il faut éviter l’absorption du rayonnement par les organismes vivants Le but de la protection radiologique est d’empêcher les lésions dans les tissus vivants par les radiations ionisantes Source radioactive ou appareil émetteur de radiations dose reçue Le rayonnement est porteur d’énergie qui est transmise à la matière et qui peut provoquer des dégâts il faut éviter l’absorption du rayonnement par les organismes vivants

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 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) Somme des charges électriques de tous les ions de même signe produits dans l’air quand tous les électrons libérés sont stoppés X = Q / m Volume d’air de masse m exposition (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 absorbée Energie 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)

Grandeur dosimétrique fondamentale: dose absorbée E déposée par unité de masse 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 Facteurs de pondération un seul facteur 2 facteurs Dose équivalente Dose efficace

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) D = Ḋ x t Si Ḋ est constant dose moyenne absorbée par un tissu, un organe, le corps entier suite à une exposition aux rayonnements

La dose absorbée n’est pas utilisable directement en radioprotection  dose équivalente (H) 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 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

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. TLE bas TLE élevé ADN ADN ADN ,  (électrons), RX , n°

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) H = D x wR Afin de traduire la nuisance biologique des rayonnements aux faibles doses, on a créé wR: facteur de pondération radiologique H = D x wR wR = 1 pour , X,  wR = 20 pour  wR = 10 (moyenne pour neutrons) 1 kg de plomb 1 kg de plume Unité: le Sievert (Sv) (mSv) Une dose équivalente de 1 Sv représente une dose absorbée de: 1 Gy pour , X,  0.05 Gy pour  0.1 Gy pour n° avant Même signification en terme de risque pour santé après Ancienne unité: le rem 1Sv = 100 rem

Facteur de pondération radiologique (Wr) Type et gamme d’E Wr Photons 1 Electrons Neutrons (E < 10 keV) 5 Neutrons 10 keV > E < 2 MeV 20 protons Particules alpha 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 Poumons Estomac Vessie Foie Œsophage Thyroïde Os (surface osseuse) 0,01 Peau Reste de l’organisme Total 1,00

Evolution des facteurs de pondération

Dose efficace Dose équivalente 1 Gy de particules   1 kg de plomb 1 kg de plume avant après 1 Gy de particules   1 Gy de rayonnements  Risque total de l’exposition de plusieurs organes ou tissus de radiosensibilité différente

HT = R wRDT,R Probabilité d’effets stochastiques Toxicité du rayonnement Radiosensibilité des organes ou tissus Dose absorbée D (J/kg) Dose équivalente H (D x WR) Dose efficace E (E = TWT R wRDT,R) Gray (Gy) Sievert (Sv) Sievert (Sv) WR: facteur de pondération radiologique WT: facteur de pondération tissulaire HT = R wRDT,R WR: variant de 1 (, X, ) à 20 () 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 Les doses individuelles et collectives doivent être optimisées - 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 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.