2) Rayonnement et demi-vie de l’iode 123

A. Désintégration par émission de rayonnement gamma γ  

L'iode 123 est l'isotope radioactif de l'iode utilisé pour la scintigraphie.

       Contrairement à l'iode stable   qui possède 127 nucléons dont 53 protons et 74 neutrons, l'iode 123 possède dans son noyau 70 neutrons et 53 protons.

Or, à cause de l'interaction électromagnétique, les protons d'un même noyau se repoussent du fait de leur charge électrique; la cohésion du noyau est assurée par une interaction forte entre protons et neutrons et dépend du rapport entre le nombre de neutrons et de protons. Le diagramme de Segré montre ainsi les valeurs de N et de Z permettant au noyau d'être stable ou instable, également appelé la vallée de la stabilité.

De ce fait son noyau ne contient pas la bonne proportion de protons/neutrons pour d'acquérir une stabilité maximale. Il cherche alors à se transformer en un autre noyau stable en émettant des particules, chaque transformation est appelée désintégration. La radioactivité est la transformation d'un atome avec l'émission de rayonnements.

       On observe grâce au diagramme de Segré que l'iode ¹²³I atteint le plus rapidement une stabilité si son noyau parvient à avoir la même composition que celui de l'élément Tellure .

Pour atteindre cette stabilité il existe différents moyens de rééquilibrer le noyau.

On note ainsi que l'   a le même nombre de nucléons que le   . Cependant son nombre de protons Z_I=53 est supérieur à celui de l'élément Tellure Z_Te=52.

Pour cela un des protons de l'   se change en neutron. Cette transformation se fait par une capture électronique (en concurrence avec la désintégration beta plus β+ émettrice de positron). Le noyau capture un électron du cortège électronique, un proton se combine ainsi avec cet électron pour donner un neutron. Avec cette capture électronique, il n'y a pas d'émission de particules chargées mais seulement un neutrino, notée v ('nu' grec).

Cependant cette transformation ne permet pas l'émission de particules chargées et donc l'obtention d'image.

Après la capture électronique, le noyau électronique n'est pas totalement stable et reste excité. De plus l'électron absorbé, le plus souvent un de la couche K, laisse un ''trou'' qui nécessite alors un réarrangement du cortège électronique.

Pour désexciter le noyau fils qui possède alors un énergie excédentaire, il s'ensuit l'émission d'un rayonnement gamma γ (l'émission d'une onde électromagnétique constituée de photons).

On peut dresser des schémas de désintégration donnant les énergies possibles des photons émis ainsi que leur probabilité d'émission.

On remarque que les photons d'énergie 159 keV ont la plus grande probabilité d'être émis (+90%).

B. Activité de cellules thyroïdiennes et décroissance radioactive

Animation : La décroissance radioactive

De plus on peut connaître l'activité des différentes cellules folliculaires de la thyroïde en ayant connaissance de l'activité radioactive de l'iode injecté qui varie en fonction du temps.

L'activité radioactive désigne le nombre de désintégration de noyaux radioactifs par seconde et l'unité est le Becquerel Bq. Cette unité étant très petite, l'activité de sources radioactives s'exprime le plus souvent en multiples du Bq.

En effet, l'activité injectée au début est connu de même que la période de l'élément ¹²³I par la loi de décroissance radioactive. Cela permet de connaître l'activité radioactive de l'¹²³I à un temps t grâce à la formule :

A(t), l'activité radioactive de l'¹²³I au temps t, exprimé en MBq

A(0), l'activité radioactive injectée (au temps 0), exprimé en MBq

e, la constante d'Euler ou de Neper qui vaut environ e=2,718

λ, la constante radioactive caractéristique de ¹²³I (représentant la probabilité qu'a un noyau de disparaître par unité de temps) donnée par :

                                                                 λ=

T étant le période de l'élément

ln étant logarithme naturel ou népérien, logarithme de base e, tel que e ^lnx = x

Ainsi si on injecte 7,4 MBq, qui est une activité souvent injectée, on connaît l'évolution de l'activité radioactive de l'¹²³I dans le corps et donc des émission de photons de celui-ci.

Par exemple au bout de 3 heures :

Ainsi on sait qu'au bout de 3 heures, l'activité radioactive de l'¹²³I est alors de 6,3 MBq et cela permet donc d'avoir une bonne appréciation de l'intensité du rayonnement gamma recueilli. Par conséquent de mieux connaître l'activité des différentes cellules de la thyroïde et de mieux localiser les anomalies.

         De ce fait par l'émission de rayonnement gamma et de photons, l'¹²³I permet le ''rayonnement du patient''.