Effets Biologiques et risques des rayonnements ionisants; Principes de Protection Jour 3 – Leçon 2

Objectif Connaitre les: • conséquences biologiques et les dangers de l'exposition aux rayonnements ionisants;. • unités utilisées pour mesurer l'exposition aux rayonnements ionisants afin de contrôler les conséquences biologiques; • conséquences biologiques et les dangers de l'exposition aux rayonnements ionisants du point de vue juridique.

Contenu La dose de rayonnement et les unités Les effets déterministes et stochastiques L'exposition aux radiations vs contamination La maîtrise du danger (temps, distance, blindage)

Dose de rayonnements Quand une personne est exposée aux rayonnements ionisants, l'énergie peut être déposée dans les cellules des tissus exposés donnant lieu à une dose de rayonnement. Cependant, l'effet biologique de cette dose dépend de plusieurs facteurs, à savoir: le type de rayonnement (par exemple des rayons X, des particules bêta, des neutrons, etc); l'énergie du rayonnement et débit de dose les tissus exposés (sensibilité aux rayonnements).

Dose de rayonnement Les plus radiosensibles: organes hématopoïétiques Les tissus et les organes suivants sont classés de leur radiosensibilité: Les plus radiosensibles: organes hématopoïétiques Appareil digestif Organes Reproductifs Peau Os et dents Muscle Moins sensible: Système Nerveux

Dose absorbée et équivalent de dose L’unité de la dose absorbée (reçue par un organe ou tissu) est le gray (Gy). Lorsque la dose absorbée est corrigée par un facteur de pondération radiologique (WR) pour tenir compte du type de rayonnement qui a déposé cette dose (et sa densité d’ionisation), le résultat est l’équivalent de dose à l’organe ou tissus. Comme exemple, 1 Gy déposé par un rayonnement alpha entraine beaucoup plus de dégâts biologiques que 1 Gy déposé par un rayon X ou gamma. . L’unité de l’équivalent de dose est le Sievert (Sv)

Dose efficace La dose équivalente à l'ensemble des organes ou des tissus exposés peut être en outre modifiée par des facteurs de pondération tissulaires (qui représentent les différentes radiosensibilités des organes ou tissus particuliers) et celles-ci sont additionnées pour donner une dose efficace au niveau du corps entier. La dose efficace est la somme de ces doses équivalentes pondérées pour l'ensemble des tissus exposés d’un individu.

Mesure du rayonnement Un rayonnement, peut être des photons (gamma ou rayons X) et les particules émises par des sources radioactives pendant la décroissance, ou provenant de sources générées électriquement (par exemple générateur de rayons X, accélérateurs de particules, etc) Le rayonnement est mesuré en tant que dose (Gy) ou en tant que le débit de dose (Gy / h) Le Sievert (Sv) est l'unité SI de la dose équivalente et la dose efficace, 1 Sv est égal à 1 J / kg et le Gray (Gy) est l’unité SI de la dose absorbée, 1 Gy est égal à 1 J / kg Toutefois, les petites fractions de ces unités sont souvent utilisées, par exemple, MicroGray par heure (µGy / h) ou milliSievert par heure (mSv / h). µ = micro = one-millionth m = milli = one-thousandth

Limites de Doses Il faut être conscient que les limites d'exposition professionnelle et publique seront habituellement prescrites dans le règlement que ce soit: limites de dose efficace (corps entier); et limites d'équivalent de dose pour les organes spécifiques tels que la peau, le cristallin de l'œil et les extrémités.

