Fiche de révision : Bases physiques de la radioprotection

📋 Plan du Cours

1. Enjeux et formation en radioprotection
2. Découverte et définition des radiations
3. Spectre électromagnétique et ionisation
4. Tube radiographique et production des rayons X
5. Filtration, collimation et spectre X
6. Formation et devenir de l’image radiographique
7. Radioactivité et rayonnements gamma
8. Désintégration et radionucléides médicaux
9. Pénétration et protection contre les rayonnements

📅 Repères chronologiques

1. novembre 1895Röntgen a découvert les rayons X et réalisé le premier cliché radiographique, représentant la main de son épouse.
2. janvier 1896Friedrich Otto Walkhoff a réalisé la première radiographie dentaire après une pose de 25 minutes.
3. 1934Irène et Frédéric Joliot-Curie ont produit artificiellement du phosphore 30 radioactif en bombardant de l’aluminium 27 avec des particules alpha.
4. 11 mars 2011L’accident de Fukushima a entraîné l’évacuation de 160.000 habitants dans un rayon de 20 km et le rejet d’iode 131 et de césium 137.
5. 27 septembre 2019L’arrêté a abrogé l’arrêté du 18 mai 2004 et a instauré un programme réactualisé de formation à la radioprotection.

📖 1. Enjeux et formation en radioprotection

📝 Points essentiels

• La probabilité de déclencher un cancer radio-induit est de 1/4.000.000 après un cliché rétroalvéolaire et de 1/100.000 après 20 clichés rétroalvéolaires, une panoramique et un CBCT.

📌 La formation à la radioprotection est obligatoire pour les professionnels de santé qui utilisent un équipement radiologique émettant des rayonnements ionisants en contexte clinique.

📌 Pour les chirurgiens-dentistes, l’attestation de radioprotection doit être renouvelée tous les 10 ans et conservée en cas de contrôle.

💡 Astuce mémo

Exposition → risque → radioprotection

📖 2. Découverte et définition des radiations

🔑 Notions clés & Définitions

• Radiation ionisante : Rayonnement électromagnétique ou corpusculaire possédant suffisamment d’énergie pour produire directement ou indirectement des ions lors de son passage dans la matière.

💡 Astuce mémo

Röntgen → Becquerel → Kassabian

📖 3. Spectre électromagnétique et ionisation

★ À maîtriser

• Les rayonnements électromagnétiques susceptibles d’ioniser la matière comprennent les rayons gamma, les rayons X et une partie des ultraviolets les plus énergétiques, notamment les UVB.

📌 Les rayons X sont produits par le freinage ou une transition électronique interne, tandis que les rayons gamma proviennent de la désintégration radioactive de noyaux instables.

Compléments

• Les UVA ont une longueur d’onde de 315 à 380 nm, les UVB de 280 à 315 nm et les UVC de 100 à 280 nm.

💡 Astuce mémo

Courte longueur d’onde = énergie élevée ; grande longueur d’onde = énergie faible

📖 4. Tube radiographique et production des rayons X

🔑 Notions clés & Définitions

• Bremsstrahlung : Rayonnement électromagnétique produit lorsqu’un électron accéléré est ralenti ou arrêté par le noyau de tungstène de l’anode.

📝 Points essentiels

• 🔄 La production des rayons X suit quatre étapes:

  1. Le filament de tungstène chauffe
  2. Le filament émet des électrons par effet thermo-ionique
  3. La haute tension accélère les électrons vers l’anode
  4. Le choc avec l’anode de tungstène produit les rayons X

• Dans un tube radiographique, environ 1 % de l’énergie de fonctionnement devient des rayons X et 99 % devient de la chaleur.

💡 Astuce mémo

Filament → électrons → anode → rayons X

📖 5. Filtration, collimation et spectre X

★ À maîtriser

📌 La filtration additionnelle en aluminium élimine les rayons X de faible énergie qui seraient absorbés par le patient sans contribuer à l’image.

• Un collimateur rond de 7 cm réduit l’irradiation de 25 % et un collimateur rectangulaire réduit l’irradiation de 55 % par rapport à un faisceau non collimaté de 7 cm.

Compléments

• Pour un tube à 70 kV, l’énergie maximale d’un électron et du rayon X associé peut atteindre $70\,\text{keV}$.

💡 Astuce mémo

Filtration = énergie inutile ; collimation = champ irradié

📖 6. Formation et devenir de l’image radiographique

📝 Points essentiels

📌 La radiographie X est une imagerie d’atténuation, tandis que la scintigraphie est une imagerie d’émission.

• Lors d’une radiographie dentaire, un faisceau de rayons X traverse la dent et les différences de coefficient d’atténuation des matériaux déterminent le nombre de photons enregistrés par le capteur.

💡 Astuce mémo

Radiographie = atténuation ; scintigraphie = émission

📖 7. Radioactivité et rayonnements gamma

🔑 Notions clés & Définitions

• Isotope : Atome ayant le même numéro atomique et le même nombre de protons qu’un autre atome du même élément, mais un nombre de neutrons différent.

📝 Points essentiels

📌 Un noyau stable reste identique dans le temps, tandis qu’un noyau radioactif se transforme spontanément vers un état plus stable et possède une durée de vie finie.

• Le carbone 14 est radioactif et sa radioactivité diminue de moitié en 5630 ans, ce qui permet de dater la mort d’organismes ayant cessé d’échanger du carbone avec leur environnement.

💡 Astuce mémo

Noyau instable → désintégration → rayonnement

📖 8. Désintégration et radionucléides médicaux

★ À maîtriser

• Les principaux types de rayonnement émis lors d’une désintégration radioactive sont les particules alpha, les particules bêta moins et le rayonnement gamma.

• Le technétium-99m est un émetteur gamma principalement utilisé pour l’imagerie médicale, tandis que d’autres radionucléides peuvent être utilisés en imagerie et en thérapie.

Compléments

• 🔄 La chaîne de désintégration de l’uranium 238 aboutit au plomb 206 stable en passant notamment par:
  1. Thorium 234
  2. Protactinium 234
  3. Uranium 234
  4. Thorium 230
  5. Radium 226
  6. Radon 222
  7. Polonium 218
  8. Plomb 214
  9. Bismuth 214
  10. Plomb 206 stable

💡 Astuce mémo

Alpha, bêta, gamma : du moins au plus pénétrant

📖 9. Pénétration et protection contre les rayonnements

📝 Points essentiels

📌 Une particule alpha est arrêtée par une simple feuille de papier, une particule bêta moins par quelques millimètres d’aluminium et un rayonnement gamma nécessite environ 1 mètre de béton pour être fortement atténué.

📌 Dans les tissus vivants, les particules alpha sont arrêtées à la surface de l’épiderme, les particules bêta moins atteignent l’hypoderme et les rayons gamma peuvent traverser l’ensemble des tissus.

💡 Astuce mémo

Alpha s’arrête en surface ; gamma traverse les tissus

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des rayonnements ionisants