PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

GRANDEURS DOSIMETRIQUES APPLIQUES A LA

PROTECTION RADIOLOGIQUEBernard AUBERT

Unité d'Expertise en radioprotection Médicale

IRSN/DRPH/SER

Master de Physique Médicale – PM2-RM1.11 – le 17 novembre 2005

2/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Rappels

Grandeurs dosimétriques de base(cours JCR PM2-RM1.06)

• Fluence (m-2) et débit de fluence (m-2.s-1)

• Fluence énergétique (J.m-2) et de débit de fluence énergétique (J.m-2.s-1)

• Kerma au point P K = dEtr/dm (J.kg-1 ou gray)

• Dose (absorbée) au point P D = d/dm (J.kg-1 ou gray)

3/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Introduction

• Actuellement la protection radiologique repose sur les recommandations qui figurent dans la publication CIPR 60, reprises dans la publication CIPR 73 :

« Protection et sûreté radiologiques en Médecine ».

• La protection radiologique concerne uniquement les rayonnements ionisants et la protection de l’homme.

• Les risque associés aux rayonnements ionisants doivent être relativisés par rapport aux autres risques.

• Les grandeurs dosimétriques utilisées sont des grandeurs macroscopiques définies de façon formelle par l’ICRU.

4/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Introduction

• Le processus d’ionisation conduit à endommager les cellules.

• Ces dommages peuvent conduire soit à : Une cellule non viable, Une cellule viable mais transformée.

• On distingue : les effets déterministes, qui apparaissent au

dessus d’un certain niveau de dose ; Les effets stochastiques, qui ne dépendent pas

de la dose.

5/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Irradiation

Cellule réparé

e

Cellule

morte

Effets génétiqu

es et cancers

Mort cellulaire différée

Effets obligatoires ou déterministes à

seuil

Cellule

mutée

Cellule normale

Survie initiale mais

division impossibl

e

Élimination par le système

immunitaire

Effets différés

aléatoiresou

stochastiques

Effets biologiques

6/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Pour un individu donné, les conditions d'exposition étant connues, on peut

savoir si l'effet apparaîtra ou non et, s'il apparaît, quelle sera sa gravité.

Effets déterministes• apparaissent obligatoirement quand la dose

reçue est supérieure à un certain seuil,

• cette valeur peut varier dans des limites étroites d'un individu à l'autre,

• spécifiques de l'action de rayonnements ionisants,

• gravité proportionnelle à la dose,

• effets d'autant plus sévères et précoces (sauf cataracte) que la dose reçue est élevée.

7/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Pour un individu donné, les conditions d'exposition étant connues, on ne peut pas savoir si l'effet apparaîtra ou non.

Effets stochastiques• ne sont pas spécifiques des rayonnements

ionisants,

• apparaissent au hasard sur certains individus d'une population irradiée

• effets tardifs dont la gravité est indépendante de la dose reçue (leucémie 5 ans, autres >10 ans),

• fréquence proportionnelle à la dose,

• absence de seuil connu,

• on parle de probabilité d'apparition (ou d'incidence), qui dépend de la dose,

• nécessité de comparer avec une population témoin.

8/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Effets biologiques

Effetsgénétiques

• altération de la formule sanguine,

• érythème,

• cataracte,

• …

• leucémies,

• cancers,

• mutations sur l'individu.

• mutations sur la descendance.

Effetsdéterministes

Effetsstochastiques

Effetssomatiques

9/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

?

Relation linéaire sans

seuil

Effets biologiques

10/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Grandeurs dosimétriques• Dose moyenne absorbée dans un tissu ou un

organe : DT (gray, Gy)

• Dose équivalente absorbée dans un tissu ou un organe :

HT (sievert, Sv)

• Dose efficace :E (sievert, Sv)

• Dose efficace engagée :E(T) (sievert, Sv)

• Dose efficace collective :(homme x sievert, H.Sv)

11/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose (moyenne) à l’organe, DT

T

TT m

D

Où T est l’énergie totale transmise à un tissu

ou un organe, et,

• mT est la masse de ce tissu ou de cet organe.

