Radioprotection 24-25 - Physique PDF

**[Physique : ]** 1. **[Définitions : ]** **[Rayonnement ionisant :] arracher au moins 1 électron** à un atome, ce qui change la conformation d'un atome. - **Ondes électromagnétiques** (UV, X, γ) - **Particules** (α, β) - Autres (neutron, proton) **[Pouvoir]** : le rayonnement ionisant...

**[Physique : ]** 1. **[Définitions : ]** **[Rayonnement ionisant :] arracher au moins 1 électron** à un atome, ce qui change la conformation d'un atome. - **Ondes électromagnétiques** (UV, X, γ) - **Particules** (α, β) - Autres (neutron, proton) **[Pouvoir]** : le rayonnement ionisant dépend grossièrement de sa : - **Nature** - **Energie** **[Type d'émission :]** - **Primaire** : émis directement par une source (rayons X avec le tube Coolidge) - **Secondaire** : résultants d'interactions des rayonnements primaires avec la matière La radiation correspond aux rayons ionisants Pourquoi tant de règle ? Dangereux mais surtout **invisible et impalpable** 1. **[Les OEM : ]** **Propagation énergie dans le vide (de proche en proche sans support matériel)** Basée sur le modèle du photon : E = h.ν (h = 6,626.10^-34^ m².kg.s^-1^) - **[OEM ionisantes :]** - **Rayons X** (Ex : radiographie, scanner) émis par un photon - **Rayons γ** (Ex : scintigraphie) émis par un photon : désintégration et aussi une OEM : ils se désexcitent et émettent un rayon G Energie perdue transformée en **photon**. - **UV (PUV A et PUV B) :** utilisé pour le psoriasis 2. **[Radioactivité : ]** Soit **X** (symbole chimique), **A** (nucléons = protons + neutrons), **Z** (protons) **[Isotope :]** - Même élément chimique - **Nombre protons identique** - **Nombre neutrons différent** Ex : Isotope carbone dont [*C*^14^]{.math.inline} : il permet de dater la mort du défunt **[Isotope radioactif (caractéristique en plus) : ]** - **Désintégration** pour **retour à la stabilité** - Désintégration **[conserve :]** - Nombre nucléons - Charge électrique - Energie totale - Vecteur quantité de mouvement total [2 types de substances radioactives :] naturelles et artificielles 1. **[Les désintégrations : ]** **[Désintégration α :]** - Noyaux avec A élevé - Energie libérée : énergie cinétique du noyau d'**He (Helium)** - La + dangereuse - Libère : 2 protons et 2 neutrons **Ex : Générateur de ^99m^Tc : utilisé pour des scintigraphies** **[Désintégration β : ]** - Noyaux légers ou lourds - Energie libérée : répartie entre **particule β** et une seconde **particule « q-indétectable »** - Ex : TEP-Scanner **B+ :** dans le noyau, un proton s'est transformé en neutron **[Désintégration γ :]** est à l'origine de l'OEM γ **Même élément** peuvent avoir **plusieurs désintégrations** (**Ex : Luthatera**) 3. **[Les autres rayonnements : ]** - **[Neutrons :]** - Produit par fission nucléaire - **Créateurs émissions secondaires** - Réaction nucléaire en chaîne - L'un des rayonnements les plus graves (explosion) - **[Protons :]** très novateur 2. **[Les interactions photon-matière :]** **[Effet Compton :]** - **Photon incident** arrache **électron** **couche périphérique** - Émission **photon diffusé permet de créer d'autres interactions** **[Effet photoélectrique :]** - **Photon** **incident** arrache **électron** **couche interne** - **Réarrangement électronique de la couche interne** : - **Fluorescence X (émission d'un photon)** - **Electron Auger (on ne remplit pas la couche interne et on dégage un électron)**  **[Bremsstrahlung]** (= rayonnement de freinage) : - **Électron** en mouvement freine à proximité d'un **noyau** - Energie perdue lors freinage émet un **photon** **[Collisions électrons-électrons :]** - Transfert énergie - S'épuise progressivement - Responsable des effets ionisants 2. **[La dosimétrie : ]** 3. **[La radioactivité : ]** **[Période :]** - Temps nécessaire pour que moitié atomes se désintègrent naturellement - Dépend de l'élément - **T =** [\$\\frac{ln\\ 2}{\\lambda}\$]{.math.inline} avec « λ » constante de désintégration - Par analogie **N(t) =** [\$\\frac{N(0)}{2\^{t/T}}\$]{.math.inline} **[Activité (minuscule) : ]** - Nombre **désintégration par seconde** (**Bq**) - Diminution dans le temps - **A(t) = A(0).