Cours 2 Part 2

Question 1

Décrit les étapes de Production de radionucléides par cyclotron; reaction nucléaire : (p,xn)

Answer 1

1) Les particules chargées (H-) sont injectées à partir d’une source d’ions au centre du cyclotron.

2) Les particules sont accélérées dans une trajectoire circulaire
à l’aide d’un champ électromagnétique (magnétique maintien
la trajectoire; électrique, l’accélération). Plus grand est le rayon
de la trajectoire de la particule, plus élevée est l’énergie de la
particule.

3) À la sortie de l’accélérateur, une feuille de carbone est utilisée pour extraire les
deux électrons de l’H- (2 extracteurs; stripping process)). L’ion H+ résultant passe à
travers la feuille. L’énergie d’extraction peut être calculée à ce point.

4) Le faisceau de H+ se rend à la cible (gazeuse, liquide ou solide) où il y aura
production de radioisotopes. L’énergie calculée à ce point peut être à celle
d’extraction. On peut alors mesurer l’efficacité du cyclotron.

Question 2

C’est quoi le treshold pour une réaction nucéaire

Answer 2

L’énergie minimale Q (“treshold”) pour une réaction nucléaire = (masse totale de
l’atome cible + la masse de la particule accélérée) – (masse totale des particules
formées). Une énergie de quelques MeV à 50 MeV est nécessaire pour la
fabrication de radioisotopes.

Question 3

V ou faux: Lors de la Production de radionucléides par cyclotron, Les isotopes formés ont un nombre atomique Z différent de l’atome cible; ils sont
instables (ex avec la cible H218O, l’isotope formé est le 18F)

Answer 3

Vrai

Question 4

Que veut dire NCA

Answer 4

En réalité, c’est difficile d’obtenir ces radioisotopes sans porteurs et ils sont plutôt
identifiés comme “no carrier added” (NCA), ce qui signifie qu’aucun isotope stable
n’a été ajouté intentionnellement aux préparations.

Question 5

Exemples de radioisotopes produits par cyclotron

Écrit les étapes d’une réaction nucléaire

Answer 5

111In, commerciaux: 111Cd(p,n)111In (t1/2 = 2.8 j) (marquage des anticorps)

• Le 111Cd est la cible,
• le proton p est la particule qui va irradier la cible,
• le neutron n est émis par la particule,
• et le 111In est le radionucléide produit.

Question 6

Exemples de radioisotopes produits par cyclotron

Décrit 123I par méthode directe et un exemple d’utilisation:

Answer 6

123Te (p,n)123I (t1/2 = 13h)

122Te (d,n)123I
(SPECT, marquage des protéines)

Question 7

Exemples de radioisotopes produits par cyclotron

Décrit 123I par méthode indirecte et un exemple d’utilisation:

Answer 7

122Te (α,3n)123Xe (t1/2 = 2.1 h, EC) à 42-46 MeV –» 123I

122Te (3He,2n)123Xe à 20-30 MeV –»123I
123Te (3He,3n)123Xe à 25 MeV –» 123I

Question 8

Explique le principe de la TEP en ordre

Answer 8

1. Le traceur émetterur de β+ est injecté

2.Période d’attente: Le traceur s’accumule
dans les tissus d’intérêt.

3. Détection des photons en coïncidence par la caméra TEP

4.Traitement et reconstruction d’images
de la distribution du traceur en 3D

Question 9

Comment la Détection des photons en coïncidence par la caméra TEP se fait

Answer 9

À cause d’une réaction d’annihilation entre un postiron et en électron, formant 2 photon y antiparallèle

détection de photons  en coïncidence

Question 10

Décrit l’Effet de l’énergie du Positron (2)

Answer 10

*La distance voyagée par le
positron avant son annihilation
«détériore» la résolution spatiale.

*La distance est déterminée par
l’énergie maximale du positron du
radionucléotide et la densité du
tissu.

Question 11

Complète:
Les radionucléides qui émettent des énergies de positrons … mènent à de
meilleures résolutions spatiales (la précision de la reconstruction).

Answer 11

plus faible

Question 12

Décrit la Production de radionucléides par fission nucléaire; reaction nucléaire : (n, f)

Answer 12

La fission est le processus par lequel un nucléide lourd se casse en deux morceaux.
Ce processus est accompagné de l’émission de 2 ou 3 neutrons avec une énergie
d’environ 1.5 MeV et l’énergie libérée est d’environ 200 MeV surtout forme de
chaleur.

Question 13

Lors de la fission, qu’arrive-t-il aux neutrons de haute énergie (~1.5
MeV) formés dans un réacteur
nucléaire

Answer 13

Ils sont ralentis par des
collisions avec un modérateur (D2O, C (graphite), Cd (Cadmium)
qui absorbent les neutrons thermiques et
empêchent les réactions en chaîne non
contrôlées. En ralentissant les neutrons, il
pourra être absorbé par le noyau et initié la
fission nucléaire

Question 14

Dit les 4 caractéristiques de la fission nucléaire

Answer 14

• Si un élément lourd (235U, 239Pu) est inséré dans le bassin d’un réacteur
  nucléaire, il absorbe des neutrons thermiques (< 1 eV), ce qui induit la fission.
• Plusieurs radionucléides d’intérêt sont formés (28 < Z > 65).
• Comme ils sont riches en neutron, ils se stabilisent par émission B-.
• Ils sont produits sans porteurs (NCA); ils sont donc d’une activité spécifique
  élevée.

