Generalites sur les rayons x

L’utilisation médicale des rayonnements ionisants est devenue la source d’irradiation la plus importante à l’échelle mondiale. D’une part Les connaissances et aptitudes des professionnels utilisateurs de ces rayonnements déterminent la mise en œuvre des mesures de radioprotection recommandées par les organismes internationaux et nationaux. D’autre part la situation dans les pays africains est préoccupante en raison de l’absence et/ou du non-respect des lois et règlements de radioprotection. Dans les centres hospitaliers au Sénégal l’équipement en scanner est en croissance et des examens tomodensitométriques sont régulièrement prescrits. Bien que le scanner soit un puissant outil diagnostique, il demeure une technique d’imagerie très irradiante. Par ailleurs le risque de cancer radio-induit lié aux faibles doses de rayon X est établi par l’étude américaine de phase 2 BEIR VII [1] or le respect des principes de justification, d’optimisation et de limitation nécessite un bon niveau de connaissance des prescripteurs en matière de radioprotection des patients. Suivant le modèle de l’étude de Gervaise et al.[2] réalisé en 2011 en France portant sur le niveau de connaissance des prescripteurs de scanner en matière de radioprotection des patients, nous avons procédé à l’évaluation les connaissances des prescripteurs de scanner au Sénégal. Notre objectif étant de disposer de données pour une optimisation des prescriptions de tomodensitométrie dans le respect des principes de la radioprotection. Notre étude a porté sur 107 médecins, comprenant des séniors et médecins en formation.

GENERALITES SUR LES RAYONS X 

Découverte des rayons X 

À la fin du XIXe siècle, le physicien allemand, Wilhelm Röntgen découvre les X. Comme de nombreux physiciens de l’époque, il fut un passionné des rayons cathodiques qui ont été découverts par Hittorf en 1869. Le 8 novembre 1895, il parvient à rendre luminescent un écran de platinocyanure de baryum. Röntgen décide alors de faire l’expérience dans l’obscurité en plongeant son tube de Crookes dans un caisson opaque. Le résultat est identique à la situation normale. Röntgen place ensuite différents objets de différentes densités entre l’anode et l’écran fluorescent, et en déduit que le rayonnement traverse la matière d’autant plus facilement que celle-ci est peu dense et peu épaisse. Lorsqu’il place des objets métalliques entre le tube et une plaque photographique, il parvient à visualiser l’ombre de l’objet sur le négatif. Röntgen en conclut qu’une radiation invisible de nature inconnue, qu’il nomme Rayonnement X, est produite par le tube et est la cause de la fluorescence observée. L’autre nom de la radiologie est encore la röntgenologie. Le premier cliché est celui de la main d’Anna Bertha Röntgen (le 22 décembre 1895, pose de 20 Minutes) donnant ainsi naissance à la radiologie. Le 28 décembre 1895, Röntgen publie sa découverte dans un article intitulé « Übereineneue Art vonStrahlen » (en français : « À propos d’une nouvelle sorte de rayons ») dans le bulletin de la Société physico-chimique de Wurtzbourg.

Découverte des effets biologiques des rayonnements ionisants 

La recherche de Röntgen s’est rapidement développée en dentisterie, puisque deux semaines plus tard, le Dr .Otto Walkhoof réalise à Brunswick la première radiographie dentaire [4]. Les temps d’exposition sont alors longs et les effets secondaires notables. Les cas de brûlures sont nombreux. Certains praticiens, ne voyant pas le lien entre l’exposition aux rayons X et les brûlures, concluent qu’elles sont dues aux rayons ultra-violets. Certains hésitent toutefois à réaliser des clichés radiologiques sans nécessité. De plus, tous les praticiens ne relèvent pas les mêmes effets : le Dr. Williams, en 1897, indique que sur 250 patients exposés aux rayons X, il n’a noté aucun effet secondaire indésirable [5].

Toutefois il ne faudra pas longtemps pour qu’un lien causal soit établi entre l’exposition prolongée aux rayons X et les brûlures. En 1902 le Dr. EA Codman, recensant les préjudices causés par les rayons X, note qu’ils ont pratiquement disparus [6]. Röntgen laissa son nom à la première unité de mesure utilisée en radiologie pour évaluer une exposition aux rayonnements. Le symbole des röntgens est R. La découverte de Röntgen fit rapidement le tour du monde.

En 1897, Antoine Béclère, pédiatre et clinicien réputé, créa à ses frais, le premier Laboratoire hospitalier de radiologie. C’est ainsi que tout le monde voulait faire photographier son squelette quand bien même les doses étaient trop fortes.

En effet au début de la radiologie, les rayons X étaient utilisés à des fins multiples qui n’ont pas de rapport avec la radiologie :
– dans les fêtes foraines où on exploitait le phénomène de fluorescence
– dans les magasins où l’on étudiait l’adaptation d’une chaussure au pied des clients grâce au rayonnement et on les utilisait pour la radiographie médicale sans discernement. Même les femmes enceintes étaient radiographiées [7].

