F2 / Imagerie médicale : observation du monde vivant à l`échelle des

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
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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.

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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
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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-par-
resonance-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.

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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.

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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.

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1.2. Les organismes vivants peuvent être explorés par des techniques adaptées à chaque échelle
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Document 3 : Talbeau résumé sur les ondes
ONDE MECANIQUE
ONDE ELECTROMAGNETIQUE
Milieu de
propagation
ne peut se propager QUE dans la matière : solide, liquide ou gaz
peut se propager : dans la matière ET dans le vide
Type de
déplacement
de l’énergie
mise en mouvement de la matière
variations induites des champs électrique et magnétique
Cas particulier des ONDES SONORES
spectre et
applications
vitesse de
propagation
ATTENTION : les vitesses de propagation dépendent du milieu : il sera donc toujours à préciser
onde sonore dans l’air, aux températures usuelles :
lumière dans l’air ou dans le vide, valeur approchée :
Symbole « c » pour la célérité de la lumière dans le vide = vitesse de propagation de
la lumière dans le vide
RMN : IRM