Dosimétrie Chapitre III: Dosimétrie Dosimétrie des photons Dosimétrie des électrons Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons ◼ L’intensité énergétique ◼ Le flux énergétique total émis par la source ◼ L’énergie totale émise ◼ L’éclairement énergétique ◼ La fluence énergétique au niveau d’un point P Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons Intensité énergétique émise dans une direction u: flux d’énergie dΦ dans un angle solide dΩ en watts par stéradian: Flux énergétique total émis par la source (en watts) Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons Energie totale émise (en Joules): Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons Eclairement énergétique au point P: rapport du flux d’énergie dΦ qui traverse une surface élémentaire dS, à l’aire dS (en Watts par m2) Paramètres énergétiques d’un faisceau de photons Fluence énergétique au point P: (en Joules par m2) L’éclairement et la fluence énergétique décroissent comme le carré de la distance à la source pour une source ponctuelle Dosimétrie des photons Dosimétrie des faisceaux de photons (X, γ) Energie émise par la source est transportée par le faisceau Énergie reçue et transférée au milieu (par interactions) ou KERMA Energie absorbée par le milieu = dose reçue (qui conditionne les effets biologiques) KERMA et dose absorbée Rappel: loi d’atténuation dN = μNdx D’où: N(x) = Noe-μx Il faut distinguer: ◼ Energie transférée et atténuation ◼ Énergie transférée et énergie absorbée KERMA Kinetic Energy Released per unit Mass) Le KERMA correspond aux transferts d’énergie qui se produisent au sein de la sphère centrée sur P, qq soit le devenir des particules mises en mouvement lors de ces transferts KERMA Kinetic Energy Released per unit Mass) ◼ Dans le cas des rayonnements indirectement ionisants, ce sont les particules chargées mises en mouvement qui déposent leur énergie dans le milieu. ◼ Pour déterminer cette quantité, il est nécessaire de connaitre quelle est la part de l’énergie incidente transférée dans un élément de matière. KERMA Kinetic Energy Released per unit Mass) Le Kerma représente la quantité d’énergie cinétique transférée aux particules chargées qui sont mises en mouvement suite aux interactions des rayonnements indirectement ionisants dans un volume élémentaire au sein d’un matériau uniformément irradié Dose absorbée ◼ ◼ ◼ L’énergie délivrée E n’est pas identique d’un élément de volume à l ’autre On définit alors la dose absorbée comme la quotient de l’énergie moyenne déposée localement par des particules chargées dans un volume élémentaire sur la masse de cet élément de matière: L’ancienne unité de la dose absorbée est le rad: 1rad = 10-2Gy Relation entre le Kerma et la dose absorbée Le Kerma est proportionnel à la fluence énergétique Kerma et dose dans des milieux différents Si l’équilibre électronique est vérifié, on a de la même façon pour la dose: Kerma et dose dans des milieux différents On peut calculer le Kerma ou la Dose dans un milieu donné, connaissant pour le même faisceau de photons le Kerma (ou la dose) dans un milieu de référence qui en pratique est l’air. Kerma et dose dans des milieux différents Pour les tissus biologiques, le rapport: st voisin de 1 pour les photons entre 100Kev et 10Mev: en effet pour ces énergies l’effet Compton est prédominant dans l’air comme dans les tissus biologiques. Kerma et dose dans des milieux différents ➢ Pour les photons < 50kev l’effet photoéléctrique est prédominant et µ/ρ est proportionnel à Z3. ➢ Contrairement au cas précédent, la dose est alors plus élevée dans l’os (Z = 20 pour le calcium) que dans l’air (Zmoyen =14,5); inversement la dose dans la graisse est moins élevée que dans l’air (Z = 12 pour le carbone et Z = 1 pour l’hydrogène) Calcul pratique de la dose (μ/ρ est trouvée dans les tables) La dose absorbée entre t = 0 et t = U dans un faisceau de photons d’éclairement énergétique E: 1- Calcul de la fluence énergétique (si E constant, F = E.U) 2- la dose D est donnée par: Calcul pratique de la dose (μ/ρ est trouvée dans les tables) La dose absorbée entre t = 0 et t = U dans un faisceau de photons de débit de dose dans l’air dair(t): 1- calcul de la dose dans l’air (si dair est constant Dair = dair(u) 2- Calcul de la dose dans le milieu cible Dose reçue (en Gy) En combien de temps? Notion de débit de dose Sur quelle partie du corps?++++ Type de rayonnement Débit de Kerma Pour caractériser le risque potentiel de séjour dans un champ de rayonnements, on utilise le débit de Kerma: Débit de dose La rapidité avec laquelle une dose de rayonnement est administrée est cruciale pour expliquer les effets biologiques qui en résultent. Cette rapidité est exprimée par le débit de dose en Gy.s-1 ou Gy.h-1. Dose équivalente Prise en compte de la nature des rayonnements: C’est la dose pondérée par un facteur tenant compte du type de rayonnement (facteur de pondération lié au rayonnement) WR, qui relativise la gravité, pour une même dose, les dégâts dans les tissus vivants « il vaut mieux de recevoir sur la tête 1Kg de plumes que 1Kg de plomb…. » Il faut tenir compte du pouvoir d’ionisation du rayonnement, c’est-à-dire du TEL, et pour cela on pondère la dose en Gy par un facteur de pondération lié au rayonnement, Prise en compte de la nature des rayonnements: notion de dose équivalente Sur quelle partie du corps?++++ Sur quelle partie du corps?++++ Dosimétrie des électrons Relation fluence-dose absorbée des électrons Électron mono-énergétiques Le pouvoir d’arrêt massique par collision: Sc/ρ Le pouvoir d’arrêt massique par freinage: Sf/ρ Relation fluence-dose absorbée des électrons Électron mono-énergétiques L’énergie transmise par les électrons par unité de masse de matière (la dose) est les produits de fluence par la somme des pouvoirs de ralentissement. L’énergie perdu par rayonnement de freinage n’est pas absorbé localement, et n’intervient pas dans la dose absorbée: F en cm-2 , Sc/ρ en Me.cm2.g-1 et D en Mev.g-1 Relation fluence-dose absorbée des électrons Électron mono-énergétiques Relation fluence-dose absorbée des électrons Électrons polyénergétique La fluence est caractérisée par une répartition en énergie dF/dE: Le coefficient de pouvoir d’arrêt massique moyen: Dans le cas d’un spectre β, la relation fluence dose est la suivante: et Relation fluence-dose absorbée des électrons Électrons polyénergétique