**[*e*^ − *λt*^]{.math.inline}  4. **[Le kerma : ]** Enchaînement photon-matière ⬄ électron-matière **[Kerma :] énergie moyenne radioactive transmise par les rayonnements ionisants non chargés aux électrons d'un milieu.** - K = [\$\\frac{Etransféré}{\\text{masse}}\$]{.math.inline} (Gray = J.[kg^ − 1^]{.math.inline}) - Collisions et Bremsstrahlung - **K =** [*K*^col^]{.math.inline}**+** [*K*^rad^]{.math.inline} - **Notion physique donc en médical, on ne l'utilise pas trop.** **[Dose absorbée :] énergie radioactive moyenne absorbée par la matière par unité de masse.** - Modèle médical : collisions (rayonnement de freinage minime) - Somme énergie collisions dans le volume sur masse du volume - D = [*K*^col^]{.math.inline} - **Dose (Gy) =** [\$\\frac{E\\ (J)}{m\\ (kg)}\$]{.math.inline} - **On retient que les électrons dans la masse (rouge)** 5. **[Les équations cliniques : ]** **[Dose équivalente (Ht) : ]** - Somme pondérée doses absorbées par un tissu associées aux divers rayonnements reçus - **Ht =** [\$\\sum\_{r}\^{}{}Wr\*Dt,r\$]{.math.inline} en Sievert (**Sv**) - « Wr » facteur pondération radiologique - « Dt,r » dose absorbée dans le tissu « t » exposé au rayonnement « r » - Ex : la peur de l'uranium - On parle de dose engagée lorsque l\'énergie des rayonnements ionisants est intégrée dans le corps humain. Ex : TEP-Scanner au ^18^FDG **[Dose efficace (E) ++ : on la calcule pour le corps entier : ]** - Somme pondérée doses équivalentes reçues par les tissus en fonction de leur radiosensibilité - **E =** [\$\\sum\_{t}\^{}{}Wt\*Ht\$]{.math.inline} (**Sv**) avec « Wt » facteur pondération tissulaire - Engagée ? Si oui Dose Par Unité Incorporation en Sv.Bq^-1^ 3. **[Les effets biologiques : ]** 6. **[Les séquences :]**  4. **[1^e^ phase : Phase physique : ionisation]** - Interaction photon-matière (Compton et photoélectrique) : arrache des électrons - Interaction électron-matière (collision et Bremsstrahlung) 5. **[Phase chimique : arrachement de 1 électron :]** Réactions chimiques consécutives = **réarrangement moléculaire** **[Différents effets :]** - 1\) Rupture liaison covalente - **2) [Radiolyse de l'eau : rupture des liaisons covalentes (2/3 des effets des rayonnements ionisants)]** - 3\) Dégradation phospholipidique - **4) [Lésions d'ADN :]** - **Directe** : ionisation - **Indirecte** : radicaux libres de la radiolyse de l'eau - 1 Gy = 40 lésions doubles brins, = 500-1000 lésions simples brins 6. **[Phase cellulaire : ]** Lésions cellulaires, conséquences principales des lésions d'ADN **Réparation complète** Réparation **fautive** - La cellule se répare mais pas comme il faut - Sans impact biologique... -... ou pas **[Mort cellulaire :]** - **[Types lésions :]** - Létale - Sub-létale : souvent : accumulation pour que ça tue la cellule - Potentiellement létale : souvent : peut etre reparer - **[Types morts :]** - Immédiate : grave - Mitotique différée : la plus fréquente \[utiliser en radiothérapie\] - Apoptose La mort mitotique différée : 7. **[La phase tissulaire : ]** Conséquences des lésions cellulaires au niveau des tissus / organes **[Distinction temporelle :]** - Précoce : dans les 6 premiers mois - Tardifs : entre 6 mois et la mort **[Deux grands types d'effets :]** - Déterministes (liés à la dose absorbée) - Stochastiques (par hasard, sans seuil de dose) 8. **[Modificateurs des effets biologiques : ]** **Mode