Enoncé AD N°2 - CPGE Brizeux

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.
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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