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Benoit Denizot Biophysique CHU Angers 2
PrésentationPrésentation
Etude de la dose absorbée par la matière
– Dangers du diagnostic in vivo Rx, – radiothérapie– radioprotection
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Définitions 1Définitions 1
Faisceau: particules
f (nature, direction, énergie)
Flux = dN / dS
Pb: directionfaisceau orienté ou
nonS
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Définitions 2Définitions 2
Fluence = dN / dS dS toujours à la direction
Fluence énergétiqueF = dE / dS
E =0n En dn
Débit de Fluence = d / dt en m-2 s-1
F° = dF / dt en J m-2 s-1
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Dose absorbéeDose absorbée
Dose absorbée
D = dE / dm m masse en kg
Unité Gray Gy = J / kgrelatif au faisceau
Débit de dose
D° = dD / dt
Mesures directes– Calorimétrie
°c petit -> difficile
– Ionisation Gaz Semi-conducteur
Mesures indirectes– Film– Oxydation Fe2+
– Thermoluminescence
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Dose absorbée: mesure par ionisationDose absorbée: mesure par ionisation
Chambre à ionisation Ea = n * W, n = Q/e
W air = 34 eV
Röntgen (non MKSA)rayonnement créant une unité CGS d’électricité de chaque signe / cm3 d’air1 R = 2,1 109 paires/ml = 1,6 1012 paires/g
1 R = 8,77 mGy
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Dose absorbée: mesure par filmDose absorbée: mesure par film
IrradiationAgBr -> AgBr*
Révélation AgBr -> Ag AgBr* -> Ag ++++
Non linéarité +++
Opacité
Dose
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Dose absorbée: mesure par thermoluminescenceDose absorbée: mesure par thermoluminescence
LiF ou CaSO4 crist.
Activation thermique -> lecture retardée
Linéarité
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Dose transféréeDose transférée
Interaction photon - matière– photons II– mvt électronique
photoélectrons Compton paire e- - e+
=> E cinétique Ek
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KERMAKERMA
Kinetic Energy Release per unit MAss
K = dEk / dm
En général, rayonnements sortant du volume =>
D K
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Equilibre électroniqueEquilibre électronique
Si - milieu homogène- «loin» des bords
Alors Ek entrants = Ek sortants
Et D = K Equilibre électronique
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Relation KERMA - fluence énergétiqueRelation KERMA - fluence énergétique
dN µ N dx =>dN µ/ N dxµ/ : coeff. atténuation massique
dN.En = µ/ NEn dx=>
dN.En/dm = K =µ/ NEndx/Sdx = µ/ NEn/S =
µ/ F
K µ/ F
Si même fluence
Ka / Kb = (µ/)a / (µ/)b
Equilibre électronique
Da / Db = (µ/)a / (µ/)b
S
dx
F
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Absorption et énergie du rayonnement électromagnétique Absorption et énergie du rayonnement électromagnétique
(µ/)tissu / (µ/)air 1,1
Dtissu en Gy 9,6 10-3 DRöntgen
1,1
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Dosimétrie cliniqueDosimétrie clinique
Dose = notion physique
mais
Effets bio – Type de radiations
,n– énergie– organe
Efficacité Biologique Relative EBR
RX sous 200 kV = référence
EBRA = DB / DA
(à effets biologiques constants)
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Equivalent de doseEquivalent de dose
WR facteur de pondération
– h 1– n < 10 keV 5
< 100 10< 2 MeV 20< 20 10> 20 5
– p 5– , fission, lourds 20
H équivalent de dose en
Sievert Sv
H = D WR
si D < 1 Gy
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Equivalent de dose 2Equivalent de dose 2
WR en fonction du TEL Importance– Temps– Distance (1/D2)– CDA couche de demi
adsorption (X, , n) ou
– épaisseur (, e-)
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Différentes formes d’expositionDifférentes formes d’exposition
Contaminationinterne
Irradiation localisée
Irradiation globale
Contaminationexterne
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Irradiation du public ( 2,8 à 3,4 mSv/an/habitant )Irradiation du public ( 2,8 à 3,4 mSv/an/habitant )
Naturelle 2,4 = UIN
– Cosmique 0,35(, n, lourds)
x 2 qd + 1500 m
– Sol 0,40(40K, 232Th, 238U) 0,2 - 0,8
– Interne 1,6540K, 14C 0,35Radon 1,30
(100)
Artificielle 0,4-1– Militaire 0,01
– Industrielle 0,01
– Domestique 0,01(TV ++)
– Médicale 0,4-1
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Irradiation externe naturelle en FranceIrradiation externe naturelle en France
en mSv / an
Province du Kerala (Decan, Inde) 8 mSv / an
Brésil12 à 130 mSv / an
Rhone:100 tonnes d’U /an100 milliards de Bq / an
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Irradiation par le radon 222Irradiation par le radon 222
Pb caves non ventilées en terrains primaires Pb tabac (K poumon si > 400 Bq/m3)
Activité
Libre
Liée
10 20 30 m
218 Polonium
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Irradiation Médicale: RadiographiesIrradiation Médicale: Radiographies
Radiographie Peau Moelle Thyroïde Poumons Seins
Thorax de dos 0,25(20)
0,02 0,01 0,1 0,01
Rachis dorsalFace lat
715
0,10,3
0,60,1
12
20,1
Rachis lombaireFace lat
1035
0,32
Mammographie 7 1
en mGy
qq 1/10 sec
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Irradiation Médicale: RadiologieIrradiation Médicale: Radiologie
Radioscopieen mGy/mn
Thorax Abdomen
directe 50-100 150ampli. Lumin. 10 15
télévisée 4
TomoDensitoMétrie: 30 à 60 mGy à la peau15 à 30 au centre
Lavement baryté: 40 à 400 mGyVasculaire abdomen: 300 mGyUIV gonades : 1 à 20 mGy ovaires
0,5-25 mGy testicules
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Irradiation Médicale: Médecine Nucléaire
Irradiation Médicale: Médecine Nucléaire
Organe Radionuclide
Vecteur activitéMBq
Doseorgane
Dosemoelle
Dosereins
Doseovaires
Thyroïde 99m Tc pertechnétate
40 1 0,2 0,3Squelette 99m Tc phos
phonate550 6 5 4
Reins 99m Tc DTPA 75 1,3Cerveau 99m Tc HMPAO 550 2,2 3
Cœurcavités
99m Tc globulesrouges
550 4 3
Myocarde 201Tl chlorure 100 6 7 11 8Thyroïde 123 I iodure 8 40poumon
ventilation
133Xe gaz 350 22 0,2 0,240
en mGy
qq h
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RéférencesRéférences
Biophysique des radiations et imagerie médicaleDutreix J, Desgrez A, Bok B, Vinot JMMasson, série Abrégés 1997
Biophysique 1. Radiobiologie - RadiopathologieGalle P, Paulin R.Masson, série Abrégés 1992
Les effets biologiques des rayonnements ionisantsBertin M.Electricité de France 1991