exposition** **Nature rayonnement** **[Phase cycle cellulaire :]** - **Sensibilité** maximale en **G2 et M** - Sensibilité minimale en S **[Facteurs sensibilité cellulaire :]** - Température - **Oxygène (créé le plus de dégâts ; création de peroxyde d'hydrogène ; radicaux libres)** - Substance chimique **Type de cellules** (Ex : Cellules Souches Hématopoïétiques, tube digestif) Débit de dose reçue 9. **[Les effets déterministes +++ : ]** - **Seuil d'apparition précis** (seuil général à 100 mGy) - **Augmentation dose = augmentation gravité**\ Ex : OEM X et γ mortel dès 4,5 Gy si absence prise en charge - Peuvent être anticipés, donc prévenus si possible **[Impact du délai : ]** - Effets précoces : **transitoires et réversibles ** - Effets tardifs : souvent **définitifs** **[Tissus sensibles :]** - Appareils reproducteurs - **Formateur de la cellule sanguine** - Peau - **Cristallin : il ne se régénère pas** Ex : irradiation globale : tube digestif hypersensible 10. **[Les effets stochastiques : ]** **Aléatoires** (pas de dose seuil d'apparition)\ Souvent insignifiant \< 100 mSv \> 200 mSv : arrivé des effets stochastiques **Augmentation dose = augmentation fréquence de survenue** Gravité indépendante dose Majoritairement tardifs et classiquement pourvoyeurs de **cancers** Ex : délai 5 ans pour leucémies, 50 ans cancers solides 11. **[Les cancers : ]** - **Leucémies aiguës :** par traitement radioactif - Carcinome basocellulaire : pas grave - Cancer broncho pulmonaire : rare : très mortel dû au gaz et poussière radioactive 4. **[La radioprotection : ]** 7. **[Les sources : ]** **[Sources naturelles :]** - Cosmique : rayons lors qu'on prend l'avion - Tellurique : rayons qui viennent de la Terre (Uranium) - Intracorporelle : éléments naturels qu'on ingère et qui irradient notre corps (eau de mer) - Inhalée : pleins en bretagne (Radon) **[Artificielles :]** - **[Fins médicales qui viennent de :]** - **Générateurs** - Dîtes scellée (**Ex : ^60^Co :** : découverte de la radiothérapie) : source dans des pots en plombs  - Dîtes non scellées - Fins non médicales : bombes atomiques ou centrale nucléaire 8. **[Les métiers exposés : ]** - **Médical :** - **Personnels de radiologie, radiothérapie, de médecine nucléaire et bloc opératoire** - Industrie nucléaire - **[Industrie « autres » :]** - Ex : aéroports - Rayons X et G pour voir les soudures - Laboratoire de recherche 9. **[Modes d'exposition : ]** - **Contamination externe** / Ex : maladresse : - Sans contact à distance : irradiation ex : radiologie - Contact cutané : pharmacien nucléaire : seringue de produit radioactif pleins les mains - Si la substance rentre dans la peau -\> contamination interne - **[Contamination interne : ]** - Injection : Ex : médecine nucléaire « classique » - Ingestion : omelette radioactive - Exposition oculaire : interne car l'œil voie systémique car les médicaments passent par la circulation - **[Irradiation / ex : radiographie]** 10. **[L'exposition reçue :]** [ ] Elle dépend de : - Nature et activité **rayonnement ** - **Durée et fréquence d\'exposition** - Equipement **protection** - **Mode** exposition - **[Distance à la source :]** - Augmentation distance = diminution dose absorbée - **Loi inverse du carré de la distance** [\$\\frac{1}{d²}\$]{.math.inline} telle que **D1 \* d1² = D2 \* d2²** (avec « D » dose absorbée et « d » distance) - Ne fonctionne que pour les OEM : loi utilisable pour **photons** (X et γ) 11. **[La prévention patient : ]** - **[Justification de l'examen :]** - Ex : scanner inapproprié - Ex : scanner femme enceinte +++ : dangereux pour le fœtus : pas d'examens irradiants à la base (évitez au possible) - **[Optimisation]** (« ALARA ») : utiliser un même scanner pour faire le corps entier - **[Limitation des effets stochastiques