PCEM 2 CHU Angers Biophysique Dosimétrie Octobre 1997 Dosimétrie Benoît DENIZOT Biophysique médicale Médecine Nucléaire CHU Angers denizot@univ-angers.fr denizot@univ-angers.fr

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Présentation Etude de la dose absorbée par la matière Dangers du diagnostic in vivo Rx, g radiothérapie radioprotection Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Définitions 1 Faisceau: S particules f (nature, direction, énergie) Flux = dN / dS Pb: direction faisceau orienté ou non S Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Définitions 2 Fluence j = dN / dS ^ dS toujours ^ à la direction Fluence énergétique F = dE / dS ^ E = ò0n En dn Débit de Fluence j° = dj / dt en m-2 s-1 F° = dF / dt en J m-2 s-1 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Dose absorbée Dose absorbée D = dE / dm m masse en kg Unité Gray Gy = J / kg relatif au faisceau Débit de dose D° = dD / dt Mesures directes Calorimétrie d°c petit -> difficile Ionisation Gaz Semi-conducteur Mesures indirectes Film Oxydation Fe2+ Thermoluminescence Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Dose 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’air 1 R = 2,1 109 paires/ml = 1,6 1012 paires/g 1 R = 8,77 mGy Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Dose absorbée: mesure par film Irradiation AgBr -> AgBr* Révélation AgBr -> Ag AgBr* -> Ag ++++ Non linéarité +++ Opacité Dose Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Dose absorbée: mesure par thermoluminescence LiF ou CaSO4 crist. Activation thermique -> lecture retardée Linéarité Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Dose transférée Interaction photon - matière photons II mvt électronique photoélectrons Compton paire e- - e+ => E cinétique Ek Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers KERMA Kinetic Energy Release per unit MAss K = dEk / dm En général, $ rayonnements sortant du volume => D ¹ K Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Equilibre électronique Si - milieu homogène - «loin» des bords Alors Ek entrants = Ek sortants Et D = K Û Equilibre électronique Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Relation KERMA - fluence énergétique dN » µ N dx => dN » µ/r N r dx µ/ r : coeff. atténuation massique dN.En = µ/r NEn rdx => dN.En/dm = K = µ/r NEnrdx/Srdx = µ/r NEn/S = µ/r F K » µ/r F Si même fluence Ka / Kb = (µ/r)a / (µ/r)b Equilibre électronique Da / Db = (µ/r)a / (µ/r)b S F dx Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Absorption et énergie du rayonnement électromagnétique (µ/r)tissu / (µ/r)air » 1,1 Dtissu en Gy » 9,6 10-3 DRöntgen 1,1 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Dosimétrie clinique Dose = notion physique mais Effets bio ¹ Type de radiations b,a,g,n énergie organe Efficacité Biologique Relative EBR RX sous 200 kV = référence EBRA = DB / DA (à effets biologiques constants) Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Equivalent de dose WR facteur de pondération hn 1 n < 10 keV 5 < 100 10 < 2 MeV 20 < 20 10 > 20 5 p 5 a, fission, lourds 20 H équivalent de dose en Sievert Sv H = D WR si D < 1 Gy Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Equivalent de dose 2 WR en fonction du TEL Importance Temps Distance (1/D2) CDA couche de demi adsorption (X, g, n) ou épaisseur (a, b, e-) Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Différentes formes d’exposition Contamination interne Contamination externe Irradiation localisée Irradiation globale Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Irradiation du public ( 2,8 à 3,4 mSv/an/habitant ) Naturelle 2,4 = UIN Cosmique 0,35 (g, n, lourds) x 2 qd + 1500 m Sol 0,40 (40K, 232Th, 238U) 0,2 - 0,8 Interne 1,65 40K, 14C 0,35 Radon 1,30 (100) Artificielle 0,4-1 Militaire 0,01 Industrielle 0,01 Domestique 0,01 (TV ++) Médicale 0,4-1 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Irradiation externe naturelle en France PCEM 2 CHU Angers Biophysique Dosimétrie Octobre 1997 Irradiation externe naturelle en France en mSv / an Province du Kerala (Decan, Inde) 8 mSv / an Brésil 12 à 130 mSv / an Rhone: 100 tonnes d’U /an 100 milliards de Bq / an Benoit Denizot Biophysique CHU Angers denizot@univ-angers.fr

Irradiation par le radon 222 Activité Liée 218 Polonium Libre 10 20 30 mm Pb caves non ventilées en terrains primaires Pb tabac (K poumon si > 400 Bq/m3) Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Irradiation Médicale: Radiographies Peau Moelle Thyroïde Poumons Seins en mGy qq 1/10 sec Thorax de dos 0,25 0,02 0,01 0,1 0,01 (20) Rachis dorsal 7 0,1 0,6 1 2 Face lat 15 0,3 0,1 2 0,1 Rachis lombaire 10 0,3 Face lat 35 2 Mammographie 7 1 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Irradiation Médicale: Radiologie Radioscopie Thorax Abdomen en mGy/mn directe 50-100 150 ampli. Lumin. 10 15 télévisée 4 TomoDensitoMétrie: 30 à 60 mGy à la peau 15 à 30 au centre Lavement baryté: 40 à 400 mGy Vasculaire abdomen: 300 mGy UIV gonades : 1 à 20 mGy ovaires 0,5-25 mGy testicules Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Irradiation Médicale: Médecine Nucléaire Organe Radio Vecteur activité Dose Dose Dose Dose en mGy qq h nuclide MBq organe moelle reins ovaires Thyroïde 99m Tc pertech 40 1 0,2 0,3 nétate Squelette 99m Tc phos 550 6 5 4 phonate Reins 99m Tc DTPA 75 1,3 Cerveau 99m Tc HMPAO 550 2,2 3 Cœur 99m Tc globules 550 4 3 cavités rouges Myocarde 201 Tl chlorure 100 6 7 11 8 Thyroïde 123 I iodure 8 40 poumon 133 Xe gaz 350 22 0,2 0,2 ventilation Benoit Denizot Biophysique CHU Angers 40

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Références Biophysique des radiations et imagerie médicale Dutreix J, Desgrez A, Bok B, Vinot JM Masson, série Abrégés 1997 Biophysique 1. Radiobiologie - Radiopathologie Galle P, Paulin R. Masson, série Abrégés 1992 Les effets biologiques des rayonnements ionisants Bertin M. Electricité de France 1991 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers