Les nouvelles techniques et les procédés industriels émettent des infrasons ou des ultrasons (éoliennes, pompes à chaleur, systèmes de nettoyage à ultrasons…), alors que le mécanisme de perception des sons hors de la gamme d’audition n'est actuellement pas bien compris. Les fabricants et les exploitants de ces installations ont besoin que les règlements sur les émissions de bruit soient bien fondés et ne soient pas inutilement restrictifs : il est donc nécessaire de définir des critères rationnels étayés pour prévenir les risques liés à ces sons.

Objectifs

Comprendre la perception humaine des sons non-audibles 

Définir la structure métrologique nécessaire pour appliquer des critères de sécurité basés sur des seuils de perception sonore

Fournir la traçabilité aux étalons nationaux par le développement d’un simulateur d’oreille universel permettant de simuler l’impédance de l’oreille humaine aussi bien pour les adultes que pour les enfants.

Résumé et premiers résultats

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Prototypes de simulateurs d'oreille néonatal
Prototypes de simulateurs d’oreille néonatal (photo projet Ears)

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.

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Vue CAO en coupe d'un simulateur d'orielle pour nouveaux-nés

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

Impacts scientifiques et industriels

  • 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)

Publications et communications

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.

 

Partenaires

Laboratoires nationaux de métrologie :

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

Les projets de recherche « développement d’une μ-TPC pour la mesure de champs neutroniques mono-énergétiques de basses énergies (< 5MeV) sur l’installation AMANDE » développé par le LNE-IRSN/LMDN et « Conception et exploitation d’une chambre à pression variable et contrôlée» par le LNE-LNHB, nécessitent chacun, un système d’alimentation en gaz pour les détecteurs spécifiques des deux projets qui fait l'objet de la présente étude.

Objectifs

Conception et installation d’un banc gaz sur lequelle serait, ultérieurement, raccordé un détecteur spécifique à chacun des projets du LNHB (chambre à pression variable) et du LMDN (la µ-TPC).

Résumé et premiers résultats

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ENG-RI-04 fig0
Photographies du banc gaz

Les projets de recherche « développement d’une μ-TPC pour la mesure de champs neutroniques mono-énergétiques de basses énergies (< 5 MeV) sur l’installation AMANDE » développé par le LNE-IRSN/LMDN et « Conception et exploitation d’une chambre à pression variable et contrôlée » par le LNE-LNHB, nécessitent chacun, un système d’alimentation en gaz pour les détecteurs spécifiques aux deux projets. Bien qu’étant très semblables, les deux systèmes présentaient des différences fondamentales : l’un fonctionne en statique, à haute pression et nécessite trois arrivées de gaz, l’autre en dynamique, à basse pression et nécessitait quatre arrivées de gaz. Aussi les deux équipes se sont rapprochées afin de mutualiser la réalisation des systèmes de régulation de gaz et, ainsi, d’en réduire le coût. Suite à l’élaboration du cahier des charges, la société 2MProcess a développé deux solutions. Elles comportent en commun un détendeur de bouteille, une lyre, un purificateur, un filtre et un débitmètre massique ainsi que des vannes intermédiaires et des vannes de purge. Les installations sont également équipées d’un capteur de pression très précis et d’un capteur de température. Le changement de gaz se fait à l’aide d’un système de pompage à vide secondaire associé à des rinçages successifs par le gaz porteur. Les bancs gaz doivent pouvoir être pilotés par ordinateur afin de pouvoir piloter les pressions de remplissage et les ajuster à la pression nominale.

Au LNHB, l’ensemble des résultats de tests de fonctionnement de l’installation d’alimentation en gaz confirment l’accord des performances avec celles demandées dans le cahier des charges initial. Le détecteur pourra être alimenté par différentes natures de gaz (azote, krypton et xénon) ou avec des mélanges binaires et ternaires de gaz sous une pression pouvant varier de 0,1 MPa à 2 MPa. La pression sera contrôlée à 0,15 % près et permettra de maîtriser la masse volumique des gaz dans le cas de mélanges à 0,6 % près. Par conséquent l’installation d’alimentation en gaz est opérationnelle pour recevoir le détecteur lorsque celui-ci sera construit.

