Aurélie 30/08/09
 

 

Production et utilisation du scandium 44, immunothérapie avec l'astate 211 d'après DTS IMRT 2009

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Grâce à des protons de haute énergie, le noyau de scandium 44 est obtenu à partir de calcium 44 selon la réaction notée 44Ca (p, n) 44Sc.

Ecrire l'équation de cette réaction nucléaire.

4420Ca + 11p --->4421Sc + 10n.

Donner la configuration électronique de plus basse énergie de l'atome de scandium 44 ( 4421Sc ).

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1.

Situer l'élément scandium dans la classification périodique à 18 colonnes.

3ème colonne et 4ème ligne.

Le schéma de la désintégration du noyau de scandium 44 est représentée ci-dessous :


Ecrire l'équation de la désintégration ß+ du noyau de scandium 44 symbolysée par la flèche 1, en précisant le symbole du noyau obtenu.

4421Sc ---> 01e + 4420Ca

Ecrire l'équation de la transformation de X' en X. De quelle nature est le rayonnement émis ? Calculer son énergie.

Le noyau de calcium 44 est dans un état excité ; il se désexcite en émettant un photon g d'énergie 1,2 MeV.

4420Ca* ---> 4420Ca + 00g.

Le scandium 44 a un temps de demi-vie ( période radioactive T = 4,0 heures).

Que signifie cette donnée ?

 L'activité initiale de l'échantillon diminue de moitié en 4 heures.

Des études sont actuellement menées en TEP ( tomographie par émission de positons) pour développer une technique employant du scandium 44.

Pourquoi lit-on dans les revues le terme "TEP 3 gammas " ? Justifier la réponse.
Le scandium 44  émet un photon gamma juste avant d’émettre un positon.

 L'annihilation du positon fournit deux photons gamma supplémentaires

 





 

Web

www.chimix.com


a Immunothérapie avec l'astate 211.

L'astate 211 est radioactif a ; le temps de demi-vie est T = 7,2 h.

L'équation de production de ces noyaux s'écrit :

20983Bi + 42He ---> 21185At + 2 10n.

Ecrire cette équation sous la forme symbolique proposée au paragraphe précédent.

209Bi ( 42He, 2n ) 211At.

Ecrire l'équation de désintégration de l'astate 211 en identifiant le noyau obtenu.

21185At ---> 42He + AZX

Conservation de la charge : 85 = 2 +Z d'où Z =83 ( élément bismuth Bi )

Conservation du nombre de nucléons : 211 = 4 + A d'où A = 207

21185At ---> 42He + 20783Bi

On injecte à un patient un échantillon d'activité 10 mCi contenant de l'astate 211.

Calculer dans le système internationnal d'unités, la constante radioactive de l'astate 211.

l = ln2 / T avec T = 7,2 h = 7,2*3600 s =2,592 104 s.

l = ln2 / 2,592 104 =2,674 10-5 ~ 2,7 10-5 s-1.

Calculer le nombre N de noyaux d'astate injectés au patient.

A = l N avec A =10 mCi = 0,01 Ci = 0,01* 3,7 1010 = 3,7 108 Bq.

N = A / l = 3,7 108 / 2,674 10-5 =1,384 1013 ~ 1,4 1013 noyaux.





La particule alpha est émise avec une énergie cinétique E = 6,78 MeV. Dans une tumeur cancéreuse on supposera, en première hypothèse, que le transfert d'énergie linéique ( TEL) de ces particules alpha vaut 120 keV/µm.

Calculer la distance parcourue par ces particules alpha. Comparer cette distance au diamètre d'une cellule cancéreuse égal à environ 20µm.

6,78 MeV = 6,78 103 keV puis 6,78 103 / 120 = 56,5  µm.

La distance parcourue par les particules alpha est environ trois fois supérieure à la taille d'une cellule cancéreuse.
L'énergie moyenne nécessaire pour former une paire d'ions dans l'eau vaut  w =32 eV.
Calculer le nombre total d'ionisations I provoquées par une particule alpha dans  la tumeur en assimilant les cellules cancéreuses  à l'eau.

6,78 MeV = 6,78 106 eV

I =6,78 106  / 32 = 2,1 105.

En déduire  l'ionisation spécifique ( ou densité d'ionisation linéaire  ) IS.

Nombre de paires électron / ion crées par la particule incidente, par unité de longueur.

TEL = IS w ; IS = TEL / w = 120 000 / 32 = 3,75 103 paire d'ion /picomètre.

L'hypothèse d'un TEL constant est-elle réaliste ? Justifier.
Le TEL n'est pas constant : une fois qu'une particule a pénétrée dans la matière, sa vitesse va diminuer ; le pouvoir d'arrêt est proportionnel  à l'inverse du carré de la vitesse. Le pouvoir d'arrêt linéique est identique au TEL.





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