Définition
Pour simplifier, assimilons les à de la lumière invisible capable de traverser la matière. Plus le milieu traversé sera dense plus ce rayonnement sera atténué. Cette propriété conditionne l’obtention des images radiologiques.
Le tube à rayons X
Il se compose d’un filament et de deux électrodes (la cathode et l’anode) confinées dans une enceinte sous vide. Lorsqu’il est chauffé, le filament libère des électrons.
Sous l’effet d’une différence de potentiel (appliquée entre les deux électrodes) les électrons sont accélérés vers l’anode. Il en résulte des collisions à grande vitesse avec des transfert d’énergie à l’anode qui restitue une partie de cette énergie sous forme de rayons X.
Interactions avec la matière
A l’oeil nu, la matière semble “pleine”. En fait, à l’échelle atomique il règne un certain vide (la distance noyau-électron est égale à 100 000 fois le diamètre du noyau).
Cette propriété permet à une partie du rayonnement X de traverser un milieu sans interférence d’aucune nature.
Les rayons X qui ne cheminent pas dans ces “espaces libres” interagissent avec la matière dans laquelle ils sont partiellement absorbés en lui transférant une partie de leur énergie.
Les rayons X peuvent être soit absorbés par effet photo-éléctrique soit diffusés par effet Compton.
- L’effet photo-éléctrique
Un rayon X d’énergie suffisante va éjecter un électron d’une couche profonde. En transférant toute son énergie à l’électron “fugueur”, le photon est annihilé. La place laissée libre est remplacée par un électron d’une couche superficielle avec émission d’un rayonnement X de très faible énergie. Cet effet est prépondérant dans les milieux denses pour des rayonnements X d’énergies faibles.
- L’effet Compton
Un rayon X passant au voisinage d’un électron périphérique est dévié et atténué. L’énergie perdue est transférée sous forme d’énergie cinétique à cet électron (effet prépondérant entre 75 kV et 100kV).
L’effet Compton est responsable du rayonnement diffusé. Ce diffusé issu du patient représente un danger pour le personnel et dégrade la qualité de l’image (moins de diffusé, c’est diminuer l’irradiation du personnel et du personnel tout en augmentant la qualité de l’image). D’où l’efficacité du tablier plombé (Pd : Z=82) pour se protéger du rayonnement diffusé.
Effets biologiques
Au niveau moléculaire
Les radiations ionisantes ont des effets sur l’ADN entraînant des dommages cellulaires plus ou moins importants. Il existe deux mécanismes d’interactions
- l’effet direct : une radiation déclenche une ionisation d’un atome d’ADN causant ainsi une modification de structure. Effet minime avec les rayonnements X utilisés en médecine
- l’effet indirect : l’ionisation des molécules d’eau produit des radicaux libres occasionnant des recombinaisons de la molécule d’ADN
Au niveau cellulaire
Soit la molécule d’ADN est capable de s’auto-réparer et il n’y aura pas de retentissement cellulaire.
Soit elle est en incapable et ceci pourra alors entraîner des mutations au sein de la cellule, voire la mort de celle-ci.
Les cellules sont d’autant plus sensibles qu’elles sont peu différenciées et qu’elles se divisent rapidement.
Deux catégories d’effet
1) Effets déterministes
A partir d’un certain seuil d’irradiation, les dommages sur l’ADN sont définitifs.
Conséquence : des effets délétères sur les tissus irradiés sont obligatoires.
La gravité des lésions est prévisible en fonction de la dose reçue.
Le risque prépondérant pour le patient en cardiologie interventionnelle est un effet délétère sur la peau : la radiodermite.
Seuils d’apparition clinique en fonction de la dose reçue :
1 – Une exposition de 3 à 5 Gy concentrée sur une même zone suffit à faire apparaître un érythème avec une desquamation (épidermite) au bout de 3 semaines
2 – Une dose de 4 Gy induit une dépilation au point d’entrée
3 – Au-delà de 5 Gy apparaît un érythème dans les premières heures, régressif dans la semaine
4 – Si la dose reste inférieure à 20 Gy, l’altération de la peau se limite à une épidermite sèche
5 – Au-delà de 20 Gy, c’est l’épidermite exsudative de guérison complexe
6 – Au delà de 30 Gy, c’est la nécrose cutanée (radiodermite). La guérison spontanée est impossible et pourra imposer de recourir à la chirurgie réparatrice.
Notez bien que les doses sont cumulatives et que de ce fait, ces seuils sont abaissés en cas d’irradiation répétées. La plus grande prudence s’impose avec nos patients bénéficiant de procédures itératives.
L’apparition d’une cataracte radio-induite chez l’opérateur (rarissime) est le résultat d’une mauvaise pratique et du non-respect des règles de sécurité.
2) Effets stochastiques
Ces sont des effets probables mais incertains qui ne sont pas liés à un seuil d’irrradiation. Induits par de mauvaises réparations de l’ADN, ils apparaissent à long terme directement sur l’irradiation des gonades.
Nos patients sont relativement âgés mais aussi, plus rarement certes, il peut s’agir de sujets jeunes et le risque stochastique ne doit donc pas être négligé. Nous devons être en mesure de fournir, si nécessaire, la dose efficace pour chaque examen.