Icon up Overzicht

Thalliumscintigrafie (VWO examen, 2016-2, opg 2)

Onderwerp: Ioniserende straling, radioactiviteit

Examenopgave VWO, natuurkunde, 2016 tijdvak 2, opgave 2: Thalliumscintigrafie

Thalliumscintigrafie is een techniek die gebruikt wordt om de doorbloeding van de hartspier te onderzoeken.

In het onderzoek wordt thallium-201 gebruikt. Deze isotoop ontstaat via twee reacties. Eerst wordt thallium-203 beschoten met een proton. Bij deze reactie ontstaat de isotoop lood-201. Uit het radioactieve verval van lood-201 ontstaat vervolgens thallium-201.

Opgaven

a) Geef van beide kernreacties de reactievergelijking.

De isotoop thallium-201 is radioactief en vervalt via een proces dat K-vangst heet. Bij K-vangst neemt een atoomkern een elektron op uit de binnenste elektronenschil. Bij dit proces komt alleen γ-straling vrij. Ook bij andere radioactieve stoffen die vervallen onder uitzending van α-straling of β-straling kan γ-straling vrijkomen. Toch wordt er in dit onderzoek gekozen voor een radioactieve stof die vervalt via K-vangst.

b) Leg uit waarom.

De hoeveelheid radioactieve stof die in het onderzoek gebruikt wordt, heeft een activiteit van 56 MBq. Thallium-201 heeft een halveringstijd van 3,04 dag.

c) Bereken de massa van deze hoeveelheid thallium-201.

Bij het onderzoek wordt thallium-201 ingespoten bij de patiënt. Het thallium-201 hecht zich aan de bloedvaten in het hart. Van de uitgezonden γ-straling wordt met een γ-camera een afbeelding gemaakt. Daarmee wordt een beeld gevormd dat een doorsnede geeft van een deel van het hart.


figuur 1.

In figuur 1 staat die doorsnede weergegeven in een ‘artist’s impression’.
In figuur 2 zijn afbeeldingen van doorsnedes van de hartspier weergegeven, zowel bij inspanning (lopen of fietsen) als in rust. Een lichtere kleur betekent een hogere concentratie γ-straling.


figuur 2.

De afbeeldingen in figuur 2 kunnen inzicht geven in wat er met de hartspier mis is: een tijdelijke vernauwing of een permanente afsluiting (infarct) in de bloedvaten van het hart.

Er zijn vier diagnoses die een arts zou kunnen stellen:
1) Er is geen sprake van een vernauwing en geen sprake van een infarct.
2) Er is sprake van een vernauwing, maar geen sprake van een infarct.
3) Er is geen sprake van een vernauwing, maar wel van een infarct.
4) Er is sprake van zowel een vernauwing als een infarct.

d) Leg uit welke diagnose het best door de informatie van figuur 2 wordt
ondersteund.

In de patiënten-informatie over thalliumscintigrafie staat:

Na afloop van het onderzoek blijft de radioactieve stof nog enige tijd in uw lichaam, waardoor u een minimale hoeveelheid straling uitzendt. Om personen in uw omgeving niet onnodig aan straling bloot te stellen, is het belangrijk dat u op de dag van het onderzoek een armlengte afstand tot andere mensen bewaart.

De stralingsintensiteit neemt af vanwege absorptie in het lichaam en vanwege de afstand tot de stralingsbron. In figuur 3 zijn drie punten aangegeven: het hart H, punt A en punt B. Het radioactieve hart H is te beschouwen als een puntbron. De fotonen die bij het verval van thallium-201 vrijkomen hebben een energie van 0,10 MeV.


figuur 3.

e) Voer de volgende opdrachten uit:
- Toon met een berekening aan dat de absorptie van γ-straling tussen de punten A en B in de lucht verwaarloosbaar is.
- Bereken met welke factor de stralingsintensiteit in punt B is afgenomen in vergelijking met punt A.

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.