F2 / Imagerie médicale : observation du monde vivant à l`échelle des
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Cours CBSV _ 1ère STL SPCL Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière 1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle F2 / Imagerie médicale : observation du monde vivant à l’échelle des organes F2_Activité 1 : Quelques rappels sur les ondes Dans tout ce chapitre, on se restreint à une approche ondulatoire des ondes. 1. Travail élève : Faire un schéma d’une représentation simplifiée d’une onde. Le légender avec l’ensemble des 3 grandeurs caractéristiques d’une onde. Indiquer sous le schéma les relations liant ces 3 grandeurs caractéristiques. 2. Travail élève : Faire un schéma des phénomènes physiques qui se produisent lorsqu’une onde passe d’un milieu 1 à un milieu 2. Le légender avec le vocabulaire adapté. On complétera avec les termes d’absorption et de transmission. Page 1 sur 5 Cours CBSV _ 1ère STL SPCL Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière 1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle F2 / Imagerie médicale : observation du monde vivant à l’échelle des organes F2_Activité 2 : Comment observer les organes du corps humain ? Ormis la peau qui est un organe extérieur et donc observable directement. Les autres organes sont « cachés ». Pour les observer sur un sujet vivant sans l’ouvrir, il est donc nécessaire de trouver un moyen de créer des images permettant une observation indirecte : c’est ce que l’on nomme l’imagerie médicale. Médicalement parlant, il y a 2 grands types d’imagerie médicale : L’imagerie structurelle qui permet d’obtenir des informations sur l’anatomie des organes (leur forme, leur volume, leur localisation, la présence d’une éventuelle anomalie) L’imagerie fonctionnelle qui permet d’obtenir des informations sur le fonctionnement des organes (mouvements, physiologie, métabolisme, …) Souvent, plusieurs techniques permettent la même exploration. Le choix de l’examen par le médecin dépend alors de plusieur facteurs : urgence médicale, type de pathologie recherchée, aspect invasif de l’examen, … Physiquement parlant, les phénomènes mis en jeu dans chaque technique sont différents et permettent ainsi d’avoir accès un à un type de tissu différent. Car chaque type et chaque domaine d’onde ne va pas interagir de la même manière avec le milieu qu’elle rencontre. Soit il y aura majoritairement un phénomène de réflexion, de transmission, ou autre… Et donc l’appareillage pour recueillir l’information souhaitée devra être adapté en fonction du type de phénomène physique majoritaire. Ainsi il faudra toujours avant un examen médical, se poser les questions suivantes : quel type de tissu doit être observé ? donc quel type d’onde (et donc d’examen / de technique) doit être utilisé ? (voir Activité 3) Dans cette activité, on se propose d’élaborer ou de compléter les schémas de principe de 3 techniques majeures de l’imagerie médicale et de comprendre pour chacune de ces 3 techniques quels sont les phénomènes physiques mis en jeu. Documents Sources : Animations et Schémas sur le principe de 3 grands types de technique d’imagerie médicale Sources : http://www.cea.fr/jeunes/themes/les-sciences-du-vivant/l-essentiel-sur-l-imagerie-medicale - sur la radiologie : lire le paragraphe + voir le schéma - sur l’échographie : voir vidéo en bas de page - sur l’IRM : voir vidéo prof ou en bas de page http://portail.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/sante-sciences-du-vivant/imagerie-parresonance-magnetique.aspx 1. Avec vos connaissances du programme de Seconde, réaliser un schéma simplifié et légendé du principe de l’échographie. Vous indiquerez, sous le schéma, les phénomènes physiques mis en jeu. 2. Annoter le schéma de principe de la radiographie avec les termes suivants : écran vidéo film photographique rayons X Vous indiquerez, sous le schéma, les phénomènes physiques mis en jeu. 3. Annoter le schéma de principe de l’IRM (imagerie par résonnance magnétique nucléaire) en indiquant le rôle de chacun de ses principaux composants. Page 2 sur 5 Cours CBSV _ 1ère STL SPCL Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière 1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle F2 / Imagerie médicale : observation du monde vivant à l’échelle des organes F2_Activité 3 : Comment choisir la technique d’observation selon la nature du tissu ? Travail élève : Analyser les documents présentés et faire un tableau résumé comportant les informations suivantes : Technique type d’onde et vitesse de propagation Domaine de fréquence ou longueur d’onde Type de tissu observable