qui sont détectés par une couronne de
capteurs (caméra à positron).
La médecine nucléaire et l'imagerie médicale fonctionnelle sont basées sur le marquage isotopique : un radioélément, ou une molécule marquée, est introduit dans l'organisme et un système de caméras couplées à un ordinateur détecte, hors du corps, le rayonnement émis.
Il est ainsi possible de suivre la progression de la radioactivité dans la circulation sanguine, de visualiser un organe et d'en étudier le fonctionnement selon la répartition du traceur et l'évolution de sa concentration.
Dès 1939, J. et E. Lawrence démontrèrent l'intérêt de l'iode radioactif dans l'exploration de la glande thyroïde. La thyroïde, qui synthétise des hormones iodées, capte de façon très sélective les molécules d'iode présentes dans le sang ou apportées sous forme d'iodure par l'alimentation. Il est ainsi possible, après administration de faibles doses d'iode 131, d'obtenir une scintigraphie de la thyroïde reflétant la distribution de la radioactivité au sein de l'organe.
Tous les radioéléments ne sont pas utilisables chez l'Homme. Ils doivent émettre un rayonnement gamma suffisant, mais leur activité doit décroître rapidement pour ne pas délivrer une dose trop élevée (iode 131, iode 123, technétium 99, thallium 201…). Le rayonnement émis est détecté par une caméra à scintillation (gamma-caméra).
Des émetteurs de positrons sont également utilisés.
Le positron est l'antiparticule de l'électron. Dès qu'un
positron rencontre un électron, la paire formée se
désintègre avec émission de rayonnements qui sont détectés par une couronne de
capteurs (caméra à positron).
Les données obtenues permettent de reconstituer l'image de l'organe en fonctionnement. Compte tenu de la courte période radioactive des émetteurs de positrons intéressants pour les études médicales (de 2 à 20 minutes), il est nécessaire de les fabriquer dans un accélérateur de particules sur les lieux mêmes de l'examen.
Les radioéléments les plus fréquemment utilisés sont le carbone 11, l'azote 13, l'oxygène 15 et le fluor 18.
Un noyau est repéré par son numéro atomique
qui indique le nombre de protons qui le
constituent et son nombre de masse 
qui
indique le nombre de nucléons.
Le symbole du noyau est
Un élément chimique est caractérisé par
son numéro atomique .
Deux noyaux isotopes ont le même numéro atomique mais des nombres de masse différents. Ils
ne possèdent donc pas le même nombre de neutrons.
Les propriétés chimiques dépendent essentiellement des électrons. Les isotopes d'un élément possèdent le même nombre de protons et donc le même nombre d'électrons. On peut en conclure qu'ils possèdent aussi des propriétés chimiques comparables.
Le marquage isotopique consiste à remplacer un atome dans une molécule par un isotope radioactif de cet atome.
Il existe les radioactivités 
,
et 
.
La radioactivité est un phénomène naturel qui se déroule donc sans intervention d'un être humain. C'est la signification du terme spontané.
Les transformations radioactives sont insensibles aux conditions extérieures.
Un noyau d'hélium est émis lors d'une
désintégration de type ,
un électron est émis lors d'une
désintégration de type et un
positron est émis lors d'une désintégration de
type .
Le positron est l'antiparticule de l'électron, ils se différencient par leurs charges électriques qui sont opposées.
?
La désexcitation intervient lorsque
les noyaux fils sont créés dans des états
excités. Ils se désexcitent alors en émettant
un photon .
Les radioéléments utilisables chez l'homme doivent posséder des demi-vies radioactives courtes afin de ne pas rester trop longtemps dans l'organisme.
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
On donne les caractéristiques de certains radio-isotopes utilisés :
| Nom | Émetteur | Demi-vie radioactive |
 |
Capture électronique | 13,3 h |
 |
|
5,24 j |
 |
Capture électronique | 72,9 h |
 |
|
8,02 j |
Tous ces radio-isotopes émettent un rayonnement
détecté par des gamma-caméras.
.
La capture électronique correspond à la capture par le
noyau d'un électron des couches proches du noyau avec formation
d'un noyau-fils et émission d'un rayonnement .
Il est impossible à l'électron de rester libre dans le noyau.
L'électron réagit avec un des protons du noyau. Il se forme alors un neutron.
Lors d'un examen clinique, on donne à un patient une dose d'iode
123 dont l'activité est 
.
de ce
radio-isotope.
A.N. 
.
de noyaux
radioactifs au moment de la prise du produit.
A.N. 
.
est-il égal à 1 ?
La loi de décroissance est
On cherche la valeur de 
telle que 
, 
.
Il faut un peu moins de 17 jours pour éliminer toute trace de
l'iode 123.
On utilise aussi en imagerie médicale des radio-isotopes qui
émettent des positrons (),
en particulier le radio-isotope 
.
Les rayonnements issus de la réaction
écrite à la question 20) possèdent
chacun une énergie de 
.
a une activité
de 
. Quelle est la
puissance transférée à la gamma-caméra si
on admet que cette dernière capte 50 % du rayonnement ?
Chaque noyau d'oxygène qui se transforme crée un
positron qui réagit pratiquement immédiatement avec un
électron présent dans le milieu ; cette
dernière réaction donne naissance à deux
photons. On peut donc en conclure que chaque noyau d'oxygène
qui se transforme donne naissance à deux photons.
Le
nombre de photons libérés chaque seconde est alors
égal à 
.
Ils transportent une énergie de valeur 
.
La puissance reçue par le capteur
est donc de 
(puisque l'énergie
précédente est une énergie par seconde).