Projet1:Mise en page 1 - Hachette

EXTRAITS
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PHYSIQUE
CHAPITRE
169
OBJECTIFS
12
L’échographie Doppler est une technique de diagnostic médical qui ajoute
des informations fonctionnelles aux images apportées par l’échographie comme,
par exemple, sur la circulation sanguine.
Sur quels phénomènes physiques s’appuie cette technique ?
Quelles sont les techniques de diagnostic médical
utilisant les ondes ?
Mener une étude expérimentale sur la réflexion.
Mettre en œuvre un protocole pour comprendre le principe de méthodes d’exploration
utilisant la propagation des ondes.
Les ondes au service
du diagnostic médical

Activités
170
1. Reproduire l’allure des signaux
obtenus en les identifiant.
2. Interpréter les modifications
observées lorsque la distance d varie.
3. Connaissant la vitesse des ultra-
sons dans l’air, utiliser ce dispositif
pour déterminer la distance d.
Vérifier le résultat à l’aide d’un mètre.
Comprendre le principe de l’écho
1
A Réflexion des ondes ultrasonores
pour mesurer une distance
Lorsqu’une salve d’ultrasons arrive perpendiculairement à la sur-
face de séparation de deux milieux différents, une partie de la salve
est réfléchie et repart vers la sonde.
Comment la durée de propagation des ultrasons permet-elle de
déterminer une distance ?
Placer côte à côte un émetteur et un récepteur d’ultrasons à une
distance d d’un obstacle en bois (doc. 1).
Observer les signaux correspondant à l’émetteur et au récepteur
à l’aide d’un système d’acquisition (doc. 2).
B Influence de la nature
de l’obstacle sur la réflexion
La nature de l’obstacle rencontré par les ultrasons
a-t-elle une influence sur l’écho enregistré ?
4. Proposer un protocole permettant d’étudier l’in-
fluence de la nature de l’obstacle sur le signal réfléchi.
5. Avec l’accord du professeur, réaliser l’expérience.
Rédiger un compte rendu et une conclusion.
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L’échographie est une technique qui utilise une sonde comprenant un émetteur et un récepteur de salves
ultrasonores disposés côte à côte. Les ultrasons émis par la sonde sont réfléchis par les obstacles
qu’ils rencontrent et retournent vers la sonde. Ce phénomène est analogue à l’écho qui renvoie le son
de la voix vers la personne qui parle. Quelles informations peut-on obtenir de l’écho des ultrasons ?
doc. 3 Exemple de matériel utilisé.
doc. 2 Exemple de signaux obtenus.
doc. 1 Dispositif pour l’étude de la réflexion des
ondes ultrasonores sur un obstacle.
d

12 Les ondes au service du diagnostic médical
Activités
173
Mesurer la taille d’un objet avec des ultrasons
2
Un objet est caché dans une boîte dont les parois sont constituées d’un fin voile de tissu (doc. 5 et 6).
Ce tissu laisse passer les ultrasons.
L’échographie permet par exemple de visualiser les os d’un fœtus et de les mesurer (doc. 4).
Comment peut-on déterminer la taille et la position d’un objet caché ?
doc. 5 Exemple de montage utilisé.
doc. 4 Échographies d’un fœtus permettant de mesurer la longueur d’un fémur
et d’un humérus.
doc. 6 Schéma du dispositif utilisé. La position de l’objet
est repérée par les distances d1 et d2. Sa taille est définie
par les dimensions L et ᐍ.
Boîte
Objet
ER Émetteur et récepteur
à ultrasons
Paroi en
tissu
très fin
Règle graduée
L
d1
d2
1. Élaborer un protocole de manipulation permettant de déterminer la position et la taille de l’objet caché.
2. Après l’accord du professeur, effectuer les mesures.
a. Où est situé l’objet ? Quelle est sa taille ? Expliquer.
b. Ouvrir la boîte et vérifier les résultats. Conclure.
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Activités
La plupart des échographies sont en nuances de gris allant du
noir au blanc (doc. 7).
Les amplitudes les plus importantes des ondes réfléchies sont
codées en blanc, les plus faibles sont codées en noir.
Les nuances de gris correspondent à des amplitudes
intermédiaires.
L’amplitude du signal réfléchi dépend des milieux rencontrés
(doc. 8).
Comprendre le principe de l’échographie
3
Au cours d’une échographie, un système informatique analyse les signaux issus de la sonde.
Deux informations sont exploitables :
– le temps mis par l’onde pour faire l’aller-retour entre la sonde et l’organe exploré ;
– l’amplitude du signal réfléchi.
Comment l’image est-elle construite à partir de ces informations ?
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DOC
Les images des fœtus en 3D ont connu beaucoup de succès auprès du
grand public. L’échographie 3D est une technique qui permet d’acquérir
des « volumes » grâce à un balayage automatique en fréquence et à une
recomposition de l’image à partir de l’enregistrement de 150 à 200 posi-
tions du faisceau d’ultrasons (doc. 9).
1. Quelles sont les deux informations nécessaires pour construire une
image échographique ?
2. Quels sont les types de surfaces de séparation qui apparaissent
blanches, noires ou grises sur une échographie ?
3. Lors d’une échographie, pourquoi est-il nécessaire de mettre du gel
entre la sonde et la peau ?
4. Quel est le principal avantage de l’échographie 3D par rapport à
l’échographie 2D ?
Animation
dans le manuel
numérique
enrichi
doc. 7 Échographie d’un fœtus.
doc. 9 Échographie 3D.
Air
Peau
Gel
échographique
Peau
Muscle
Os
Une onde ultrasonore qui se propage
dans l’air est presque totalement
réfléchie lorsqu’elle arrive sur la
peau. Le codage sera blanc.
Si l’onde ultrasonore passe de l’eau
ou du gel échographique dans la
peau, le codage sera noir, car cette
onde est presque totalement absorbée.
Si l’onde ultrasonore passe du
muscle dans l’os, le codage sera
gris, car cette onde est en partie
réfléchie.
doc. 8 La proportion des ultrasons réfléchis dépend des milieux rencontrés. Cette proportion influe sur les nuances de gris
de l’image obtenue.