Brevet FR2911694A1 — publié le 20080725

L'invention concerne la surveillance de l'exposition à des radionucléides de personnes impliquées dans un accident nucléaire ou radiologique et: suspectes de contamination interne. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à la détection par scintillation liquide de contamination pulmonaire par des radionucléides émetteurs alpha. Lorsque le radionucléide dans le corps de la victime est un émetteur gamma d'énergie impercante, il peut facilement être détecté par une méthode directe, à l'aide d'un spectromètre gamma situé à l'extérieur de l'organisme de la victime. Dans le cas d'une contamination interne par un radionucléide émetteur alpha ou bêta, la détermination de la contamination par méthode indirecte doit être envisagée. Il convient d'utiliser la radiochimie, c'est-à-dire la mesure de la radioactivité dans des échantillons biologiques prélevés sur la victime. En cas de suspicion de contamination pulmonaire par des radionucléides émetteurs de particules alpha, il est connu d'utiliser, à titre d'échantillon biologique, du mucus nasal. La technique consiste à recueillir le prélèvement sur un mouchoir de type Kleenex et à le traiter chimiquement avant un comptage par scintillateur solide (ZnS). Cette technique présente l'inconvénient d'être très contraignante car elle nécessite différentes étapes de préparation chimique qui la rendent longue et le résultat n'est obtenu qu'au bout de 4 heures au minimum. En effet, les mouchoirs en papier contenant le mucus nasal des personnes suspectes de contamination sont d'abord 30 calcinés dans un four à micro--ondes. Cette calcination, très longue, permet de détruire les matières organiques qui atténuent la détection des particules alpha. Les cendres obtenues sont étalées en couches épaisses, puis comptées sur détecteur. La qualité du support est importante, étant donné que si les cendres recueillies sont en trop grande quantité, il y a auto-absorption du rayonnement alpha au sein des cendres et la détection est approximative. Chaque mouchoir est introduit dans un flacon en verre préalablement identifié à l'aide d'un stylo graveur sur ve=:re. Il ne doit pas être tassé pour obtenir une meilleure calcination. Un mouchoir vierge qui sert de blanc réactif est calciné, puis traité avec les autres échantillons. La calcination a lieu dans un four à micro-ondes du type MAS 7 000, pendant quasiment 4 heures. La température maximale est de 550 C pour ne pas faire fondre le flacon. La destruction des matières organiques est complète lorsque l'on obtient des cendres blanches, comme vérifié visuellement. Après refroidissement des échantillons, les cendres sont remises en suspension dans 2 à 3 ml d'acide nitrique, puis transférées dans une coupelle en inox à rebord. L'acide est évaporé sur plaque chauffante, puis les échantillons sont placés dans un compteur de type alpha IN20 fabriqué par Eurysis Mesure. Le temps de comptage varie entre 600 et 3600 secondes. La limite de détection de la technique est 100 mBq par 25 échantillon. On constate que la limite de détection de cette technique est satisfaisante et qu'elle permet un tri parmi les personnes suspectes de contamination. Cependant, la longueur du traitement chimique de 30 l'échantillon est très pénalisante en cas d'urgence où il est impératif de renseigner rapidement les victimes et l'autorité responsable de la mise en œuvre des secours sur l'état sanitaire du personnel impliqué. Lors de la phase de restauration du site, cette technique longue complique la gestion du personnel autorisé à entrer en zone contaminée. L'accès en zone contaminée est en effet conditionné par les résultats de la surveillance de l'exposition durant la période de travail précédente. Pour pallier aux inconvénients précités, le but de la présente invention est de diminuer le temps nécessaire à l'analyse d'un échantillon, en supprimant la phase de traitement chimique de la matrice solide. On a eu l'idée d'utiliser la scintillation liquide sur les émetteurs alpha, afin de répondre au problème posé. En outre, on a modifié la nature du support en remplaçant le mouchoir de la technique antérieure par un papier buvard. Son volume réduit permet son immersion dans un faible volume de liquide scintillant. De plus, le papier buvard est plus rigide que le mouchoir Kleenex> et la fabrication du support est plus aisée. Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé de mesure par scintillation de la contamination chez l'homme par des radionucléides émetteurs de particules alpha, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a)on recueille le mucus nasal de la personne suspecte de contamination sur un support, b)on place le support et la fraction du mucus nasal recueillie dans un flacon contenant un liquide scintillant, c)on effectue un comptage des désintégrations des émetteurs alpha contenus dans le liquide scintillant à l'aide d'un compteur à scintillation liquide. Le mucus nasal est recueilli sur un support composé d'un 30 fragment de papier buvard fixé à une tige. Le liquide scintillant est composé d'un solvant organique et de solutés primaires et secondaires associés à des agents surfactants. Le solvant du liquide scintillant est choisi parmi les solvants aromatiques tels que le toluène, le cumène ou le xylène. Les solutés primaires sont choisis parmi le le diphényl-2,5 5 oxazole (PPO) ou le phényl-5-(biphényl-4) oxadiazole-1,3,4 (PBD). Les solutés secondaires sont des agents fluorescents choisis parmi le bis(phényl-5 oxazol.yl-2)benzène-1,4 (POPOP), le bis(diméthyl-1,4 phényl-5 oxazolyl-2)benzène-1,4 (diméthyl 10 POPOP) ou le bis(O-méthylstyryl.)benzène-1,4 ( bis MSB). La technique de mesure d'activité par scintillation liquide consiste à mélanger le produit radioactif à mesurer à un liquide scintillant et transformer l'énergie des rayonnements ionisants, consécutifs aux désintégrations 15 radioactives, en lumière détectable et quantifiable. La source scintillante ayant été définie au départ, le rendement de détection est constant pour la matrice étudiée. Le phénomène de scintillation est le résultat de l'interaction des rayonnements ionisants avec des composés 20 doués de propriétés de fluorescence. L'énergie cinétique des particules alpha émises par le radio-isotope est transférée aux molécules de solvant et entraîne leur excitation. L'énergie d'excitation du solvant est transmise aux molécules de soluté primaire qui elles-mêmes cèdent leur énergie aux 25 molécules de soluté secondaire. En se désexcitant, les molécules de soluté secondaire restituent leur énergie d'excitation sous forme de photons lumineux. C'est le phénomène de scintillation. La scintillation est détectée au final par les photomultiplicateurs. Le nombre de photons émis 30 est proportionnel au nombre de désintégrations radioactives qui se produisent dans l'échantillon. Cependant un certain nombre de précautions mentionnées ci-après sont à prendre afin d'éviter des erreurs dans les mesures. Selon le procédé de l'invention, le mucus nasal est recueilli sur un support composé d'un fragment de papier buvard fixé à une tige et le support est placé dans un flacon contenant un liquide scintillant. Afin de tenir compte du bruit de fond de la matrice et de l'appareil de scintillation, il est nécessaire de réaliser un blanc réactif dans des conditions identiques à celles utilisées pour l'échantillon. Ce blanc réactif est réalisé avec deux supports vierges humidifiés d'eau d'activité aussi basse que possible par rapport à l'activité à mesurer. Les conditions suivantes doivent être identiques entre les mesures du blanc réactif et des échantillons : même type de flacon, même géométrie de remplissage, même type de support, stabilité de la température de l'ensemble de la détection, valeur de l'indicateur d'affaiblissement lumineux incluse dans la gamme d'étalonnage. La mesure peut être influencée par les phénomènes de chimiluminescence ou d'atténuation de spectre dus à la présence d'entités chimiques, ainsi que par la présence de radionucléides autres que celui à mesurer. En effet, la présence de certains composés dans la matrice de l'échantillon est susceptible d'interférer sur le phénomène de scintillation. Ces interférences sont appelées quenching ou affaiblissement lumineux. Selon le