Limites d’exposition professionnelle Limites recommandées par l’AIEA (GSR Part 3) Effective Dose Limits 20 mSv par an moyennées sur 5 ans 50 mSv en une seule année Limite d’Equivalent de Dose Cristallin de l’oeuil 50 mSv une seule année Peau 500 mSv par an mSv – milliSievert. Comparée à la dose annuelle moyenne de la radioactivité naturelle de~ 2,4 milliSievert par an (UNSCEAR)

Limites de dose du public Limites recommandées par l’AIEA - (GSR Part 3) Limite de dose efficace 1 mSv par an Dans des circonstances particulières d'une dose efficace supérieure pourrait être autorisée en une seule année à condition que la moyenne sur 5 ans ne dépasse pas 1 mSv par an Limites d’Equivalent de Dose Cristallin 15 mSv par an Peau 50 mSv par an

Effets Biologiques Les facteurs qui déterminent les effets biologiques de l'exposition aux rayonnements comprennent: la dose totale reçue; Le débit d'exposition; partie du corps exposée; les caractéristiques du rayonnement; variabilité biologique.

Effets Biologiques Les effets biologiques des rayonnements ionisants sont divisés en deux classes Effets déterministes & effets stochastiques Effets déterministes (qui peuvent inclure des changements dans le sang, des brûlures, des nausées, la diarrhée, la mort) apparaissent au début (et / ou la fin) de l’exposition de la personne à la suite de fortes doses reçues sur une courte période. La gravité de l’effet augmente avec la dose. Effets stochastiques (principalement le cancer et des effets héréditaires). Ils apparaissent chez les individus exposés ou chez les futures générations. La probabilité d’apparition de ces effets augmente avec la dose (“Stochastiques: signifie se rapportant au hasard )

Effets Biologiques Effets Déterministes Sont le résultat de fortes doses; Apparaissent au delà d’un seuil; Apparaissent rapidement la gravité augmente avec la dose. Effets Stochastiques peuvent provenir de n'importe quelle dose; n’ont pas de seuil connu; Période de latence plus ou moins longue; une probabilité d'occurrence augmente avec la dos reçue

Brulure d'un accident d'irradiation dans un irradiateur accident Effets déterministes- Example Brulure d'un accident d'irradiation dans un irradiateur accident Gravité de l’effet Dose Seuil Brulure à cause d’une forte dose reçue lors d’une intervention sur un G.X

Doses aiguës de tout le corps pour les effets déterministes Gy Effet 0.25 Effet non discernable 1.00 Changement dans le sang 2.00 Maladie des rayonnements pas de décès 4.50 50% des personnes exposées décèdent si pas d’intervention 10 100% des personnes irradiées décèdent

Syndromes d'irradiation aiguë Perte d'appétit nausée fatigue diarrhée vomissement Perte de cheveux saignements du nez Hémorragie sous-cutanée anémie infection décès

Effets déterministes- Exemple Effets d'irradiation aiguë– Chernobyl 1986 Nombre de personnes Dose estimée Décès 21 6 -16 Gy 20 4 - 6 Gy 7 55 2 - 4 Gy 1 140 < 2 Gy Chernobyl. Ten Years On. Nuclear Energy Agency OECD Nov 1995 Table 6

Effets Stochastiques – Limites de la connaissances "Pour la plupart des types de tumeurs chez les animaux et chez l'homme, une augmentation significative du risque est seulement détectable à des doses supérieures à 100 mGy."UNSCEAR 2000 Doses où les cancers ont été observés Doses de pertinence en matière de radioprotection

Effets Stochastiques - Exemple Incidence brute de la leucémie par 10.000 hommes par an d’après la radiothérapie pour spondylarthrite ankylosante. Dose (Gy) Extrait de Physique des rayonnements avec des applications en médecine et en biologie 2nd Norman Dyson 1993

Effets Stochastiques - Exemple (100 rad = 1 Gy) Cancer du sein (Hiroshima et Nagasaki) Health Physics Vol 41 No 4 October 1981 pp 667-8

Effets Stochastiques - Exemple Taux d'incidence du cancer de la thyroïde chez les enfants exposés avant l'âge de 14 ans à la suite de l'accident de Tchernobyl (1986)UNSCEAR 2000

Effets héréditaires «Le cancer est le principal effet stochastique de l'exposition aux radiations qui a été démontré dans la population humaine. Les effets héréditaires ont été observés dans les populations animales exposées à des doses relativement élevées, mais ils sont également présumés survenir chez l'homme ". UNSCEAR 2008 Cependant, le rayonnement ionisant est un mutagène universel et les études expérimentales chez les plantes et les animaux ont clairement démontré que les rayonnements peuvent induire des effets génétiques; par conséquent, les êtres humains ont peu de chance d'être une exception. Published risk factors are available

