Les interactions 3 PDF

Sommaire Les rayonnements ionisants Les rayons X Les interactions du rayonnement avec la matière Les grandeurs et unités en radioprotection  Les interactions des rayons avec la matière Les effets des rayonnements ionisants sur les êtres vivants résultent d’un transfert d’énerg...

Sommaire Les rayonnements ionisants Les rayons X Les interactions du rayonnement avec la matière Les grandeurs et unités en radioprotection  Les interactions des rayons avec la matière Les effets des rayonnements ionisants sur les êtres vivants résultent d’un transfert d’énergie, ou interaction, entre les rayonnements et la matière. Les conséquences biologiques seront d’autant plus importantes que ce transfert d’énergie sera plus concentré. Le mode de transfert d’énergie varie selon la nature du rayonnement et du milieu. Il en résulte toujours une atténuation du faisceau incident. Les rayons X utilisés dans nos tubes radiogènes étant de faible énergie, les mécanismes d’atténuation seront de 3 types: 2 principaux Effet photoélectrique Effet Compton et l’effet Thompson ou diffusion élastique de Rayleigh ◆ L’effet photoélectrique Rayonnement caractéristique Photon incident Photon-électron Carence d’électron Le rayon photon incident cède toute son énergie au milieu. Lorsqu’un électron du milieu absorbe ce photon et que l’énergie est suffisante, l’électron est éjecté (photon-électron). Cependant, comme l’énergie est faible, cet électron émis est absorbé sur une distance très courte. De plus, les rayons X (rayonnement caractéristique) qui sont émis suite à la réorganisation du cortège électronique résultant de l’éjection de l’électron (carence d’électron) sont également absorbés dans le milieu. ◆ L’effet photoélectrique Analogie Vous êtes face à un mur. Vous lancez une balle avec une certaine force en direction de ce mur. La balle va impacter le mur en cédant toute son énergie cinétique; elle tombera alors au pied du mur. Ce phénomène est semblable à celui de l’effet photoélectrique. La balle a pu induire une certaine déformation du mur au niveau de sa zone d’impact mais l’élasticité du matériau absorbe toute la déformation sans dommage pour le mur.  Electron Compton ◆ L’effet Compton Photon incident L'effet Compton intervient lorsqu'un photon de plus haute énergie (>10 KeV) interagit avec un électron de la couche externe d'un atome. Le photon percute un électron et cède une partie de son énergie à celui-ci. L’électron est expulsé de l'atome (électron Compton) et peut provoquer d'autres ionisations. Le photon continue d’évoluer avec une énergie moindre et dans une autre direction. On parle de photon diffusé. Suivant son énergie résiduelle, ce photon peut se heurter de la même manière à un autre électron et créer un électron Compton secondaire ou il peut être absorbé. L’énergie cinétique cédée à l’électron lui permet de quitter son orbite mais elle s’épuise rapidement dans le milieu. Cette énergie est donc absorbée au voisinage du point où a eu lieu la collision. ◆ L’effet Compton Analogie Vous êtes face à un mur. Vous lancez une balle avec une force plus importante que précédemment en direction de ce mur. La balle cède une partie de son énergie cinétique lorsqu’elle percute le mur et rebondit avec une vitesse moindre mais une trajectoire différente de la trajectoire du lancer initial. Ce phénomène est semblable à celui de l’effet Compton. La balle est capable d’entrer en collision avec d’autres surfaces qu’elle rencontre. La balle a induit une certaine déformation du mur au niveau de sa zone d’impact mais l’élasticité du matériau est plus ou moins capable d’absorber la déformation sans dommage pour le mur. ◆ L’effet Thompson (ou diffusion de Rayleigh) Ce type d'interaction met en jeu un rayon X de faible énergie (moins de 10 KeV) et un électron de la couche externe d'un atome. Le photon incident interagit avec l’électron externe qui entre alors dans un état excité. Le photon incident cesse d'exister. L’électron excité revient ensuite dans un état stable en émettant un photon de la même fréquence que le photon incident mais dans une direction différente. Au final, c‘est comme si le photon initial était dévié sans perte d’énergie. Ce phénomène, peu important, concerne les photons de faibles énergies comme les rayons X mous. Importance relative de ces différents effets dans les milieux biologiques (White et coll, 2014) Dans les milieux biologiques, l’effet Compton prédomine dans tous les tissus sauf pour l’os et les calcifications (dents par exemple) aux énergies du radiodiagnostic (T < 100kV). Aux énergies du radiodiagnostic dentaire, on estime avoir 70% d’effet photoélectrique et 30% d’effet Compton. L’effet photoélectrique est prépondérant pour les rayons X d’énergie faible et moyenne dans les milieux lourds. Le plomb est donc utilisé pour protéger des rayons X en diagnostic.  Interactions des rayonnements électromagnétiques avec un milieu biologique Le phénomène de matérialisation (création d’une paire d’électrons de signe opposé) n’intervient pas aux énergies utilisées en radiodiagnostic (valable pour des énergies > 1,02 MeV)  Quel est le résultat de ces interactions entre rayonnements et milieux en cabinet dentaire ? Que doit-on craindre ? 3 types de rayonnements : Rayonnement primaire ou incident + Rayonnement de fuites et Rayonnements diffusés 3 types de rayonnements : Le rayonnement primaire est représenté par le faisceau de rayons X incident. Il est responsable de l’image radiographique. Il traverse les tissus organiques du patient. Les fuites de gaine correspondent aux faibles rayons diffusés autour du générateur et du tube applicateur. Bien que l’enveloppe absorbe une partie de ces rayonnements diffusés , il reste un rayonnement résiduel. Le rayonnement diffusé résulte de l’effet Compton; il est d’autant plus important que l’énergie des rayons X est importante. Il peut s’agir de diffusion primaire, de diffusion secondaire ou encore de rétrodiffusion. La quantité du rayonnement diffusé correspond à 20% du débit de dose total délivré par le tube radiogène. Le patient et le générateur sont donc les pires ennemis du chirurgien- dentiste. Il faut s’en éloigner ou utiliser des écrans ou des protections. Le débit de dose diminue en fonction du carré de la distance D = D source/distance2 En cabinet dentaire, s’éloigner de 2 à 2,5 mètres du générateur et du patient.