Question 15

Décrit la Purification de radionucléides produits par fission pour l’Iode-131

Answer 15

Pour récupérer l’131I de la cible de 235U, ce dernier est dissout dans 18% NaOH et
chauffé. Les ions métalliques précipitent sous forme d’hydroxydes, le surnageant
est collecté et acidifié, ce qui oxyde l’iodure en iode. Ce dernier est distillé et
collecté dans une solution de NaOH.

Question 16

Décrit la Purification de radionucléides produits par fission pour le Molybdène-99

Answer 16

L’uranium irradié est dissout dans l’acide nitrique et absorbé sur une colonne
d’alumine (Al2O3). Le MoO42- (molybdate) est élué avec le NaOH, purifié sur une
colonne d’échangeuse d’ions et il est ensuite utilisé dans le générateur de
technétium.

Question 17

Décrit la Production de radionucléides par capture de neutrons (n, y )

Answer 17

Les neutrons de haute énergie (~1.5 MeV) formés dans un réacteur nucléaire sont
ralentis par des collisions avec un modérateur (D2O, C, Cd) en donnant des neutrons
thermiques (<1 eV). Les neutron thermiques sont facilement attrapés par des noyaux
atomiques, qui se stabilisent par émission d’un  en donnant un radio-isotope du
même élément (porteur).

Question 18

Donne 2 exemple de la Production de radionucléides par capture de neutrons (n, y )

Answer 18

A)
98Mo(n, y)99Mo(t1/2 = 66 hrs; β-)

Il est utilisé pour fabriquer des générateurs
de technétium-99m. (appellé molybdène
irradié contrairement à celui produit par
fission).

B)
50Cr (n, y)

51Cr (t1/2 = 2.78j; y = 320 keV)

Il est utilisé pour le marquage des globules rouges.

Question 19

Quelle aurait l’activité spécifique la plus basse entre 99Mo par fission nucléaire versus par capture des neutrons. Et pk?

Answer 19

Celle par la capture des neutron, car au dénominateur on additionne la Qte 99Mo en ng et mg comparativement à la fission que c’est seulement en ng

Question 20

Décrit les Propriétés caractéristiques des radionucléides selon leur mode de production (cyclotron, fission et capture de neutrons)

Answer 20

1. Par cyclotron (p, n), (p, α) (d, n) ex: 18O(p,n)18F

• Déficience en neutron
• Désintégration par B+ ou EC
• Changement du “Z” vs. atome cible, donc “carrier free”
• Activité spécifique élevée

2. Par fission (n, f)

• Désintégration par B-
• Changement du “Z” par rapport à l’atome cible, donc “carrier free”
• Activité spécifique élevée
• Difficile à purifier

3. Par capture de neutrons (n, y ) ex: 98Mo(n, )99Mo
   - Désintégration par B-
   - Pas de changement “Z” par rapport à l’atome cible, donc avec le porteur.
   - Activité spécifique faible.
   - Pas cher.

Question 21

Décrit le processus du Générateur de radionucléides (2 étapes)

Answer 21

1. Le “parent” a une longue demi-vie relativement à la “fille”: 99Mo —» 99mTc + B- (t1/2 = 66 h; B-, 87% 99mTc et 13% 99Tc)

Fille produite par: (n –» p+ –» β- + υ- antineutrino)

2.Le 99mTc se transforme en 99Tc (état de base énergie)
par IT (transition isomérique) par émission d’un photon simple de 140 keV (t1/2 = 6 h): propriétés
physiques optimales pour son utilisation en médecine
nucléaire.
99mTc –» 99Tc + y (t1/2 = 6 h; y = 140 keV).
99Tc –» 99Ru (stable) (t1/2 = 2.1 x 105 années; B-)

Question 22

Quel est la définition du générateur et son activité

Answer 22

Le 99Mo est absorbé sous forme de molybdate (MoO42-) sur une colonne d’alumine (Al2O3). Il se désintègre en 99mTc (TcO4
1-) et après environ 4 demi-vie du 99mTc son activité est en équilibre avec celle du 99Mo:

ATc = 0.957 (AMo)t

Question 23

Décrit comment on récupère du TcO41- dans un générateur et il est utilisé pour quoi?

Answer 23

Le TcO41- est élué sélectivement de la
colonne avec une solution saline 0.9% (une
fois/jour);

il est utilisé comme tel ou incorporé dans
un produit radiopharmaceutique (> 20
produits). 80% de tous les tests en médecine
nucléaire sont à base de 99mTc.

Question 24

Caractéristiques idéales d’un générateur (nomme en 5 haha)

Answer 24

 Les propriétés chimiques de l’isotope-fille sont suffisamment différentes de celles
de l’isotope parent pour permettre une séparation efficace
 Stérile (générateur autoclavable ou préparé en milieu aseptique et élué
aseptiquement)
 Sans pyrogènes
 Simple/pratique
 Rapide à utiliser
 Il fournit un rendement élevé de l’isotope-fille à répétition et de façon reproductible
 Bien blindé pour minimiser l’exposition aux radiations pour les techniciens
 Robuste et compact pour l’expédition
 L’éluat doit être exempt de l’isotope-parent, de l’adsorbant, d’autres radioisotopes
 L’isotope-fille doit se désintégrer en un isotope stable ou à très longue demi-vie,
minimisant ainsi la dose de radiations délivrée au patient