Le but de la protection radiologique est d’empêcher les lésions dans les tissus vivants par les radiations ionisantes

il faut éviter l’absorption du rayonnement par les organismes

vivants

Le rayonnement est porteur d’énergie qui est transmise à la matière et qui peut provoquer des dégâts

Source radioactive ou appareil émetteur de radiations

dose reçue

La notion de dose …concept simple, pratique et mesurable?

• Soit une exposition: modalités, importance, et quantification

• La dose dépend des dépôts d’E dans l’organisme en provenance des rayonnements– Modifications physiques et chimiques dommages

biologiques

• L’importance des dommages dépend de– Quantité d’E absorbée– Type de rayonnement– Sensibilité de l’organe exposé

Les unités…concept simple, pratique et mesurable

• Soit une exposition: modalités, importance, et quantification comparer et juger les effets possibles

• Plusieurs unités « dose » nécessaire mais pas évidente

• On peut considérer– Le milieu irradié (évaluation de l’effet local quantité d’E

absorbée en un point) Dose absorbée (Gy)– Le faisceau de radiations (quantité d’E transportée par le

faisceau ou que le faisceau est capable de transférer à un milieu exposé) unité d’exposition (Coulomb/kg)

• Energie transférée Energie absorbée– E transférée par les RX met en mouvement des e-, E des e- est

absorbée par le milieu lors de leur ralentissement– e- responsable des effets chimiques et biologiques – Quantité d’E susceptible d’être transférée à un milieu

caractérise les possibités d’action du faisceau interaction potentielle entre le faisceau et le milieu

E transférée E absorbée

E absorbée

E transférée e-

e-

Exposition: Transfert d’E du RX à la matière exposée

Absorption: Absorption d’E à partir des électrons mis en mouvement dans la matière

Unité d’exposition: une des plus anciennes notions en radiologie

• L’exposition caractérise un faisceau de photons par l’intermédiaire de la charge électrique (électrons +ions) qu’il crée dans l’air en un pt donné pouvoir d’ionisation du rayonnement dans l’air

• Unité : Coulomb/kg (1R = 2,58 10-4 C/kg)

X = Q / m

exposition

Somme des charges électriques de tous les ions de même signeproduits dans l’air quand tous les électrons libérés sont stoppés

Volume d’air de masse m

(Avant d’interagir avec le patient (faisceau primaire) ou avec le personnel (rayonnement diffusé), les RX interagissent avec l’air)

La notion de dose…

Dose absorbéeEnergie provenant des radiations ionisantes Répercussion de cette énergie

déposée dans un tissu biologique quelconque qui a

une certaine masse (joules/kg (Gray))

Pour apprécier l’impact biologique des radiations, il faut tenir compte de 2 paramètres :

- La nature du rayonnement (, , , X,…)- La vulnérabilité du tissu irradié (ex: moëlle osseuse + sensible que la peau)

La dose équivalente est la dose absorbée par le tissu en tenant compte de la nature du rayonnement (Sievert)

La dose efficace est la dose absorbée en tenant compte à la fois de la nature du rayonnement et de la sensibilité des différents organes (Sievert)

• Dose absorbée: dose moyenne absorbée par un tissu, un organe, le corps entier suite à une exposition aux rayonnements ionisants Pas utilisable directement en radioprotection

Différents types de rayonnements et énergie Différents tissus et organes

Grandeur dosimétrique fondamentale: dose absorbée

Facteurs de pondération

Dose équivalente Dose efficace

un seul facteur 2 facteurs

E déposée par unité de masse

Dose absorbée (D): grandeur dosimétrique fondamentale

• D : Energie cédée à la matière

• Ḋ: Energie cédée à la matière par unité de temps

Des rayonnements ionisants qui cèdent une énergie de 1 joule dans 1 kg de matière délivrent une dose de 1 gray

Unité: Gray (1 Gy = 1 J/kg)

Unité: Gray par heure (Gy/h)

Si Ḋ est constant

D = Ḋ x t

dose moyenne absorbée par un tissu, un organe, le corps entier suite à une exposition aux rayonnements

• Parallélisme difficile à faire entre dose absorbée (concept macroscopique) et effet biologique– Transfert d’E par paquet d’E de taille variable le long de la

trajectoire de la particule (TEL)– Dose absorbée: somme des transferts élémentaires

• Effet biologique dépendant de – La quantité d’E reçue par de très petites structures (noyau,

chromosome..)– La taille des transferts élémentaires à quantité d’E reçue

égale

La dose absorbée n’est pas utilisable directement en radioprotection dose

équivalente (H)

Les cellules exposées à une même dose ne présentent pas les mêmes lésions

Des mêmes doses de différents types de rayonnement donnent des effets biologiques quantitativement différents efficacité biologique relative différente

TLE bas TLE élevé

Transfert linéique d’énergie (TEL)

Pour une même dose reçue, le nombre d’ionisations dans la cellule sera identique mais l’impact biologique est d’autant plus grave lors d’une exposition à des rayonnements de TEL élevés vu la densité d’ionisation plus élevée.

