Radiologie am Graben (Winterthur)

Rayons X - FAQ

Qu'est-ce que les rayons X ? Comment les rayons X sont-ils produits ? Les rayons X sont-ils nocifs ? Quelle est la dose de rayonnement lors d'un examen radiographique ou d'un scanner ?

Qu'est-ce que les rayons X ?
Le terme "rayonnement" désigne le transport d'énergie sous forme d'ondes (rayonnement photonique) ou de particules (rayonnement corpusculaire). Les rayons X sont un rayonnement photonique, c'est-à-dire qu'ils sont constitués d'ondes électromagnétiques. Outre les rayons X, le spectre des ondes électromagnétiques comprend également les ondes radio, les micro-ondes, l'infrarouge, la lumière visible ou la lumière UV. La différence réside dans la longueur d'onde (qui est très petite pour les rayons X) et dans l'énergie (qui est très grande pour les rayons X).

Les rayons X ne sont pas des rayons corpusculaires, tels qu'ils sont produits lors de la désintégration radioactive des noyaux atomiques, et ne sont donc pas des rayons α ou β. Le rayonnement γ (un rayonnement photonique également produit par la désintégration radioactive) a une longueur d'onde plus courte et une énergie plus élevée que celle des rayons X. Il s'agit d'un rayonnement de type "corpusculaire".
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Comment les rayons X sont-ils produits ?
Un tube à rayons X se compose d'une ampoule de verre sous vide poussé, dans laquelle se trouvent une cathode et une anode. La cathode, un fil de tungstène, est chauffée par un courant de chauffage à une température suffisamment élevée pour qu'elle émette des électrons. Ces électrons sont accélérés vers l'anode par l'application d'une haute tension et freinés dans les couches superficielles du matériau de l'anode (généralement du tungstène). La majeure partie de l'énergie des électrons (environ 99%) est ainsi transformée en chaleur. Seule une petite partie des électrons traverse le champ électrique d'un noyau atomique d'anode et est déviée de sa direction de mouvement initiale par la force d'attraction électrique du noyau. Cette déviation s'accompagne d'une perte d'énergie de l'électron, qui est émise sous la forme d'un rayonnement photonique, les rayons X. Ce rayonnement photonique traverse ensuite l'organe à examiner du patient et frappe ensuite le film radiographique ou la plaque de détection numérique, où l'image radiographique est produite.
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Les rayons X sont-ils nocifs ?
En raison de leur haute énergie, les rayons X sont considérés comme ionisants, contrairement aux ondes électromagnétiques de la lumière ou des micro-ondes. Cela signifie qu'ils sont capables d'éliminer les électrons des enveloppes atomiques et de créer ainsi des particules chargées, des ions. Si cette ionisation a lieu dans le corps, des réactions chimiques et biochimiques peuvent entraîner des modifications moléculaires des acides nucléiques (ADN), des protéines ou des enzymes. Cela entraîne à son tour des modifications cellulaires qui peuvent provoquer des dommages chez l'individu irradié (cellules du corps) ou des dommages chez la descendance (cellules germinales).

Des dommages de l'ADN apparaissent également spontanément dans les cellules de notre corps : en l'espace d'une minute, il se produit spontanément dans une cellule à peu près autant de dommages qu'avec une dose de rayonnement de 10 mSv (mSv = millisievert, unité de dose de rayonnement). Les cellules de notre corps disposent d'un excellent système de réparation pour réparer ces dommages à l'ADN.

Une cellule endommagée par un rayonnement ionisant peut suivre trois voies en fonction de la dose de rayonnement reçue : 1. Réparation des dommages à l'ADN 2. Modifications cellulaires (faibles doses, dommages stochastiques). 3. Mort cellulaire (fortes doses, dommages déterministes). Pour que des dommages déterministes apparaissent, une dose seuil de 100 mSv est nécessaire. La dose dépassant ce seuil détermine la gravité des dommages. Des exemples de dommages déterministes sont le rougissement de la peau, la chute des cheveux ou la stérilité.

Il n'existe pas de dose seuil pour l'apparition de dommages stochastiques. Le niveau de dose détermine la probabilité d'un dommage.

Il est très difficile d'évaluer le risque d'induire un cancer par les rayons X, car des modifications spontanées de l'ADN et d'autres cancérogènes (naturels, chimiques, viraux, etc.) peuvent également provoquer un cancer. Dans de grandes études épidémiologiques basées sur les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki, le risque théorique de mourir d'un cancer induit par les radiations a été estimé à 5% par Sv. A titre d'exemple, cela signifie que pour une radiographie des poumons (dose de 80 µSv = 0,08 mSv), il faudrait s'attendre statistiquement à 4 décès par cancer par million d'examens. Pour un scanner de l'abdomen (dose de rayonnement d'environ 10 mSv), il faut s'attendre à 1 cas de cancer mortel supplémentaire pour 2000 personnes. Ces tumeurs ne se développent qu'après une longue période de latence de 10 à 15 ans (leucémies) ou de 30 à 40 ans (tumeurs solides).