Au LMDN, l’ensemble des résultats est conforme aux demandes initiales (une pression pouvant aller de 5 kPa à 0,3 Mpa). Quelques ajustements minimes ont été nécessaires lors de la mise en service. L’incertitude liée au débit total du mélange gazeux utilisé actuellement (60 % C4H10 + 40 % CHF3 à 50 hPa absolu et 293,15 K) est de 5,3 %. Une amélioration est possible en revoyant les méthodes d’étalonnage du débitmètre et en adaptant les gammes de mesure des débitmètres aux débits réellement utilisés. L’incertitude sur la mesure de la pression du mélange gazeux est de ± 2,2 hPa avec le capteur fonctionnant entre 0 et 0,13 MPa absolu. Afin d’obtenir une précision meilleure à basses pressions, l’acquisition d’un capteur de pression spécifique fonctionnant entre 0 et  100 hPa a été faite. L’incertitude sur la mesure de pression à 50 hPa ne représente plus que 0,34 % (contre 5,4 %). Le système d’asservissement a également été adapté aux contraintes spécifiques du projet ; en effet des tuyaux de raccordement de plus de 10 mètres relient l’armoire de régulation au détecteur. Lors des premiers tests, le temps nécessaire pour atteindre une stabilité en pression étant beaucoup trop long, la modification des paramètres de la régulation a permis d’atteindre une stabilité en 8 minutes. Le système d’alimentation fonctionne conformément aux demandes du cahier des charges ; cependant le retour d’expérience de l’utilisation du détecteur μ-TPC montre que des améliorations seront nécessaires au niveau des types de mélanges gazeux utilisés, de la précision des capteurs de pression et des débitmètres.

Impacts scientifiques et industriels

Les dispositifs développés au LMDN et au LNHB vont permettre d’alimenter en gaz les détecteurs développés dans le cadre des projets LNE « développement d’une μ-TPC pour la mesure de champs neutroniques mono-énergétiques de basses énergies (< 5 MeV) auprès de l’installation AMANDE » et « Conception et exploitation d’une chambre à pression variable et contrôlée » respectivement.

Partenaires

  • La société 2MProcess

L’objectif est d’améliorer notablement la connaissance des spectres de rayonnements photoniques de basses et moyennes énergies émis par les différentes sources utilisées au LNE-LNHB/LMD dans le cadre de ses campagnes d’étalonnage dans le domaine des rayons X et de la curiethérapie. Ces travaux constituent la base du travail permettant le passage du traitement d’un spectre à énergies discrètes (spectre de raies) à celui d’un spectre à énergie continue (tube à rayons X).

Objectifs

Mettre en place une nouvelle méthode de caractérisation des faisceaux en relation avec les nouvelles spécifications de la norme NF-ISO 4037

Mesurer expérimentalement des spectres de photons dit dosimétriques exempts de déformation due à la présence de l’instrument de mesure (spectromètre)

Valider les spectres théoriques obtenus par simulation Monte-Carlo et évaluer l'impact des variations de forme des spectres sur les valeurs de référence en termes de débits de kerma et d’équivalent de dose fournis par le laboratoire.

Améliorer la connaissance et réduire les incertitudes sur les facteurs de correction appliqués aux résultats bruts de la mesure des valeurs de référence en dosimétrie.

Résumé et premiers résultats

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HEA-RI-01 fig2
Radiographie X d’un détecteur GeHP