ADN ADN

ADN

, n°, (électrons), RX

Une dose absorbée de 1 Gy correspond à 20.000 ionisations

donnée par:

• 140 électrons de 30 keV• 50 photons X de 200 keV• 5 protons de 1 MeV• 1 particule de 3 MeV

TEL bas

TEL élevé

Dose équivalente (H)

• Afin de traduire la nuisance biologique des rayonnements aux faibles doses, on a créé

H = D x wR

wR: facteur de pondération radiologiquewR = 1 pour , X, wR = 20 pour wR = 10 (moyenne pour neutrons)

1 kg de plomb 1 kg de plume

avant

après

Unité: le Sievert (Sv) (mSv)

Ancienne unité: le rem 1Sv = 100 rem

Une dose équivalente de 1 Sv représente une dose absorbée de:

1 Gy pour , X, 0.05 Gy pour 0.1 Gy pour n°

Même signification en terme de risque pour santé

Facteur de pondération radiologique (Wr)

Type et gamme d’E Wr

Photons 1

Electrons 1

Neutrons (E < 10 keV) 5

Neutrons 10 keV > E < 2 MeV 20

protons 5

Particules alpha 20

En travaillant avec des RX 1Gy RX = 1Sv RX

Dose efficace (E)

• Afin de traduire le risque total de l’exposition de plusieurs organes ou tissus de radiosensibilité différente, on a introduit

E = Wt x H Wt : facteur de pondération tissulaire

Wt : 0,05 (thyroïde)Wt : 0,2 (gonades)Wt : 0,01 (peau)

Unité: le Sievert (Sv) (mSv)

Wt représente le rapport de la probabilité d’ effets aléatoires au niveau d’un organe résultant de son exposition à la probabilité totale d’effets aléatoires d’une exposition uniforme du corps entier

Facteur de pondération tissulaire Wt

ORGANE CIPR 60

Gonades 0,20

Seins 0,05

Moelle osseuse rouge

0,12

Colon 0,12

Poumons 0,12

Estomac 0,12

Vessie 0,05

Foie 0,05

Œsophage 0,05

Thyroïde 0,05

Os (surface osseuse)

0,01

Peau 0,01

Reste de l’organisme

0,05

Total 1,00

Evolution des facteurs de pondération

1 kg de plomb 1 kg de plume

avant

après

Dose équivalente

1 Gy de particules 1 Gy de rayonnements

Dose efficace

Risque total de l’exposition de plusieurs organes ou tissus de radiosensibilité différente

Toxicité du rayonnement

Dose équivalente H(D x WR)

Sievert (Sv)

Dose absorbée D(J/kg)

Gray (Gy)

WR: facteur de pondérationradiologique

Probabilité d’effets stochastiques

HT = R wRDT,R

WR: variant de 1 (, X, ) à 20 ()

Dose efficace E(E = TWT R wRDT,R)

Radiosensibilité des organes ou tissus

Sievert (Sv)

WT: facteur de pondérationtissulaire

Dose efficace engagée: En cas d’incorporation de radionucléides, intégrale de la dose efficace sur 50 ans (travailleurs)Dose efficace collective: intégration de la dose efficace pour tous les individus exposés

Autres concepts de dose…Dose collective

• La dose collective a été définie pour une estimation globale du risque aléatoire encouru par une population exposée.

• S = H.N ou S = E.N – N: nombre d’individus recevant une dose équivalente (H)

au niveau de l’organe ou efficace moyenne (E).– Exprimé en homme-Sievert

• 1 Homme-Sv = exposition de 1000 hommes ayant reçu 1 mSv• 1 homme-Sv = exposition de 100 hommes ayant reçu 10 mSv

Détriment pouvant être plus important pour une grande population irradiée faiblement que pour quelques personnes irradiées plus intensément !

Ex: Dose efficace due à la radioactivité naturelle = 2,4 mSv,la dose efficace collective annuelle pour une population mondiale de 5,3 milliards d’individus est de 13 millions d’hommes-Sieverts (valeur arrondie).

Situation en radiologie diagnostique dans la CE: dose collective importante

- 320 millions d’habitants

- 200 millions d’examens radiologiques par an

- 500 millions de films radiographiques par an

300 to 1500 µSv : contribution de l’exposition de chaque personne du public par an dans les différents états membres

500 µSv valeur moyenne pour la CE

Les doses individuelles et collectives doivent être optimisées

Ex: Dose collective en radiologie dentaire en Suisse (enquête de 1998)4 millions d’examens radiologiques dentaires pratiqués/an, soit 40% du nombre total d’examens RX. Contribution à la dose collective de 1% en 2004.