et ne jamais arriver aux effets déterministes ]** - **Public (1 mSv)** - **Professionnels** - **Patients =\> pas de limites** 12. **[Exposition personnelle : ]** - Majorité d'exposition externe - **[Contamination interne dominée par inhalation ]** 13. **[La prévention personnelle : ]**  - Informer personnel des risques - Obligation conseiller radioprotection 14. **[Les rayonnements :]** 15. **[L'atténuation : ]** - **[Propagation rayonnements X et γ :]** - Propagation par des photons - **N(x) = N0.e^-µ.x^** - Avec « N0 » nombre photons entrée, « N(x) » nombre photons profondeur x, **« µ » coefficient d'atténuation linéique** et « x » la profondeur - **[Par soucis de faisabilité on utilisera :]** - **N(x) = N0.e^-(^**[\$\\frac{µ}{\\rho}\$]{.math.inline}**^).ρ.x^** - Avec « ρ » masse volumique et donc **« **[\$\\frac{µ}{\\rho}\$]{.math.inline}** » coefficient d'atténuation massique** - **[Lien avec l'intensité :]** - **I(x) = I0.e^-(^**[\$\\frac{µ}{\\rho}\$]{.math.inline}**^).ρ.x^** - **[Coefficient massique dépend : ]** - Diffusion Rayleigh - Effet photoélectrique - Effet Compton - Effet création de paire - **[Appliqué au domaine médical on s'intéresse aux effets :]** - **Effet photoélectrique** - **Effet Compton** 16. **[Les protections : ]** - **[Collectives :]** - Limitation durée - Éloignement - Confinement matière radioactive - **Ecrans protection : boucliers** - **[Personnelles :]** - **Tablier**, diminution de 98% de la dose - **Cache-thyroïde**, diminution de 84% de la dose - Lunettes plombées, diminution de 80% de la dose - Gants 17. **[Les patients ionisés : ]** - **Patient irradié** : principalement des rayons X à distance (irradiation) donc RAS car pas de diffusion des rayons - ***[Patient contaminé, risque :]*** - ***Irradiation :** car il est radioactif car la source est dans son sang* - *Contamination : patient qui peut recontaminer à son tour* - *Ex : TEP-Scanner* 18. **[Catégories travailleurs :]**  - **[Seuils limites :]** - **Corps entier : dose efficace** - **Partie corps : dose équivalente** - **Seuils annuels** - Ex : Cristallin - **[Classement personnel :]** - **A :** \> 3/10^ème^ d'une dose catégorie A - **[B : ]** - Dose efficace \> 1 mSv - Dose équivalente \> 1/10 dose catégorie A - Critères A non remplis - **Avis médecin du travail :** c'est lui qui classe - **Décision employeur :** c'est l'employeur qui décide qui va où 19. **[La signalétique : ]** - **[Signalisation :]** - **Mode** exposition ambiant : - **^Fond\ blanc\ =\ danger\ d'irradiation^** - **^Fond\ gris\ =\ danger\ de\ contamination^** - **^Fond\ gris\ plus\ foncé :\ danger\ d'irradiation +\ contamination^** - **Intensité** rayonnements : - ^Zone\ bleu :\ loin\ de\ la\ source :\ zone\ surveillé^ - ^Zone\ Vert\ -\>\ jaune\ -\>\ orange\ -\>\ rouge :\ rapprochement\ de\ la\ source\ et\ donc\ intensité\ qui\ augmente :\ zone\ contrôlé^ - **[Zones contrôlées :]** formation (tous les 5 ans) et dosimètre - Ex : radiologie, radiothérapie, médecine nucléaire, bloc opératoire - Voyants lumineux 20. **[La dosimétrie : ]** - **[Mesure personnelle irradiation :]** port du dosimètre - **[Dosimétrie externe passive +++ : ]** - Lecture différée - **Individuel et nominatif** - **Port sous une protection** - Seuil détection de 0,05 mSv - **[Dosimétrie externe opérationnelle (active) :]** - Temps réel avec seuil alarme - Individuel et non nominatif - Calcul de la dose totale et immédiate - Zone à plus haut risque - **[Mesure personnelle contamination interne :]** - Anthropo-gamma-mètre - Analyses radio-toxicologiques - **[Mesure d'ambiance externe :]** - Irradiation : dosimètre d'ambiance - **[Contamination surfacique]** (Bq.cm^-2^) : - Contaminamètre - Frottis - Contamination atmosphérique : piégeage  Tomodensitométrie crâne : 2 mSv