Les débuts de la radioprotection 

Le premier « Congrès international de radiologie », qui réunit des scientifiques de la Grande-Bretagne, des États-Unis, de la France, de l’Allemagne, de l’Italie et de la Suède, émet en 1925 des recommandations portant sur les « rayonnements ionisants »[8]. Au fil des années, en médecine pour la fluoroscopie ou radioscopie, on diminua la durée des examens et les quantités administrées. En 1948 la découverte de la « crête de Tavernier » par le physicien belge Guy Tavernier mena à une réduction de la dose d’exposition de 1,2 Roentgen à 0,3 Roentgen par semaine au niveau international dès 1950. La « crête de Tavernier » correspond à un accroissement de la dose d’irradiation dans les tissus avant leur décroissance avec la profondeur. Cette valeur sera encore divisée par 3 dès 1958 pour tenir compte des risques potentiels d’effets génétiques [9]. Cent ans après leur découverte, on se sert encore des rayons X en radiographie moderne. On les utilise aussi dans les scanners, pour effectuer des coupes du corps humain, et dans les densitomètres pour détecter ou suivre l’ostéoporose. Mais l’utilisation des rayons X ne se limite pas au seul domaine de la médecine :

– Les services de sécurité les utilisent pour examiner le contenu des valises ou des conteneurs aériens et maritimes sur écran.
– Les policiers les exploitent afin d’analyser les fibres textiles et les peintures se trouvant sur le lieu d’un sinistre.
– L’industrie agroalimentaire les utilise pour détecter les corps étrangers dans les produits finis.
– En cristallographie, on peut identifier divers cristaux à l’aide de la diffraction des rayons X.
– Enfin, depuis peu, il est possible d’étudier des fossiles piégés à l’intérieur d’un matériau (type ambre) et d’en voir des coupes virtuelles.

INTERACTION DES RAYONS X AVEC LA MATIERE 

Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique, au même titre que la lumière visible, l’ultra-violet, l’infra-rouge, les micro-ondes, les ondes radio ou les rayons gamma. Une onde électromagnétique est constitué un champ électrique et d’un champ magnétique perpendiculaires oscillants en phase (figure 1). Elle se propage dans le vide à la vitesse de la lumière (c = 299792458 m/s). Dans le cas d’une onde sinusoïdale ou monochromatique, elle a une fréquence ν définie et une période T = 1/ν. La longueur d’onde λ est la distance parcourue par l’onde en une période, soit λ = c T = c/ν.

Structure à un instant donné des champs électriques et magnétiques, E et B, de l’onde se propageant dans la direction z. Une onde électromagnétique réelle est généralement constituée d’une superposition d’ondes de fréquences différentes. La répartition quantitative de la puissance propagée selon la fréquence est appelée le « spectre » de l’onde. Le modèle corpusculaire du rayonnement électromagnétique est mieux adapté aux rayonnements de hautes fréquences : on considère qu’un faisceau est constitué de photons, des particules sans masse qui se déplacent à la vitesse de la lumière. Chaque photon transporte une quantité d’énergie E proportionnelle à la fréquence de l’onde E=hν, où h est la constante de Planck. Les ondes électromagnétiques sont classées et nommées en fonction de leur domaine de fréquence (figure 2). Bien que de même nature, les ondes d’un domaine de fréquence à l’autre correspondent à des mécanismes d’émission différents et exigent des techniques différentes de détection. On appelle rayons X les ondes électromagnétiques dont les fréquences sont comprises entre 1016 Hz et 1020 ev. Les longueurs d’ondes sont de l’ordre de 10-8 à 10-12 m, et les énergies des photons X sont comprises entre 40 et 4×105 eV (1 eV correspond à 1,6×10-19 J, c’est l’énergie d’un photon dans l’infrarouge). Ces énergies sont de l’ordre de grandeur des énergies de liaison des électrons des couches internes des atomes (de l’ordre du keV). Le domaine des rayons X se situe entre l’ultra-violet et les rayons gamma [10].

Table des matières

INTRODUCTION
I-GENERALITES SUR LES RAYONS X
I-1-Découverte des rayons X
I-2-Découverte des effets biologiques des rayonnements ionisants
I-3- Les débuts de la radioprotection
II-INTERACTION DES RAYONS X AVEC LA MATIERE
1. Généralités
2. Production de rayons X
3. L’atténuation des rayons X
II-3-1-Le coefficient d’atténuation µ
II-3-2-Les différents modes d’interaction
II-3-3- Atténuation versus absorption
III-Application : radiodiagnostic
III-1-1-Définition
III-1-2- Radioscopie conventionnelle
III-1-3- Radioscopie à amplificateur de luminance
III-3- La tomodensitometrie ou scanographie
IV- RADIOBIOLOGIE
IV-1-Définition
IV-2-Effets physiques et chimiques
IV-3- les phénomènes biochimiques
IV-4- Effets cellulaires
V- RADIOPATHOLOGIE
V-1-Définition
radioactives
V-2- Effets déterministes
V-3- Effets stochastiques
V-3-Effets potentiels des irradiations in utero
VI-1-Définition
VI-2-Principes
VII- RADIOPROTECTION
VII-1-Définition
VII-2- Principes
VII-3- Dose et Exposition
VI-3-1-Dose externe
VII-3-2-Dose interne
VII-4-Règles de protection opérationnelle
VII-5- Organismes de radioprotection
VII-5-1- Au Sénégal
VII-5-3-Au niveau européen
CONCLUSION

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