L'imagerie
médicale. Bac Sti2d biotechnologies 2015
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Le rayonnement gamma utilisé en médecine.
1.1 Donner un rayonnement électromagnétique utilisé en imagerie médicale autre que le rayonnement gamma.
TEP : tomographie par émission de positon.
1.2 Compléter le document en attribuant à chaque domaine un type de
rayonnement parmi les trois suivants : rayonnement gamma, rayonnement X
et rayonnement UV.
1.3 Compléter le document en donnant les longueurs d’onde limites correspondant au rayonnement électromagnétique visible.
L'utilisation du fluor 18 en tomographie.
2.1 Donner la composition d’un noyau de fluor 18.189F.
9 protons et 18-9 = 9 neutrons.
2.2 Donner la définition de noyaux radioactifs et de leur demi-vie.
Un noyau radioactif est un noyau instable dont la désintégration (destruction) aléatoire s'accompagne :
L'apparition d'un nouveau noyau
L'émission d'une particule notée a, ß - ou ß +
L'émission d'un rayonnement électromagnétique noté g.
La demi-vie radioactive,(ou période) notée t½,
d'un échantillon de noyaux radioactifs est égale à la durée au bout de
laquelle la moitié des noyaux radioactifs initiaux se sont désintègrés.
On a réalisé deux doses D1 et D2
de fluorodesoxyglucose contenant du fluor 18 radioactif pour deux
patients qui doivent faire un examen dans deux salles différentes le
matin même.
2.3 Déterminer la demi-vie du fluor 18.
2.4 Déterminer le temps au bout duquel le nombre de noyaux de la dose D1 est divisé par 8.
Le nombre de noyaux est divisé par 8 = 23 au bout de trois périodes ( demi-vie) soit environ 330 min ou 5 h 30 min.
L’équation de désintégration du fluor 18 peut s’écrire :
189F ---> 188O +AzX.
2.5 En appliquant les lois de conservation, déterminer A et Z.
Conservation de la charge : 9 = 8 + Z d'où Z = 1.
Conservation du nombre de nucléons : 18 = 18 +A d'où A = 0.
2.6 Donner le nom et le symbole de la particule X émise. En déduire le type de radioactivité que subit le noyau de fluor 18.
Un positon 01e est émis lors de la radioactivité de type ß+.
Lors de cette désintégration, le fluor se transforme en oxygène. Le
traceur radioactif (le fluorodesoxyglucose) devient alors une molécule
de glucose. Il peut être absorbé par les cellules saines.
2.7 Comment force-t-on le processus d’élimination de la substance du corps humain ?
Les patients doivent boire de l'eau pour éliminer les traces du traceur radioactif.
2.8 Citer l’unité de mesure de l’équivalent dose.
Le sievert ( Sv).
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Lors
de la fabrication du fluor radioactif 18, il est nécessaire pour
protéger le personnel de prévoir une épaisseur de plomb autour de
l’automate utilisé. Cet écran a une épaisseur de 10,0 cm.
La loi d’absorption du rayonnement est I=I0·exp(-µ·x), où I0
représente l’intensité du faisceau initial, I celle après traversée de
l’écran et x l’épaisseur de l’écran en mètres. Le coefficient µ a pour
valeur 46,2 m–1 pour le plomb et pour le rayonnement gamma utilisé en imagerie médicale.
2.9 À l’aide de la
loi d’absorption ci-dessus, montrer qu’une épaisseur de plomb de 10,0
cm est suffisante pour diviser l’intensité du faisceau incident par un
facteur 100 environ.
I=I0·exp(-µ·x) ; I / I0· = exp(-46,2 *0,10) = 0,00985 ~0,01.
On rappelle que la longueur d’onde d’un photon est liée à son énergie par la relation : E = h.c / l.
2.10 Que représentent E, c et l dans cette formule ? Préciser leur unité.
E : énergie en joule ; h : constante de Planck en J s ; c : célérité de la lumière dans le vide en m s-1 ; l : longueur d'onde en mètre.
2.11 Pour le rayonnement d’énergie E = 8,190 10–14 S.I. , calculer la valeur de l.
l = hc / E = 6,626 10-34 *2,998 108 / (8,190 10–14)=2,4255 10-12 m.
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La chimie dans le contrôle qualité.
Avant l’injection du traceur radioactif, il est nécessaire de lui faire subir un contrôle qualité.
3.1 Donner la définition d’une base.
Une base est une espèce, ion ou molécule, susceptible de gagner un proton H+.
Lors de la réaction acide base entre la solution d’hydroxyde de sodium (Na+ + HO–) et l’acide (HA), les couples qui interviennent sont : HA / A– et H2O / HO– .
3.2 Écrire la réaction acide base qui se produit au cours de cette étape.
HA + HO- ---> A- + H2O.
Sur le flacon de solution d’hydroxyde de sodium utilisé on trouve le pictogramme suivant :
Donner sa signification ainsi que les conditions d’utilisation en termes de sécurité.
Produit corrosif : port de blouse, lunette et gants de protection.
3.4 Le pH sanguin étant de 7,4, préciser en justifiant, s’il est acide, basique ou neutre.
A 37 °C le produit ionique de l'eau vaut Ke = 2,4 10-14 soit pKe = 13,6.
Le pH d'un milieu neutre est égal à 13,6 / 2 = 6,8.
A pH supérieur à 6,8, le sang est un milieu basique.
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