Pour permettre la prise en compte du risque sanitaire stochastique, des calculs sont effectués pour convertir la quantité physique de dose absorbée en doses équivalentes et efficaces, dont les détails dépendent du type de rayonnement et du contexte biologique. Pour les applications dans l’évaluation de la radioprotection et de la dosimétrie, la (CIPR) et la Commission internationale des unités et mesures de rayonnement (ICRU) ont publié des recommandations et des données qui sont utilisées pour les calculer.
Unités de mesureEdit
Il existe un certain nombre de mesures différentes de la dose de rayonnement, y compris la dose absorbée (D) mesurée en :
- grays (Gy) énergie absorbée par unité de masse (J-kg-1)
- Dose équivalente (H) mesurée en sieverts (Sv)
- Dose efficace (E) mesurée en sieverts
- Kerma (K). mesuré en grays
- produit dose-surface (DAP) mesuré en centimètres gris2
- produit dose-longueur (DLP) mesuré en centimètres gris
- rads une unité dépréciée de dose de rayonnement absorbée, définie comme suit : 1 rad = 0.01 Gy = 0,01 J/kg
- Roentgen une ancienne unité de mesure de l’exposition aux rayons X
Chaque mesure est souvent simplement décrite comme une « dose », ce qui peut prêter à confusion. Des unités non-SI sont encore utilisées, notamment aux États-Unis, où la dose est souvent indiquée en rads et l’équivalent de dose en rems. Par définition, 1 Gy = 100 rad et 1 Sv = 100 rem.
La quantité fondamentale est la dose absorbée (D), qui est définie comme l’énergie moyenne communiquée (dE) par unité de masse (dm) de matériau (D = dE/dm) L’unité SI de la dose absorbée est le gray (Gy) défini comme un joule par kilogramme. La dose absorbée, en tant que mesure ponctuelle, est adaptée à la description d’expositions localisées (c’est-à-dire d’organes partiels) telles que la dose tumorale en radiothérapie. Elle peut être utilisée pour estimer le risque stochastique à condition de préciser la quantité et le type de tissu concerné. Les niveaux de dose diagnostique localisée sont généralement compris entre 0 et 50 mGy. A une dose de 1 milligray (mGy) de rayonnement photonique, chaque noyau cellulaire est traversé par une moyenne de 1 piste d’électrons libérés.
Dose équivalenteEdit
La dose absorbée nécessaire pour produire un certain effet biologique varie entre différents types de rayonnement, comme les photons, les neutrons ou les particules alpha. Ceci est pris en compte par la dose équivalente (H), qui est définie comme la dose moyenne à l’organe T par le type de rayonnement R (DT,R), multipliée par un facteur de pondération WR . Celui-ci est conçu pour prendre en compte l’efficacité biologique (EBR) du type de rayonnement. Par exemple, pour une même dose absorbée en Gy, les particules alpha sont 20 fois plus efficaces sur le plan biologique que les rayons X ou gamma. La mesure de « l’équivalent de dose » n’est pas une moyenne organique et n’est plus utilisée que pour les « quantités opérationnelles ». L’équivalent de dose est conçu pour l’estimation des risques stochastiques liés aux expositions aux rayonnements. L’effet stochastique est défini pour l’évaluation de la dose de rayonnement comme la probabilité d’induction de cancer et de dommages génétiques.
Comme la dose est moyennée sur l’ensemble de l’organe ; la dose équivalente est rarement adaptée à l’évaluation des effets aigus du rayonnement ou de la dose tumorale en radiothérapie. Dans le cas de l’estimation des effets stochastiques, en supposant une réponse linéaire à la dose, ce calcul de la moyenne ne devrait faire aucune différence puisque l’énergie totale communiquée reste la même.
| Radiation | Energie | WR (anciennement Q) |
|---|---|---|
| rayons X, rayons gamma, rayons bêta, muons |
1 | |
| neutrons | < 1 MeV | 2.5 + 18,2-e-²/6 |
| 1 MeV – 50 MeV | 5,0 + 17,0-e-²/6 | |
| > 50 MeV | 2,5 + 3.25-e-²/6 | |
| protons, pions chargés | 2 | |
| rayons alpha, Produits de fission nucléaire, noyaux lourds |
20 |
Dose efficaceModifier
La dose efficace est la quantité de dose centrale pour la protection radiologique utilisée pour spécifier les limites d’exposition afin de garantir que l’apparition d’effets stochastiques sur la santé est maintenue en dessous de niveaux inacceptables et que les réactions tissulaires sont évitées.
Il est difficile de comparer le risque stochastique d’expositions localisées de différentes parties du corps (par exemple, une radiographie du thorax par rapport à un scanner de la tête), ou de comparer des expositions de la même partie du corps mais avec des schémas d’exposition différents (par exemple, un scanner cardiaque avec un scanner de médecine nucléaire cardiaque). Une façon d’éviter ce problème est de simplement calculer la moyenne d’une dose localisée sur l’ensemble du corps. Le problème de cette approche est que le risque stochastique d’induction de cancer varie d’un tissu à l’autre.
La dose effective E est conçue pour tenir compte de cette variation par l’application de facteurs de pondération spécifiques pour chaque tissu (WT). La dose efficace fournit la dose équivalente au corps entier qui donne le même risque que l’exposition localisée. Elle est définie comme la somme des doses équivalentes à chaque organe (HT), chacune étant multipliée par son facteur de pondération tissulaire respectif (WT).
Les facteurs de pondération sont calculés par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR), sur la base du risque d’induction de cancer pour chaque organe et ajustés pour la létalité associée, la qualité de vie et les années de vie perdues. Les organes éloignés du site d’irradiation ne recevront qu’une faible dose équivalente (principalement en raison de la diffusion) et contribueront donc peu à la dose efficace, même si le facteur de pondération pour cet organe est élevé.
La dose efficace est utilisée pour estimer les risques stochastiques pour une personne « de référence », qui est une moyenne de la population. Elle n’est pas adaptée à l’estimation du risque stochastique pour les expositions médicales individuelles, et n’est pas utilisée pour évaluer les effets aigus des rayonnements.
| Organes | Facteurs de pondération des tissus | ||
|---|---|---|---|
| ICRP30(I36) 1979 |
ICRP60(I3) 1991 |
ICRP103(I6) 2008 |
|
| Gonades | 0.25 | 0,20 | 0,08 |
| Moelle osseuse rouge | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Colon | – | 0,12 | 0.12 |
| Poumon | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Estomac | – | 0,12 | 0,12 |
| Poitrine | 0.15 | 0,05 | 0,12 |
| Vessie | – | 0,05 | 0,04 |
| Foie | – | 0,05 | 0.04 |
| Oesophage | – | 0,05 | 0,04 |
| Thyroïde | 0.03 | 0,05 | 0,04 |
| Skin | – | 0.01 | 0,01 |
| Surface osseuse | 0,03 | 0,01 | 0,01 |
| Glandes salivaires | – | – | 0.01 |
| Cerveau | – | – | 0,01 |
| Reste du corps | 0,30 | 0,05 | 0,12 |
.