19.11.11 UE 3.1 Sujetpopulaire

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CORPORATION DES ETUDIANTS EN MEDECINE DE PARIS 6
TUTORAT SANTE DE PSA
SAMEDI 19 NOVEMBRE 2011
UE 3.1 : Organisation des appareils et systèmes
(1) Bases physiques des méthodes d’exploration
PHYSIQUE - BIOPHYSIQUE
SUJET
Durée : 1h20 minutes
Documents et calculatrices autorisés
A lire avant de commencer l’épreuve :
Vous disposez pour cette épreuve d’un fascicule qui comprend 16 pages en comptant celle-ci :
- 14 pages numérotées de 3 à 16 et comportant 32 QCM.
Les réponses aux QCM se feront sur une feuille prévue à cet effet.
- Assurez-vous que le fascicule comporte bien 13 pages au total.
Dans le cas contraire, prévenez immédiatement un tuteur.
AUCUNE RECLAMATION NE SERA ADMISE PAR LA SUITE
Concernant la grille de réponse aux QCM :
Vous devez absolument utiliser un stylo ou un feutre noir pour la feuille de réponses en prenant soin de
remplir complètement les cases sans déborder.
Les feuilles de réponses remplies au crayon ne pourront pas être lues par le lecteur optique et
seront affectées de la note zéro.
En cas d’erreurs, n’hésitez pas à demander une autre feuille de réponses.
Pour toutes questions sur ce sujet, rendez-vous à la fin de l’épreuve en bas de l’amphi ou sur le
forum du Tutorat pour les poser. Bon courage ! 
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Au programme cette semaine:
 Physique :
o Ondes Electromagnétiques
o Radioactivité
o Dosimétrie et Radioprotection
 Biophysique :
o Compartiments liquidiens
o ECG

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Physique (21 QCM)
Exercice n°1 : Bases physiques de l’IRM en neurologie (François)
L’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM) a démontré ces dernières années une
efficacité redoutable dans l’analyse du cerveau humain. On se propose d’étudier
rapidement les fondements physiques nucléaires de cette technique.
On considère que le cerveau a un volume de 1400cm3 et est constamment à 37°C. Pour
en faire l’analyse, l’appareil d’IRM induit un champ magnétique d’intensité B tel que 
. On se sert alors de l’aimantation due aux protons et de leur transition
énergétique pour faire l’analyse et produire une image. Ce choix des protons est justifié
par l’extrême abondance du noyau d’hydrogène et de son isotope naturel 1H, notamment
avec les molécules d’eau. On prendra un nombre théorique total de protons égal à 
dans le cerveau humain.
On donne :
Rapport gyromagnétique du proton : 
Constante de Planck réduite :    
Constante de Boltzmann :    
1) Quelles sont les énergies que chacun des protons peut posséder sous l’effet
du champ magnétique de l’appareil ?
A. 
B. 
C. 
D. 
E. 
2) Combien y’a-t-il de protons dans l’état excité au sein du cerveau ?
A. 1,499993.1025
B. 1,499996.1025
C. 1,499999.1025
D. 1,500002.1025
E. 1,500005.1025

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3) En déduire l’aimantation globale émanant du cerveau.
A. 
B. 
C. 
D. 
E. 
On envoie maintenant une onde électromagnétique de fréquence f sur le cerveau.
4) Quelle doit être la fréquence f pour que l’on observe une résonnance ?
A. 400 Hz
B. 400 Mhz
C. 63,75 Hz
D. 63,75 MHz
E. 127,5 Mhz
Exercice n°2 : Généralités en radioactivité (Yannis)
On place au temps initial   radionucléides X dans une boîte close et dont les
parois sont constituées de capteurs qui enregistrent le nombre d’impacts (coups) des
particules α et la vitesse avec laquelle ils s’effectuent.
On sait que X est radioactif α, et que la masse d’une particule α ( )
est négligeable devant la masse de X (). On considère tout d’abord que le produit de la
désintégration de X (qu’on appelle Y) n’est pas radioactif.
Au temps t = 1s on a enregistré 137 coups.
5) Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?
A. 
B.     
C.  
D.     
E. Aucune des réponses ci-dessus n’est exacte.
On suppose que pour qu’une fonction a(t) - c’est-à-dire qui dépend du temps - soit
considérée comme environ égale à une valeur b durant un intervalle de temps , il faut
qu’elle ne diffère pas de plus de 5% de b durant cet intervalle de temps.

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6) Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?
A.   
B.    
C.    
D. On peut considérer que   pendant 159,5 ans.
E. On peut considérer que   pendant 259,5 ans.
Le capteur enregistre, quel que soit le temps, des chocs avec des particules α dont
l’énergie cinétique est de 4,871 MeV. On note Q l’énergie de la réaction. On rappelle que
  .
7) Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?
A.     
B.    
C.   
D.  
E.   
Le produit Y de la désintégration de X est en fait radioactif , le produit Z de cette
réaction est également radioactif, et ainsi de suite jusqu’à arriver à un élément stable
appelé S. Il s’agit donc de désintégrations en chaîne, avec la particularité que les demi-
vies de toutes les réactions qui suivent la réaction de désintégration de X sont
négligeables devant la demi-vie de la réaction de désintégration de X.
8) Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?
A.   quel que soit t.
B. 
C. 
D. 
E. Toutes les propositions précédentes sont exactes.
La somme des énergies dégagées par les réactions permettant d’aller de X à S vaut
28,705 MeV. On appelle  l’énergie produite par seconde dans la boîte durant la
période où  .
9) Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?
A.  
B.   
C.  
D.  
E.  