SRO om Nuklearmedicinsk fysik

Denne SRO med overtitlen "Nuklearmedicinsk fysik" beskæftiger sig med følgende:

- Technetium 'malkekoen', der bruges som radioaktivt sporstof til knoglescintigrafi
- Den radioaktive henfaldskæde
- Matematisk modellering i form af en kompartmentmodel, der beskriver ovenstående henfaldskæde
- Aktiviteten af de enkelte isotoper
- Den medicinske anvendelse
- En specifik strålingscase (dosis m.m.)
- Comptonspredning
- Fysisk forsøg: 'Halveringstykkelsen af gammastråling i bly'

Opgaveformulering
Titel: Nuklearmedicinsk fysik
I opgaven skal du kort redegøre for arbejdsgangen vedrørende fabrikering og anvendelse af Tc-mærket DPD på Nuclearmedicinsk Afdeling, Århus Sygehus, herunder skal du redegøre for den eksperimentelle opstilling ved knoglescintigrafi samt ”fortolkning” af knoglescintigrafi optagelserne. Nedenstående spørgsmål hjælper dig på vej.
Beskriv kort princippet i Technetium ”Malkekoen”
99Tc* dannes ved et β^--henfald af 99Mo. Den dannede 99Tc*- har en exitationsenergi på 140,5keV og henfalder til grundtilstanden
Opskriv henfaldsskemaet og henfaldsdiagrammet for henfaldet af 99Mo. Beregn Q-værdien for henfaldet.
Forklar hvordan man matematisk kan modellere antallet (og dermed aktiviteten) af 99Mo, 99Tc* og 99Tc i henfaldskæden der foregår i malkekoen.
Forklar hvordan differentialligningerne (6) fremkommer .
Løs ligning 1. i (6) vha. ”separation af de variable” og eftervis at (7) og (8) er løsninger til differentialligningerne nr. 2 og 3 i (6). Omskriv de tre udtryk for antal kerner til udtryk for aktivitet, A(t).
Anvend det udledte udtryk for A2(t) til at plotte en graf over aktiviteten af 99Tc* som funktion af tiden, hvis man ikke udvasker technetium til undersøgelser. Plot også grafen for aktiviteten af 99Mo (dvs. A1(t)) i samme koordinatsystem. For at kunne plotte funktionen skal du kendek2. Denne værdi skal du finde ud fra de udlevere måledata for aktiviteten af 99Tc*. Brug i dine plots at start-aktiviteten af 99Mo er på 43 GBq, at startaktiviteten for 99Tc* er 0.
Diskuter kort aktivitetskurvernes forløb for 99Tc* og 99Mo. Hvornår er det bedst at malke/eluere generatoren?
På Nuklearmedicinsk afdeling elueres Technetium-generatoren (Malkekoen) hver morgen inden dagens patienter ankommer. Producer nu selv grafer (i samme koordinatsystem) for aktiviteten af 99Tc* og 99Mo for de første 48 timer (dvs. 2 malkninger).
Demonstrer evt. hvorledes dine producerede udtryk for aktiviteterne A1(t) og A2(t) kan anvendes til at løse problemstillingen beskrevet på det vedlagte bilag omhandlende en akut patient.

Ved en undersøgelse indsprøjtes Tc-mærket DPD i en patient. I det følgende skal du regne på dette. En person der vejer 70 kg får indsprøjtet en mængde 99Tc*med aktiviteten 700MBq.
Beregn massen af den mængde 99Tc* som blev indsprøjtet?¬¬
I det følgende antages at kroppen består af vand. I DATABOGEN er anført halveringstykkelsen for absorption af gammastråling i vand.
Find halveringstykkelsen af γ-stråling i vand. Hvorfor er det rimeligt at antage at kun en vis brøkdel af strålingen absorberes i kroppen.
Det antages at 60 % af fotonerne afsætter deres energi samt at 99Tc* øjeblikkeligt fordeles jævnt i kroppen. Endvidere antages at 99Tc*ikke udskilles fra kroppen.
Hvor stor er den absorberede dosis og den ækvivalente dosis, som patienten modtager i løbet af behandlingen.
Du skal gennemføre et eksperiment hvor halveringstykkelsen af γ-stråling i bly bestemmes. Øvelsen udføres på Risskov Gymnasium. Ved vurderingen vil der blive lagt vægt på formidlingen af udførelsen af forsøget, præsentation af data samt behandlingen af data.

Lærers kommentar

Rigtig god og sammenhængende opgave, som besvarer opgaven på et højt niveau. Patientcase til forsøg kunne med fordel inddrages for at højne niveauet yderligere. Arbejd med at redegøre for de sidste detaljer, så en læser, der ikke kender emnet indgående kan forstå teksten. Der er fine forklaringer af sammenhænge - arbejd på i endnu højere grad at forklare, hvorfor de enkelte dele er interessante at beskæftige sig med, og hvordan den viden bruges.

Karakter: 10 (stort)

Indhold

Opgaveformulering 1
Abstract 3
Indledning 5
Technetiumgeneratoren 5
Henfaldet I technetiumgeneratoren 6
Kompartmentmodellen 7
Isotopernes aktivitet 8
Aktiviteten uden eluering 9
Aktiviteten med eluering 10
Medicinsk anvendelse 11
Strålingscase 12
Dybdedosiskurver 13
Comptonspredning 14
Halveringstykkelsen af gammastråling I bly 15
Konklusion 17
Litteraturliste 19
Bilag 20