Dans le domaine de la dosimétrie des rayonnements X d'énergie inférieure à 300 keV, l'indice de qualité des champs de rayonnement utilisé est un paramètre prépondérant pour améliorer la connaissance des faisceaux et les incertitudes de mesures. La méthode actuelle de caractérisation en termes de tension d’accélération et de couches de demi-atténuation (CDA) est insuffisante. De ce fait, ce travail vise à améliorer de manière significative la connaissance des spectres d'émission des différentes sources (tubes à rayons X, iode 125) par l'utilisation de détecteurs à semi-conducteur. Les tubes à rayons X à caractériser présentent un fort débit de photons. Pour ne pas saturer les détecteurs, la réduction de l’angle solide de détection à l’aide de collimateurs de très faibles diamètres (500 ou  150 μm) devient alors une nécessité. En contrepartie, cela crée d’importantes difficultés d’alignement entre l’axe des collimateurs et le foyer du tube. Deux bancs de positionnement ont donc été développés, l’un pour mesurer les sources scellées utilisées en curiethérapie, l’autre pour les générateurs à rayons X. Ce dernier propose 6 axes de déplacement motorisés dont le pilotage est assuré par un programme développé sous Labview. Cette installation permet de scanner en 2 dimensions le champ (20 x 20 cm) du faisceau, de mesurer son homogénéité ainsi que ses caractéristiques spectrales avec précision. L'étude a été poursuivie avec l’étalonnage de deux détecteurs, un silicium de type Si-PIN et un germanium hyper pur, en termes de réponse spectrale et de rendement de détection, à l’aide de radionucléides étalons et de sources mono-énergétiques. Pour ce faire, deux installations ont été utilisées : la source SOLEX (Source Of Low Energy X-rays) du LNE-LNHB et la ligne de lumière ID17 de l'ESRF. Les résultats obtenus ont permis d'établir les courbes de rendement intrinsèque de chaque détecteur ainsi que leurs réponses spectrales pour un rayonnement mono-énergétique compris entre 6 keV et 17 keV pour le Si-PIN et 6 keV et  120 keV pour le GeHP.

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HEA-RI-01 fig1
Banc de positionnement développé au laboratoire.

 

Un travail de comparaison des spectres mesurés et calculés permettant de valider les algorithmes de correction de la mesure a été entrepris à partir de plusieurs approches croisées :

comparaison des spectres mesurés avec les trois détecteurs Si-PIN, GeHP et CdTe etcorrigés du phénomène d’échappement. Cette étape a permis de valider les algorithmes de correction de ce phénomène par la méthode du stripping pour les deux détecteurs GeHP et CdTe ;

  • comparaison des spectres expérimentaux corrigés avec les trois algorithmes de correction (stripping, model-fitting et bayésien) ;
  • comparaison de l’ensemble des résultats aux spectres calculés à l’aide de logiciels déterministes tels que Xcomp5R, TASMICS, SpekCalc V1.0 ou encore SRS 78 (IPEM) ;
  • comparaison des résultats avec ceux obtenus par simulation de type Monte-Carlo après modélisation des détecteurs.

Ces travaux ont fait l’objet d’une thèse au LNE-LNHB, soutenue en octobre 2014. Ils ont permis de vérifier la pertinence des algorithmes de correction jusqu’à une énergie de 150 keV, mais aussi de montrer qu’une dispersion significative de la forme des spectres simulés existait entre les différents codes déterministes ou Monte-Carlo, et que cela pouvait induire des biais plus ou moins importants sur les coefficients de conversion du kerma dans l’air vers les grandeurs opérationnelles de radioprotection (par exemple Hp(3)).

À partir de cette étude, la gamme d’énergie doit être étendue et les algorithmes, déjà développés, améliorés afin d’étendre le domaine en énergie jusqu’à 300 keV. Une exploration spatiale des faisceaux est envisagée afin d’estimer la représentativité des mesures effectuées sur l’axe du faisceau, sous un angle solide très réduit, dans un champ large, ce qui amènera à étudier la distribution surfacique du kerma dans l’air et des équivalents de dose au niveau du plan de référence ainsi que l’importance du rayonnement diffusé dans le faisceau global vu par une chambre d’ionisation étalon à paroi d’air.

Impacts scientifiques et industriels

Le développement de cette nouvelle technique de caractérisation des sources de rayonnements apportera une meilleure connaissance des incertitudes par rapport à l'utilisation des spectres calculés. De plus, pour le cas des spectres continus, elle fournira des informations complémentaires aux mesures de CDA.

Le développement d’un banc de spectrométrie utilisable sur site (détecteur CdTe), avec ses algorithmes de correction de spectres pour la mesure des faisceaux de rayons X, a ouvert de nombreuses collaborations entre le LNE-LNHB et des partenaires des milieux industriel ou médical.

Cet approfondissement dans la connaissance des spectres d'émission photonique permettra de mieux caractériser les grandeurs dosimétriques de référence dans les domaines tels que la curiethérapie, la thérapie de contact et les applications industrielles et de diagnostic médical des rayons X. Il deviendra alors possible de comparer directement les faisceaux secondaires des utilisateurs aux faisceaux primaires du LNHB.

