D7 Scintigraphie. Approfondissement du thème Accompagnement personnalisé. Contenus et notions

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1 FICHE 1 Fiche à destination des enseignants Type d'activité Approfondissement du thème Accompagnement personnalisé Contenus et notions Compétences attendues Un modèle de l'atome. Noyaux (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Éléments chimiques. Isotopes. Caractérisation de l élément par son numéro atomique et son symbole. Ondes électromagnétiques. Domaines de fréquences. Connaître la constitution d un atome et de son noyau. Connaître et utiliser le symbole X. Connaître le symbole de quelques éléments. Savoir que le numéro atomique caractérise l élément. Commentaires sur l exercice proposé Conditions de mise en œuvre Remarques Socle commun de connaissances et de compétences [Pilier 3] Extraire des informations utiles d un document. Faire un graphique. Cette activité illustre le thème et le sous thème en classe de Seconde. Deux heures environ en classe entière. Santé Le diagnostic médical Lecture du document : En noir, les interventions du professeur (questions ou informations données). En bleu, les réponses attendues. En vert, les commentaires.

2 FICHE 2 LISTE DU MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS Le matériel nécessaire : Un ordinateur avec accès à Internet Un vidéo projecteur avec un logiciel de simulation de radioactivité (RAD est très bien)

3 FICHE 3 Proposition pour le professeur Objectif : Introduire ou réinvestir les contenus sur le noyau de l atome (constitution charges symbole élément isotopes) et les connaissances sur les ondes électromagnétiques. Situation déclenchante : Lors d une scintigraphie, comment fait-on pour «voir» l intérieur du corps? Première Partie : Comment peut-on observer l intérieur du corps humain? Radiographie ; échographie ; Connaissez-vous le principe de fonctionnement de ces procédés? Les réponses dépendent de l état des connaissances des élèves sur les ondes et sur l imagerie. Si aucune réponse n émerge, on peut indiquer sommairement le principe. En toutes circonstances, il faut insister sur le fait que dans ces deux cas, une onde est émise de l extérieur, et qu elle est analysée après avoir interagi avec certains organes. La scintigraphie (présentée sur support papier ou diapositives) : C est une technique d exploration du corps humain qui permet de diagnostiquer des maladies. L examen consiste à injecter une substance chimique convenablement choisie dans le corps du patient : - Elle doit contenir des atomes dont les noyaux radioactifs se désintègrent. Ces désintégrations conduisent à de nouveaux noyaux et particules de natures différentes et à l émission d ondes électromagnétiques appelées rayonnement gamma. Une exposition trop importante à ces rayons (irradiation) peut conduire à des effets somatiques (maux de tête, vertiges, nausées ) et à des effets génétiques ( mutation des cellules, cancer ). Une caméra spéciale capte ce rayonnement, on peut ainsi constituer une image des organes considérés. - Cette substance doit se fixer sur les organes que l on souhaite observer. - Quelques heures (voire quelques jours) après l injection, la caméra ne doit plus détecter de rayonnement. osseuse normale osseuse révélant une pathologie exostose : développement de tissu osseux à la surface des os

4 1. Qu'y a-t-il de surprenant dans cet examen? 2. Quelles sont les trois principales caractéristiques de la substance chimique à injecter justifiant le terme «convenablement choisie». 3. Parmi ces trois critères, quel est celui qui justifie que cet examen présente finalement peu de danger? 4. Placer sur l axe les rayonnements suivants : Rayon X, UV, IR, visible et radio. Visible fréquence en Hz Parmi ces rayonnements, quels sont ceux qui semblent les plus dangereux? Argumenter la réponse. 6. Sachant que le rayonnement gamma est le rayonnement le plus dangereux, placer celui-ci sur l axe précédent. Deuxième Partie : Quel isotope de l'iode choisir pour réaliser la scintigraphie de la thyroïde? Glande thyroïde normale Glande thyroïde anormale Lors d'une scintigraphie de la glande thyroïde, on injecte un isotope particulier de l'iode dans le corps du patient. La thyroïde fixe l iode injectée par intraveineuse en deux heures environ. Il existe plusieurs isotopes de l iode qui émettent un rayonnement gamma en se désintégrant. Les graphiques ci-dessous représentent le nombre de noyaux d'iode qui ne se sont pas encore désintégrés en fonction du temps :

5 1. Donner la composition des différents noyaux d iode dont le numéro atomique est Z = Comment nomme-t-on ces différents noyaux? 3. Lequel de ces trois noyaux semble le mieux adapté à l'examen par scintigraphie de la glande thyroïde? Justifier la réponse en argumentant. L isotope 137 est exclu car il ne resterait qu un faible pourcentage de la dose injectée à l issu de la fixation. L iode 120 resterait encore largement présent plus de dix ans après l injection ce qui est inutile (et risqué). L iode 123 laisse le temps de la fixation et en outre, il aura pratiquement entièrement disparu quelques jours après l examen Chaque noyau radioactif est caractérisé par sa demi-vie, durée nécessaire pour que la moitié des noyaux présents initialement dans l échantillon se désintègre. Pour chaque isotope correspondant aux courbes ci-dessus, indiquer la valeur de la demi-vie. Iode 120 : Iode 123 : Iode 137 : Suites possibles : Culture scientifique Domaine Isotope T 1/2 Utilisation Radiodiagnostic Imagerie scintigraphique sur gammacaméras Technétium 99 6 heures Marquage (foie, poumon, moelle osseuse) Iode jours Examen de la thyroïde Chrome jours Etude de métabolisme