Sommaire     Section : Doses d'exposition délivrées par l'imagerie médicale.

Proposition de document à visée pédagogique en direction des praticiens.
Introduction possible au rapport du sous groupe sur les raisons de la prise en compte de la dose du patient et les moyens à mettre en œuvre.

Les rayonnements ionisants auxquels sont soumis les populations humaines résultent de l'irradiation naturelle et d'une irradiation artificielle, d'origine humaine, dont l'irradiation médicale représente la presque totalité (l'irradiation secondaire aux activités nucléaires civiles ou militaires est en pratique négligeable devant l'irradiation médicale). L'irradiation médicale concerne soit un petit nombre de personnes irradiées à fortes doses dans un but thérapeutique dans le cadre de la radiothérapie, soit un grand nombre de personnes irradiées à faible dose dans un but de diagnostic ou de dépistage, qui représente en valeur collective la source la plus importante d'irradiation après l'irradiation naturelle. L'évaluation des risques que fait courir ce supplément d'irradiation à la population est à la base de la réflexion actuelle sur la "dosimétrie patient".

Exposition humaine aux rayonnements ionisants.

Nous vivons dans un monde naturellement radioactif, qui nous soumet en permanence à une irradiation. Cette irradiation est donc inévitable et normale. L'irradiation due aux activités médicales représente, en pays développés un supplément d'irradiation de l'ordre de 50 % (tableau)

L'irradiation naturelle diffère considérablement selon les régions. En effet, selon la nature du sol ou l'altitude, les doses globales peuvent être sensiblement différentes d'une région à l'autre. En France par exemple, si l'on prend comme référence l'irradiation naturelle de la région Île-de-France (au sol sédimentaire contenant peu d'éléments radioactifs), on constate que la dose de rayonnement reçue en Bretagne (où le sol granitique contient des produits de filiation de l'uranium) est augmentée de 50 %, soit 1 mSv environ, supplément équivalent à l'irradiation moyenne de l'ensemble de la population française par les activités médicales.

Variation de l'irradiation moyenne annuelle en France selon les régions (en mSv).

On constate que la variation par rapport au niveau de base (île de France) peut aller jusqu'à 50 %, soit 1 mSv supplémentaire par an pour certaines régions (Bretagne).
Dans certaines régions du monde (hauts plateaux andins, terres riches en phosphates, sables contenant du thorium), l'irradiation naturelle peut être plusieurs fois celle de la France. Elle est par exemple multipliée par 10 dans certaines provinces brésiliennes.
L'irradiation naturelle délivrée par unité de temps à tout individu représente une "échelle de valeurs" commode pour apprécier les niveaux de dose, en particulier dans le domaine des faibles doses qui nous intéresse ici.

L'utilisation des rayonnements ionisants en médecine est de loin la source d'exposition de la population la plus importante parmi l'ensemble de celles introduites par les activités humaines. Quels sont les effets secondaires possibles qui doivent être pris en considération ?

LES CERTITUDES

On distingue deux types d'effets pathologiques liés aux expositions aux rayonnements ionisants : les effets déterministes et les effets aléatoires ou stochastiques.

Les effets déterministes

sont directement liés aux effets physiques induits par de fortes doses, par lésion directe des tissus. Ce sont par exemple les brûlures cutanées ou muqueuses, la cataracte, la destruction des cellules hématopoïtique ou des ovaires observées après de fortes doses de rayonnement, en une ou plusieurs fois. Ces effets apparaissent en règle rapidement après l'irradiation, il peuvent se cumuler dans les irradiations globales. Il existe un seuil, c'est-à-dire qu'en dessous d'une dose déterminée, variable selon les effets, rien n'est observable. Ce seuil est très supérieur aux doses auxquelles on s'intéresse en radiodiagnostic et ne peut donc être observé pour les examens diagnostiques. Les rares cas où de tels effets ont été rapportés pour des installation de diagnostic étaient au cours d'utilsation thérapeutique : radiologie interventionnelle avec des temps de radioscopie prolongée ou procédures chirurgicales (enclouage sous contrôle radioscopique avec mauvaise utilisation du matériel radiogène).