Constituant une approche novatrice, l'acquisition de cette méthode de caractérisation permettra au laboratoire de renforcer sa reconnaissance au niveau international, notamment par son implication dans la normalisation.

Partenaires

  • L'équipe chargée de la ligne de lumière ID17 de l'ESRF;
  • Le groupe spectrométrie du LNE-LNHB

Publications et communications

DELOULE S., « Développement d’une méthode de caractérisation spectrale des faisceaux de photons d’énergies inférieures à 150 keV utilisés en dosimétrie », Mémoire de thèse, Université Paris-Sud, école doctorale MIPEGE (ED 534), 15 Octobre 2014.

DELOULE S, PLAGNARD J., DENOZIÈRE M., AUBINEAU-LANIÈCE I., «Determination of the efficiency of high purity germanium and silicon diode detectors for improved assessment of emission spectra delivered by medical X-ray tubes», X-Ray Spectrometry 2013, 42, 201-206 ; DOI: 10.1002/xrs.2471.

PLAGNARD J., «Comparison of measured and calculated spectra emitted by the X-ray tube used at the Gustave Roussy radiobiological service», X-ray Spectrometry 2014, 43, 298-304, DOI : 10.1002/XRS.2554

DELOULE S., PLAGNARD J., DENOZIÈRE M., AUBINEAU-LANIÈCE I, «HPGe and Si-PiN characterization for measurement of continuous photonic emission (E < 50 keV) of medical X-ray tubes», European conference on X-ray spectrometry (EXRS) 2012, Vienne, Autriche, 18-22 juin 2012.

DELOULE S., PLAGNARD J., DENOZIÈRE M., AUBINEAU-LANIÈCE I. ET DAURES J., « Évaluation du spectre émis par un tube à rayons X : comparaison des résultats obtenus par calculs et spectrométrie », 5esJournées scientifiques francophones « Codes de calcul en radioprotection, radiophysique et dosimétrie » de la SFRP, Paris, France, 25-26 mars 2014.

La dosimétrie par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)/Alanine est très bien maîtrisée dans la gamme des fortes doses (102 Gy - 105 Gy). Abaisser la limite de détection aux doses de radiothérapie (jusqu'à 2 Gy) en conservant une faible incertitude est un nouveau challenge que tentent de relever actuellement la plupart des laboratoires nationaux de métrologie. Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) a déjà étudié avec succès l'étalonnage et la vérification de la dose délivrée des appareils de Cyberknife et de Tomothérapie.

Objectifs

Mettre au point un protocole d’étalonnage de dosimètres et des procédures de contrôle qualité pour la vérification des doses délivrées pour les faisceaux de stéréotaxie et de RCMI volumique (GammaKnife et Arcthérapie) avec une incertitude type de mesure inférieure à 2 % pour des doses comprises entre 2 et 50 Gy.

Résumé et premiers résultats

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HEA-RI-04 fig0
Appareils de GammaKnife (à gauche) et d'Arcthérapie (à droite).

La dosimétrie par Résonance Paramagnétique Électronique (RPE)/Alanine est maîtrisée dans la gamme des fortes doses (102 Gy - 105 Gy). Abaisser la limite de détection aux doses délivrées lors d’une séance de radiothérapie (jusqu'à 2 Gy) en conservant une incertitude compatible avec les besoins du contrôle qualité en stéréotaxie est un nouveau défi que tentent de relever actuellement la plupart des laboratoires nationaux de métrologie. Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) a étudié les procédures de contrôle qualité pour la vérification de la dose délivrée des appareils de Cyberknife et de Tomothérapie.

Cette étude a porté sur la vérification des faisceaux d’une technique évolutive de la RCMI, l’Arcthérapie et d’une technique de radiochirurgie stéréotaxique, le Leksell GammaKnife. Après avoir procédé à un état de l’art, des solutions ont été mises en œuvre afin de quantifier les écarts potentiels entre valeurs mesurées par dosimétrie RPE/Alanine et attendues ou mesurées par l’utilisateur à l’aide d’une chambre d’ionisation. La technique RPE/alanine (voir figure 1) est une technique de mesure intéressante car elle est, pour les techniques de radiothérapie haute énergie,indépendante de l’énergie et du débit de dose et elle a déjà démontré son efficacité pour la vérification de faisceaux de photons produits par des équipements de radiothérapie conventionnels et innovants.

