Câu hỏi bài 6 trang 122 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Trước khi chụp ảnh cắt lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi...

Dược chất phóng xạ FDG có thành phần là đồng vị \({}_9^{18}F\) với chu kì bán rã là 110 phút, được sử dụng trong chụp ảnh cắt lớp PET. Dược chất này được sản xuất bằng cách bắn phá vào các hạt đồng vị \({}_8^{18}O\) nhờ một loại hạt được tăng tốc băng máy gia tốc (Hình 25.4).

a) Xác định loại hạt được tăng tốc trong máy gia tốc biết rằng ngoài \({}_9^{18}F\), sản phẩm bắn phá còn có neutron và phát xạ tia gamma.

b) Trước khi chụp ảnh cắt lớp PET, bệnh nhân sẽ được tiêm liều lượng dược chất FDG để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi. Hai bệnh nhân cùng cân nặng, cùng sử dụng FDG trong cùng một đợt sản xuất, nhưng được tiêm ở 2 thời điểm cách nhau 60 phút. Hỏi người nào sẽ được tiêm lượng FDG nhiều hơn? Xác định phần trăm lượng FDG nhiều hơn này cần được tiêm.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức về vật lý hạt nhân

Lời giải chi tiết :

a) Hạt được tăng tốc là hạt proton

b) Do độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi không đổi, nên lượng FDG tiêm cho bệnh nhân thứ nhất phụ thuộc vào cân nặng của người đó.

Sau 60 phút, lượng FDG còn lại trong cơ thể bệnh nhân thứ hai:

\(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} = {N_0}{.2^{ - \frac{{60}}{{110}}}} = 0,685{N_0}\)

Để đảm bảo độ phóng xạ trên mỗi kg cân nặng là 0,1 mCi, bệnh nhân thứ hai cần được tiêm lượng FDG nhiều hơn so với bệnh nhân thứ nhất:

Lượng FDG cần tiêm thêm: \({N_0} - 0,685{N_0} = 0,315{N_0}\)

Phần trăm lượng FDG cần tiêm thêm: \(\frac{{0,315{N_0}}}{{{N_0}}}.100 = 31,5\% \)