Aurélie 22/12/08
 

 

Le Thallium : radioactivité, injection et élimination d'après DTS IMRT 02




l'élément thallium 81Tl .

Donner la composition de son nuage électronique de plus basse énergie et situé le thallium dans le tableau périodique.

 Ordre de remplissage des couches électroniques :

Klechlowsky: n + l croissant

si n + l égaux dans l'ordre croissant des valeurs de n

 

Les électrons se répartissent dans les orbitales dans l'ordre suivant :

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 4f14 6s2 5d10 6p1.

Le thallium se trouve, dans la classification périodique, à la sixième ligne et à la treizième colonne.

Le thallium naturel est un mélange de deux isotopes : 20381Tl et 20581Tl à raison de 29,5% et 70,5 % en masse respectivement.

Donner la composition des noyaux du thallium 203, du thallium 205 .

Même nombre de protons : 81 ; des nombres de neutrons différents :

203Tl : 203-81 = 122 neutrons ; 205Tl : 205-81 = 124 neutrons.


Le plomb 201 se désintègre en thallium 201 par capture électronique ou par radioactivité bêta +

Ecrire les équations traduisant chacune de ces désintégrations ?

20182Pb -->20181Tl + 01e + neutrino ( béta - )

Un noyau atomique capture un électron situé sur une couche électronique interne de l'atome. Un proton se transforme alors en neutron :

11p + 0-1 e = 10n + neutrino.


Radioactivité du thallium 201.

Pour réaliser une scintigraphie du myocarde on peut utiliser une solution isotonique stérile de chlorure de thallium 201 d'activité volumique égale à 1 mCi / mL.

L'examen nécessite l'injection par voie intraveineuse d'une activité de 78 MBq chez un individu de 70 kg et on peut acquérir les images quelques minutes après l'injection.

Le thallium 201 se transforme en mercure 201 par capture électronique ; sa période ( demi-vie) vaut T= 3,04 jours.

Les émissions principales sont : gamma à 135 keV et 167 keV ; X à 69 keV, 71 keV et 80 keV.

Expliquer ce qu'est une capture électronique.

Un noyau atomique capture un électron situé sur une couche électronique interne de l'atome. Un proton se transforme alors en neutron :

11p + 0-1 e = 10n + neutrino.

Expliquer la formation des deux émissions gamma.

Désexcitation du noyau fils.

Expliquer la formation des deux émissions X.

Un électron d'un niveau supérieur vient occuper la place vacante au niveau K ( du fait de la capture électronique) : un photon X peut être émis ou bien un électron Auger peut être éjecté.

Calculer les longueurs d'onde des photons d'énergie 69 et 83 keV.

E =69 000*1,6 10-19 = 1,10 10-14 J ; l = hc / E = 6,62 10-34*3 108 / 1,1 10-14 =1,80 10-11 m.

E =83 000*1,6 10-19 = 1,328 10-14 J ; l = hc / E = 6,62 10-34*3 108 / 1,328 10-14 =1,50 10-11 m.

Calculer les longueurs d'onde des photons d'énergie 135 et 167 keV.

E =135 000*1,6 10-19 = 2,16 10-14 J ; l = hc / E = 6,62 10-34*3 108 / 2,16 10-14 =9,19 10-12 m.

E =167 000*1,6 10-19 = 2,67 10-14 J ; l = hc / E = 6,62 10-34*3 108 / 2,67 10-14 =7,44 10-12 m.

Les résultats trouvés permettent-ils de distinguer les photons gamma des photons X ?

Les rayons gamma sont produits par des transitions nucléaires ; les rayons X sont produits par des transitions électroniques.

Certaines transitions électroniques peuvent être plus énergétiques que des transitions nucléaires : il existe un chevauchement entre les rayons X de haute énergie et les rayons gamma de faible énergie. Les rayons gamma possèdent une longueur d'onde inférieure à 5 10-12 m.

Les résultats trouvés ne permettent pas de distinguer les deux types de photons.

 





Injection et élimination du thallium 201.

Calculer en s-1 la constante radioactive l0 du thallium.

T= 3,04 jours = 3,04*24*3600 s = 2,626 105 s.

l0T = ln2 ; l0 = ln2 / 2,626 105 =2,64 10-6 s-1.

Quel est le volume de solution injectée à un patient de 70 kg et quel est le nombre d'atomes de thallium reçus par ce patient au moment de l'injection ?

Donnée : 1 Ci = 3,7 1010 Bq ;

L'examen nécessite l'injection par voie intraveineuse d'une activité de 78 MBq = 7,8 107 Bq chez un individu de 70 kg

Activité volumique : 1 mCi / mL soit 3,7 107 Bq /mL

Volume à injecter : 7,8 107 / 3,7 107 = 2,1 mL.

A = l0 N ; N = A/l0 =7,8 107 / 2,64 10-6 =2,95 1013 atomes.


Calculer l'activité restante deux heures après l'injection en absence de toute élimination biologique.

Loi de décroissance radioactive A = A0 exp(-l0t )

2 heures = 7200 s ; A = 7,8 107 exp(-2,64 10-6*7200) =7,65 107 Bq.

La période effective Teff d'un radioélément tient compte de son élimination biologique ; elle est égale au temps nécessaire pour que la radioactivité de l'organisme diminue de moitié.
Calculer la période effective dans le cas du thallium
. Expliquer pourquoi cette période effective est toujours inférieure à la période T.

Période radioactive ( ou physique) : T

Temps nécessaire pour la désintégration de la moitié des atomes d'un échantillon de nucléide radioactif.

Période biologique Tb :

Temps au bout duquel la moitié de la masse d'une substance a été éliminée de l'organisme par des processus uniquement physiologiques.

Période effective : Teff.

Temps nécessaire pour que la radioactivité ait diminué de moitié après correction de la décroissance radioactive du radionucléide.
1
Teff
=
1
T
+
1
Tb
Teff
=
T Tb
T+Tb
=T
1
1+T/Tb

Teff est inférieure à T.
Ne connaissant pas Tb, variable selon les individus, on ne peut pas calculer Teff.






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