Examen de scintigraphie dans un hôpital





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Partie A : Montre cardio-fréquencemètre et circulation sanguine

Pour s’entraîner de façon optimale, notre sportif a fait l’acquisition d’une montre possédant la fonction fréquencemètre. Cette fonction permet de mesurer la fréquence cardiaque et d’avoir des informations sur la circulation sanguine.

  1. Au repos, il note sa fréquence cardiaque qui est de 55 pulsations par minute.

Chaque pulsation cardiaque envoie 75 cm3 de sang dans une artère.
Calculer, en L.min 1, le débit sanguin dans l’artère, noté D.
On rappelle que 1 cm3 = 1 x 10 –3 L.

  1. Après l’échauffement, le fréquencemètre indique une valeur de 120 pulsations par minute ce qui correspond à un débit de 9 L.min1, soit 1,5 x 10 –4 m3 .s –1.
    La relation liant le débit D d’un liquide en régime permanent à sa vitesse d’écoulement v et à sa section S est :

D = S.v.

Ces grandeurs sont exprimées dans les unités du système international.
La vitesse d’écoulement du sang dans l’artère étant v = 5,4 x 10 –1 m.s –1, calculer la section S de l’artère en m2 puis en cm2.
On rappelle que 1 cm² = 10 – 4 m².


  1. La section d’une artère est un des paramètres ayant une influence sur la valeur de la résistance hydraulique.
    En régime permanent laminaire, le débit en volume D est proportionnel à la perte de charge DP suivant la relation :

    La différence de pression entre les deux extrémités d’une portion d’artère est DP = 60 Pa.
    Calculer la résistance hydraulique R, exprimée en unité SI, de cette portion d’artère.


  2. Citer un autre facteur influençant la valeur de la résistance hydraulique.

Partie B : Montre GPS et ondes électromagnétiques

Ayant activé la fonction GPS de la montre, l’élève part courir sur un sentier. Le Global Positioning System (GPS) est un système de positionnement par satellite.

Les communications entre le récepteur GPS et les satellites s’effectuent par des ondes électromagnétiques de fréquence ν = 1,5 GHz se propageant à la vitesse c dans le vide, avec c = 3,0 × 108 SI.

L’élève se souvient qu’une onde électromagnétique peut s’interpréter comme étant un flux de photons. Chaque photon transporte une énergie E définie par la relation :


La constante de proportionnalité h a pour valeur h = 6,63 x 10–34 J.s.

On rappelle que 1 GHz = 109 Hz.
1. Quelle est l’unité SI de la célérité dans le vide de ces ondes électromagnétiques ?

2. Montrer que la longueur d’onde l des ondes utilisées par le GPS est de 0,20 m soit 2,0 x 108 nm.

3. Ces ondes font-elles partie du domaine du visible ? Justifier votre réponse.

4. Calculer l’énergie E d’un photon associé aux ondes électromagnétiques de la montre GPS.

Exercice 3, Nelle Calédonie, Nov.2012 Transfusion sanguine - Scintigraphie (7,5 points)

Partie A : Transfusion sanguine

La circulation sanguine peut être assimilée à un circuit hydraulique dans lequel circule le sang sous l'action de la pompe cardiaque. En cas d'hémorragie, une transfusion sanguine est indispensable pour restituer le volume sanguin normal appelé volémie.

Lors d'un don du sang, on prélève 450 mL de sang à un donneur, en  15 minutes.

1. Montrer que le débit en volume du sang dans le tuyau qui amène le sang à la poche de prélèvement est D = 5,0´10 – 7 m3 s– 1.

On rappelle que 1 mL = 1´10 6 m3.

2. On rappelle que le débit en volume D d'un liquide est lié à la vitesse moyenne v d'écoulement de ce liquide et à la section S du tuyau par cette relation : D = v. S.
Le tuyau permettant de recueillir le sang du donneur a une section S = 2,5 mm2. En déduire la vitesse d'écoulement v du sang dans ce tuyau, exprimée dans l’unité du système international durant ce don du sang.