Les valeurs de mT peuvent varier de moins de 10 g pour les ovaires, jusqu’à 70 kg pour le corps

entier.

12/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Facteur de pondération pour les rayonnements

• La probabilité d’apparition d’effets stochastiques dépend non seulement de la dose absorbée mais aussi du type et de l’énergie du rayonnement produisant la dose.

• Cela est pris en compte en pondérant la dose absorbée par un facteur lié à la qualité de la radiation aussi bien pour un champ de rayonnement externe que pour un radionucléide incorporé.

• Ce facteur est appelé :facteur de pondération pour les rayonnements,

wR.

13/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Type et domaine d’énergie wR

Photons, toutes énergies 1

Électrons et muons, toutes énergies 1

Neutrons, énergie < 10 keV10 keV à 100 keV

> 100 keV à 2 Mev2 MeV à 20MeV

> 20 MeV

51020105

Protons, autres que les protons de recul, énergie > 2 MeV

5

Particules alpha, fragments de fission, noyaux lourds

20

Facteur de pondération pour les rayonnements

D’après la publication 60 de la CIPR

14/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose équivalente à l’organe, HT,R• La dose absorbée moyenne dans un tissu ou un

organe pondérée par le facteur de pondération pour les rayonnements, wR, est appelée : Dose équivalente

• La dose équivalente, HT,R, dans un tissu ou un organe T due à un rayonnement R, est donnée par :

HT,R = wR . DT,R

où DT,R est la dose moyenne provenant du rayonnement R dans le tissu ou l’organe T.

• Comme wR est sans dimension, l’unité SI de la dose équivalente est la même que celle de la dose absorbée le J.kg-1, qui a un nom spécial le sievert (Sv)

15/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose équivalente à l’organe, HT,R

T,RR

RT D . w H

• La dérivée par rapport au temps de la dose équivalente est le débit de dose équivalente, .

• Lorsque le champ de rayonnement est composé de rayonnements de types et d’énergies ayant des valeurs de wR différentes, le dose équivalente totale est donnée par :

,TH R

16/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Facteur de pondération pour les tissus• La relation entre la probabilité d’apparition

d’effets stochastiques et la dose équivalente dépend aussi de l’organe ou du tissu irradié.

• Il a donc été défini une autre grandeur, dérivée de la dose équivalente, pour exprimer la combinaison de différentes doses à plusieurs tissus différents afin d’obtenir une corrélation simple avec la totalité des effets stochastiques.

• Le facteur par lequel la dose équivalente est pondérée est appelé :

facteur de pondération pour les tissus, wT.

• Il représente la contribution relative d’un organe ou d’un tissu au détriment total dû aux effets qui résulteraient d’une irradiation uniforme de tout le corps.

17/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Tissu ou organe wT

GonadesMoelle osseuse (rouge)ColonPoumonsEstomacVessieSeinFoieŒsophageThyroïdePeauSurface des osAutres tissus ou organes*

0,200,120,120,120,120,050,050,050,050,050,010,010,05

D’après la publication 60 de la CIPR

Facteur de pondération pour les tissus

= 1

18/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

D’après la publication 60 de la CIPR

Facteur de pondération pour les tissus

Cas des autres tissus ou organes

Cela comprend les organes suivants :• Glande surrénale, cerveau, gros intestin,

petit intestin,Rein, muscles, pancréas, rate, thymus et utérus.

• Si un seul des tissus ou organes ci-dessus reçoit une dose équivalente supérieure à la dose la plus élevée des 12 organes pour lesquels un facteur de pondération est spécifié, un facteur de pondération de 0,025 doit lui être appliqué et un facteur de pondération de 0,025 à la dose moyenne des autres organes et tissus de la rubrique « Autres ».

19/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace, E

• La dose équivalente moyenne dans un tissu ou un organe pondérée par le facteur de pondération pour les tissus, wT, est appelée : Dose efficace

• La dose efficace, E, pour un individu est donnée par :

où HT est la dose équivalente dans un tissu ou un organe T.

