 Introduction aux applications médicales des rayonnements
ionisants
I - Place des techniques médicales utilisant les rayonnements ionisants dans
la démarche médicale
La démarche médicale (médecine occidentale)
Patient
↓
Diagnostic (nom, maladie, localisation, germe…)
↓
Traitement (médical, chirurgical, par
Des méthodes physiques ou psychologiques)
↓
Le diagnostic
(Signes fonctionnels : qu’est ce qui ne va pas ?)
↓
Signes cliniques (avec les 5 sens
Et quelques instruments simples)
↓
Examen complémentaire
(Complémentaire à l’examen clinique)
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Les examens complémentaires
→ Biologie (analyse sanguine, d’urine, prélèvement)
→ Explorations fonctionnelles (Mesure de débit, enregistrement, électrophysiologie)
→ Imagerie médicale (4 méthodes)
L’imagerie médicale
→ Radiologie (dont scanographie)
→ Médecine nucléaire (réalisation de scintigraphie)
→ Echographie
→ Imagerie par Résonance Magnétique (I.R.M.)
II- Les rayonnements utilisés en médecine
Onde électromagnétique ou photon (OEM)
→ Aspect ondulatoire :
 Onde= vibration qui se propage
 Un champ magnétique et un champ électrique vibrent
→ Aspect corpusculaire
 Photon = grain d’énergie
Relation numérique entre les 2 aspects des OEM.
 = ℎ =
ℎ

E= Energie du photon F = fréquence de l’OEM
λ= Longueur d’onde de l’OEM
C= célérité de la lumière
h= constante de Planck
→ eV unité d’énergie utilisé à l’échelle atomique = énergie cinétique acquise par un électron
se déplaçant entre 2 points entres lesquels règne une différence de potentiel (DDP) de 1V
2
1eV=1,6*108 J
E(eV)=
1240
()
Spectre des OEM
103
Fréquence en Hz
104
1020
Longueur d’onde
km
cm
mm
Ondes Hertziennes, micro ondes
IR
µm
visible
nm. fm
UV
rayons X et γ
Energie (eV)
10-9
1
MeV
GeV
→ Les rayons γ sont toxiques:
Radiologie pulmonaire : Rayons X de 100 keV
Radiothérapie d’un cancer : Rayons X ou γ de 1 à quelques MeV
→ Les rayons X et γ sont des OEM/photons de hautes énergie :
 Rayons x : rayonnement émis lors d’un processus électronique (atomique)
 Rayons γ : rayonnement émis lors d’un processus nucléaire
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Relation conceptuelle entre les 2 aspects des OEM
→ Les 2 aspects des OEM sont un cas particulier de la dualité onde/corpuscule
Aspect corpusculaire
Ondulatoire
Découverte
Relation entre les
2 aspects
Photon
OEM
Einstein 1905
E=hf
Particule matérielle
Onde γ ; fonction
d’onde
Louis de Broglie
(1923)
λ=
ℎ
→ La dualité onde/corpuscule est à la base de la mécanique quantique qui s’applique aux
phénomènes physiques de l’infiniment petit
→ Cette logique choque notre intuition car celle-ci c’est élaboré à partir de noter expérience
qui concerne les objets de notre échelle, il en est de même de la théorie de la relativité qui
concerne les objets se déplaçant rapidement
→ Certains philosophes et certains savants (dont Einstein) ont refusé la mécanique
quantique
→ On considère actuellement que les aspects ondulatoires et corpusculaires sont
représentations d’une seule réalité, selon les situations l’un des mobiles s’adapte le mieux
→ En biophysique on étudie les deux.
L’aspect ondulatoire est pertinent pour expliqué ce qui se passe
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La radiothérapie externe
Exemple de situation ou l’aspect corpusculaire est pertinent pour expliquer ce qui se passe.
2) rayonnement ionisant
→ Définition : rayonnement produisant un grand nombre d’ionisation dans la matière
organique
→ Lumière visible peut provoquer quelques ionisations sur certaines substances, mais ne fait
pas partie des rayonnements ionisant.
→ Ils ont des effets biologiques importants.
→ Rayon X ou γ sont des rayons ionisants car ils ont une énergie élevée
Particule
Photon (haute
énergie)
Electron
Symbole
masse
Charge
0
0
e-
Léger
-e
Position
(antimatière)
Particule α
e+
Léger
+e
α
Très lourd
+2e
Neutron
n
Lourd
0
Proton
p
lourd
+e
Xn+
Très lourd
+ne
Ions
Devenir
e++e-→2γ
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III- Définition des techniques utilisant les rayonnements ionisants
→ Radiologie dont scanographie :
 Méthode d’imagerie donc de diagnostic
 Utilise les Rayons X.
 Basé sur l’absorption plus ou moins importante des rayons X à travers le corps selon
la densité et la composition chimique du tissu.
→ AIR = rayon peu absorbé
OS = rayon beaucoup absorbé
Tube à rayons X et détecteur tournants
→ La médecine nucléaire (réalisation de scintigraphie)
 Méthode d’imagerie, de diagnostic
 Utilise les rayons γ
 Basé sur l’émission plus ou mois importante de Rayons γ par un tissu après
administration d’un traceur radioactif métabolisé par le corps.
Tomographie : même principe que la scintigraphie mais on obtient une coupe
On voit surtout la fonction des membres.
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→La radiothérapie externe
 Méthode thérapeutique
 Utilisation des RX (ou γ) et électrons (ou autres particules)
 Basée sur la destruction des tissus (cancéreuse) par rayonnements, la source
radioactive est placée à l’extérieur du patient
La curiethérapie
 Méthode thérapeutique
 Utilise les rayons γ et les électrons
 Basée sur la destruction des tissus cancéreux par des R. La source radioactive est
placée en contact avec le patient.
La radiothérapie interne
 méthode thérapeutique
 utilise les rayons γ et les électrons
 basée sur la destruction des tissus cancéreux par des rayonnements : la source
radioactive est métabolisée.
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→ Les machines utilisées n’existe que depuis quelques années.
→ Une technique d’imagerie associant 2 méthodes
 La TEP : Tomographie par Emission de Positons (médecine nucléaire)
 La scanographie
Principe de TEP-scanner
IV- les techniques d’imageries médicales n’utilisant pas les rayonnements
ionisants
L’échographie :
 Méthode d’imagerie et de diagnostic
 Utilise les ondes ultrasonores (vibration mécanique)
 Basée sur la réflexion des ondes.
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I.R.M. (imagerie par Résonance Magnétique) :
-
Méthode d’imagerie de diagnostic
-
Utilise des ondes hertziennes
- Basée sur la résonance magnétique nucléaire (RMN) : échange d’énergie entre certains
noyaux et l’extérieur quand le patient est plongé dans un champ magnétique intense.
V- La radiologie et la radioprotection
→ La radiobiologie : études des effets des rayons ionisants sur les organismes vivants
→La radioprotection : règle de protection contre les rayonnements ionisants concernant Le public
 Les visiteurs
 Le patient
→ La radiobiologie est une science
→La radioprotection est basée sur la radiobiologie mais elle doit appliquer le principe de
précaution. Ses énoncés de sont jamais des énoncés scientifiques.
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Définition des techniques utilisant les rayonnements ionisants