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Installation de mesure RPE du LNE-LNHB.

Les résultats de mesure en Arcthérapie et avec le GammaKnife ont montré des écarts inférieurs à 2 %, entre les doses programmées par les TPS et les doses mesurées par RPE/Alanine pour un fantôme tête anthropomorphique. L’incertitude relative sur les résultats de mesure RPE est inférieure à 1,5 %. Le débit de dose du GammaKnife a également été vérifié à l’aide de dosimètres alanine placés dans un fantôme sphère Plastique acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Les résultats obtenus sont compatibles aux incertitudes types près avec ceux obtenus à l’aide d’une chambre d’ionisation et avec les calculs de distribution de dose dans le patient effectués avec les logiciels de planification des traitements de l’hôpital. Ces résultats sont très satisfaisants, ils ont permis de vérifier que les doses délivrées par les faisceaux d’Arcthérapie de l’hôpital Européen Georges-Pompidou et du GammaKnife utilisé à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière sont en accord avec le critère d’acceptabilité de 5 % entre la dose prescrite et la dose mesurée retenu par l’Agence Nationale de Sécurité du Médicament (ANSM) pour le contrôle de qualité externe des installations de radiothérapie externe.

Impacts scientifiques et industriels

In fine, les dosimètres à l'alanine permettront l'étalonnage des appareils de radiothérapie stéréotaxique récents dans des conditions de référence qui leur seront spécifiques. De plus, ils pourront servir dans le cadre de contrôles qualité dits "end-to-end". Cette étude est une approche dosimétrique originale qui va dans le sens de l'optimisation des soins apportés aux patients.

Publications et communications

HORNBECK A., GARCIA T., CUTTAT M. ET JENNY C.,Absolute calibration of the Gamma Knife® Perfexion™ and delivered dose verification using EPR/alanine dosimetry”, Medical Physics, 41, 2014, 061708, DOI: 10.1118/1.4873686.

Partenaires

  • Unité de physique, du département de radiothérapie de l’hôpital universitaire Pitié-Salpêtrière
  • Hôpital Européen Georges-Pompidou à Paris.

Cette étude a pour objectif de développer des bolomètres métalliques magnétiques (MMC). De tels dispositifs présentent un intérêt pour la mesure des intensités d’émission X relatives et la mesure de la forme des spectres bêta. Dans le premier cas, ils permettent d'atteindre des incertitudes inférieures à 0,5 % pour les raies les plus intenses. Ceci implique une excellente résolution en énergie (< 50 eV), un taux de comptage de 10 coups par seconde et un rendement de détection intrinsèque quasi constant en dessous de 25 keV. Dans le second cas, on peut tirer profit de leur seuil de détection en énergie très bas, et en conséquence de réaliser des mesures avec un rendement de détection de 100 % entre le seuil de détection et une résolution en énergie de quelques pour mille de l’énergie maximale.

Objectifs

Développer des bolomètres métalliques magnétiques (MMC) : pour la mesure des intensités d’émission X relatives avec des calorimètres magnétiques avec une incertitude inférieure à 0,5 % pour les raies les plus intenses. Ceci implique une excellente résolution en énergie (< 50 eV), un taux de comptage de 10 coups par seconde et un rendement de détection intrinsèque quasi constant en dessous de 25 keV.

Développer des bolomètres métalliques magnétiques (MMC) : pour la mesure de la forme des spectres bêta avec des calorimètres magnétiques offrant un seuil de détection en énergie très bas, un rendement de détection de 100 % entre le seuil de détection et une résolution en énergie de quelques pour mille de l’énergie maximale.

Résumé et premiers résultats

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Photographie du calorimètre magnétique SMX3

L’objectif du présent projet pour la spectrométrie X est de développer un calorimètre métallique magnétique  (MMC) haute résolution en énergie pour mesurer avec précision les spectres de photons X émis par les radionucléides en dessous de 25 keV.

