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

Lois de la radioactivité: période radioactive (T)

T: loi physique caractéristique de chaque élément radioactif (temps nécessaire pour que la moitié des atomes présents se soit désintégrée spontanément)

Au départ N0 noyaux:

1T ½ N0

2T ¼ N0

3T 1/8 N0

10 T un millième…

Exemple:Ra 226 1600 ansC 14 5730 ansTc 99m 6 heuresI 131 8 joursTh 224 1 seconde

Activité du radioélément et exposition aux rayonnements

• Une source est caractérisée par l’activité qu’elle contient (nombre de noyaux se transformant spontanément par unité de temps), activité variant selon la décroissance radioactive.

• Importance de la dose d’irradiation (activité, concentration et modalités de l’exposition)– Irradiation externe– Irradiation interne– Contamination externe

Unité légale : Becquerel (1 Bq = 1 désintégration par seconde)

Ancienne unité: Curie (1 Ci = 37 milliards de Bq)

1 kBq = 1000 Bq1MBq = 1000 000 Bq

1 GBq = 1000 000 000 Bq

Notions fondamentales

• Loi de décroissance: -dN/dt = λ Nt = A (λ:constante radioactive)

• Relation donnant le nombre d’atomes radioactifs restant après un certain temps t: Nt = No e-λt

• Période radioactive T: ½ No = No e-λt T = 0,693/ λ• Activité: A = λ Nt (activité absolue)

– détermination par comptage des particules émises par la substance radioactive

– Activité relative = rdt x activité absolue (le compteur ne mesure qu’une partie des rayonnements émis dans toutes les directions)

• Attention: nous ne pouvons dénombrer les noyaux radioactifs nous ne pouvons que détecter les rayonnements émis par ceux qui se désintègrent

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

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

air

milieu 87,0

(R) exp

(rad) absorbée dosef

osition

• 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

• 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 (D) n’est pas utilisable directement en radioprotection dose

équivalente (H)

Les cellules exposées à une même dose ne présentent pas de lésions identiques Des mêmes doses de différents types de rayonnement donnent des effets biologiques quantitativement différents coefficient d’efficacité biologique relative (EBR)

Corrélation étroite entre EBR et TEL

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.

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

Rappel sur les unités

Absorption d’énergie

Toxicité du rayonnement (WR)

Dose absorbée D(J/kg)

Dose équivalente H(D x WR)

Gray (Gy) Sievert (Sv)

Radioactivité(désintégration par sec)

Générateurs RX

Becquerel (Bq)(1 dps)

1 Ci = 37 GBq 1 Gy = 100 rad 1 Sv = 100 rem

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

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 !