• Comme wT est sans dimension, l’unité SI de la dose efficace est le J.kg-1, qui a un nom spécial le sievert (Sv)

TT

T H . w E

T R

R,TRT .E Dww

20/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

• Indicateur global de l’exposition de l’individu, défini à l’origine pour la radioprotection du public et du personnel.

• Surtout utile lorsque l’exposition de l’organisme n ’est pas homogène.

• Utilisée chez le patient en radiodiagnostic et en médecine nucléaire afin de comparer des pratiques entre différents types de procédures, pays, niveaux de soins, période de temps, .…

• Passage de l'équivalent de dose efficace (CIPR 26) à la dose efficace (CIPR 60). L’évolution des facteurs wT peut conduire à des valeurs numériques différentes entre ces 2 grandeurs, au maximum d’un facteur 2. Changements prévisibles avec la CIPR 2006.

Dose efficace, E

21/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

• Cette grandeur est particulièrement utile quand on veut : caractériser une irradiation hétérogène

(médecine nucléaire) , caractériser une exposition où un nombre

significatif d’organes sont concernés (radiologie classique et scanographie).

additionner les risques de différentes irradiations reçues successivement par un même individu.

• Son utilisation n’est pas justifiée dans les situations où l’irradiation est bien localisée et ne concerne qu’un type d’organe (mammographie par exemple).

Dose efficace, E

22/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

AVANTAGES• même échelle de référence quelle que soit la

modalité d'imagerie ou la région examinée,• possibilité d'additionner des E liées à

différents examens, ....

INCONVENIENTS• grandeur calculée, plus difficilement

accessible en routine,• grandeur dépendant des valeurs des

coefficients wT pouvant être modifiées dans le temps,

• coefficients wT uniques quel que soit l'âge du patient, ....

Dose efficace, E

23/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

2-FLUORO-2-DEOXY-D-GLUCOSE (FDG)18F Injection intra-veineuse

DOSE ABSORBEE PAR UNITE D’ACTIVITEADMINISTREE (µGy/MBq)

Organes Adulte 1 anParoi vésicale 160 590

Myocarde 62 350Cerveau 28 48Ovaires 15 82

Testicules 12 73Utérus 21 100

Dose efficace(µSv/MBq)

19

15 ans2108128201626

25

10 ans28012030302639

37

5 ans32020034443855

51 95

Groupe de travail SFPM  “ Dosimétrie des explorations diagnostiques en Médecine Nucléaire ”

Dosimétrie en médecine nucléaire

24/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Radiopharmaceutique Dose efficace (mSv/MBq)

1 an 5 ans 10 ans 15 ans18FDG 9,5.10-2 5,0.10-2 3,6. 10-2 2,5.10-2

67Ga citrate 6,4.10-1 3,3.10-1 2,0.10-1 1,3.10-1

99mTc DMSA 3,7.10-2 2,1.10-2 1,5.10-2 1,1.10-2

99mTc leucocytes marqués 6,2.10-2 3,4.10-2 2,2.10-2 1,4.10-2

99mTc pertechnetate (thyr. non bloquée) 7,9.10-2 4,2.10-2 2,6.10-2 1,7.10-2

99mTc phosphates et phosphonates 2,7.10-2 1,4.10-2 1,1.10-2 7,0.10-3

123I MIBG 6,8.10-2 3,7.10-2 2,6.10-2 1,7.10-2

201Tl 2,8.10-0 1,7.10-0 1,2.10-0 3,0.10-0

Dose efficace (publication 80 de la CIPR)

Dosimétrie en médecine nucléaire

25/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Doses efficaces (en mSv) correspondant aux procédures de Médecine Nucléaire les plus courantes

D’après A. C. Perkins, Nuclear Medicine: Science and Safety, John Libbey (1996)

26/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace et équivalent en irradiation naturelle

Type d’examen de Médecine Nucléaire

Dose efficace (mSv)

