Physique Ondes et imagerie médicale Chap.12
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2nde Thème : Santé Activités Physique Ondes et imagerie médicale Chap.12 Certaines techniques de diagnostique médical utilisent des ondes ultrasonores ou électromagnétiques. Les ondes sont classées en fonction de leurs fréquences associées : I. Ondes sonores C’est une vibration de l’air qui se propage de proche en proche. L’oreille humaine est un récepteur sensible à des ondes sonores dont la fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hz : Une onde sonore se propage dans un milieu matériel solide, liquide ou gazeux mais ne peut pas se propager dans le vide. Dans l’air à 25°C, une onde sonore se propage à la vitesse vair = 340 m.s-1. II. Ondes électromagnétiques C’est la combinaison de deux « perturbations », l’une électrique, l’autre magnétique. L’œil humain est un récepteur sensible à des ondes électromagnétiques particulières que sont les ondes lumineuses dont la fréquence appartient à un domaine très restreint compris entre celui des infrarouges (IR) et celui des ultraviolets (UV) : La lumière se propage en ligne droite dans le vide et dans les milieux transparents et homogènes. Dans le vide ou dans l’air à 25°C, la lumière se propage à la vitesse c = 3,00 108 m.s-1. III. Ondes et imagerie médicale 1. L’échographie L’échographie est une technique d’imagerie médicale qui utilise les phénomènes de réflexion des ultrasons. Lorsqu’une onde, émise par l’émetteur d’une sonde à ultrasons traverse le corps humain et rencontre un obstacle, une partie est réfléchie et retourne vers le récepteur de la sonde. Par l’étude et l’interprétation de ces ondes réfléchies, l’appareil recrée les formes des différents obstacles perçus. 27/03/2014 SA12_Ondes_imagerie_medicale.doc 1/3 2. La fibroscopie La fibroscopie est une technique endoscopique d’exploration médicale utilisant des fibres optiques, fonctionnant sur la base de la réflexion totale de la lumière. L’endoscope est composé d’un tube optique souple muni d’un système d’éclairage. Couplé à une caméra vidéo, on peut ainsi retransmettre l’image sur un écran. 3. La radiographie et le scanner La radiographie et le scanner utilisent des rayons X qui sont des ondes électromagnétiques de grandes fréquences (de l’ordre de 1018 Hz). L’absorption de ces ondes par les différentes parties du corps humain permet d’en obtenir une image. Radio pulmonaire Coupe transversale d’un crâne lors d’un scanner 4. L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) L’imagerie par Résonance Magnétique (IRM) repose sur le phénomène de résonance magnétique nucléaire (RMN), c’est à dire l’interaction entre les atomes du corps humains (principalement d’hydrogène) et des impulsions brèves d’ondes électromagnétiques, dans un champ magnétique externe important et stable (produit par un aimant supraconducteur). Machine IRM 27/03/2014 IRM cérébrale SA12_Ondes_imagerie_medicale.doc 2/3 Exercice Lors d’une radiographie, le patient est placé entre un émetteur de rayon X et une plaque photographique. Les rayons X traversent la partie du corps du patient étudiée et viennent noircir la plaque. Mais une partie des rayons X est absorbée au cours de leur traversée. Cette absorption dépend du milieu de propagation. Par exemple, une assemblée d’atomes a d’autant plus d’effet sur un faisceau de rayon X (de fréquence donnée) que les atomes qui la compose sont lourds. Les os et les chairs n’ont ainsi pas la même influence sur le faisceau de rayons X, ce qui explique les différences de teintes sur le cliché de radiographie. Et les agrafes chirurgicales sont constituées d’atomes visiblement plus lourds que les os. 1) Les rayons X sont-ils des ondes électromagnétiques ou sonores ? Justifier votre réponse. ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... 2) Quelle grandeur caractéristique différencie les rayons X des ondes lumineuses ? ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... 3) Les agrafes chirurgicales sont en nitinol, alliage d’atomes de nickel et d’atomes de titane. Justifier la dernière phrase du texte. ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... 27/03/2014 SA12_Ondes_imagerie_medicale.doc 3/3