mécanisme d'interaction, on distingue deux types de 30 quenching - le quenching chimique résulte de l'absorption de l'énergie de la particule alpha ou de l'énergie d'excitation des molécules scintillantes par des composés non scintillants présents dans la matrice. La chaîne de transfert d'énergie entre la particule alpha et le scintillateur secondaire est interrompue et aucun photon ne sera donc émis. le quenching couleur est produit par des composés colorés présents dans la matrice. Les photons émis au cours du phénomène de scintillation sont absorbés ou diffusés par ces composés, ce qui diminue le nombre de photons qui parviennent au niveau des photocathodes du scintillateur. Quelle que soit la nature du phénomène prédominant, le quenching provoque une diminution de l'énergie et du nombre de photons émis par les réactions de scintillation. Il entraîne donc un déplacement du spectre vers les faibles énergies et surtout une diminution du nombre de particules détectées. Cette diminution du rendement de détection est d'autant plus importante que la concentration en composés quenchants est élevée. Afin de calculer l'activité d'un échantillon, il est nécessaire d'établir la relation entre le rendement de détection et le niveau de quenching de l'échantillon. Deux méthodes de correction de quenching sont fréquemment utilisées. La méthode de standardisation interne. Elle consiste à évaluer le quenching par la réalisation d'un standard interne. Cette méthode de correction est la plus sûre mais est assez laborieuse car elle nécessite de mesurer la radioactivité de l'échantillon une deuxième fois après avo=_r ajouté le standard de référence. 5 10 15 20 25 30 La méthode de standardisation externe. Elle utilise une source de rayonnement gamma placée à l'extérieur du flacon contenant l'échantillon. Le rayonnement gamma produit des électrons Compton au sein du liquide scintillant. L'absorption des électrons Compton dans le liquide scintillant entraîne alors des réactions de scintillation et l'émission de photons détectés par les photomultiplicateurs. La présence d'un composé quenchant dans le mélange échantillon-liquide scintillant provoque des modifications du spectre produit par les électrons Compton : diminution du nombre de coups détectés et déplacement vers les faibles énergies. L'étude mathématique des modifications des spectres obtenus en présence de la source gamma permet de déterminer l'intensité du quenching au sein de l'échantillon. Ces méthodes mathématiques d'étude de spectres sont complexes et varient d'un constructeur d'appareils à l'autre. Elles permettent de déterminer le paramètre indicateur de quenching . L'étude de la relation entre ce paramètre et le rendement de détection pour des étalons de travail dans lesquels on a ajouté une quantité croissante d'agent quenchant permet d'établir une courbe d'affaiblissement lumineux grâce à laquelle on peut appliquer une correction de quenching adaptée à chaque échantillon. 8 Exemple de réalisation : Les supports sont des drapeaux composés d'une allumette et d'un morceau de papier buvard. Ils ne sont pas normalisés. Avant le prélèvement narinaire, chaque drapeau est humidifié par quelques gouttes d'eau distillée, ou à défaut d'eau du robinet. Un drapeau différent est introduit par narine, puis les deux drapeaux sont placés dans une pochette en plastique et acheminés au laboratoire. L'ensemble des manipulations est effectué, si possible, sous scrbonne. Il faut limiter toute exposition directe des flacons de liquide scintillant et de comptage à la lumière du soleil ou à la lumière fluorescente, afin d'éviter les phénomènes de luminescence et/ou de dégradation du liquide scintillant. On introduit les deux drapeaux dans un flacon en polypropylène. Les drapeaux sont conservés dans le flacon pendant toute la durée des opérations. A l'aide d'une dispensette, on dépose 5,5 ml de liquide scintillant connu sous la dénomination commerciale Ultimagold XR de la société Packard, pour obtenir un volume final d'environ 6 ml. On agite le flacon énergiquement après fermeture pour homogénéiser le mélange, puis on le place dans un récipient 25 de 20 