Les effets aléatoires ou stochastiques :

découlent de modification subies par le matériel génétique de la cellule. Ce sont donc des risques individuels de cancers et des risques collectifs hypothétiques d'augmentation des affections génétiques. Bien que théoriquement observables après n'importe quelle dose de rayonnements ionisants (absence théorique de seuil), ils n'ont jamais été mis en évidence pour des doses inférieures à 200 mSv (seuil "pratique" qui correspond à la limite en dessous de laquelle on parle de "faible dose". Au-delà de ce "seuil pratique", la probabilité d'apparition d'un effet aléatoire est proportionnelle à la dose, mais la gravité de cet effet est indépendante de la dose initiale. L'effet évolue pour son propre compte.

Cancérogenèse

C'est un effet indubitable des RI à fortes doses. Il a été très rapidement constaté chez les premiers utilisateurs de rayons X et de radioéléments, qui les manipulaient sans précaution particulière. Il a ensuite été mis en évidence expérimentalement chez des animaux de laboratoire. Les autres sources de connaissances dont nous disposons sont les cohortes de malades traités par radiothérapie pour affections cancéreuses ou non (PSR), mais la plus importante est l'étude des survivants d'Hiroshima et Nagasaki, connue sous le nom de "Life span study". Elle a porté sur environ 100 000 personnes, étroitement suivies depuis 1950 (l'institut consacré à cette étude à Hiroshima emploie 500 personnes). Cette étude a recensé, depuis 1950, environ 500 cas de cancers rapportés à l'irradiation subie lors des bombardements. Il faut garder à l'esprit que la probabilité pour tout individu de développer un cancer au cours de son existence est de l'ordre de 25 % Ces 500 cancers représentent donc l'excès de cancers observés, en sachant que doivent survenir naturellement environ 25 000 cancers dans cet effectif. Les irradiations concernées ont été administrées à forte doses et dans un temps très bref (fort débit de dose). À partir de ces données épidémiologiques solides (grands effectifs, surveillance rigoureuse) a été mise en évidence une relation indiscutable entre l'irradiation et la survenue de cancers avec une relation sensiblement linéaire entre la dose reçue et la probabilité d'apparition de ceux-ci, mais uniquement pour des doses élevées : il n'y a pas eu d'augmentation du taux de cancers chez les personnes ayant reçu des doses inférieures à 0,5 Sv. C'est pourquoi la courbe de relation dose-effet n'a pas de partie initiale (figure).

La relation est sensiblement linéaire au dessus d'un seuil, en dessous duquel il n'a jamais pu être mis en évidence d'effet, notamment après les explosions d'Hiroshima et Nagasaki. Pour pouvoir extrapoler un effet aux faibles doses il faut reconstruire la partie initiale de la courbe par prolongation vers l'origine. Le modèle linéaire (qui n'est pas le plus probable) donne la certitude de ne pas sous estimer l'effet cancérogène. C'est celui qui est adopté, dans un souci de sécurité.
Il existe donc un seuil pratique en dessous duquel il n'y a pas d'effet observable. Néanmoins, l'effet potentiel des faibles doses de radiations ionisantes (doses inférieures à 200 mSv) a été calculé à partir de ces données, en extrapolant la partie linéaire de la courbe vers l'origine, sans tenir compte de la réalité du seuil. Un autre facteur de surestimation lors de l'extrapolation aux faibles doses est que ces faibles doses sont généralement reçues de façon fractionnée et à faible débit de dose. Or un autre fait solidement établi de la radiobiologie est le moindre effet d'une quantité de rayonnement lorsqu'elle est administrée en plusieurs fois ou à faible débit. Le facteur de réduction du risque pour une dose de rayonnement ionisant administrée en plusieurs fois ou à faible débit de dose est compris entre 2 et 10. Par souci de sécurité ce facteur de réduction n'est généralement pas pris en compte dans l'évaluation du risque des faibles doses par extrapolation. On voit donc que le calcul de l'effet de faibles doses en extrapolant la partie linéaire de la courbe en deçà du seuil pratique et en négligeant l'effet du fractionnement et/ou du faible débit de dose, surestime considérablement le risque, de l'avis de tous les spécialistes, au premier rang desquels ceux de la Commission internationale de protection radiologique (CIPR), chargés de fixer les limites réglementaires d'exposition. Néanmoins, dans un souci de sécurité maximale, c'est ce modèle délibérément pessimiste qui est retenu pour l'appréciation du risque, avec la certitude de ne pas le sous-estimer.

