Qu’est-ce que le facteur de pondération des rayonnements – Définition

En radioprotection, le facteur de pondération de rayonnement est un facteur sans dimension utilisé pour déterminer la dose équivalente à partir de la dose absorbée moyenne sur un tissu ou un organe et est basé sur le type de rayonnement absorbé. Dosimétrie des rayonnements

Facteurs de pondération des rayonnements - courant - ICRPLa dose équivalente (symbole T ) est une quantité de dose calculée pour chaque organe (indice T – tissu). La dose équivalente est basée sur la dose absorbée par un organe, ajustée pour tenir compte de l’ efficacité du type de rayonnement . Dose équivalente est donnée le symbole H T . L’unité SI de T est le sievert (Sv) ou mais rem (roentgen équivalent man) est encore couramment utilisé ( 1 Sv = 100 rem ). L’unité de sievert a été nommée d’après le scientifique suédois Rolf Sievert, qui a effectué une grande partie des premiers travaux sur la dosimétrie en radiothérapie.

Comme il a été écrit, à des fins de radioprotection , la dose absorbée est calculée en moyenne sur un organe ou un tissu, T, et cette moyenne de dose absorbée est pondérée pour la qualité du rayonnement en termes de facteur de pondération du rayonnement , w R , pour le type et l’énergie de rayonnement incident sur le corps. Le facteur de pondération du rayonnement est un facteur sans dimension utilisé pour déterminer la dose équivalente à partir de la dose absorbée moyenne sur un tissu ou un organe et est basé sur le type de rayonnement absorbé. La dose pondérée résultante a été désignée comme la dose équivalente d’organe ou de tissu:

dose équivalente - équation - définition

dose équivalente - définition

De la dose absorbée à la dose équivalente

Notez que le sievert n’est pas une unité de dose physique . Par exemple, une dose absorbée de 1 Gy par des particules alpha entraînera une dose équivalente de 20 Sv. Cela peut sembler être un paradoxe. Cela implique que l’énergie du champ de rayonnement incident en joules a augmenté d’un facteur 20, violant ainsi les lois de conservation de l’énergie . Cependant, ce n’est pas le cas. Sievert est dérivé de la quantité physique de dose absorbée, mais prend également en compte l’ efficacité biologique du rayonnement, qui dépend du type de rayonnement et de l’énergie. Le facteur de pondération du rayonnement fait que le sievert ne peut pas être une unité physique.

Comme cela a été écrit, chaque type de rayonnement interagit avec la matière d’une manière différente et provoque des dommages biologiques différents. Par exemple, des particules chargées de hautes énergies peuvent directement ioniser les atomes. D’autre part, les particules électriquement neutres n’interagissent qu’indirectement, mais peuvent également transférer une partie ou la totalité de leurs énergies à la matière. Cela simplifierait certainement les choses si les effets biologiquesdes rayonnements étaient directement proportionnels à la dose absorbée. Malheureusement, les effets biologiques dépendent également de la façon dont la dose absorbée est distribuée le long du trajet du rayonnement. Des études ont montré que le rayonnement alpha et neutronique cause des dommages biologiques plus importants pour un dépôt d’énergie donné par kg de tissu que le rayonnement gamma. Il a été découvert que les effets biologiques de tout rayonnement augmentent avec le transfert d’énergie linéaire (LET). En bref, les dommages biologiques causés par les rayonnements à LET élevé ( particules alpha , protons ou neutrons ) sont beaucoup plus importants que ceux causés par les rayonnements à faible LET ( rayons gamma). En effet, les tissus vivants peuvent plus facilement réparer les dommages causés par les rayonnements qui sont répartis sur une grande surface que ceux qui sont concentrés sur une petite zone. Parce que plus de dommages biologiques sont causés pour la même dose physique (c’est-à-dire la même énergie déposée par unité de masse de tissu), un gray de rayonnement alpha ou neutronique est plus nocif qu’un gray de rayonnement gamma. Ce fait que les rayonnements de différents types (et énergies) donnent des effets biologiques différents pour la même dose absorbée est décrit en termes de facteurs connus sous le nom d’ efficacité biologique relative (RBE) et de facteur de pondération des radiations (w R ).

Facteur de pondération de rayonnement

En radioprotection, le facteur de pondération de rayonnement est un facteur sans dimension utilisé pour déterminer la dose équivalente à partir de la dose absorbée moyenne sur un tissu ou un organe et est basé sur le type de rayonnement absorbé. Dans le passé, un facteur similaire appelé facteur de qualité était utilisé à cette fin. Le facteur de pondération du rayonnement est une estimation de l’efficacité par dose unitaire du rayonnement donné par rapport à une norme à faible LET.

