au Laboratoire d’Évaluation de la Dose Interne de l’IRSN. Le but de l’étude proposée ici est de montrer le potentiel de cette technique pour la simulation réaliste de la mesure anthroporadiamétrique des actinides dans les poumons. Après la présentation de l’interface ŒDIPE pour la mesure pulmonaire, sa validation est présentée en utilisant un fantôme d'étalonnage couramment utilisé (fantôme Livermore). Ensuite, une comparaison de différents fantômes thoraciques d’étalonnage par rapport au fantôme numérique d’une personne (fantôme de Zubal) a été effectuée afin de montrer les variations d’étalonnage engendrées par les différences morphologiques de ces fantômes et donc la nécessité d’un étalonnage plus spécifique par individu. Enfin, des approches de contaminations inhomogènes ont été réalisées afin de montrer l’intérêt de la technique pour l’étude des variations des facteurs d'étalonnage en fonction de la répartition des radioéléments dans les poumons. Les différents résultats montrent le potentiel de cette technique pour l'étalonnage réaliste des installations anthroporadiamétriques.

Abstract

Use of voxel phantoms for the improvement of lung counting calibrations. In vivo lung counting is one of the preferred methods for the monitoring of nuclear workers exposed to a risk of internal contamination. Some difficulties are still encountered while using this technique, mainly due to calibration conditions, leading to large uncertainties and important systematic errors on results. Indeed, the use of physical calibration phantoms remains a limiting factor and generates large corrections for the extrapolation to a given subject. A promising perspective for decreasing systematic errors is based on a subject-specific calibration method using numerical phantoms. In this context, an interface called ŒDIPE (French acronym for “tool for internal personalized dose assessment”), associating numerical voxel phantoms and Monte Carlo calculation (MCNP), was developed in the laboratory. The purpose of this work is to show the potential of this technique for the realistic simulation of in vivo lung measurement of actinides. After the presentation of the ŒDIPE software for lung measurement, its validation will be presented using a calibration phantom currently used (Livermore phantom). Then a comparison between different thoracic calibration phantoms and a numerical phantom of a person (Zubal phantom) was made in order to show calibration variations generated by morphological differences of these phantoms and thus to prove the necessity of a more specific calibration for a given subject. Finally, approaches of heterogeneous contaminations were realized to show the interest of the technique for the study of the variations of calibration factors according to the distribution of radionuclides in lungs. All results show the power of the technique for realistic calibration of in vivo systems.