Tératogenèse et cancérogenèse post-natale

L'induction de malformations et, plus généralement, d'anomalies de développement par l'exposition in utero à des rayonnements ionisants est un fait bien établi expérimentalement. La période de plus grande vulnérabilité à l'effet des rayonnements ionisants est le stade d'organogenèse. Avant l'implantation, les effets obéissent à une règle de "tout ou rien", c'est-à-dire que l'œuf disparaît ou n'est pas affecté. Pendant la période fœtale la fréquence et la gravité des malformations diminuent et les seuls effets observables sont des retards de développement. Soulignons qu'il s'agit ici d'un effet déterministe, pour lequel il existe un seuil que la CIPR fixe prudemment à 0,1 Sv (100 mSv) mais qui est plus probablement de l'ordre de 0,5 à 1 Sv
Chez l'homme, les études faites après Hiroshima et Nagasaki n'ont pas montré d'augmentation du taux de malformations. En revanche on a constaté chez 20 % des enfants irradiés à forte dose (> 500 mSv) une diminution du périmètre crânien, associée ou non à un retard mental. Bien que l'irradiation de la mère (troubles hématologiques et infections), ainsi que les conditions précaires d'hébergement et nutrition aient pu jouer un rôle dans l'apparition de ces insuffisances de développement, il est vraisemblable qu'elles aient eu pour cause l'irradiation in utero. Elles représentent le seul effet observé.
D'autres observations faites en clinique humaine, pour des fortes doses délivrée en radiothérapie à des femmes enceintes ont constaté l'absence d'autres malformations induites par ces irradiations ; ainsi chez des femmes enceintes irradiées pour cancer du col ou maladie de Hodgkin n'ont été mis en évidence qu'un très petit nombre d'effets, également microcéphalie et retards mentaux, à l'exclusion de toute autre malformation. Selon les propres termes de Mole, expert mondialement reconnu de radiopathologie : "La conclusion, fondée sur l'ensemble des données disponibles, est que l'idée largement répandue de la forte radiosensibilité des mammifères, homme compris, à l'induction de malformations par irradiation au stade de l'embryon est fausse".
Un autre effet de l'irradiation in-utero est un risque de cancérogenèse différée, retenu d'après les résultats d'une enquête menée dans les années 50 chez les enfants dont les mères avaient subi une pelvimétrie (Stewart et Molé), et reçe des doses voisines de 200 mSv. Les études fondées sur cette cohorte ont montré un accroissement des cancers de l'enfance, particulièrement les leucémies. Bien que cet effet n'ait pas été confirmé par la surveillance des enfants irradiés in-utero à Hiroshima et Nagasaki et que selon la CIPR : "les données ne sont pas cohérentes et les incertitudes sont considérables", il faut néanmoins admettre, toujours dans un souci de prudence, que ce risque existe pendant toute la grossesse, avec une probabilité calculée d'induction de cancers de l'enfance (entre 0 et 15 ans) de 5 pour 10 000 pour 10 mSv.

