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Le champ magnétique et son application en médecine.

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1 Le champ magnétique et son application en médecine

2 I) LImagerie par Résonance Magnétique nucléaire (IRM) : 1) Principe de lIRM : Le principe de lIRM repose sur les propriétés magnétiques de la matière : certains noyaux datomes, comme par exemple les noyaux datomes dhydrogène, très abondants dans le corps humain, peuvent se comporter comme de tous petits aimants. Ce phénomène peut être utilisé en IRM pour créer des plans de coupes de lorganisme dun patient dans les 3 directions de lespace. 2) Déroulement dun examen : - Le patient est dabord placé dans un champ magnétique intense (en général dintensité comprise entre 0,2 et 1,5 Tesla) : les noyaux datomes dhydrogène du patient salignent dans ce champ magnétique. - On envoie ensuite sur le patient une onde radio pour stimuler les noyaux et les écarter de leur position déquilibre. - Lorsque la stimulation sarrête, les noyaux reviennent dans leur état déquilibre en émettant une onde électromagnétique, qui est captée par un capteur et traduite en image par un ordinateur.

3 Lappareil dIRM :

4 3) Utilisations de lIRM : LIRM permet dobserver de nombreux organes (cerveau, colonne vertébrale, articulations, cœur, tissus mous, …), de rechercher des anomalies, de diagnostiquer des tumeurs et leurs caractéristiques (taille, nature bénigne ou non, position dans lespace). 4) Intérêts de lIRM : Les images obtenues sont très précises et dune grande qualité (résolution de lordre du millimètre) :

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6 5) Contre-indications : Les IRM sont interdites aux patients porteurs de : - Prothèses métalliques, - Couronnes dentaires, - Agrafes, - Stimulateur ou valve cardiaque. Ces dispositifs pourraient être endommagés ou déplacés. Il faut proscrire la présence de tout objet ferromagnétique durant lexamen. But du chapitre : Comprendre ce quest un champ magnétique et comment produire les champs magnétiques intenses utilisés en IRM.

7 II) Quest-ce quun champ magnétique ? 1) Une propriété des aimants : Les aimants sont des objets ayant la propriété dattirer les objets constitués de fer ou certains autres métaux (nickel, …). De même, lorsquon approche un aimant de laiguille dune boussole, celle-ci prend une direction bien particulière. 2) Définition du champ magnétique : Un champ magnétique est une région de lespace dans laquelle sexercent des forces dorigine magnétique sur certains objets, comme ceux en fer ou en nickel.

8 Lorsquon approche un aimant de laiguille dune boussole, celle-ci prend une direction bien particulière car elle subit des forces dorigine magnétique. Un aimant est donc un objet capable de créer un champ magnétique dans son entourage. 3) Exemples de champs magnétiques : De même, sur Terre, laiguille dune boussole est toujours orientée de la même façon : elle indique toujours le nord géographique. La Terre est donc également une source de champ magnétique.

9 4) Mesure de lintensité dun champ magnétique : La valeur (ou intensité) dun champ magnétique se mesure à laide dun appareil appelé teslamètre. Lunité du champ magnétique est le tesla (T). Le tesla est une unité très grande : un champ magnétique de valeur 1 tesla est intense. Quelques ordres de grandeur : Champ magnétique terrestre : T (soit 50 μT) Au voisinage dun aimant : 0,01 à 0,1 T

10 III) Champ magnétique créé par un aimant : 1) Les deux pôles dun aimant : - Lorsque lune des extrémités dun aimant droit est approchée dune aiguille aimantée, celle-ci soriente dans une direction et un sens précis. - Lorsquon approche lautre extrémité, laiguille soriente dans la même direction, mais dans lautre sens. Conclusion : Les deux extrémités dun aimant sont différentes : lune est appelée le pôle nord et lautre le pôle sud. 2) Interaction entre deux aimants : NS NS NS NS NS NS Lorsquon approche deux aimants : - Deux pôles de même nom se repoussent. - Deux pôles de noms différents sattirent.

11 3) Représentation du champ magnétique : Lorsquon approche une aiguille en fer dun aimant, on a vu quelle sorientait dans une direction et un sens précis. Le champ magnétique peut donc être représenté par un vecteur champ magnétique, dont : La direction est celle de laiguille Le sens est du pôle sud vers le pôle nord de laiguille La longueur est proportionnelle à la valeur en tesla x x' M S N B 4) Lignes de champ magnétique : En déplaçant une aiguille en fer au voisinage dun aimant, on se rend compte que sa direction et son sens varie. Grâce à cette aiguille, on peut connaître la direction et le sens du champ magnétique en tout point. On peut également utiliser de la limaille de fer (poudre de fer très fine) : on réalise alors le spectre magnétique de laimant.

12 En saupoudrant de la limaille de fer autour dun aimant droit, on voit apparaître des lignes de champ magnétique : Le vecteur champ magnétique est toujours tangent aux lignes de champ. Le sens des lignes de champ (et donc du vecteur champ magnétique) va toujours du pôle nord de laimant vers le pôle sud. Avec un aimant en U :

13 III) Champ magnétique créé par un solénoïde : 1) Mise en évidence : Un solénoïde est une très longue bobine de fil électrique. Lorsquon fait circuler un courant électrique dans un solénoïde, il se comporte comme un aimant droit : en effet, en approchant une aiguille en fer, celle-ci sorient dans une direction et un sens précis, comme avec les aimants : +_ G I x' x S N

14 2) Les deux faces dun solénoïde : +_ G I x' x S N Comme pour les aimants, le nord repousse le nord, le sud repousse le sud et le nord et le sud sattirent. Dans la situation précédente, on peut donc définir deux faces pour le solénoïde : la face nord et la face sud. Face nordFace sud Si on inverse le sens de circulation du courant dans le solénoïde, on saperçoit que les faces sinversent. La position des faces dun solénoïde dépend du sens de circulation du courant. Pour identifier les faces dun solénoïdes, il faut les regarder de face. Le sens du courant nous aide alors de cette façon :

15 3) Champ magnétique créé par un solénoïde : Spectre magnétique dun solénoïde : A lintérieur du solénoïde, le champ magnétique a les caractéristiques suivantes : Direction : celle du solénoïde Sens : du pôle sud vers le pôle nord Valeur : constante en tout point à lintérieur du solénoïde Astuce pour trouver le sens du champ magnétique connaissant le sens du courant :


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