Fiche de révision : Générateurs de radionucléides

📋 Plan du Cours

1. Production des radionucléides artificiels
2. Purification et préparation pharmaceutique
3. Principes généraux des générateurs
4. Fonctionnement du générateur 99Mo/99mTc
5. Activité disponible en 99mTc
6. Contrôles qualité du générateur
7. Gestion et caractéristiques des générateurs
8. Générateur 81Rb/81mKr et imagerie

📖 1. Production des radionucléides artificiels

★ À maîtriser

• Les radionucléides utilisés en médecine nucléaire sont des radionucléides artificiels produits principalement dans un accélérateur de particules ou dans un réacteur nucléaire.

📌 Dans un accélérateur, les particules incidentes sont des protons, des deutons, des hélions ou des particules alpha, tandis que dans un réacteur nucléaire les particules incidentes sont des neutrons.

• Une réaction nucléaire associe un noyau cible et une particule incidente pour former un noyau résultant, une particule émise et de l’énergie ; la fission nucléaire peut produire plusieurs noyaux.

Compléments

• Les radionucléides produits sont notamment:
  • 18F
  • 11C
  • 201Tl
  • 123I
  • 99Mo
  • 131I

💡 Astuce mémo

Accélérateur : particules chargées ; réacteur : neutrons

📖 2. Purification et préparation pharmaceutique

★ À maîtriser

• La production du 18F peut s’écrire : $^{18}_{8}O + p \rightarrow ^{18}_{9}F + n + énergie$.

• Le mélange réactionnel contient:

  • les noyaux cibles n’ayant pas réagi
  • les noyaux produits
  • les noyaux issus de la filiation du produit
  • les solvants
  • les impuretés

• 🔄 La préparation suit les étapes suivantes: purification, sélection du radionucléide d’intérêt, conditionnement et mise en forme pharmaceutique, contrôle qualité, marquage éventuel à un vecteur

Compléments

• Les techniques de purification comprennent:
  • la précipitation
  • l’extraction par solvant
  • la chromatographie
  • la distillation
  • la sublimation

💡 Astuce mémo

Purifier → sélectionner → conditionner → contrôler → marquer

📖 3. Principes généraux des générateurs

★ À maîtriser

• Les radionucléides peuvent être livrés prêts à l’emploi sous leur forme chimique appropriée ou sous forme de générateurs nécessitant une élution.

• Un générateur doit contenir un nucléide fils chimiquement différent du nucléide père afin de permettre leur séparation.

• Les périodes physiques du père et du fils doivent être compatibles avec l’utilisation clinique, le générateur étant utilisable pendant environ 2,5 fois la période physique du père.

Compléments

• Les générateurs doivent être facilement transportables afin de permettre la livraison sur des sites éloignés du lieu de production.

💡 Astuce mémo

Père radioactif → fils séparables → éluat utilisable

📖 4. Fonctionnement du générateur 99Mo/99mTc

🔑 Notions clés & Définitions

• Générateur 99Mo/99mTc : produit du 99mTc par désintégration du 99Mo adsorbé sur une colonne d’alumine

📝 Points essentiels

• Le générateur comprend: une colonne de verre tapissée d’alumine, une poche de sérum physiologique à 0,9 %, un filtre antibactérien, un flacon de recueil de l’éluat, une protection de plusieurs centimètres de plomb

• Le 99Mo a une période de 66 heures et se désintègre en 99mTc, dont la période est de 6,02 heures, avec émission d’un photon gamma de 140 keV adapté aux caméras.

📌 Le molybdate 99MoO₄²⁻ est fortement fixé sur l’alumine chargée positivement, tandis que le pertechnétate 99mTcO₄⁻ est peu retenu et peut être élué.

💡 Astuce mémo

Molybdate fixé ; pertechnétate élué

📖 5. Activité disponible en 99mTc

📝 Points essentiels

📐 Formule — L’activité de 99mTc dans la colonne vérifie $A_{99mTc}(t)=p\frac{\lambda_2 A_{99Mo}(t_0)}{\lambda_2-\lambda_1}\left(e^{-\lambda_1t}-e^{-\lambda_2t}\right)+A_{99mTc}(t_0)e^{-\lambda_2t}$.