Effets génétiques

Les rayonnements ionisants sont capables, au même titre que de multiples agents, d'induire des mutations à dose moyenne et fortes en expérimentation animale (drosophile, souris). Les effets génétiques proprement dits sont néanmoins très limités. Ainsi une étude (Russel) ayant porté sur plus de 80 générations de souris (ce qui représenterait chez l'homme une période de 2 500 ans), irradiées à 2 Gy par génération, n'a pas montré d'augmentation d'affections génétiques ou de malformations transmissibles.
Les données épidémiologiques humaines, qui ont porté sur la descendance des survivants d'Hiroshima et Nagasaki et celle de malades irradiés, n'ont pas montré pour des doses fortes à fort débit de dose, donc dans les conditions les plus sévères, d'augmentation des anomalies génétiques ou d'augmentation des malformations ou affections malignes, supposées secondaires à des mutations, dans la descendance des sujets irradiés. Comme le constate Schull, généticien et rapporteur de l'immense somme de travaux consacrés aux conséquences des explosions japonaises : "..despite the monumental investment in time and labor that has been made, no unequivocal evidence of radiation-related genetic damages emerges."(Schull. "Effects of atomic radiations"-1995-Wiley-Liss).
De même les études de grande envergure portant sur des populations soumises à des niveaux d'irradiation naturelle importante (jusqu'à 30 fois le niveau moyen de la France) n'ont montré aucune augmentation des maladies à transmission héréditaire.
Là encore se pose donc le problème de la validité de l'extrapolation à l'homme des expérimentations animales à fortes doses et forts débits de dose. Les résultats des calculs d'extrapolation sont d'autant plus hypothétiques que, à la différence de la cancérogenèse où l'extrapolation se fait à partir d'effets observés chez l'homme à forte doses, l'extrapolation pour les effets génétiques ne peut se faire qu'à partir de l'expérimentation animale puisqu'aucun effet n'a jamais pu être mis en évidence dans l'espèce humaine. L'absence d'effets génétiques réels s'explique par la réparation chromosomique. Depuis 20 ans, de nombreux travaux ont montré qu'il existait des mécanismes de réparation efficace des lésions de l'ADN constituant les chromosomes. L'assertion selon laquelle les lésions chromosomiques sont irréversibles et cumulatives est donc inexacte. Néanmoins, dans un souci de sécurité maximale, on préfère ne tenir compte que des données expérimentales. Les calculs des effets génétiques, constituant avec la cancérogenèse le "détriment" potentiel des radiations ionisantes ne repose donc que sur une double extrapolation, de l'animal à l'homme d'une part et des fortes doses avec fort débit de dose aux faibles doses d'autre part. La CIPR propose sur cette base une probabilité d'augmentation de 1 % par Sv à l'équilibre (10 à 15 générations).
Soulignons que les travaux les plus récents (Abelson, Koshland "Science", 1994) sur les mécanismes de réparation de l'ADN amènent clairement à une remise en question de l'extrapolation de l'effet des fortes doses à celui des faibles doses, non seulement pour les effets génétiques, mais également pour les effets cancérogènes.

LES INCERTITUDES

Résultent donc de l'impossibilité de démontrer scientifiquement l'existence ou l'inexistence d'effets aux faibles et très faibles expositions. Les hypothèses déduites d'observations fortes doses de rayonnements ionisants servent de base aux principes de la radioprotection, en adoptant systématiquement les modèles les plus péjoratifs afin d'avoir la certitude de ne pas sous estimer les effets. Il faut bien comprendre que les niveaux de risque ainsi déterminés ne sont pas une probabilité de risque, mais une limite supérieure de ce probabilité, la probabilité réelle pouvant être comprise entre zéro et cette limite supérieure.

LES HYPOTHESES DE LA RADIOPROTECTION

La radioprotection a pour objectif de proposer un système de gestion du risque radiologique qui tienne compte des connaissances et des incertitudes scientifiques. Un organisme international, la Commission internationale de protection radiologique (CIPR) est chargé de proposer des normes de radioprotection tenant compte de ces incertitudes pour être certain de "ne pas faire d'impasse" sur un risque même si sa probabilité est très faible.

LA QUANTIFICATION DU RISQUE

L'induction d'effets stochastiques, en particulier de cancers, est une préoccupation majeure en radioprotection, notamment en ce qui concerne les faibles doses délivrées par le radiodiagnostic. Cela est particulièrement vrai chez l'enfant, en raison de son potentiel de "vie", qui lui laisse tout le temps nécessaire pour extérioriser les conséquences éventuelles d'une radioexposition. Il faut cependant souligner que la population pédiatrique est relativement peu concernée par les explorations radiologiques et le risque cancérogèrne diminue évidemment avec l'âge (figure ) alors que la fréquence des explorations radiologiques augmente avec l'âge.

