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Physique
et imagerie médicale
QCM Médecine. En
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- L'iode 123 (123I), émetteur gamma pur, est utilisé pour l'imagerie scintigraphique du métabolisme thyroïdien. Vrai. - L'iode 123 peut être utilisé en tomographie par émission de positons. Faux. On injecte un traceur : celui-ci est marqué par un atome radioactif (carbone, azote, oxygène...) ; ce dernier émet des positrons. - L'iode 127 (127I), stable, est utilisé comme produit de contraste en radiologie car son numéro atomique élevé lui confère une bonne absorption des photons X. Vrai. - L'iode 131 (131I), émetteur bêta moins et gamma, est utilisé pour le traitement par radiothérapie métabolique des cancers thyroïdiens. Vrai. - L'iode 131 peut être utilisé en imagerie scintigraphique. Vrai. Echographie. - Les ondes ultrasonores peuvent se propager dans le vide. Faux. Ce sont des ondes mécaniques : elles nécessitent un milieu de propagation. - Le contraste repose sur la différence d'impédance des tissus. Vrai. On visualise les différences d'impédance acoustique des tissus traversés par les ondes ultrasonores. - Les ultrasons ne peuvent pas avoir d'application thérapeutique. Faux. Hyperthermie, fragmentation de calculs... - Lorsqu'il existe une interface tissu-air, l'air a pour effet de bloquer les ultrasons, agissant comme un "miroir acoustique". Vrai. La surface renvoie presque intégralement les ultrasons reçusit, c’est un miroir acoustique :cette réflexion est dûe à la grande différence entre les impédances acoustiques dans l’eau et dans l’air. - La propagation des ultrasons se fait à la vitesse de la lumière. Faux. environ 1500 m/s dans l'eau. (transitions des couches externes vers la
couche L). Calculer
l'énergie de liaison de la couche L et
l'énergie libérée lors de la
transition Ha
( on prendra l
= 655 nm). On donne : énergie de liaison
couche K de l'hydrogène = 13,6 eV;
h = 20/3 10-34 Js ;
c= 3 108 m/s. La couche L correspond à n = 2
d'où l'énergie de liaison : 13,6 /
22 = 3,4
eV. La transition
Ha
: passage de l'électron du niveau n=3 au
niveau n=2.
Transformation radioactive. On considère la transformation radioactive lors de laquelle le carbone 11 se transforme en bore selon le schéma suivant : 116C --> 115 B + AZX Au cours de cette désintégration, une particule chargée est émise. - Il s'agit d'une transformation isobarique. Vrai. Le nombre de nucléons ( 11) est inchangé. - Le bore est un isotope du carbone possédant un neutron de moins. Faux. Deux isotopes ont le même numéro atomique Z et des nombres de neutrons différents. - La particule chargée émise possède une charge positive. Vrai. conservation de la charge : 6 = 5+Z d'où Z = 1. - La particule chargée émise possède une charge négative. Faux. - La particule chargée émise peut s'annihiler avec un électron du milieu en émettant deux photons de 511 keV et ainsi être détectée en tomographie par émission de positons (TEP). Vrai.
Période radioactive. Un service de Médecine Nucléaire reçoit 7 jours après l'avoir commandé un flacon contenant un radionucléide dont l'activité au moment de la commande était de 4 GBq. Deux semaines après réception, l'activité mesurée dans le flacon ne vaut plus que 500 MBq. - La période du radionucléide est de 7 jours. Vrai. Entre l'instant de la commande et deux semaines après réception il s'écoule 3 semaines. L'activité est divisée par 4000/500 = 8 soit 2 3. - La période du radionucléide est de 4,7 jours. Faux. - La constante radioactive du radionucléide est de 0,15 jour-1. Faux.
-
La constante radioactive
est l'inverse de la période.
Faux. T
l =
ln2.
L'activité minimale nécessaire pour réaliser une scintigraphie de bonne qualité avec ce radionucléide est de 100 MBq. Dans ces conditions, de combien de temps dispose-t-on, après réception du flacon, pour réaliser l'examen ?