Concernant le développement du calorimètre, les performances de ces détecteurs ont été étudiées avec des absorbeurs en bismuth afin d’augmenter la sensibilité. Bien que très prometteurs, ces absorbeurs n’ont pas fourni les résultats escomptés). Des absorbeurs or-argent ont été optimisés par simulation Monte-Carlo afin de minimiser leur capacité thermique et maximiser le rendement de détection intrinsèque.

Quatre absorbeurs or-argent ont été fabriqués, puis testés sur une matrice de 2, puis 4 pixels avec succès (détecteur nommé SMX3) : la résolution en énergie est de 26 eV jusqu’à 26 keV, les constantes de temps de descente sont de 4 ms (autorisant un taux de comptage de 10 s-1) et le rendement intrinsèque est supérieur à 97 % en dessous de 25 keV.

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Sensibilité des prototypes en fonction de la température

Les spectres de photons XL issus de l’Am-241 et du Pb-210 ont été mesurés avec le détecteur SMX3. D’importantes raies satellites ont été mises en évidences. Les intensités d’émission relatives des raies X individuelles ont pu être mesurées avec précision. Il reste à caractériser de façon expérimentale le rendement de détection, jusqu’ici établi par simulation Monte-Carlo. En outre, d’autres radionucléides seront à mesurer pour confirmer la reproductibilité des performances du détecteur.   

En spectrométrie bêta, le spectre du 241Pu a été mesuré en utilisant une source réalisée par électro-précipitation. L’accord entre les formes expérimentale et théorique du spectre est bon. Un écart entre la valeur de l’énergie maximale du spectre expérimental et la valeur recommandée, déjà observée dans une mesure précédente, a été confirmé.

Une mesure directe des probabilités de capture (PK, PL, PM) du 55Fe est en préparation. Elle exige un dispositif de lecture du signal très performant. Les premiers exemplaires de ces composants ont été fournis et testés récemment. Une source de 55Fe a été réalisée par électrodéposition sur une feuille d’or. Une première tentative de mesure sera effectuée prochainement.

En vue de la validation de la méthode de spectrométrie bêta utilisant des calorimètres magnétiques pour la gamme d’énergie 150 keV – 300 keV, une première série de sources de 14C a été réalisée par contamination à partir d’une solution de forte activité massique. La mesure d’une des sources encapsulées dans l’absorbeur d’un L’objectif du présent projet pour la spectrométrie X est de développer un calorimètre métallique magnétique haute résolution en énergie pour mesurer avec précision les spectres de photons X émis par les radionucléides en dessous de 25 keV.

A partir d’une énergie maximale du spectre bêta de quelques centaines de keV, une fraction non négligeable de l’énergie des particules bêta peut s’échapper de l’absorbeur sous forme de photons de Bremsstrahlung. Une étude théorique sur la capacité de différents matériaux d’absorbeur à minimiser cette perte d’énergie est en cours. Une série de simulations Monte-Carlo a démontré que le meilleur absorbeur serait un matériau bicouche composé d’un matériau à faible numéro atomique à l’intérieur, en contact avec l’émetteur bêta, et d’un matériau à numéro atomique élevé à l’extérieur. L’estimation de la performance des MMC avec ces différents absorbeurs en termes de résolution et de seuil en énergie complétera cette étude.

 

Impacts scientifiques et industriels

  • Les spectres obtenus avec les calorimètres magnétiques permettront de mesurer quantitativement les intensités d’émissions relatives et les énergies des photons XL (ou XK) de différents radionucléides. Ceci afin d’améliorer la connaissance de certains radionucléides et de fournir aux utilisateurs de spectrométrie X, des informations pour faciliter la déconvolution de leurs spectres, et des données expérimentales pour permettre des comparaisons avec des calculs théoriques.
  • Les détecteurs cryogéniques développés pour la spectrométrie bêta permettront au LNE-LNHB d’établir et de publier des facteurs de forme des spectres bêta. Ces facteurs de forme seront utilisés dans le calcul du rendement de détection des techniques de mesure d’activité d’émetteurs bêta comme la scintillation liquide, les chambres d’ionisation ou la méthode 4πβγ. Ils donneront accès aux énergies moyennes et maximales des émissions bêta, données importantes dans la médecine nucléaire ainsi que dans le calcul de la chaleur résiduelle dans les cœurs de réacteurs. Ils contribueront également à l’amélioration des méthodes de calcul des spectres bêta.

