Thème : santé Sous thème : diagnostic médical COURS : LES ONDES ET L IMAGERIE MEDICALE

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1 Thème : santé Sous thème : diagnostic médical COURS : LES ONDES ET L IMAGERIE MEDICALE Le monde médical dispose de nombreux examens pour donner une «image» de l intérieur du corps humain. Ces dispositifs utilisent les ondes sonores (échographie) et électromagnétiques (radiographie, IRM, Scanner, fibroscopie ) I. ONDES SONORES ; ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES 1. Définition d une onde : Une onde est un phénomène de propagation sans déplacement de. Un objet (un bateau ou une feuille posé(e) à la surface de l eau n est pas emportée par l onde. Une onde réalise un transfert d énergie. Exemple : effets dévastateurs d un tsunami. 2. Différence entre onde sonore et onde électromagnétique Une onde électromagnétique n a pas besoin de.pour, contrairement à l onde qui est une suite de compressions et de dilations de ce support. Voir livre page Les domaines de fréquence : a. Les ondes sonores L oreille humaine est un récepteur sensible à des ondes..dont la fréquence est comprise entre, domaine compris entre. et les ultrasons. (Ces valeurs dépendent de l âge et des individus) b. Les ondes électromagnétiques L œil humain est un récepteur d ondes.. dont la fréquence appartient à un domaine très étroit, compris entre celui des. (IR) et celui. (UV). On parle de lumière visible. Page 1 sur 5

2 4. Les vitesses de propagation a. Les ondes sonores Les ondes sonores ont besoin d un. pour se propager : gaz, liquide, solide. Elles ne se propagent dans le.. Dans l air, la vitesse de propagation du son est voisine de. aux températures usuelles. Remarque : L unité de la vitesse se note m/s ou m.s -1 b. Les ondes électromagnétiques Dans le vide, toutes les ondes électromagnétiques se propagent à la même vitesse, de valeur exacte c = m/s. Nous retiendrons la valeur approchée c =.. m/s. Dans le cas de l air, les vitesses de propagation dans l air sont très proches de celle du vide (légèrement inférieure). Nous retiendrons la même valeur approchée que celle du vide. Dans les autres milieux transparents (verre, eau ) Les vitesses de propagation sont toujours. à celle dans le vide. Elles dépendent du milieu de propagation et de la fréquence des ondes. Remarques : Dans les milieux matériels, les ondes électromagnétiques se propagent plus ou moins bien. (Exemple : la lumière visible traverse le verre contrairement aux UV) Dans un milieu homogène (milieu dont les propriétés sont partout les mêmes), la lumière visible se propage en ligne droite. Page 2 sur 5

3 II. IMAGERIE MÉDICALE ET PROPRIÉTÉS DES ONDES 1. Echographie Ondes utilisées : ultrasons (=ondes sonores de hautes fréquences inaudibles par l oreille humaine) Propriété des ondes mise en jeu : la réflexion. L onde change de direction mais reste dans le même milieu de propagation. Principe : Lors d une échographie, la sonde émet des ultrasons (sous forme d impulsions de courte durée. On parlera de salves). La même sonde enregistre les échos renvoyés par les surfaces de séparation des différents milieux. Voici la chronologie : Première étape. (figure 1) La sonde émet une salve d ultrasons Deuxième étape La salve se déplace de A vers B. Au point B, elle change de milieu. Une partie du signal va être réfléchie. (figure 2) Troisième étape La partie du signal réfléchie se déplace de B vers A. (figure 3) La sonde mesure la durée t aller retour entre l émission de la salve et la réception de l écho. Le dispositif en déduit la distance d séparant les points A et B d = v son x t aller avec t aller = t aller retour divisée par 2 Mise en application de l expérience réalisée au tableau :. 2. Radiographie Onde utilisée : Rayons X (=ondes électromagnétiques de hautes fréquences invisibles pour l œil humain) Propriété de l onde mise en jeu : L absorption L onde est atténuée lors de la propagation. Page 3 sur 5

4 Description : Le patient, placé entre un émetteur et un récepteur, est traversé par les rayons X. Le récepteur (=plaque photographique) noircit au contact des rayons X. L absorption d un rayonnement X par le milieu traversé dépend fortement des atomes rencontrés. Les os contiennent des sels minéraux (phosphore, calcium, magnésium) qui sont des éléments de masses plus élevées que les constituants principaux des tissus mous comme la peau (oxygène, carbone, hydrogène, azote ). Les os, qui absorbent davantage les rayons X, apparaissent blancs contre gris pour les chairs. 1. Fibroscopie Onde utilisée : La lumière visible Propriété de l onde mise en jeu : Réflexion totale Lorsqu une onde atteint la surface séparant deux milieux, elle se divise en deux parties : une partie de l onde est renvoyée vers le milieu d origine : c est le phénomène de réflexion une autre partie peut traverser la surface de séparation et subir le phénomène de réfraction La réfraction est le changement que subit la direction de propagation de l onde lorsqu elle change de milieu. Sous certaines conditions, l onde est entièrement réfléchie sur la surface de séparation entre les deux milieux. Le phénomène de réfraction ne se produit pas. On parle de réflexion totale. Utilisations médicales : La lumière est guidée par réflexion totale dans les fibres optiques, propriété utilisée dans les fibroscopes. (Tracer le chemin suivi par le rayon lumineux à travers la fibre ; les angles incidents et réfléchis entre le rayon lumineux et la droite en pointillé sont égaux) Page 4 sur 5

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