PCSIBrizeux ADN°2 Altmayer-Henzien2016-2017 ApprochedocumentaireN°2(àrendrelemercredi16/11) Utilisationderadionucléidesenmédecine Objectif:Lebutdecetteapprochedocumentaireestd'utiliserlesconnaissancesapportéesparlecoursde cinétique macroscopique pour aborder les problématiques liées à l'utilisation des radionucléides en médecineainsiqu'àlagestiondesdéchetsradioactifs. Travailàréaliser Montrer que les données expérimentales sont en accord avec une loi cinétique d’ordre 1 pour la réactiondedésintégrationdestraceursradioactifs. » Dégagerlesavantagesliésàl’utilisationdel’iode123parrapportàl’iode131: • dupointdevuedupatientconcernéparunescintigraphiethyroïdienne; • dupointdevuedelagestiondesdéchetsparl’hôpital. Ons’appuierasurdesdéveloppementsnumériquesrigoureuxpourargumenterlaréponse. » Réaliserundiagnosticmédicaldelascintigraphiethyroïdienneprésentéedansledocument2. Document1:Activitéd’unéchantillonradioactif L’activité𝐴 𝑡 d’une substance radioactive mesure le nombre moyen de désintégrations par unité de temps. Elle s’exprime en Becquerel (symbole Bq) où 1 Bq correspond à 1 désintégration par seconde. L’activité𝐴 𝑡 estreliéeaunombredenoyauxdel’échantillon𝑁(𝑡)parlarelation: 𝑑𝑁 𝑡 𝐴 𝑡 =− = 𝜆×𝑁(𝑡) 𝑑𝑡 𝜆estlaconstanteradioactive,elles’exprimeens−1. Document2:Unexamenmédical,lascintigraphiethyroïdienne (d’aprèsBac2005Réunionetwww.med.univrennes1.frethttp://www.ch-roubaix.fr) La thyroïde est une glande, située dans la région cervicale antérieure, appliquée contre le larynx et la partie supérieure de la trachée. La fonction principale de cette glande est la sécrétiondeshormonesthyroïdiennesàpartirde l'iodealimentairequisefixetemporairementsurcette glande. De petite taille, pesant 15 à 25 g chez l'adulte et mesurant environ 4 cm en largeur et 3 cm en hauteur,ellen'estnormalementpas,ouàpeine,palpable.Maisellepeuts'hypertrophier,soitdemanière plusoumoinsdiffuseethomogène,soitdemanièrelocaliséeaveclaformationdenodule(s).Cesnodules peuventprincipalementêtrededeuxsortes:hypofixantouhyperfixant.Ilssontditshypofixantss'ilsfixent peud'iodeparrapportaurestedelathyroïde.Inversement,ilssontditshyperfixantss'ilsfixentplusd'iode quelerestedelathyroïde. La scintigraphie thyroïdienne est une technique d'exploration physiologique, elle constitue un examen complémentaireàl’explorationanatomiqueparéchographieparexemple.Cetexamenpermetdedéceler desnodulesdelathyroïde.Lorsd’unescintigraphie,uneimagedel'organeétudiéestreconstituée. » Imageobtenueaprèsscintigraphiedelathyroïded’unpatientmalade: Document3:Utilisationdetraceursradioactifs(d’aprèshttp://www.energethique.cometbacRéunion2005) Poureffectuerunescintigraphie,onutilisedestraceursradioactifs,injectésdanslecorpsdupatient.Ense désintégrant, les traceurs émettent des rayons gamma, qui peuvent être détectés par un appareil de mesure appelé "détecteur à scintillations". Celui-ci reconstitue une image de l’organe à partir des rayonnementsémis.Pourréaliserunescintigraphiedelathyroïde,onutiliselesradionucléidessuivants: technétium99,iode131,ouiode123. PCSIBrizeux ADN°2 Altmayer-Henzien2016-2017 Lorsdesadésintégration,l’iode123émetunrayonnementgamma,del’ordredelacentainedekeV,très favorableàladétection,etilauntempsdedemi-vie(oupérioderadioactive)court,de13heures.Ilsera doncprivilégiépourl'imagerie,malgrésoncoûtélevéliéàsaproductionparcyclotron. !"! ! ∗ L’iode 131 subit une désintégration d'équation : !"! !"𝐼 → !"𝑋𝑒 + !!𝑒 . L’émission de rayons gamma provientdeladésexcitationdunoyaudexénonformé.Lapérioderadioactivedel’iode131de8jourset l'émission bêta importante le rendent très favorable à une utilisation thérapeutique. De plus, son rayonnement gamma très énergétique (plusieurs centaines de keV) fait que l'on peut le choisir pour certainesapplicationsd'imagerie,pourcertainsorganesdontlemétabolismeestlent(laglandesurrénale, parexemple). 131 123 99 I I Tc –6 –1 –5 –1 𝜆131=1,023·10 s 𝜆123=1,459·10 s 𝜆99=3,21·10–5s–1 Constantesradioactivesdequelquestraceursradioactifs Modeopératoireetlectured’unescintigraphiedelathyroïde: On injecte par exemple au patient, une dose de 123I, d'activité A = 7 MBq, contenu dans une solution d'iodure de sodium NaI où l'iode est le traceur radioactif. On laisse alors l'iode se fixer sur la thyroïde pendant quelques heures, puis on réalise la scintigraphie. L’image obtenue présente des zones foncées représentantleszonesdel'organefortementémettricesenrayonsgamma.Onconsidèrequelepatientn'a plusdetraceursdanslecorpsquandilaéliminé99%delaquantitédetraceursinitiale. Document 4: Déchets hospitaliers radioactifs (d’après www.criirad.org/rayonnements/A1-effluentshospitaliers.pdf) Une grande partie de l’activité administrée est éliminée par les voies naturelles durant les heures ou les premiers jours (parfois les semaines) suivant l’administration des substances radioactives. On estime par exemple qu’environ 84 % de l’iode 131 sont éliminés via les urines des 5 premiers jours. Une partie seulement de ces effluents est collectée de manière spécifique au niveau de l’hôpital. C’est le cas par exemple pendant la phase de confinement en chambre dite « plombée » pour les patients qui subissent unethérapiequimetenjeuplusieurscentainesdeMBqd’iode131.Danscecas,leseffluentssontmisen attente avant rejet dans des cuves de décroissance. Dans le cas de l'iode 131, un liquide (des urines de patient)dontleniveaudecontaminationestde1milliondeBq/Lauraainsiuneradioactivitérésiduellede 500000Bq/Lauboutde8jours,250000Bq/Lauboutde16jours(2périodes)et5000Bq/Lauboutde2 mois(7,5périodes). AcLvitéparlitred'effluents(enBq/L) DécroissanceradioacLvede131I 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Temps(enjours) Atitreindicatif,l’arrêtédu30octobre1981prévoitque«l’évacuationdescuvesdestockagedeseffluents liquidesnepeutintervenirquesil’activitévolumiqueestinférieureà7becquerelsparlitre».Laquestion estalorscelledelacapacitédestockagedescuvesdel’hôpital. Documentcomplémentaire:Animationprésentantl’examenmédical: http://caeinfo.in2p3.fr/IMG/flash/anims/appmedi/scinti/animScintigraphieFinal.swf