Avant 1990, les quantités équivalentes à la dose étaient définies en termes d’un facteur de qualité, Q (L), qui était appliqué à la dose absorbée en un point afin de prendre en compte les différences dans les effets des différents types de rayonnement. Dans ses recommandations de 1990, la CIPR a introduit un concept modifié. Aux fins de la radioprotection, la dose absorbée est calculée en moyenne sur un organe ou un tissu, T, et cette moyenne de dose absorbée est pondérée pour la qualité du rayonnement en termes de facteur de pondération du rayonnement, w R , pour le type et l’énergie du rayonnement incident sur le corps.

La raison du remplacement du facteur de qualité, c’est-à-dire la relation Q – L, par les valeurs w R dans la définition des doses équivalentes aux organes et de la dose efficace était que la Commission pensait:

«que le détail et la précision inhérents à l’utilisation d’une relation Q – L formelle pour modifier la dose absorbée afin de refléter la probabilité plus élevée de préjudice résultant de l’exposition à des composants de rayonnement à LET élevé ne sont pas justifiés en raison des incertitudes dans les informations radiologiques».

Il convient de noter que ces deux facteurs, le facteur de pondération des rayonnements et le facteur de qualité, sont limités à la plage de doses présentant un intérêt pour la radioprotection, c’est-à-dire à l’amplitude générale des limites de dose. Dans des circonstances particulières où l’on traite des doses plus élevées qui peuvent provoquer des effets déterministes, les valeurs pertinentes de l’EBR sont appliquées pour obtenir une dose pondérée.

Référence spéciale : CIPR, 2003. Efficacité biologique relative (EBR), facteur de qualité ( Q ) et facteur de pondération des radiations ( R ). Publication 92 de la CIPR. Ann. CIPR 33 (4).

Facteurs de pondération des rayonnements – ICRP

Pour le rayonnement photonique et électronique, le facteur de pondération du rayonnement a la valeur 1 indépendamment de l’énergie du rayonnement et pour le rayonnement alpha la valeur 20. Pour le rayonnement neutronique, la valeur dépend de l’énergie et s’élève à 5 à 20.

Facteurs de pondération des rayonnements
Source: ICRP, 2003. Efficacité biologique relative (EBR), facteur de qualité (Q) et facteur de pondération des radiations (wR). Publication 92 de la CIPR. Ann. CIPR 33 (4).

En 2007, la CIPR a publié un nouvel ensemble de facteurs de pondération des rayonnements (CIPR Publ. 103: Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique). Ces facteurs sont indiqués ci-dessous.

Facteurs de pondération des rayonnements - courant - ICRP
Source: CIPR, 2007. Publ. 103: Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique.

Comme le montre le tableau, aw R de 1 est pour toutes les radiations à faible LET, c’est-à-dire les rayons X et les rayons gamma de toutes les énergies ainsi que les électrons et les muons. Une courbe lisse, considérée comme une approximation, a été ajustée aux valeurs de w R en fonction de l’énergie neutronique incidente. Notez que E n est l’énergie neutronique en MeV.

facteur de pondération de rayonnement - neutrons - ICRP
Le facteur de pondération du rayonnement wR pour les neutrons introduit dans la publication 60 (ICRP, 1991) en tant que fonction discontinue de l’énergie neutronique (- – -) et de la modification proposée (-).

Ainsi, par exemple, une dose absorbée de 1 Gy par des particules alpha conduira à une dose équivalente de 20 Sv, et une dose équivalente de rayonnement est estimée avoir le même effet biologique qu’une quantité égale de dose absorbée de rayons gamma, qui est étant donné un facteur de pondération de 1.

Facteur de qualité

facteur de qualité - rayonnementLe facteur de qualité d’un type de rayonnement est défini comme le rapport des dommages biologiques produits par l’absorption de 1 Gy de ce rayonnement aux dommages biologiques produits par 1 Gy de rayons X ou de rayons gamma.

Le Q d’un certain type de rayonnement est lié à la densité des traces d’ions qu’il laisse derrière lui dans les tissus. Les facteurs de qualité pour les différents types de rayonnement sont répertoriés dans le tableau.

Ces facteurs de qualité sont limités à la gamme de doses présentant un intérêt pour la radioprotection, c’est-à-dire à l’amplitude générale des limites de dose. Dans des circonstances particulières où l’on traite des doses plus élevées qui peuvent provoquer des effets déterministes, les valeurs pertinentes de l’EBR sont appliquées pour obtenir une dose pondérée.

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