Publications et communications

MOUGEOT X., BÉ M.-M., BISCH C. et LOIDL M.,Corrections for exchange et screening effects in low-energy beta decays”, Nuclear Data Sheets, 120, 2014, 129-132, DOI: 10.1016/j.nds.2014.07.026

LOIDL M., RODRIGUES M., LE-BRET C. et MOUGEOT X.,Beta spectrometry with metallic magnetic calorimeters”, Applied Radiation Isotopes, 87, 2014, 302-305, DOI: 10.1016/j.apradiso.2013.11.024.

LOIDL M., LE-BRET C., RODRIGUES M. et MOUGEOT X.,Evidence for the exchange effect down to very low energy in the beta decays of 63Ni and 241Pu”, Journal of Low Temperature Physics, 176, 2014, 1040-1045, DOI: 10.1007/s10909-014-1190-9.

LOIDL M., MOUGEOT X., BE M.-M., BISCH C., LE-BRET C. et RODRIGUES M., « Effets atomiques sur les émissions bêta à basse énergie : calcul et mesure », Revue française de métrologie, 4, 2014, 36, 3-10, DOI: 10.1051/rfm/2014012.

RODRIGUES M., LOIDL M., PIES C., FLEISCHMANN A. et ENSS C.Development of large bismuth absorbers with magnetic calorimeters for X-ray spectrometry”, Journal of Low Temperature Physics 176, 2014, 610-616; DOI: 10.1007/s10909-014-1124-6

LOIDL M., LE-BRET C., RODRIGUES M. et MOUGEOT X. “Evidence for the exchange effect down to very low energy in the beta decays of 63Ni and 241Pu”, Proc. of the 15th International Workshop on Low Temperature Detectors, LTD-15, Pasadena, USA, 24-28 June 2013.

RODRIGUES M., LOIDL M., PIES C., FLEISCHMANN A. et ENSS C.Development of large bismuth absorbers with magnetic calorimeters for X-ray spectrometry”, Proc. of the 15th International Workshop on Low Temperature Detectors, LTD-15, Pasadena, USA, 24-28 June 2013.

LOIDL M., RODRIGUES M., LE-BRET C. et MOUGEOT X, “Beta spectrometry with metallic magnetic calorimeters”, 19th International Conference on Radionuclide Metrology and its Applications (ICRM 2013), Antwerp, Belgium, 17-21 June 2013.

Partenaires

  • Collaboration avec l’équipe « Quantum sensors » de l’Université de Heidelberg.
  • Collaboration avec le département de physique de l’Université de Fribourg

Le projet européen, coordonné par le SFI-Davos (Suisse), a pour objectif le développement de méthodes de mesure de l’éclairement spectral solaire direct, diffus et global entre 290 nm et 400 nm avec une incertitude de 1 % à 2 % et de nouveaux instruments de mesure rapide de l’éclairement spectral (spectroradiomètres UV à TF) pour prendre en compte les variations rapides des conditions atmosphériques (durée de la mesure inférieure à 10 s et répétition inférieure à 1 min).

Objectifs

Amélioration des mesures du rayonnement UV du spectre solaire arrivant au sol ;

Estimation des incertitudes des spectroradiomètres à matrice ;

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.

Résumé et Premiers Résultats

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ENV-RO-01_Fig1

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 1er 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.

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ENV-RO-01_Fig2
Schéma de principe du spectroradiomètre

 

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/

Impacts scientifiques et industriels

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).

Publications et communications

DUBARD J. et  ETIENNE R., “Monte Carlo uncertainty evaluation of UV solar spectral irradiance measurements using array spectroradiometer”, 7th 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”, 16e Congrès International de Métrologie, Paris, France, 7-10 octobre 2013, DOI: 10.1051/METROLOGY/201318001.

Partenaires

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).

Aux échelles des micro- et nano-débits de liquides, l'étalonnage revêt un caractère critique, notamment pour des applications telles que le dosage volumétrique et l'administration de médicaments. En particulier, pour des médicaments avec une très courte demi-vie (de l'ordre de la minute), ou pour des médicaments qui requièrent une très faible concentration sanguine pour des raisons de toxicité, tels que les médicaments vasoactifs ou anesthésiants, la quantité exacte de volume administré ainsi que la stabilité du débit sont cruciales.