Equivalent en nbre de radios pulmonaires

Equivalent en

irradiation naturelle

Etudes au 99mTc Os Perfusion cérébrale Perfusion pulmonaire Perfusion myocardique Thyroïde Reins DTPA Reins DMSA Leucocytes HMPAO

3,6 4,5 1,0 5,0 1,0 1,6 0,4 2,8

180 225 50 250 50 80 20 140

1,8 ans 2,3 ans 6 mois 2,5 ans 6 mois 10 mois

8 semaines 17 mois

Autres radionucléides 201Tl-myocarde 123I-thyroïde 123I-mIBG 111In-leucocytes

18,0 4,4 5,6 9,6

900 220 280 480

9 ans

2,2 ans 2,8 ans 4,8 ans

1,06,0 8,0 8,0

D ’après A. C. Perkins, Nuclear Medicine: Science and Safety, John Libbey (1996)

Médecine nucléaire

27/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

D après A. C. Perkins, Nuclear Medicine: Science and Safety, John Libbey (1996)

Doses efficaces (en mSv) correspondant aux procédures de Radiodiagnostic les plus courantes

28/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

29/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace et équivalent en irradiation naturelle

Type d’examen Dose efficace (mSv)

Equivalent en nbre de radios pulmonaires

Equivalent en irradiation naturelle

Radiographie Extrémités (genoux) Thorax Crâne Rachis cervical Rachis dorsal Rachis lombaire Hanches Pelvis Abdomen UIV

0,01 0,02 0,1 0,1 1,0 2,4 0,3 1,0 1,5 4,6

0,5 1 5 5

50 120 15 50 75 230

1,5 jours 3 jours

2 semaines 2 semaines

6 mois 14 mois 2 mois 6 mois 9 mois 2,5 ans

Scanner Cerveau Rachis cervical Rachis dorsal Thorax Abdomen Rachis lombaire Pelvis

2,0 3,0 6,0 8,0 8,0 3,5 7,0

100 150 300 400 400 175 350

1 an

18 mois 3 ans 4 ans 4 ans

1,8 ans 3,5 ans

1,06,0 8,0 8,0

D’après A. C. Perkins, Nuclear Medicine: Science and Safety, John Libbey (1996)

30/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

RADIODIAGNOSTIC mSv MEDECINE NUCLEAIRE scanner abdomen

- 20 - cœur 201Tl

tumeurs 18 FDG scanner thorax

lavement baryté

- 10 - cerveau 99m Tc HMPAO

urographie transit gastrointestinal

rachis lombaire 2 clichés

abdomen

pelvis

- 5 -

Irradiation naturelle annuelle

- 1 -

foie 99m Tc HIDA cœur

99mTc MIBI

squelette 99m

Tc phosphonate

reins 99m

Tc MAG3 poumons 99m Tc microsphères

rachis dorsal 2 clichés thyroïde

99mTc pertechnetate

crâne 2 clichés

- 0,5 - reins 99m

T c DMSA reins 123 I hippuran

thorax 2 clichés

- 0,1 -

test de Schilling 57 Co vit. B12 clairance

51Cr EDTA

d'après Hänscheid et al. Kursus der Nuklearmedizin, http://www.uni -wuerzburg.de/kursus/Grundlagen.htm

31/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose équivalente engagée• Après l’incorporation d’une substance

radioactive, il y a une période durant laquelle cette substance donne naissance à des doses équivalentes dans les tissus à des débits qui varient.

• L’intégrale dans le temps du débit de dose équivalente est appelée :

Dose équivalente engagée, HT()

où est le temps d’intégration en années à partir de l’incorporation t0. Si n’est pas précisé sa valeur sera de 50 ans pour les adultes et 70 ans pour les enfants.

0

0

tt H H dt).()( TT

32/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace engagée

• La dose efficace engagée est définie de la même façon que la dose équivalente engagée :

où est le temps d’intégration en années à partir de l’incorporation.

)(.)(T

TT Hw E

33/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace collective, S• Si l’on désire une évaluation de l’exposition aux

rayonnements d’une population, on peut calculer la dose efficace collective.