Exemple de cliché Explication des différences de couleur Echographie Radiographie IRM Document 1 : Les différents types de tissus du monde animal observable en imagerie médicale On peut distinguer 3 grands types de tissus observables en imagerie médicale : - le squelette, la partie osseuse, dense ; - les tissus mous, moins dense, tels que les muscles, les chairs ; - les cavités, espace limité rempli temporairement ou de manière permanente de gaz, tels que les poumons, l’estomac. Document 2 : Présentation de 3 grands types de technique d’imagerie médicale La radiologie C’est la plus ancienne des technologies d’imagerie médicale et elle est très couramment utilisée. La radiographie standard permet principalement d’obtenir des clichés en deux dimensions des structures osseuses et articulaires : elle est notamment utilisée en orthopédie, en rhumatologie et en orthodontie où elle permet d’étudier les traumatismes osseux (fractures, etc.), les déformations du squelette ou les implantations dentaires. La pneumologie y a aussi recours (radio des poumons). Chez la femme, la radiographie du sein (mammographie) est devenue un examen systématique de prévention du cancer du sein. Il est aussi possible de visualiser certains organes ou parties creuses, habituellement invisibles aux rayons X, en les « remplissant » d’un produit de contraste, opaque aux rayons X : c’est la radiographie de contraste. On distingue la radiographie : le récepteur utilisé est un film photographique et la radioscopie : le récepteur utilisé est un écran vidéo. L'échographie (ultrasonographie) L’échographie permet d’explorer le cœur, les organes digestifs (foie, rate, pancréas, vésicule biliaire), urinaires (vessie, reins) et génitaux (prostate et testicules, ovaires et utérus). Le tube digestif et les poumons, de même que les os et les gaz, ne lui sont en revanche pas accessibles. L’échographie Döppler, qui utilise une sonde plus fine, permet d’explorer le système vasculaire et a des indications majeures pour les maladies des veines et des artères. Les échographies de la grossesse permettent d’apprécier la vitalité et la morphologie du fœtus ainsi que son environnement (liquide amniotique, placenta, cordon, …). En noir et blanc à ses débuts, l’échographie permet aujourd’hui d’obtenir des clichés en couleur. Avec l’apport de la vidéo, elle peut même enregistrer des séquences animées. Page 3 sur 5 Cours CBSV _ 1ère STL SPCL Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière 1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle L’IRM L’imagerie par résonance magnétique (IRM) permet de visualiser la structure anatomique de tout volume du corps, en particulier des « tissus mous » tels que le cerveau, la moelle épinière, les viscères, les muscles ou les tendons. (IRM anatomique, qui repose sur l’aimantation des atomes d’hydrogène, présents notamment partout où il y a de l’eau (80 % du poids corporel) ou de la graisse). L’IRM permet aussi de suivre l’activité d’un organe tel le cerveau, à travers l’afflux de sang oxygéné dans certaines de ses zones (IRM fonctionnelle, qui repose sur l’aimantation des noyaux d’hydrogène, induite par la présence d’hémoglobine contenue dans les globules rouges). Contrairement au scanner X, qu’elle remplace dans de nombreuses indications, l’IRM permet de mieux définir la nature des lésions observées. Elle est utilisée en neurologie (diagnostic de la sclérose en plaques, de la maladie d’Alzheimer, de l’épilepsie, des accidents vasculaires cérébraux ou des lésions de la moelle épinière) ainsi qu’en ophtalmologie, en endocrinologie, en oto-rhino-laryngologie (ORL), en ostéo-articulaire et cardiovasculaire. Page 4 sur 5 ère Cours CBSV _ 1 STL SPCL Thème 1 : Les systèmes vivants présentent une organisation particulière de la matière 1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle Document 3 : Talbeau résumé sur les ondes Milieu de propagation Type de déplacement de l’énergie ONDE MECANIQUE ONDE ELECTROMAGNETIQUE ne peut se propager QUE dans la matière : solide, liquide ou gaz peut se propager : dans la matière ET dans le vide mise en mouvement de la matière variations induites des champs électrique et magnétique Cas particulier des ONDES SONORES spectre et applications RMN : IRM vitesse de propagation ATTENTION : les vitesses de propagation dépendent du milieu : il sera donc toujours à préciser lumière dans l’air ou dans le vide, valeur approchée : onde sonore dans l’air, aux températures usuelles : 𝑐 = 3,00. 108 𝑚. 𝑠 −1 −1 Symbole « c » pour la célérité de la lumière dans le vide = vitesse de propagation de 𝑣 = 340 𝑚. 𝑠 la lumière dans le vide Page 5 sur 5
