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Radioactivité médicale

P.108-109

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ACTIVITÉ D'EXPLORATION

1
Radioactivité médicale

Depuis sa découverte à la fin du XIX^e siècle, la radioactivité a été mise à profit dans le domaine médical, notamment pour le traitement de différentes formes de cancers. Pour autant, son utilisation n’est pas sans danger.

➜ Quels sont les risques liés à la radioactivité ?

Objectifs

Citer des applications dans le domaine médical.
Déterminer les isotopes radioactifs d’un élément à partir d’un diagramme ( $N$ , $Z$ ).

Frise interactive
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Doc. 1
Histoire de la radioactivité

La découverte de la radioactivité a permis de faire de nombreuses avancées dans le domaine médical avec l’apparition des premières radiographies et des traitements par radiothérapie.

Eras

Évènements

1893 - : Découverte des rayons X par W. Röntgen (Prix Nobel 1901). |
1896 - : Mise en évidence des rayons uraniques par H. Becquerel (Prix Nobel 1903). |
1898 - : Découverte du radium et du polonium par M. Curie (Prix Nobel 1903) et P. Curie (Prix Nobel 1903). |
1901 - : Curiethérapie et émission <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>α</mi></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\alpha</annotation></semantics></math>α L’atome se scinde en un noyau d’hélium et un atome plus léger. <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msubsup><mrow></mrow><mi>Z</mi><mi>A</mi></msubsup><mtext>X</mtext><mo>→</mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow><mi>Z</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>A</mi><mo>−</mo><mn>4</mn></mrow></msubsup><mtext>Y</mtext><mo>+</mo><msubsup><mtext> </mtext><mn>2</mn><mn>4</mn></msubsup><mtext>He</mtext></mrow><annotation encoding="application/x-tex">^A_Z\text{X} \rightarrow \ ^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + \ ^4_2\text{He}</annotation></semantics></math>ZAX→ Z−2A−4Y+ 24He |
1937 - : Interdiction du radium non thérapeutique. |
1950 - : Tomographie et émission <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msup><mi>β</mi><mo>+</mo></msup></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\beta ^+</annotation></semantics></math>β+ L’atome se scinde en un atome fils et une particule chargée positivement : un positon. <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msubsup><mrow></mrow><mi>Z</mi><mi>A</mi></msubsup><mtext>X</mtext><mo>→</mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow><mi>Z</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mspace width="1em"/><mi>A</mi></mrow></msubsup><mtext>Y</mtext><mo>+</mo><msubsup><mtext> </mtext><mn>1</mn><mn>0</mn></msubsup><msup><mtext>e</mtext><mo>+</mo></msup></mrow><annotation encoding="application/x-tex">^A_Z\text{X} \rightarrow \ ^{\quad A}_{Z-1}\text{Y} + \ ^0_1\text{e}^+</annotation></semantics></math>ZAX→ Z−1AY+ 10e+ |
1951 - : Scintigraphie et émission <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msup><mi>β</mi><mo>−</mo></msup></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\beta ^-</annotation></semantics></math>β− L’atome se scinde en un atome fils et une particule chargée négativement : un électron. <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msubsup><mrow></mrow><mi>Z</mi><mi>A</mi></msubsup><mtext>X</mtext><mo>→</mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow><mi>Z</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mspace width="1em"/><mi>A</mi></mrow></msubsup><mtext>Y</mtext><msubsup><mo>+</mo><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mspace width="0.5em"/><mn>0</mn></mrow></msubsup><msup><mtext>e</mtext><mo>−</mo></msup></mrow><annotation encoding="application/x-tex">^A_Z\text{X} \rightarrow \ ^{\quad A}_{Z+1}\text{Y} + ^{\enspace 0}_{-1}\text{e}^-</annotation></semantics></math>ZAX→ Z+1AY+−10e− |
1951 - : Émission <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><mi>γ</mi></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\gamma</annotation></semantics></math>γ Un noyau excité redescend vers un niveau d’énergie plus stable en émettant un photon. <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow><msubsup><mrow></mrow><mi>Z</mi><mi>A</mi></msubsup><mtext>Y</mtext><mo>∗</mo><mo>→</mo><msubsup><mtext> </mtext><mi>Z</mi><mi>A</mi></msubsup><mtext>Y</mtext><mo>+</mo><mi>γ</mi></mrow><annotation encoding="application/x-tex">^A_Z\text{Y}* \rightarrow \ ^A_Z\text{Y} + \gamma</annotation></semantics></math>ZAY∗→ ZAY+γ |
1976 - : Interdiction du radium thérapeutique, remplacé par l’iridium et le césium. |

Supplément numérique

CEA / Com Ci Com Com Ca.

Doc. 2
Diagramme ( $N$ , $Z$ ) de Segrè

On répertorie actuellement 118 éléments chimiques et 287 noyaux stables pour près de 2 800 noyaux radioactifs que l’on peut représenter sur le diagramme de Segrè avec en abscisse le numéro atomique

Z

et en ordonnée le nombre de neutrons

N

Supplément numérique

Cliquez ici pour découvir un diagramme ( $N$ , $Z$ ) de Segrè animé, afin d’observer la structure atomique de chaque isotope et de découvrir leur stabilité ou types d’émissions.

Doc. 3
Radioprotection

Doc. 4
Exposition à la radioactivité

L’exposition à la radioactivité naturellement présente dans l’air et dans l’alimentation est quasi-permanente. Elle peut varier en fonction de la zone géographique.
Une exposition ponctuelle est également possible lors d’examens médicaux ou de voyages en transports aériens, par exemple, avec des doses radioactives parfois importantes.
Ces différentes expositions peuvent entraîner des problèmes de santé à plus ou moins long terme.

Compétences

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

Questions

1. Proposer une explication au fait que le radium non thérapeutique ait finalement été interdit.

2. Identifier la zone du diagramme (

N

Z

) correspondant à chaque type d’émission et citer la ou les particules en excès dans chaque cas.

3. Dans le milieu médical, le carbone 11 est utilisé pour la tomographie, l’iode 131 pour la scintigraphie et le radium 226 pour la radiothérapie. À l’aide d’une classification périodique, écrire les équations des désintégrations associées.

4. Préciser à quoi servent les protections dans les salles de radiothérapie.

Voir les réponses

Synthèse de l'activité

Lister les risques encourus en cas d’exposition lors d’une radiographie.

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1Radioactivité médicale

➜ Quels sont les risques liés à la radioactivité ?

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Eras

Évènements

Supplément numérique

Doc. 2Diagramme (NNN, ZZZ) de Segrè

Supplément numérique

Doc. 3Radioprotection

Doc. 4Exposition à la radioactivité

Compétences

Questions

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Histoire de la radioactivité

Doc. 2
Diagramme ( $N$ , $Z$ ) de Segrè

Doc. 3
Radioprotection

Doc. 4
Exposition à la radioactivité