• Cette grandeur a été définie par la CIPR comme :

Où est la dose efficace moyenne pour un sous groupe de population i.

• L’unité de cette grandeur est l’homme.sievert (H.Sv)

ii0 NE E

EN

E. S i.ouddd

iE

34/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Grandeur se rapportant à l’exposition d’un groupe.

• S’obtient en multipliant la dose efficace moyenne du groupe exposé avec le nombre de personnes exposées.

• Ne doit s’utiliser que pour juger du résultat d’une nouvelle pratique, d’un nouveau matériel, …

• Ne doit en aucun cas être utilisée pour calculer le nombre de cancers dans une population exposée.

Dose efficace collective

35/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace collective

Dose efficace collective (en Allemagne)

36/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Quelle grandeur dosimétrique utiliser ?

37/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

DR,T HT = DR,T

[gray] [sievert]

Dose à l ’organe Dose équivalente

WR = 1

(10 mSv)(10 mGy)

HT E [sievert] [sievert]

Dose équivalente Dose efficace

WT.HT

(2 mSv)(10 mSv)

Cas des applications médicales

38/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Il y a risque de confusion quand la grandeur dosimétrique et son unité ne sont pas précisées.

La dose équivalente, HT, ne présente pasd’intérêt pour les applications médicales.

Il vaut donc mieux utiliser uniquement :

• la dose à l’organe en Gy (ou mGy)

• la dose efficace en Sv (ou mSv).

39/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Les modèles et les grandeurs dosimétriques ont été développés dans une perspective réglementaire ou opérationnelle.

De nombreuses approximations sont admises :

grandeurs « macroscopiques » basées sur le concept de dose moyenne au tissu

les facteurs de pondération pour les tissus et organes (WT) et pour les rayonnements (WR )

modèle simplifié de l’homme standard

calculs à l’aide d’outils mathématiques complexes comportant des incertitudes

Grandeurs et unités en radioprotection

40/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Relations entre les différentes grandeursGrandeursphysiques

Grandeursopérationnelles

Grandeursde protection

Fluence, Kerma, K

Dose absorbée, D

Équi. dose ambiant, H*(d)Équi. dose dir., H’(d,)Équi. dose ind., Hp(d)

Dose absor. organe, DR,T

Dose équi. organe, HT

Dose efficace, E

Calculées en utilisant les wR et wT, et les

fantômes anthropomorphes

Calculées en multipliant par un

coefficient de conversion

Comparées par mesures et calculs (en utilisant les wR et wT, et les fantômes

anthropomorphes)

41/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Grandeur physique

Elle décrit des phénomènes physiques et correspond à ce qui peut être directement mesuré.

Que peut-on mesurer ?

• Type de particules ou nature du rayonnement

• Intensité de l’émission• Énergie des particules• Orientation

Pour des faisceaux de :

• Photons (RX ou gamma)• Bêta ou électrons• Neutrons

Fluence de particules, = dN/da (m-2)

Kerma, K = dEtr/dm (J.kg-1 ou Gy)

Dose absorbée, D = dE/dm (J.kg-1 ou Gy)

42/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Grandeur de protectionEst calculée en utilisant les wR et wT, et les fantômes anthropomorphes en considérant l’orientation de l’individu. Dose absorbée moyenne à l’organe, T, due au rayonnement

R : DR,T

R

TR,RT .DwH Dose équivalente à l’organe : HT

Dose efficace : E

T

TT.HwE

Organe WT

Gonades 0,20Moelle osseuse (rouge) - Colon 0,12Poumons - Estomac - Vessie 0,12Seins - Foie 0,05Œsophage - Thyroïde 0,05Peau, surface des os 0,01Autres tissus ou organes 0,05

wR = 1 pour les X, et .

43/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Grandeur opérationnelle

Est calculée à partir d’une grandeur physique en multipliant par un coefficient de conversion.

Est mesurée par des dosimètres d’ambiance ou individuels.

