Les rayonnements gamma en imagerie médicale avec l’exemple de la gamma-caméra

Origine des rayonnements ionisantes

Deux origines se présentent : les origines naturelles et les origines artificielles. 

Irradiation naturelle des rayonnements ionisants

L’exposition naturelle aux rayonnements ionisants existe depuis l’origine de la vie sur terre ; elle représente la principale composante de l’irradiation que nous recevons en permanence. On en distingue deux origines : cosmique et tellurique. 

Le rayonnement cosmique

Il résulte du choc de particules de haute énergie avec les atomes de l’atmosphère. • Irradiation externe : la dose reçue varie principalement avec l’altitude (elle double tous les 1500 m environ) et, à un moindre degré, avec la latitude (maximale aux pôles et minimale à l’équateur). Elle est en moyenne égale à 0,35 mSv par an. [3] • Irradiation interne : des éléments radioactifs formés par l’action des rayons cosmiques sur les atomes de l’air (3 H, 7 Be, 14C, 22Na) peuvent être retrouvés à l’état de traces dans le corps humain. Leur contribution à l’irradiation naturelle humaine est extrêmement modeste avec des équivalents annuels de dose efficace estimés à 0,01µSv pour le tritium, 3µSv pour le béryllium, 7,12µSv pour le carbone, 0,2µSv pour le sodium .

Le rayonnement tellurique

Il provient des radioéléments à v ie longue présents dans la croute terrestre depuis la formation de la terre il y’a environ 4,5 milliards d’années. P armi ceux-ci, on citera principalement : ─le potassium 40 (période = 1,28 milliards d’années), ─le rubidium 87 (période =47 milliards d’années), ─l’uranium 238 (période = 4,47 milliards d’années), ─le thorium 232 (période = 14,1 milliards d’années). Les deux premiers radioéléments représentent une activité très faible. Les deux derniers sont à l’origine de nombreux produits de filiation radioactifs qui contribuent également aux doses reçues en irradiation externe et interne. • Irradiation externe : il s’agit d’une irradiation par les rayonnements gamma émis lors de la désintégration des radionucléides de la croute terrestre, variable en fonction de la nature du sol. • Irradiation interne : elle représente les deux tiers de l’irradiation naturelle. Elle provient : 11 – de radionucléides en petites quantités dans l’alimentation ou l’eau de boisson, délivrant en moyenne 0,35 mSv par an ; la moitié est due au potassium 40, un tiers au plomb 210 et au polonium 210 (descendants de l’uranium 238) ; – mais surtout du radon (222Rn) et du thoron (220Th), gaz radioactifs provenant respectivement de la dégradation de l’uranium et du thorium. Le radon 222 se désintègre en quatre produits de filiation (polonium 218, plomb 214, bismuth 214 et polonium 214) dont l’action n’est pas dissociable de celle du radon ; éléments solides, ils sont adsorbés sur des particules d’aérosol qui après inhalation, se d éposent à la surface de l’arbre trachéo-bronchite. Le thoron et ses produits de filiation, en raison de leurs périodes plus courtes, contribuent à une dose 6 fois moins importante que celle du radon. [3] L’UNSCEAR, à partir de mesures faites dans les habitations de la plupart des régions du globe, estime que, en moyenne, la concentration équivalente en radon, à l’équilibre avec ses produits de filiation, est de 20 Bq par m3 d’air, ce qui correspond pour l’habitant à un équivalent de dose efficace annuel de 1 mSv.

rradiation artificielle due à l’activité humaine

Les rayonnements, qu’ils soient d’origine naturelle ou artificielle, sont de même nature et, à dose égale, ont les mêmes effets. 

Irradiation médicale

Les pratiques médicales à d es fins thérapeutiques ou diagnostiques constituent la principale source d’exposition aux rayonnements ionisants d’origine artificielle. Le radiodiagnostic fournit la majeure partie de la dose, la radiothérapie et la médecine nucléaire ne concernant qu’un nombre restreint de personnes. 

Irradiation non médicale

Les retombées radioactives des essais nucléaires aériens, américains et soviétiques, des années 50 et 60 continuent de provoquer une irradiation non négligeable. De 1945 à 1970, elles ont représenté l’équivalent de 4 années d’exposition naturelle. Les radionucléides les plus importants sont le césium 137 et le strontium 90, tous deux produits de fission de l’uranium. En 12 plus de cela il y’a les retombés de l’accident nucléaire de Tchernobyl qui s’est produit le 26 avril 1986 dans la centrale nucléaire Lénine. Certains biens de consommation peuvent entrainer une irradiation minime de la population. Citons les montres et cadrans lumineux anciens rendus luminescents par des peintures au tritium, les anciens appareils de télévision couleur, certains verres et céramiques… Les utilisations industrielles des rayonnements ionisants sont nombreuses et en plein essor, qu’il s’agisse de stérilisation alimentaire ou de matériel médico-chirurgical, d’utilisation de traceurs radioactifs en recherche, de radiographies industrielles par rayons X ou gammagraphie, d’applications à l’industrie chimique. Pour l’ensemble de la population, la dose due à ces diverses sources artificielles est infime, inferieure à 10 µSV par an. [5] L’irradiation professionnelle, subie par un certain nombre de personnes exposées aux rayonnements ionisants dans l’exercice de leur fonction, augmente la dose individuelle moyenne de la population. Il s’agit de certains médecins et personnels paramédicaux, de travailleurs de l’industrie nucléaire ou de centres de recherche nucléaire et enfin d’utilisateurs de techniques industrielles faisant appel aux rayonnements ionisants. 

Les différents types de Contaminations

Les organismes vivants peuvent subir deux sortes de contaminations : une contamination externe et une contamination interne. 

Contamination externe

La source de l’exposition est à l’extérieure de l’organisme et à d istance ou elle est au contact de l’organisme, sur la peau, sur les cheveux. I-3-2) Contamination interne La matière radioactive est passée à l’intérieure de l’organisme. Les principales voies de pénétration dans l’organisme sont : – Les voies respiratoires qui sont les plus directes et les plus dangereuses, ce so nt les voies habituelles de contamination interne pour les travailleurs. Les poussières, les 13 aérosols ou les gaz, pénètrent avec l’air dans les poumons au moment de l’inspiration. Ils peuvent s’y déposer, s’y accumuler et passer dans la circulation sanguine pour atteindre certains organes cibles. – Les voies digestives qui se présentent le plus souvent dans les activités professionnelles comme des voies de contamination complémentaire aux voies respiratoires. L’absorption par ces voies peut également être consécutive à une exposition cutanée. – Les voies directes par blessures. le radioélément se trouve en partie entraîné par le sang. Des quantités importantes de radioéléments peuvent ainsi pénétrer dans l’organisme. – Les voies transcutanées. Il arrive que la peau saine laisse passer certains radioéléments se présentant sous une forme chimique déterminée.