Qu’est-ce que l’effet stochastique – Rayonnement ionisant – Définition

Les effets stochastiques des rayonnements ionisants se produisent par hasard, se produisant généralement sans seuil de dose. La probabilité d’apparition d’ effets stochastiques est proportionnelle à la dose mais la sévérité de l’effet est indépendante de la dose reçue. Les effets biologiques des rayonnements sur les personnes peuvent être regroupés en effets somatiques et héréditaires . Les effets somatiques sont ceux subis par la personne exposée. Les effets héréditaires sont ceux subis par la progéniture de l’individu exposé. Le risque de cancer est généralement mentionné comme le principal effet stochastique des rayonnements ionisants, mais les troubles héréditaires sont également des effets stochastiques.

Selon la CIPR:

(83) Sur la base de ces calculs, la Commission propose des coefficients de probabilité nominaux pour le risque de cancer ajusté au détriment de 5,5 x 10 ^-2 Sv ^-1 pour l’ensemble de la population et de 4,1 x 10 ^-2 Sv ^-1 pour les travailleurs adultes. Pour les effets héréditaires, le risque nominal ajusté au détriment dans l’ensemble de la population est estimé à 0,2 x 10 ^-2 Sv ^-1 et chez les travailleurs adultes à 0,1 x 10 ^-2 Sv ^-1 .

Référence spéciale: CIPR, 2007. Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

L’unité SI pour la dose efficace , le sievert , représente l’effet biologique équivalent du dépôt d’un joule d’énergie de rayons gamma dans un kilogramme de tissu humain. En conséquence, un sievert représente 5,5% de chances de développer un cancer. Notez que la dose efficace n’est pas conçue comme une mesure des effets déterministes sur la santé , qui est la gravité des dommages tissulaires aigus qui se produiront certainement, qui est mesurée par la quantité de dose absorbée.

Il existe trois catégories générales d’ effets stochastiques résultant de l’exposition à de faibles doses de rayonnement. Ceux-ci sont:

• Effets génétiques . L’effet génétique est subi par la progéniture de l’individu exposé. Elle implique la mutation de cellules très spécifiques, à savoir les spermatozoïdes ou les ovules. Le rayonnement est un exemple d’agent mutagène physique. Notez que, il existe également de nombreux agents chimiques ainsi que des agents biologiques (tels que les virus) qui provoquent des mutations. Un fait très important à retenir est que le rayonnement augmente le taux de mutation spontanée, mais ne produit aucune nouvelle mutation.
• Effets somatiques . Les effets somatiques sont ceux subis par la personne exposée . L’impact le plus courant de l’irradiation est l’induction stochastique du cancer avec une période latente de plusieurs années ou décennies après l’exposition. Étant donné que le cancer est le principal résultat, il est parfois appelé effet cancérigène. Les rayonnements sont un exemple de cancérigène physique, tandis que les cigarettes sont un exemple d’agent chimique causant le cancer. Les virus sont des exemples d’agents cancérigènes biologiques.
• Les effets in utero impliquent la production de malformations dans les embryons en développement. Cependant, il s’agit en fait d’un cas spécial de l’effet somatique, puisque l’embryon / fœtus est celui exposé au rayonnement.

On pense que la plupart des effets somatiques résultant de l’exposition aux rayonnements se produisent de manière stochastique. Le modèle le plus largement accepté postule que l’incidence des cancers dus aux rayonnements ionisants augmente linéairement avec la dose de rayonnement efficace à un taux de 5,5% par sievert . Ce modèle est connu sous le nom de modèle linéaire sans seuil (LNT) . Ce modèle suppose qu’il n’y a pas de seuil et que le risque augmente linéairement avec une dose. Si ce modèle linéaire est correct, le rayonnement de fond naturel est la source de rayonnement la plus dangereuse pour la santé publique en général, suivi de l’imagerie médicale en deuxième position. Le LNT n’est pas universellement acceptécertains proposent une relation dose-réponse adaptative où de faibles doses sont protectrices et des doses élevées sont préjudiciables. Il convient de souligner qu’un certain nombre d’organisations sont en désaccord avec l’utilisation du modèle linéaire sans seuil pour estimer le risque d’exposition aux rayonnements environnementaux et professionnels à faible niveau.

Effets stochastiques et dose efficace

La dose efficace est définie comme la somme doublement pondérée de la dose absorbée dans tous les organes et tissus du corps. Il est très important de savoir si une personne est exposée partiellement ou complètement et elle est très importante si une personne est exposée aux rayons gamma ou à un autre type de rayonnement. La dose efficace permet de déterminer les conséquences biologiques stochastiques de tous les types de rayonnement. Les limites de dose sont fixées en termes de dose efficace et s’appliquent à l’individu à des fins de radioprotection, y compris l’évaluation du risque en termes généraux. Mathématiquement, la dose efficace peut être exprimée comme suit:

Facteur de pondération de rayonnement

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. 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.

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.

Facteur de pondération tissulaire

Le facteur de pondération tissulaire , w _T , est le facteur par lequel la dose équivalente dans un tissu ou un organe T est pondérée pour représenter la contribution relative de ce tissu ou de cet organe au préjudice total pour la santé résultant d’une irradiation uniforme du corps (ICRP 1991b) . Il représente une mesure du risque d’effets stochastiques qui pourraient résulter de l’exposition de ce tissu spécifique. Les facteurs de pondération tissulaire tiennent compte de la sensibilité variable des différents organes et tissus aux rayonnements.

