Development of electron paramagnetic resonance spectroscopy on human fingernails for biodosimetry of radiological accidents
Développement de la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique pour la dosimétrie d'accident radiologique sur les ongles des victimes
Résumé
The purpose of this work is to assist in the management of emergency situations following accidental exposition to ionizing radiations. The earlier absorbed doses are quantified following exposure, the more efficient the medical team will be able to handle and treat the victims. In most of radiological accidents, irradiation is localized and especially to the hands. Up to now, no techniques exist to estimate these doses with sufficient accuracy. IRSN is implementing a dosimetry technique based on the quantification of radiation induced free radicals using Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy in fragments human nails. However, the analysis of irradiated nails by EPR spectroscopy remains extremely complicated. A first step was to characterize the nature of radicals at the origin of the endogenous and radio-induced signals and to study their physicochemical properties. We also study the variability of these signals, and we identified a stable UV-induced signal that definitely contributes to the endogenous signal. Two approaches to measure low doses have been proposed: one is based on the behavior of radiation-induced signals with the microwave radiation power; the other is based on the selective regrowth of the radio-induced signal after its total elimination by means of chemical treatment. We have also raised the issue of spectral analyses that is operator-dependent. To avoid manual adjustments, we proposed a uniform EPR data processing approach. Traditional EPR procedures have been vastly improved through simple, repeatable and automatic functional processing of EPR spectra.
La majorité des accidents radiologiques sont des irradiations externes et localisées au niveau des mains des victimes. Le rôle de l’IRSN est d’évaluer précisément les conséquences radiologiques afin de mettre en œuvre les stratégies thérapeutiques adaptées. Actuellement, aucune technique ne permet une estimation précoce des doses pour les irradiations des mains. Ainsi, l’objectif de la thèse est de contribuer au développement d’une méthode de dosimétrie basée sur l’analyse par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE) de prélèvements d’ongles en reliant la concentration des radicaux libres radio-induits à la dose absorbée. Toutefois, l’analyse des spectres RPE d’ongles irradiés demeure extrêmement compliquée. Une première étape a été de caractériser la nature des radicaux à l’origine des signaux endogènes et radio-induits et d’étudier leurs propriétés physico-chimiques. L’étude de la variabilité de ces signaux a ensuite été entreprise et nous avons identifié un signal UV-induit stable qui contribue de manière certaine au signal endogène. Deux approches pour doser les faibles doses ont été proposées : l’une sur le comportement des signaux radio-induits avec la puissance du rayonnement micro-onde ; l’autre sur la repousse sélective du signal radio-induit après son élimination totale ou partielle à l’aide de traitement chimique. Nous avons également soulevé la problématique des analyses spectrales qui sont opérateurs-dépendantes. Un protocole de traitement numérique des spectres RPE a été développé permettant de réduire la contribution du bruit généré par le spectromètre RPE et d’extraire de manière automatique et reproductible les variables d’intérêt.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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