Est un estimateur (par excès) de la dose efficace.

Particules Grandeur physique figurant au dénominateur des facteurs de conversion

des grandeur opérationnelles

Photons X et gamma

Kerma dans l’air

Bêta et électrons Dose absorbée dans les tissus

Neutrons Fluence

Équivalent de dose individuel, Hp(d) (Sv)

Équivalent de dose ambiant, H*(d) (Sv)

Équivalent de dose directionnel, H’(d,) (Sv)

44/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Le fantôme MIRD

CrâneCerveau

Cœur

Colonne Vertébrale

CôtesPoumons

Foie ReinsVésicule biliaire

VessieBassin

Gros intestinColonIntestin grêle

Utérus/ovaires

Testicules

24 cm

70cm

80cm

40 cm

Le fantôme MIRD est conçu pour représenter un adulte de 70 kg ; d’autres fantômes ont été développés pour les enfants ou des organes spécifiques.

La dose absorbée à l’organe est une dose moyenne, et non une dose en un point

45/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Géométries d’irradiation d’un fantôme anthropomorphe

D’après la publication 74 de la CIPR, 1997

46/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose absorbée (en Gy par unité de kerma dans l’air) au cristallin en fonction de l’énergie et de l’angle

d’incidence de l’irradiation

1,5 Gy/Gy

0,2 Gy/Gy

d’après rapport 47 ICRU

47/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Coefficients de conversion (Sv/Gy) pour les grandeurs opérationnelles et la dose efficace en fonction de

l’énergie des photons pour une géométrie d’irradiation AP.

•Les grandeurs opérationnelles surestiment E.

•Elles permettent une estimation raisonnable de E.

D’après la publication 74 de la CIPR, 1997

48/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Contribution relative de certains organes à la dose efficace (wT.HT/E) en fonction de l’énergie dans le cas de photons incidents sur un fantôme anthropomorphe adulte (AP et

PA).

Irradiation AP

Thyroïde15%

Thyroïde

4%

Irradiation PA

49/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Dose efficace par unité de kerma dans l’air (E/Ka) en fonction de l’énergie pour différents géométries

d’irradiation (fantôme adulte).

50/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Équivalent de dose individuel, Hp(d) C’est l’équivalent de dose dans les tissus mous, à une

profondeur appropriée d (en mm), en un point spécifié du corps.

Il s’exprime en sievert.

Pour les rayonnements fortement pénétrants (RX > 15 keV),d = 10 mm : Hp(10)

Pour les rayonnements faiblement pénétrants (RX < 15 keV et ),

d = 0,07 mm pour la peau et 3 mm pour l’œil :Hp(0,07) ou Hp(3)

Hp(d) peut être mesuré avec un dosimètre porté à la surface du corps.

L’étalonnage du dosimètre est couramment effectué dans des conditions simplifiées en étant placé sur un fantôme approprié.

Dosimètre individuel

L’indication du dosimètre placé sur un fantôme doit varier comme la grandeur de référence en fonction de l’angle d’incidence,

51/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels

Surveillance passive Dosimétrie

opérationnelle

Film dosimètre DTL Dosimètres

électroniques …Étalonnage en équivalent de dose individuel, Hp(d)

d = 10 mm pour les rayonnements fortement pénétrants

d = 0,07 mm pour les rayonnements faiblement pénétrants

unité : sievert (Sv)Grandeur définie dans les tissus et mesurée sur la personne étalonnage devant un fantôme simulant la diffusion de la personne

52/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels

En pratique, fantômes préconisés par l’ISO :

•Fantôme d’eau « plaque » pour le tronc 300 mm x 300 mm x 150 mm parois de PMMA de 2,2 mm pour la face avant et 10

mm pour les autres parois

•Fantôme d’eau « colonne » pour le bras ou la jambe

cylindre de PMMA de diamètre 73 mm et de hauteur 300 mm

parois de 2,5 mm d’épaisseur

•Fantôme « barreau » pour les doigts cylindre de PMMA de diamètre 19 mm et de hauteur

300 mm

53/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels

Définition : Ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquée par l’appareil de mesure ou un système de mesure, … et les valeurs correspondantes de la grandeur réalisée par des étalons.

