Grandeurs et unités en radioprotection

Il n’y a pas d’unité universelle en radioprotection. Savoir utiliser l’unité pertinente pour chaque domaine est le préalable indispensable à l’abord de la radioprotection. Ce chapitre concerne les grandeurs et unités à utiliser dans le domaine de la radiologie pour quantifier l’exposition des patients (N.B. : on parle d’exposition et non d’irradiation ; en effet, l’irradiation est le fait de délivrer une dose de RI à un patient ou à un objet pour créer un effet donné par un apport local d’énergie. Lorsque la dose résulte de l’emploi des RI dans un autre but, pour faire une image du milieu traversé en radiologie notamment, on emploie le terme d’exposition).

Dose absorbée (D)

C’est le quotient de l’énergie moyenne impartie d par le rayonnement à la masse de matière m :

D = d/m

L’unité de dose absorbée est le gray (Gy).

Il s’agit d’une grandeur physique, utilisable quels que soient le rayonnement et le milieu considérés.

Dose dans l’air (D_AIR)

Cette dose est facilement mesurable à l’aide d’une chambre d’ionisation. Elle est indépendante de l’objet radiographié et permet de caractériser une installation radiologique dans des conditions données de distance foyer-détecteur, de haute tension et de filtration. Elle s’exprime en Gy.

Quand la dose dans l’air est déterminée, il est alors possible de calculer la dose pour un autre milieu (m), en la multipliant par le rapport des coefficients d’atténuation du milieu considéré et de l’air.

Dose à la surface d’entrée ou dose d’entrée (D_E)

Mesurée par un dosimètre sur la peau des patients pendant un examen radiologique, la dose d’entrée intègre le rayonnement rétrodiffusé par le patient. Ce rayonnement rétrodiffusé représente, en radiodiagnostic, selon l’ énergie du rayonnement incident, 20 % à 40 % de la dose dans l’air, à laquelle il s’ajoute. Il faut donc en tenir compte dans les calculs, ce qui nécessite l’emploi du facteur de rétrodiffusion (FRD) dont les valeurs seront donc de 1,2 à 1,4.

D E = D AIR × FRD

Elle s’exprime en Gy. Une formule simplifiée permet d’estimer la dose d’entrée à partir des paramètres d’une exposition :

D E = 0,15 × ( U / 100 ) 2 × Q × ( 1 /DFP ) 2

où U est la tension en kV, Q la charge en mAs et DFP la distance foyer-peau en mètres.

Dose en profondeur

La dose en profondeur est mesurable sur fantôme anthropomorphe mais non chez un patient (quelques mesures sont possibles en endocavitaire). Elle est donc généralement calculée à partir de la dose d’entrée, en tenant compte de l’atténuation.

Il ne s’agit donc le plus souvent pas d’une grandeur directement mesurée mais d’une grandeur calculée, entachée d’une incertitude car le calcul introduit une part d’inexactitude, d’autant plus importante que le milieu est moins homogène.

Dose à l’organe

La dose à l’organe est la dose moyenne absorbée rapportée à l’ensemble du volume de l’organe considéré. Elle permettra le calcul de la dose efficace. Ce calcul impose de tenir compte de la nature du rayonnement et du tissu considéré car tous les rayonnements n’ont pas la même efficacité pour produire un effet biologique et tous les tissus n’ont pas la même sensibilité à un rayonnement donné.

Facteur de pondération du rayonnement (Wr)

Il sert à exprimer la plus grande efficacité de certains rayonnements corpusculaires pour induire un effet nocif à long terme chez l’homme, par rapport aux rayonnements photoniques (X ou gamma), affectés du coefficient 1 (tableau 3-1 ).

Tableau 3-1

Facteurs de pondération des rayonnements (WR). CIPR 103, 2007

Rayonnement	WR
Électromagnétique (X ou γ)	1
Électrons et β	1
Protons	2
Neutrons (selon énergie)	2,5 à 20
Alpha	20

Dose équivalente (H)

C’est la dose absorbée dans un organe, multipliée par le coefficient correspondant au rayonnement considéré.

H = D × W r

Elle s’exprime en sievert (Sv) ou millisievert (mSv) mais l’emploi de cette unité pour une dose n’intéressant qu’une partie de l’organisme entretient une confusion regrettable avec la dose efficace (cf. infra) qui concerne l’ensemble de l’organisme.

La radiologie utilise le rayonnement de référence, affecté d’un coefficient 1. Il n’y a aucune conversion à réaliser et il faut exprimer la dose délivrée au volume en gray et non en sievert.

Facteurs de pondération tissulaire (Wt)

Les tissus du corps humain sont d’autant plus sensibles qu’ils sont moins différenciés et que leur activité mitotique est plus grande et programmée sur une plus longue période. Pour tenir compte de cette disparité, en extrapolant aux faibles doses les données de la cancérogenèse radio-induite à de fortes doses, il a été établi un barème de radiosensibilité où chaque organe se voit affecter un coefficient ou facteur de pondération, Wt. L’utilisation de ces facteurs de pondération est censée donner son importance réelle à chaque organe dans la genèse des effets néfastes (détriment) provoqués par une exposition aux RI. La somme de ces facteurs de pondération est de 1, ce qui correspond au détriment global d’une exposition de l’ensemble du corps (tableau 3-2 ).

Tableau 3-2

Facteurs de pondération tissulaire ^* (CIPR 103, 2007)

Tissu ou organe	Wt	ΣWt
Côlon, estomac, moelle osseuse, poumon, sein ^ , autres tissus ou organes ^* (ensemble)	0,12	0,72
Gonades	0,08	0,08
Foie, œsophage, thyroïde, vessie	0,04	0,16
Cerveau, glandes salivaires, peau, surface osseuse	0,01	0,04
Total		1