Grandeurs dosimétriques

On ne mesure pas la radiation directement, on en mesure les effets. Dans le cas du rayonnement ionisant, on mesure le nombre d’ions produits. L’appareil de mesure utilisé à cette fin est la chambre à ionisation [11]. Cet appareil mesure la quantité d’ions produits dans l’air contenu dans une chambre de faibles dimensions située à l’intérieur de l’appareil. Il permet de calculer une première quantité dosimétrique : l’exposition.

L’exposition est définie comme la quantité de charges (d’un seul signe) produites dans un volume d’air divisé par la masse de ce volume d’air :

Q

m Q

X = (I-20)

2. Dose

La quantité qui est toutefois la plus utilisée en physique médicale et physique radiologique est la dose [11].

C’est par elle que le médecin établit une prescription de traitement et c’est elle que le physicien calcule dans la mise au point de son plan de traitement. La dose est définie comme la quantité d’énergie absorbée

ε

par unité de masse du milieu : m

m

D= ε (I-21)

Elle possède des dimensions de J.kg-1 _{et son unité spéciale est le gray (Gy).}

1 Gray = 1 joule par kg

Une ancienne unité est encore assez fréquemment utilisée : le rad

1 rad = 100 erg.g-1

On a donc entre rad et Gray la relation suivante [12] :

1 Gray = 1 J.kg-1 = 104 erg.g-1 = 100 rad

3. Kerma

Pour définir clairement et quantitativement le transfert d’énergie de rayonnements indirectement ionisants à des particules directement ionisantes dans un matériau irradié, on a défini le kerma. Ce mot est une acronyme signifiant ′′ kinetic energy released in the medium′′. Le kerma est défini comme le rapport de l’énergie cinétique transmise au milieu (plus précisément à des particules chargées par des particules non chargées) sur la masse du milieu :

m

K tr

∆ ∆

= ε (I-22)

Le kerma possède les mêmes dimensions et les mêmes unités que la dose.

4. Notion de l’efficacité biologique relative et de dose équivalente

Les quantités dosimétriques définies précédemment, y compris la dose absorbée, sont des grandeurs physiques. On ne s’est pas, jusqu’à maintenant, préoccupé de leur liaison avec le phénomène biologique. La dose absorbée ne suffit pas à caractériser le dégât biologique. En effet, à dose absorbée égale, ce dégât dépend de la nature du rayonnement, autrement dit de sa qualité.

D’où la nécessité d’introduire une grandeur permettant de peser des rayonnements de qualités différentes avec une même unité ; cette grandeur est l’efficacité biologique relative (EBR). Par définition l’EBR d’un rayonnement par rapport à un autre est le quotient entre les doses absorbées délivrées par ces deux rayonnements et qui sont nécessaires pour provoquer le même effet biologique [12].

En radioprotection, pour tenir compte de la nocivité propre des différents rayonnements, la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) a recommandé d’appliquer à la dose absorbée un facteur de pondération lié au TEL du rayonnement. La dose absorbée ainsi pondérée est appelée dose équivalente. Elle est définie par la relation :

R W R T R R T W D H , = . , (I-23)

Avec est la dose absorbée moyenne à l’organe ou au tissu T délivrée par le type de rayonnement R et le facteur de pondération radiologique pour le type de rayonnement R.

R T

D _,

R

W

Lorsque le champ se compose de différents types de rayonnements ayant différentes valeurs deW_R, la dose équivalente est donnée par la formule :

∑

= R R T R T W D H . _, (I-24)

Les valeurs de ce facteur sont indiquées dans le tableau I.5 en fonction du type et le domaine d’énergie du rayonnement [13].

Type et domaine d’énergie du rayonnement Facteur de pondération radiologique WR

Photons, toutes énergies 1

Electrons et muons, toutes énergies 1

Neutrons, énergie< 10 keV

10 keV à 100 keV > 100 keV à 20 MeV > 20 MeV 5 10 20 5 Protons, autres que les protons de recul, énergie > 2 MeV 5 Particules alpha, fragments de fission, noyaux lourds 20

Tableau I.5 : Les valeurs du facteur de pondération radiologique WR en fonction du type et

domaine d’énergie du rayonnement.

Dans le cas des neutrons, si une fonction continue est nécessaire pour calculer le facteur de pondération radiologique, on peut utiliser l’approximation suivante, où Eest l’énergie des

neutrons en MeV : (I-25) ( ) (_ln2 )2/6

17

5

E R

e

W

=

+

5. Dose effective

La probabilité d’apparition d’effets aléatoires (cancers) dans un organisme irradié ne dépend pas uniquement de la dose absorbée et de la nature du rayonnement mais elle dépend aussi du type de tissus irradié, autrement dit de l’organe irradié. Il est bien connu en effet que les différents organes n’ont pas la même radiosensibilité : la peau est moins sensible par exemple que le poumon ou le sein. En outre, certains cancers sont moins dangereux que d’autres suivant l’organe incriminé : ainsi, un cancer de la thyroïde est le plus souvent guéri par les traitements alors que celui du poumon l’est rarement [12].

Pour tenir compte des différences de sensibilité des divers organes et tissus à l’induction d’effets stochastiques des rayonnements, la CIPR a fixé pour chaque organe un facteur de pondération tissulaire . La dose équivalente ainsi pondérée est appelée dose effective. Elle est définie comme étant la somme des produits des doses équivalentes aux tissus par leur facteurs de pondération tissulaires respectifs :

T

∑

= T T T H W E . (I-26)

Où est la dose équivalente au tissu T et le facteur de pondération tissulaire pour le tissu T. d’après la définition de la dose équivalente, il s’ensuit que :

T H W_T

∑ ∑

= T R T R R T W D W E . . _, (I-27)

Les valeurs de W_T sont données dans le tableau I.6 [13].

Tableau I.6 : Les valeurs du facteur de pondération tissulaire WT pour différents organes

Tissu ou organe Facteur de pondération tissulaire WT Gonades

Moelle osseuse (rouge) Côlon (a) Poumon Estomac Vessie Sein Foie Œsophage Thyroïde Peau Surface des os

Autres tissus ou organes (b)

0.20 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.05

(a) _{Le facteur de pondération pour le côlon est appliqué à la moyenne massique de la dose équivalente dans les}

parois du gros intestin supérieur et inférieur.

(b) _{Comprend les glandes surrénales, le cerveau, la région extra-thoracique, l’intestin grêle, les reins, les muscles,}

le pancréas, la rate, le thymus et l’utérus.

Dans le document ÉVALUATION DES DOSES THÉRAPEUTIQUES EN BORONEUTROTHÉRAPIE (BNCT) (Page 34-38)