Effets stochastiques La possibilité qu'un cancer (ou effet héréditaire) pourrait avoir été causé par l'exposition aux rayonnements ionisants pose des défis considérables. L'issue défavorable pourrait être due à un certain autres agents, connus ou inconnus. Il est susceptible d'avoir eu une longue période de temps entre la cause présumée ( l'exposition aux rayonnements) et le résultat défavorable. Les effets stochastiques sont basés sur la probabilité avec le risque d'apparition qui augmentent avec la dose.

Effets stochastiques En ce qui concerne l'observation directe des effets des rayonnements, qui portent toute l'incertitude statistique et / ou méthodologique, il n'y a pas de circonstances où il est scientifiquement valable à assimiler l'absence d'un effet biologique observable avec l'absence du risque. "UNSCEAR 2000 Comme il y a très peu d'informations sur les effets des faibles doses de rayonnement, il est prudent de supposer que le risque d'effets stochastiques existe pour toutes les doses sans seuil.

Relation entre la dose de rayonnement et les effets néfastes Les estimations du risque sont basées sur des études sur les personnes qui ont été exposées à des doses de rayonnements assez élevées. Ils comprennent les survivants des bombes atomiques au Japon, les patients exposés aux rayonnements pour le traitement ou le diagnostic de la maladie, et les groupes de travailleurs dans certains secteurs. En radioprotection, on suppose que pour les faibles doses, il existe un risque d'effets nocifs et que ce risque est proportionnel à la dose.

Risques Les risques associés aux pratiques impliquant des matières radioactives peuvent être le résultat de: l'exposition aux rayonnements externes; ou La contamination interne

Exposition L'exposition aux rayonnements, comme ce patient exposé à un rayonnement gamma (de Cobalt-60) au cours des traitements de radiothérapie, ne devient pas radioactif. Note: L'exposition à certains neutrons ou de photons de très haute énergie peuvent induire la radioactivité.

Contamination Contrôle de contamination de surface La contamination est la présence de matières radioactives non confinées sur des surfaces où il ne devrait pas être. Une Contamination peut être: fixée; ou labile (non-fixée) Test de contamination amovible

Contamination La contamination provient le plus souvent de mauvaises pratiques de travail avec des sources radioactives non scellées (par exemple dans la recherche, la médecine nucléaire et des applications des traceurs). Elle peut aussi être causée par des fuites de sources scellées La peau et les vêtements peuvent être contaminés (provoquant l'exposition). La contamination peut également être inhalée, ingérée ou absorbée par la peau.

Danger des rayonnements Le danger des rayonnements ionisants peut être due à l'exposition du corps entier ou partielle. Une personne exposée aux rayonnements ionisants ne devient pas radioactive (normalement). La contamination radioactive fixée présente un risque d‘exposition externe. La contamination radioactive non fixée, présente à la fois un risque d‘exposition externe et interne. Les matières radioactives qui existent dans le corps humain présentent un risque potentiel d'exposition à long terme.

Maîtrise du danger des radiations Les trois principes qui permettent de minimiser la dose (et le risque) sont: Réduction du temps d’exposition aux rayonnements; Augmenter la distance à la source de rayonnements; Utiliser un blindage approprié Blindage pour la manipulation de sources radioactives

Où trouver plus d’informations UNSCEAR, Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2000 Report to the General Assembly with Scientific Annexes, United Nations, New York, 2000 UNSCEAR, Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2008 Report to the General Assembly with Scientific Annexes, United Nations, New York, 2008 International Atomic Energy Agency, Postgraduate Educational Course in Radiation Protection and the Safety of Radiation Sources (PGEC), Training Course Series 18, IAEA, Vienna (2002) IAEA safety standards, Radiation Protection and Safety of Radiation Sources: International Basic Safety Standards, Interim Edition (GSR Part 3, 2011).