On rappelle que 1 mm2 = 1´10 6 m2.

3. La loi fondamentale de la statique des fluides entre deux points A et B est exprimée par la relation :

pB-pA =  g h.

Indiquer ce que représente chaque grandeur et son unité.

4. L'homme blessé est allongé sur une civière. Montrer que sa pression sanguine est approximativement la même en tout point de son corps.

5. Cet homme nécessite une transfusion sanguine qui va être réalisée à partir d'une poche de sang suspendue en hauteur par perfusion intraveineuse.

5.1. La tension veineuse du patient est T = 6,0 cm de mercure ( cm Hg).
Montrer que la pression du sang dans la veine est égale à environ 1,09´105 Pa.
On donne : 1 cm Hg = 1333 Pa et la pression atmosphérique patm = 101 325 Pa.
5.2. Quelle condition doit remplir la pression du sang apporté par la perfusion pour pénétrer dans la veine ?
5.3. En déduire la hauteur minimale h entre la surface du sang dans la poche à perfusion et l'entrée de la veine.

On donne : rsang = 1,06´103 SI, g = 9,81 SI

Partie B : Scintigraphie

On prescrit au patient, comme examen complémentaire, une scintigraphie myocardique permettant de visualiser l'irrigation sanguine de son cœur. Pour cela, on lui injecte un traceur radioactif : le thallium 201.

  1. Le thallium201 a une période radioactive T = 73 h.

1.1. Définir la période radioactive.
1.2. On injecte au patient un échantillon d'activité initiale A = 60 MBq.
Quelle est l'activité de cet échantillon au bout de 146 h ?
1.3. Estimer au bout de combien de temps on pourra considérer que l’échantillon de thallium radioactif injecté est devenu inactif.

2. Le thallium (Tl) 201 se désintègre en mercure (Hg) 201, selon l'équation de désintégration radioactive suivante :



2.1. Recopier et compléter l’équation de désintégration radioactive précédente.

2.2. Indiquer le nom de la particule et le type de radioactivité correspondant.

Exercice 1, Nelle Calédonie, Nov.2013 Radioactivité : datation au carbone 14 – Champ magnétique (7points)

Partie A : Radioactivité : datation au carbone 14

Dans l'Antiquité, le port de cette ville s'étendait dans une zone proche d'un marécage. Un bateau fut abandonné à l'époque et s'est progressivement enfoncé dans la vase, ce qui a assuré sa conservation. Les archéologues souhaitent déterminer l'âge du bateau par une technique de datation au carbone 14. Sur le site internet du commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), on peut lire :

Le carbone est très répandu dans notre environnement et, en particulier, il entre dans la constitution de la molécule de gaz carbonique présente dans l'atmosphère. Ce carbone est constitué principalement de carbone 12. Cependant, une petite proportion de carbone 14radioactif se trouve à l'état naturel. Le rapport carbone 14 / carbone 12 est équilibré entre l'atmosphère et le monde du vivant (animal, végétal...) durant toute la vie de chaque individu grâce aux échanges nécessaires à celle-ci (respiration, photosynthèse et alimentation).

Après la mort d'un organisme, le carbone 14 n'est plus renouvelé par un échange avec le monde extérieur. Sa proportion diminue dans les organismes car il se désintègre petit à petit.

1. Equation de la désintégration du carbone 14

    1. Les noyaux atomiques de symboles et sont des isotopes du carbone. Définir le mot « isotope ».

    2. Nommer les constituants du noyau de l’atome de carbone .

    3. Le carbone 14 se désintègre en émettant un électron . S’agit-il d’une radioactivité de type ,  ou ?

    4. Ecrire l’équation de la réaction de désintégration du carbone 14 en indiquant les lois de conservation utilisées. Données : ; ; ;
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