Objectifs

Mise en place d’une infrastructure pour l'étalonnage des systèmes de délivrance de médicaments pour des débits jusqu'à 10-100 nl/min

Développement d’étalons de transfert pour l’étalonnage des équipements de délivrance de médicaments sur site

Evaluation des performances des dispositifs d'administration de médicaments, de la dépendance aux conditions d'exploitation et des caractéristiques cliniques

Fourniture d’un guide de bonnes pratiques pour la délivrance de médicaments et l’amélioration des services d'étalonnage pour les dispositifs d'administration de médicaments

Résumé et premiers résultats

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Banc de microdébitmétrie liquide du Cetiat
Banc micro débits du CETIAT

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.

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Comparison de mesures de débits avec un pousse-seringue
Validation des références nationales développées (comparaison des mesures avec un pousse-seringue)

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

Impacts scientifiques et industriels

  • 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.

Publications et communications

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.

Partenaires

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

Le bruit des machines ou équipements est une caractéristique technique généralement déclarée en termes de puissance acoustique (niveau de puissance en dB rapporté à une puissance acoustique de référence de 10-12 watt). En Europe, cette déclaration de la puissance est souvent imposée par la réglementation.

Objectifs

Développer une source de référence primaire permettant de disséminer l’unité de puissance acoustique

Résumé et premiers résultats

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Exemple de source sonore de référence utilisée au LNE
Exemple de source sonore de référence

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.

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"Scanning apparatus" du LNE : vue d'ensemble et détail de la tête de mesure
"Scanning apparatus" du LNE : vue d'ensemble (à gauche) et détail de la tête de mesure (à droite)

Site internet du projet :

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

Impacts scientifiques et industriels

  • 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

Publications et communications

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.

Partenaires

Laboratoires nationaux de métrologie :

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

Depuis quelques années, l'émergence d'un besoin de mesures acoustiques fiables dans le domaine infrasonore se fait ressentir. Ce besoin a été renforcé par le développement du parc éolien ou encore, par le développement d’un réseau de capteurs infrasonores répartis sur le globe dans le but de détecter des phénomènes naturels ou d’origine humaine, en particulier les explosions nucléaires (réseau de surveillance mondial initié par l’organisation du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires).

Objectifs

Développement d’une méthode d’étalonnage des microphones dans les infrasons (depuis une fraction de Hz jusqu’à 20 Hz)

Résumé et premiers résultats

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Microbaromètre MB2000 développé par le CEA
Microbaromètre MB2000 développé par le CEA

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.

Impacts scientifiques et industriels

  • 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

Partenaires

  • CEA DAM,
  • Université du Maine

L’ordonnance du 13 janvier 2010 relative à la biologie médicale rend obligatoire l’accréditation par le COFRAC de tous les laboratoires de biologie médicale (publics comme privés) selon la norme ISO EN 15189 et ce d’ici le 1er novembre 2016. Ce référentiel implique l’utilisation de procédures validées et dont les résultats doivent être raccordés à un étalon national par le biais d’une chaîne de traçabilité métrologique ininterrompue.

Objectifs

Développer et valider des méthodes de référence d’ordre supérieur pour le dosage des principaux biomarqueurs utilisés en biologie clinique

Développer un matériau de référence certifié (MRC)

Résumé et premiers résultats

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HEA-QM-01_Fig1

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.

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Illustration des erreurs possibles d'interprétation d'un essai d'aptitude si la valeur consensuelle (moyenne de l'ensemble des participants) est biaisée : importance des valeurs de référence !
Illustration des erreurs possibles d'interprétation d'un essai d'aptitude si la valeur consensuelle (moyenne de l'ensemble des participants) est biaisée : importance des valeurs de référence !

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.

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HEA-QM-01_Fig3
Bilan d'incertitudes de la méthode primaire développée pour le dosage du cholestérol total par DI-GC/MS

Impacts scientifiques et industriels

  • 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

Publications et communications

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”, 15e 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 », 29es 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 », 29es 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.–1er 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 », 16e Congrès international de métrologie, Paris, France, 7–10 octobre 2013.

Partenaires

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