IMAGERIE MÉDICALE. I Quelques techniques d imagerie médicale. II Les ondes électromagnétiques. III La loi de déplacement de Wien.

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1 IMAGERIE MÉDICALE I Quelques techniques d imagerie médicale. II Les ondes électromagnétiques. III La loi de déplacement de Wien.

2 I Quelques techniques d imagerie médicale. Activité documentaire : Citer les différentes applications médicales qui emploient des ondes électromagnétiques, préciser les domaines concernés. Qu est-ce que la thermographie? Expliciter brièvement son principe. Quel est le principe de base d une radiographie aux RX? Rechercher ce qu est la tomodensitométrie. Quel domaine de l imagerie médicale emploie les rayonnements gamma? Quel appareil emploie-t-on? Que signifie «IRM»? Quel type de champ cette technique d analyse emploie-t-elle? Quelle différence y a-t-il entre ces techniques et l échographie? Rappeler les différents domaines des ondes électromagnétiques et les classer sur un frise. Indiquer les limites de longueurs d ondes des domaines principaux.

3 La thermographie La thermographie permet d obtenir l image d un corps en l observant dans le domaine spectral de l infrarouge. Cette technique médicale permet de détecter les anomalies locales de température (inflammations ) ou générales (fièvre).

4 La thermographie Les couleurs observées sur l image sont crées artificiellement afin de rendre compte des différences de rayonnement infrarouge et donc de température.

5 Radiographie X Une radiographie X est une technique d imagerie de transmission par les rayons X. Les rayons X sont absorbés de manière différente par les diverses parties du corps, il en résulte un cliché montrant ces parties. Les parties blanches sur le cliché indiquent des zones de forte absorption alors que les parties sombres indiquent peu ou pas d absorption des rayons X.

6 Radiographie X Les os, comme les métaux, absorbent beaucoup les RX. Les tissus les absorbent faiblement. La radiographie X peut servir à repérer une fracture.

7 Les tissus sont constitués principalement d éléments de faibles numéros atomiques (C,H,O) qui absorbent faiblement les rayons X. Les os contiennent du calcium et du phosphore dont les numéros atomiques sont nettement plus élevés et qui absorbent beaucoup plus les rayons X.

8 La tomodensitométrie La tomodensitométrie, dite aussi scanographie, est une technique d'imagerie médicale qui consiste à mesurer l'absorption des rayons X par les tissus puis, par traitement informatique, à numériser et enfin reconstruire des images 2D ou 3D. Pour acquérir les données, on soumet le patient au balayage d'un faisceau de rayons X par coupes.

9 La scintigraphie La scintigraphie est une technique d analyse employant un traceur émetteur de rayonnements gamma. Une Gamma-caméra sert de détecteur. Cette technique sera détaillée dans la suite.

10 IRM IRM signifie imagerie par résonnance magnétique. Cette technique d analyse médicale permet d obtenir des images 2D ou 3D de l intérieur du corps avec une bonne résolution. Le principe de cette technique est basé sur la résonance magnétique nucléaire et nécessite la création de champs magnétiques intenses.

11 Remarque L échographie est une technique d analyse médicale basée sur la réflexion des ultrasons. Les ultrasons sont des ondes mécaniques et ne font pas partie de la famille des ondes électromagnétiques.

12 II Les ondes électromagnétiques. 1- Les différents domaines des longueurs d ondes électromagnétiques :

13 Les différents domaines des longueurs d ondes électromagnétiques : Longueurs d ondes : en mètres

14 La version simplifiée!

15 Les relations liant longueur d onde période et fréquence : = c. T T = 1/ m s s Hz = c/ Rappel : E ph = h.c λ m Hz J m

16 Rayonnements Les rayonnements gamma sont les rayonnements les plus énergétiques, leurs longueurs d ondes sont inférieures à 5 picomètres. Ils sont émis par les étoiles (gamma stellaires) ou par des sources radioactives. Ce sont des rayonnements ionisants (dont les propriétés seront étudiées à un autre chapitre).

17 Rayonnements X Domaine de longueur d ondes des RX : m < λ < m Ils ont été découverts en 1895 par Röntgen, un physicien allemand qui travaillait sur «les rayons cathodiques», des électrons émis par une source. Ce sont également des rayonnements ionisants qui peuvent être émis par les étoiles ou par certaines sources radioactives.

18 Rayonnements UV Domaine de longueur d ondes des UV : m < λ < m. Ils sont émis par le soleil et les étoiles. On distingue diverses catégories de rayonnements UV : les UV-A ( nm), UV-B ( nm), UV-C ( nm) et UV-X ( nm). Les ultraviolets sont la cause du bronzage mais, à haute dose, sont nocifs pour la santé humaine (risques de coups de soleil, cancers, vieillissement de la peau ).

19 Le domaine visible Les radiations comprises entre 400 et 800 nm constituent le domaine visible. La lumière visible correspond à la partie du spectre électromagnétique visible par l œil humain. Cette gamme de longueurs d ondes correspond à celle qui est facilement transmise par l atmosphère terrestre.

20 Le domaine infrarouge Domaine de longueur d ondes des IR : m < λ < 1 mm. Remarque : La longueur d onde limite des IR n est pas clairement définie. A température ordinaire tout objet émet dans les infrarouges.

21 III L absorption et la transmission des ondes électromagnétiques 1- généralités. Que se passe-t-il lorsqu un faisceau de rayonnement arrive à la surface de séparation de deux milieux?

22 Lorsqu une onde électromagnétique, se propageant dans un milieu, rencontre un second milieu matériel, elle peut se réfléchir, se réfracter ou être partiellement ou totalement absorbée.

23 2. Absorption des rayons X Les rayons X se propagent en ligne droite mais sont absorbés par la matière. Leur absorption est d autant plus grande que: L épaisseur (x) de la matière est grande. Le numéro atomique, Z, du matériau est grand. Leur longueur d onde,, est élevée. Voir activité.

24 Loi d absorption des rayons X: I = I 0 e μx est le coefficient d absorption linéaire, exprimé en m -1. Il dépend de la longueur d onde des rayons X et de la nature de la substance traversée. x est l épaisseur traversée en m.

25 IV La loi de Wien 1- généralités.

26 Quelle que soit sa température, un corps émet de la lumière. Plus sa température est élevée plus la puissance lumineuse qu il émet est élevée. Plus sa température est élevée et plus la longueur d onde d intensité lumineuse maximale est courte.

27 2- Loi de Wien La loi de Wien permet de connaitre la longueur d onde max pour laquelle de rayonnement est le plus intense : m max = T K

28 3- Loi de Stefan-Boltzmann Elle permet d'exprimer la puissance rayonnée P r (c'est-à dire la quantité d'énergie rayonnée émise chaque seconde) par unité de surface du corps noir. P r s'exprime en W.m -2. P r =.T 4 K Avec = = 5, W.m -2.K -4 (Constante de Stefan-Boltzmann) Remarque : ces lois concernent les corps noirs, ce sont des objets théoriques qui n émettent de rayonnement qu à cause de leur température.

29 Conclusion Ces deux lois sont à la base de la thermographie. Le corps humain émet spontanément dans l infrarouge. La mesure de la puissance de rayonnement et de la longueur d onde émise avec la plus grande intensité permet de déterminer la température locale d une partie du corps avec précision.

30 Fin