• Lorsque le temps devient supérieur à 72 heures, les termes exponentiels associés au 99mTc deviennent négligeables et l’activité vérifie approximativement $A_{99mTc}=0{,}961A_{99Mo}$.

• Après une élution, l’activité du 99mTc augmente jusqu’à un maximum atteint après environ 23 heures, puis elle décroît selon la période du 99Mo lorsque l’équilibre s’établit.

• L’activité disponible dépend:

  • du temps écoulé depuis la dernière élution
  • du nombre d’élutions
  • de la date de calibration
  • du volume d’éluat

💡 Astuce mémo

Temps, élutions, calibration, volume

📖 6. Contrôles qualité du générateur

🔑 Notions clés & Définitions

• Pureté radionucléidique : le pourcentage de la radioactivité totale imputable au radionucléide désiré et doit être supérieure à 99,99 % pour l’éluat du générateur 99Mo/99mTc
• Pureté radiochimique : le pourcentage de radionucléide présent sous la forme chimique voulue ; elle doit être supérieure à 95 % et concerne notamment le 99mTcO₄⁻ par rapport au 99mTcO₂

★ À maîtriser

📌 La pureté chimique vérifie notamment que la teneur en aluminium provenant d’une dégradation de la colonne d’alumine reste inférieure ou égale à 10 ppm.

Compléments

• Les contrôles qualité comprennent aussi la vérification de la stérilité, du pH entre 4,5 et 7 et des endotoxines par le test LAL.

💡 Astuce mémo

PRN–PRC–PC : radionucléidique, radiochimique, chimique

📖 7. Gestion et caractéristiques des générateurs

★ À maîtriser

• Un bon générateur assure: une haute pureté radionucléidique, une haute pureté radiochimique, une haute pureté chimique, un pH entre 4,5 et 7, un bon rendement d’élution, une utilisation facile, une bonne protection contre les radiations ionisantes, une sécurité bactériologique

Compléments

• Les générateurs usagés sont soit repris immédiatement après la semaine d’utilisation, soit repris après une période de décroissance définie selon l’activité initiale avec l’industriel.

• Lors de la gestion des générateurs usagés, l’étiquette UN 2910 « matières radioactives, quantités limitées en colis exceptés » est apposée et les trèfles noirs sur fond jaune sont supprimés selon le contrat avec l’industriel.

📖 8. Générateur 81Rb/81mKr et imagerie

★ À maîtriser

• Le générateur 81Rb/81mKr repose sur les mêmes principes que le générateur 99Mo/99mTc, mais le 81Rb est fixé sur une résine échangeuse d’ions et le 81mKr est produit sous forme gazeuse.

• La période du 81Rb est de 4,58 heures, ce qui rend le générateur utilisable pendant environ une journée, tandis que la période du 81mKr est de 13 secondes.

• Le 81mKr émet un rayonnement gamma pur de 190 keV, adapté aux caméras, et son énergie différente de celle du 99mTc à 140 keV permet des images en double isotope.

📌 En scintigraphie ventilation/perfusion, le 81mKr gazeux explore l’arbre respiratoire et les macroagrégats de 99mTc explorent le réseau vasculaire pulmonaire.

Compléments

• La période de 13 secondes du 81mKr permet une utilisation sans contamination atmosphérique ni production de déchets radioactifs, et son caractère gazeux permet d’explorer des territoires pulmonaires très fins.

• L’exploration pulmonaire concerne environ 300 000 000 d’alvéoles et une surface alvéolaire de 75 m² ; les 16 premières divisions bronchiques correspondent à la zone de conduction et les divisions 17 à 23 à la zone d’échanges.

💡 Astuce mémo

Ventilation au 81mKr ; perfusion au 99mTc

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des deux générateurs