1. Choisir les caractéristiques du faisceau (X ou ) étalonné en kerma dans l’air

2. Choisir la distance source-point de mesure, d, (champ homogène et > 30 cm)

3. Déterminer les conditions atmosphériques de la salle

4. Déterminer Kair au point d’étalonnage P situé à la distance d

54/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels5. Choisir le fantôme approprié

6. Déterminer Hp(10) ou Hp(0,07) à partir des coefficients de conversion Kair Hp(10) ou Hp(0,07)Exemples : • Au 60 Co Hp(10)/Kair = 1,15• Avec RX (E = 10 keV) Hp(0,07)/Kair = 0,95

5. Placer le détecteur à étalonner contre la face avant du fantôme ( = 0)

6. Noter l’indication L fournie par le détecteur

Fantôme d’eau ou plaques de PMMA

Faisceau de photons quasi parallèles

Axe du faisceau primaire

Détecteur

Volume sensible du détecteur

55/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels – Réponse en énergieVariation en fonction de l’énergie des rapports Hp(10)/Ka pour le fantôme « tranche » et Hp(0,07)/Ka pour le fantôme cylindrique pour des photons mono énergétiques et mono directionnels.

56/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels – Réponse angulaireVariation du rapport Hp(10,)/Hp(10,0°) en fonction de l’angle d’incidence d’un faisceau de photons mono énergétiques et mono directionnels pour le fantôme « tranche ».

57/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels – Réponse angulaireVariation du rapport Hp(0,07,)/Hp(0,07,0°) en fonction de l’angle d’incidence d’un faisceau de photons mono énergétiques et mono directionnels pour le fantôme « cylindrique ».

58/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels – Coefficients de conversion• Ils dépendent de l’énergie du faisceau et du fantôme (nature du

matériau et forme).• Publiés dans la norme ISO 4037/2 pour les faisceaux de rayons X

(norme ISO 4037/1), le rayonnement du cobalt 60 et du césium 137 et pour les photons mono énergétiques.

Haute tension

(kV)

Énergie moyenne

(keV)

Hp(10)/Kair

(Sv/Gy)

Hp(0,07)/Kair(Sv/Gy)

Spectres larges

6080150

4558

104

1,551,771,77

1,491,641,64

Spectres étroits

6080150

4865

118

1,651,881,73

1,551,721,61

Faisceaux de rayons X filtrés - Fantôme d’eau « plaque » - = 0°

59/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Étalonnage des appareils de surveillance individuels – Coefficients de conversionFaisceaux de photons mono énergétiques - Fantôme d’eau « plaque » - = 0°

Energie(keV)

Hp(10)/Kair(Sv/Gy)

Hp(0,07)/Kair

(Sv/Gy)1030501003006001000

Cs-137Co-60Am-241

0,011,111,771,811,371,231,17

1,211,151,89

0,951,231,63

60/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Relation entre les grandeurs utilisée en radioprotection

En pratique :

Kerma dans l’air, Ka

Équivalent de dose individuel, Hp(d)

Dose efficace, E

61/61PM2-RM1.11 – BA – nov. 2006

Exemple d’étalonnageConditions d’étalonnage

• T° : 23°C - P : 980 hPa - Humidité rel. : 38%

Faisceau de référence• Rayonnement : gammas du cobalt 60• Énergie nominale : 1,17 et 1,33 MeV

• Rayonnement : rayons X, CDA (mm) : 5,4 Cu• Haute tension : 250 kV, énergie efficace = 215 keV

RésultatsCalibre

"mGy"

1

1

Indication de l’appareil, L

"mGy"

0,86

0,66

Valeur d’équivalent de dose individuel

Hp(10)

96,2.10-5 Sv

72,0.10-5 Sv

Coefficient d’étalonnage,

NSv/"mGy"

1,12.10-3

1,09.10-3 

Faisceau

60Co

RX