ml. Le liquide scintillant présente une bonne miscibilité pour la mesure des faibles activités, il permet d'obtenir un mélange stable. Dans le cas de la mesure d'échantillons contenant des 30 activités relativement faibles, le bruit de fond ne peut en aucun cas être négligé. La mesure d'un blanc réactif permet de vérifier que la chaîne de traitement des 9 échantillons n'engendre pas de contamination significative et que l'instrumentation de mesure fonctionne correctement. La préparation des blancs est identique à celle des échantillons. Au moins un blanc est réalisé pour une série de 20 échantillons : 2 drapeaux avec 5,5 ml de liquide scintillant dans un flacon de 6 ml qui est ensuite placé, comme les précédents, dans un récipient c.e 20 ml. Un comptage de 600 secondes, cu de 3600 secondes au besoin, 10 est réalisé par un technicien à l'aide d'un compteur à scintillation liquide. Les compteurs utilisés sont composés d'un puits pour placer le flacon à scintillation, d'un photomultiplicateur, d'une électronique pour le traitement du signal et, le plus souvent 15 d'une source pour permettre un étalonnage interne. Les appareils choisis sont connus sous la dénomination commerciale WALLAC 1414 GUARDIAN de la société Perkin Elmer et TRI CARB LSC de la société Packard. La mesure est effectuée dans une fenêtre d'énergie 20 caractéristique de l'émission alpha. L'activité des drapeaux est donnée avec son incertitude absolue et exprimée en général en Bq/échantillon. Le temps de comptage est en principe de 600 secondes, la limite de détection est de l'ordre de 50 mBq avec un 25 rendement de l'ordre de 100 Par rapport à la technique antérieure, le temps et la sensibilité de détection sont donc considérablement améliorés. Les résultats sont ainsi obtenus quelques minutes seulement après l'arrivée de l'échantillon au laboratoire, ce qui est 30 nettement plus satisfaisant vis-à-vis de la victime et de l'autorité responsable de la mise en œuvre des secours. Le temps de réalisation des opérations est considérablement raccourci par rapport à la technique classique nécessitant la calcination du support papier. Ce temps est au maximum d'une dizaine de minutes, contre quatre heures par la technique classique. Les prélèvements peuvent être effectués sur le personnel sortant de l'aire nucléaire accidentée, dans le cadre d'une surveillance classique de chantier en médecine de prévention. Le personnel contrôlé négatif peut à nouveau être affecté à un travail en zone contaminée, après une période de repos. Le personnel contrôlé positif est adressé au service médical pour une prise en charge spécifique. REVENDICATIONS 1-Procédé de mesure par scintillation de la contamination chez l'homme par des radionucléides émetteurs de particules alpha, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes . a)on recueille le mucus nasal de la personne suspecte de contamination sur un support, b)on place le support et la fraction du mucus nasal recueillie dans un flacon contenant un liquide scintillant, c)on effectue un comptage des désintégrations des émetteurs alpha contenus dans le liquide scintillant à l'aide d'un compteur à scintillation liquide. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 15 mucus nasal est recueilli sur un support composé d'un fragment de papier buvard fixé à une tige. 3-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide scintillant est composé d'un solvant organique et de 20 solutés primaires et secondaires associés à des agents surfactants. 4-Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le solvant du liquide scintillant est choisi parmi les solvants 25 aromatiques tels que le toluène, le cumène ou le xylène. 5-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les solutés primaires sont choisis parmi le diphényl-2,5 oxazole (PPO) ou le phényl--5-(biphényl-4) oxadiazole-1,3,4 30 (PBD). 6-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les solutés secondaires sont des agents fluorescents choisis parmi le bis(phényl-5 oxazolyl-2)benzène-1,4 (POPOP), le12 bis(diméthyl-1,4 phényl-5 oxazolyl-2)benzène-1,4 (diméthyl POPOP) ou le bis(O-méthylstyryl)benzène-1,4 ( bis MSB).