Il faut opposer à ces chiffres le fait que le risque naturel de décès par cancer est de 20%. La radiographie des poumons susmentionnée fait donc passer ce risque de 200'000 par million à 200'004 par million, soit une augmentation de 0,002%.

Il ne faut pas non plus oublier que ces chiffres sont de nature purement statistique et qu'ils ont été convertis de doses de rayonnement plus élevées en petites doses. La limite de détection assurée pour l'induction du cancer par les radiations est de 200 mSv (en dessous de cette valeur, on ne peut plus distinguer une augmentation des cancers de leur fréquence spontanée). La dose d'une radiographie des poumons est donc environ 2500 fois inférieure à la limite de détection des cancers radio-induits.

Si l'on veut comparer le risque de décès par cancer accru par une radiographie pulmonaire (4 par million) avec d'autres situations, cela correspond à

• à la consommation de 2 cigarettes,
• à un trajet en voiture de 100 km,
• 3 heures de travail dans une mine de charbon,
• 8 jours de travail en usine ou
• d'avoir 60 ans pendant 20 minutes.
  Bien entendu, l'indication, c'est-à-dire la nécessité, doit être examinée de près avant tout examen radiologique. En règle générale, les bénéfices que l'on peut tirer des connaissances acquises grâce à l'examen dépassent de loin les risques liés à l'exposition aux radiations.
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Quelle est la dose d'irradiation lors d'un examen radiographique ou d'un scanner ?
Pour pouvoir évaluer les rapports de grandeur des valeurs de dose, il est important de connaître quelques valeurs de comparaison, par exemple la dose de rayonnement à laquelle nous sommes naturellement exposés chaque jour. Les sources naturelles de rayonnement comprennent surtout le radon et ses produits dérivés, qui se trouvent par exemple dans les roches granitiques des Alpes, mais aussi l'incorporation de radionucléides dans les aliments (p. ex. lait, champignons), l'inhalation de radon avec l'air respiré ou le rayonnement cosmique (soleil, système de la voie lactée). Au total, ces sources naturelles de rayonnement sont responsables d'une exposition moyenne d'environ 3 mSv par an (mSv = millisievert, unité de dose de rayonnement). A cela s'ajoutent les sources artificielles de rayonnement provenant de la médecine, de l'industrie et des effets de l'accident nucléaire de Tchernobyl, qui contribuent à l'exposition aux rayonnements à hauteur de 1 mSv par an.

Outre l'exposition aux rayonnements naturels, d'autres doses de rayonnement auxquelles nous sommes exposés peuvent être utilisées comme valeurs de comparaison : Par exemple, un vol long-courrier (vol transatlantique à 10 000 m d'altitude) entraîne une exposition supplémentaire de 0,05 mSv en raison de l'intensification des rayons cosmiques ou le fait de fumer 20 cigarettes par jour entraîne une exposition supplémentaire de 0,1 mSv en trois jours (ou environ 10 mSv en un an) en raison de l'inhalation de radionucléides dans le tabac.

Venons-en maintenant aux doses de rayonnement déterminées pour les examens diagnostiques. Il s'agit de moyennes statistiques de quelques examens fréquents :

La dose de rayonnement lors d'un examen radiologique des poumons est de 0,07 mSv, celle de la cavité abdominale de 0,5 mSv. La valeur est la même pour une mammographie (4 images). La radiographie de la colonne vertébrale lombaire entraîne une dose de 0,7 mSv. La dose reçue lors des examens des extrémités est généralement nettement plus faible, avec un maximum de 0,1 mSv.

La dose de rayonnement lors des examens CT est nettement plus élevée et s'élève à 2 mSv pour un examen du crâne, à 5-7 mSv pour la cavité thoracique, à 8-11 mSv pour la cavité abdominale et jusqu'à 40 mSv si plusieurs phases de contraste doivent être représentées. La tomodensitométrie ne représente certes qu'environ 6% des examens radiologiques, mais en raison des valeurs de dose élevées, elle est responsable de 60% de l'exposition totale aux radiations émises par les examens radiologiques.
A l'occasion d'une étude menée par l'Hôpital de l'Ile de Berne (2010), qui avait pour objectif de réduire la dose de rayonnement lors d'examens CT, nous avons pu, en tant qu'institut participant, obtenir de très bons résultats et réduire de manière significative la dose de rayonnement que nous administrons. Vous trouverez de plus amples informations à ce sujet ici.

La tomographie par résonance magnétique (IRM) et l'échographie (ultrasons) sont des méthodes d'imagerie qui ne nécessitent pas l'utilisation de rayons X. Elles permettent d'obtenir des images de haute qualité et de haute résolution.
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