Évolution du risque théorique de cancer en fonction de l'âge au moment de l'irradiation.

Exemple de risque dégressif avec l'âge : risque maximal de cancer de la thyroïde après une exposition de 0,3 mSv. On constate que le risque, un peu inférieur à 1/million pour la vie entière si l'exposition a lieu

LA GESTION DU RISQUE

La justification des actes

Elle consiste à ne pas effectuer d'examen entraînant "inutilement" une exposition, soit parce que leur apport diagnostique est trop faible, soit parce qu'ils peuvent aisemment être remplacés par des techniques diagnostiques qui n'utilisent pas les rayonnements ionisants. Ce principe de justification s'exerce à deux niveaux :
justification générique pour l'introduction d'une procédure ou l'évaluation d'une pratique. Il s'agira par exemple de textes réglementaires concernant des explorations radiologiques systématiques en médecine du travail ou de recommandations de pratiques cliniques ou de références médicales opposables résultant de conférences de consensus et déclarant injustifiées certaines explorations dans certains types de pathologies.
la justification individuelle relève d'un ensemble d'informations que seuls les praticiens impliqués sont en mesure d'évaluer . Elle nécessite d'évaluer pour chaque examen le bénéfice pour le patient et l'emploi possible d'autres techniques diagnostiques non irradiantes, tout particulièrement chez l'enfant.

L'optimisation des expositions

Une fois l'acte décidé, il convient de réduire les expositions au niveau le plus bas qui permette d'obtenir l'information recherchée. C'est l'adaptation au diagnostic du principe général "Aussi bas que raisonnablement possible" de la radioprotection des travailleurs exposés (CIPR 73). Il faut cependant souligner que l'irradiation diagnostique est entreprise à la recherche d'une information nécessaire à la mise en œuvre d'un traitement dont bénéficiera le patient, alors que pour les travailleurs, l'irradiation n'est qu'une nuisance professionnelle potentielle.
La recherche systématique de rédution des doses délivrées consiste à :
agir sur les sources : contrôles de qualité des installations s'assurant de l'adéquation des quantités de rayonnement délivrées aux doses nécessaires à l'obtention d'une information diagnostique.
agir sur les mentalités : limiter l'exploration à la stricte obtention de l'information au détriment des aspects esthétiques ou superfétatoires.
agir sur les pratiques en développant une "culture de radioprotection" : limiter les champs d'entrée à la surface minimale (diaphragmes), protéger les organes sensibles etc.
Ceci suppose une formation initiale et continue des professionnels.

Dans tous les cas il faut envisager le coût de chaque mesure en regard de son efficacité. L'expérience prouve que beaucoup peut être gagné sans coût ou à un coût très faible.
Sans doute plus de 50 % de l'irradiation médicale peut ainsi être limitée sans coût supplémentaire, ou à faible coût.
Les variations considérables que l'on peut constater dans les niveaux de dose délivrée pour un même type d'examen confirme qu'il existe un large potentiel pour une réduction significative des doses individuelles moyennes et collectives associées aux pratiques de radiodiagnostic.

FOURNIR L'INFORMATION AU PATIENT

Bien que, comme nous l'avons vu, le risque soit faible et essentiellement spéculatif, il s'intègre dans un double climat de méfiance surmédiatisée vis à vis des radiations ionisantes d'une part et de demande d'information sur l'ensemble des problèmes de santé publique (sang contaminé, amiante, vache folle etc.). Il faut anticiper cette demande du public, afin d'éviter un excès d'inquiétude dont les effets seraient de très loin supérieur au risque théorique des rayonnements, mais apprendre à présenter le risque. Exemple du rejet de la mammographie par certaines femmes qui associent sans discernement "rayons" et "cancer. Ne vaudrait-il pas mieux présenter les données en termes de risque versus risque ? L'intérêt de la mammographie de dépistage s'énoncerait alors : "Le risque cancérogène d'une mammographie annuelle est plus de 10 fois inférieur au risque de mourir prématurément d'un cancer non diagnostiqué à temps en l'absence de mammographies de dépistage".

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