Les facteurs de pondération tissulaire sont répertoriés dans diverses publications de la CIPR (Commission internationale de protection radiologique). Selon la détermination réelle de la CIPR, les facteurs de risque figurent dans le tableau suivant (tiré de la publication 103 de la CIPR (CIPR 2007)).

Référence spéciale: CIPR, 2007. Les recommandations de 2007 de la Commission internationale de protection radiologique. Publication 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

Exemples de doses à Sieverts

Nous devons noter que le rayonnement est tout autour de nous. Dans, autour et au-dessus du monde dans lequel nous vivons. C’est une force d’énergie naturelle qui nous entoure. C’est une partie de notre monde naturel qui est ici depuis la naissance de notre planète. Dans les points suivants, nous essayons d’exprimer d’énormes plages d’exposition aux rayonnements, qui peuvent être obtenues à partir de diverses sources.

• 0,05 µSv – Dormir à côté de quelqu’un
• 0,09 µSv – Vivant à moins de 30 miles d’une centrale nucléaire pendant un an
• 0,1 µSv – Manger une banane
• 0,3 µSv – Vivant à moins de 50 miles d’une centrale à charbon pendant un an
• 10 µSv – Dose journalière moyenne reçue du milieu naturel
• 20 µSv – Radiographie thoracique
• 40 µSv – Un vol en avion de 5 heures
• 600 µSv – mammographie
• 1 000 µSv – Limite de dose pour chaque membre du public, dose efficace totale par an
• 3 650 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du milieu naturel
• 5 800 µSv – tomodensitométrie thoracique
• 10 000 µSv – Dose annuelle moyenne reçue du milieu naturel à Ramsar, Iran
• 20000 µSv – tomodensitométrie complète du corps entier
• 175 000 µSv – Dose annuelle de rayonnement naturel sur une plage de monazite près de Guarapari, Brésil.
• 5 000 000 µSv – Dose qui tue un humain avec un risque de 50% dans les 30 jours (DL50 / 30), si la dose est reçue sur une très courte durée .

Comme on peut le voir, les doses faibles sont courantes dans la vie de tous les jours. Les exemples précédents peuvent aider à illustrer les grandeurs relatives. Du point de vue des conséquences biologiques, il est très important de distinguer les doses reçues sur des périodes courtes et prolongées . Une « dose aiguë » est une dose qui se produit sur une courte période de temps, tandis qu’une « dose chronique »»Est une dose qui se prolonge pendant une période de temps prolongée afin d’être mieux décrite par un débit de dose. Des doses élevées ont tendance à tuer les cellules, tandis que de faibles doses ont tendance à les endommager ou à les modifier. De faibles doses réparties sur de longues périodes ne causent pas de problème immédiat à aucun organe du corps. Les effets de faibles doses de rayonnement se produisent au niveau de la cellule et les résultats peuvent ne pas être observés pendant de nombreuses années.

Effets stochastiques et limites de dose

En radioprotection, des limites de dose sont fixées pour limiter les effets stochastiques à un niveau acceptable et pour empêcher complètement les effets déterministes . Notez que les effets stochastiques sont ceux qui résultent du hasard: plus la dose est élevée, plus l’effet est probable. Les effets déterministes sont ceux qui ont normalement un seuil: au-dessus de cela, la sévérité de l’effet augmente avec la dose. Limites de dosesont une composante fondamentale de la radioprotection, et le dépassement de ces limites est contraire à la réglementation des rayonnements dans la plupart des pays. Notez que les limites de dose décrites dans cet article s’appliquent aux opérations de routine. Ils ne s’appliquent pas à une situation d’urgence lorsque la vie humaine est en danger. Ils ne s’appliquent pas dans les situations d’exposition d’urgence où une personne tente de prévenir une situation catastrophique.

Les limites sont divisées en deux groupes, le public et les travailleurs exposés professionnellement. Selon la CIPR, l’exposition professionnelle fait référence à toute exposition subie par les travailleurs au cours de leur travail, à l’exception des

1. expositions exclues et expositions d’activités exonérées impliquant des rayonnements ou des sources exonérées
2. toute exposition médicale
3. le rayonnement de fond naturel local normal.

Le tableau suivant résume les limites de dose pour les travailleurs exposés professionnellement et pour le public:

Selon la recommandation de la CIPR dans sa déclaration sur les réactions tissulaires du 21 avril 2011, la limite de dose équivalente pour le cristallin de l’exposition professionnelle dans les situations d’exposition planifiée est passée de 150 mSv / an à 20 mSv / an, en moyenne sur des périodes définies de 5 ans, sans dose annuelle sur une seule année supérieure à 50 mSv.

Les limites de dose efficace correspondent à la somme des doses efficaces pertinentes provenant de l’exposition externe au cours de la période spécifiée et de la dose efficace engagée provenant des apports de radionucléides au cours de la même période. Pour les adultes, la dose efficace engagée est calculée pour une période de 50 ans après la prise, tandis que pour les enfants, elle est calculée pour la période allant jusqu’à 70 ans. La limite de dose efficace pour le corps entier de 20 mSv est une valeur moyenne sur cinq ans. La limite réelle est de 100 mSv en 5 ans, avec pas plus de 50 mSv en une année.