Imagerie médicale

IMAGERIE MÉDICALE
I Quelques techniques d’imagerie médicale.
II Les ondes électromagnétiques.
III La loi de déplacement de Wien.
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.
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).
La thermographie
 Les couleurs observées sur l’image sont crées
artificiellement afin de rendre compte des
différences de rayonnement infrarouge et
donc de température.
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.
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.
 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.
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.
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.
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.
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.
II Les ondes électromagnétiques.
1- Les différents domaines des longueurs d’ondes
électromagnétiques :
Les différents domaines des longueurs
d’ondes électromagnétiques :
Longueurs d’ondes :
 en mètres.
1
10-3
8.10-7 4.10-7
10-8
10-12
La version simplifiée!
Les relations liant longueur d’onde
période et fréquence :
 = c. T
m
T = 1/ 
s
 = c/
m
s
Hz
ℎ.𝑐
Rappel : Eph =
𝜆
Hz
J
m
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).
Rayonnements X
 Domaine de longueur d’ondes des RX :
5.10-12 m < λ < 10 10-9 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.
Rayonnements UV
 Domaine de longueur d’ondes des UV :
10.10-9 m < λ < 400 10-9 m.
 Ils sont émis par le soleil et les étoiles.
 On distingue diverses catégories de rayonnements
UV : les UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm),
UV-C (280-100 nm) et UV-X (100-10 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…).
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.
Le domaine infrarouge
 Domaine de longueur d’ondes des IR :
800.10-9 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.
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?
 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.
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.
Loi d’absorption des rayons X:
I = I0 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.
IV La loi de Wien
1- généralités.
 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.
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
3.10−3
max =
𝑇
K
3- Loi de Stefan-Boltzmann
 Elle permet d'exprimer la puissance rayonnée
Pr (c'est-à dire la quantité d'énergie rayonnée
émise chaque seconde) par unité de surface du
corps noir.
 Pr s'exprime en W.m-2.
Pr = .𝑇 4
K
 Avec  = = 5,67 ×10-8 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.
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.
Fin