Au bout de 6 semaines l'activité résiduelle est de 4000/64~ 60 MBq, valeur inférieure à 100 Mbq. Effet Compton. - Il n'y a que deux géométries d'interaction possibles entre le photon incident et l'électron, un choc tangentiel (0°) ou un choc frontal (180°). Faux. - Le photon incident transmet une partie de son énergie sous forme d’énergie cinétique à l'électron et change de direction. Vrai. Lorsqu'un photon X passe à proximité d'un électron périphérique peu lié à l'atome, l'énergie du photon est en partie transmise à l'électron : ce dernier est arraché de l'atome et s'échappe avec une certaine énergie cinétique. Le reste de l'énergie se retrouve sous la forme d'un photon X de direction différente et d'énergie inférieure. - Pour un milieu de numéro atomique Z donné et pour les énergies inférieures à 1 MeV, la probabilité d’effet Compton diminue quand l’énergie du photon incident augmente. Faux. La probabilité d'interaction par un effet Compton ne dépend pas du numéro atomique. L'effet Compton est prépondérant dans les tissus organiques avec des photons X de grande énergie. - Si le transfert d’énergie du photon incident à l'électron est minimal(choc tangentiel), l'électron n'est pas arraché à sa couche. Faux. - Si le transfert d’énergie du photon incident à l'électron est maximal (choc frontal), le photon est dit rétrodiffusé. Vrai.
L'effet photoélectrique. - Le photon incident disparaît après son interaction avec un électron lié : on parle d'absorption totale. Vrai. Lorsqu'un photon X, assez énergétique, arrive à proximité d'un électron d'une couche profonde, le photon est absorbé et un électron est éjecté : ce dernier emporte de l'énergie sous forme cinétique. - Une partie de l’énergie du photon incident est nécessaire pour vaincre l’énergie de liaison de l’électron et l'arracher à sa couche. Vrai. - La probabilité d’effet photoélectrique diminue au profit de l'effet Compton lorsque le numéro atomique Z du milieu traversé augmente. Faux. La probabilité d'interaction par un effet photoélectrique est proportionnelle au cube du numéro atomique des atomes constituants le milieu. - Les photons diffusés après ce type d'interaction ont une énergie proche de zéro. Faux. Un électron d'une couche superficielle vient prendre la place de l'électron éjecté : un photon de faible énergie (pour les atomes constitutifs des matières organiques) est émis. - Lorsque le photon ne parvient pas à arracher l'électron, ce dernier peut voir sa charge s'inverser et se transformer en positon. Faux.
Le principe de l'imagerie radiologique repose sur la transmission d'un faisceau de rayons X à travers la matière (patient). Que peut-on dire à propos de la production des rayons X dans un tube de type Coolidge ? - Les rayons X sont majoritairement émis par désintégration radioactive d'une source de tungstène. Faux. Les électrons sont émis par un filament de tungstène chauffé par un courant électrique. Le filament constitue la cathode du tube. Une haute tension établie entre cathode et l'anode accélère les électrons émis par le filament. Ces électrons frappent alors l'anode. - Les rayons X sont majoritairement émis lors de la collision des électrons avec d'autres électrons au niveau de la cathode. Faux. - Les rayons X sont majoritairement émis lors du freinage des électrons par les noyaux au niveau de l'anode. Vrai. - Le spectre d'émission des rayons X combine un spectre continu et un spectre de raies. Vrai. Les électrons freinés par les atomes de la cible conduisent à un rayonnement continu de freinage ( une partie du spectre de ce rayonnement est dans le domaine des rayons X). Ces photons X excitent les atomes de la cible : ces derniers réémettent un rayonnement X caractéristique ( spectre de raies). - Les caractéristiques du spectre d'émission des rayons X dépendent de la valeur de la haute tension (en kV). Vrai.
Que peut-on dire de l'atténuation du faisceau de rayons X lors de la traversée du patient ? - L'atténuation du faisceau suit une loi exponentielle decroissante. Vrai. Un faisceau de rayons X traversant l'organisme est atténué par effets photo-électrique et Compton. L'atténuation dépend de la densité du milieu, de nature des atomes des tissus et de l'énergie du faisceau de rayons X. Loi de l'atténuation d'un faisceau monochromatique par un objet de densité uniforme : I = I0 exp (-µL) I0 : flux de rayons X incident ; I :flux de rayons X sortant ; µ : coefficient d'atténuation linéique du milieu ; L : épaisseur du milieu traversé. - La couche de demi-atténuation (CDA) s'exprime en m-1. Faux. - La CDA représente la profondeur au bout de laquelle le nombre de photons dans le faisceau est divisé par Ln 2. Faux. Epaisseur de matériau ( mètre) atténuant d'un facteur 2 le nombre initial de photons ( ou division par deux de l'énergie des photons initiaux ). - Le contraste de l'image radiologique dépend directement de la valeur des coefficients d'attenuation µ des tissus traversés. Vrai. - Si l'énergie maximale du faisceau est de 1,022 eV, les coefficients µ résulteront essentiellement de l'effet de création de paires. Faux. Un champ électrique intense existe autour d'un noyau : il peut transformer un photon en électron et positon : c'est l'effet de production de paires qui est le processus inverse de l'annihilation. Elle nécessite une énergie minimale du photon incident d'au moins 1,02 MeV.
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