CHAPITRE 2: L’IMAGERIE MEDICALE THEME I : LA SANTE CHAPITRE 2: L’IMAGERIE MEDICALE

I- DES ONDES POUR EXPLORER LE CORPS 1) L’ECHOGRAPHIE L’échographie repose sur la réflexion des ultrasons. Les ultrasons sont des ondes inaudibles dont la fréquence est supérieur à 20 000Hz soit 20 kHz. En général, les ultrasons utilisés en échographie ont une fréquence bien supérieur comprise entre 1MHz et 20MHz. L’échographie utilise des salves d’ultrasons émis par une sonde que l’on déplace sur le ventre de la patiente ou du patient. Chaque fois que le faisceau rencontre un tissu différent, une partie du faisceau est renvoyé vers la sonde comme un écho. On dit que le faisceau est partiellement réfléchis. La durée t entre l’émission des ultrasons et la réception des ultrasons ainsi que la fraction d’ultrasons réfléchis permet de réaliser une image.

2) LA RADIOGRAPHIE La radiographie repose sur la transmission des rayons X. Les rayons X sont des ondes électromagnétiques de même nature que la lumière mais ils sont invisibles et très pénétrant. Les rayons X ont été découvert par le physicien allemand Roentgen en 1895. La source des rayons X est placée devant le patient et une plaque sensible aux rayons X est placée derrière le patient. Les organes et les os absorbent différemment les rayons X (les os absorbent beaucoup, les tissus absorbent peu, l’air n’absorbe pas du tout). Remarque: le scanner est un appareil qui permet de réaliser des radiographies plus détaillées: il repose aussi sur la transmission des rayons X.

II- LES DIFFERENTS TYPES D’ONDES Il existe deux grands types d’ondes: -les ondes sonores (audibles ou inaudibles) -les ondes électromagnétiques (visibles ou invisibles). L’imagerie médicale utilise les deux types d’ondes. 1) LES ONDES SONORES Les ondes sonores ont besoin d’un milieu matériel pour se propager donc elles ne peuvent pas se propager dans le vide. L’oreille humaine ne peut percevoir que des sons dont la fréquence entre 20Hz et 20 000Hz environ. Dans un milieu donné et à une température donnée, les ondes sonores se propagent toutes à la même vitesse. A 20°C, les ondes sonores se propagent à c=340m/s.

2) LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES Les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide mais aussi dans les milieux matériels. Dans le vide, les ondes électromagnétiques se propagent toutes à la même vitesse qui est c=300 000km/s. Remarque: c’est dans le vide et dans l’air que la vitesse de la lumière va le plus vite. En générale, les ondes électromagnétiques ont des ondes très élevées, plus la fréquence de ces ondes est élevée plus elles sont pénétrantes. Exemple: dans l’eau: c=2,26x10 5 km/s dans le verre: c=2,0x10 5 km/s la lumière: f≈10 14 Hz les rayons X: f≈10 18 Hz

1) LE PRINCIPE DE PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIERE III- LES PRINCIPALES PROPRIETES DE LA LUMIERE UTILISEES DANS LE MILIEU MEDICALE 1) LE PRINCIPE DE PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIERE Dans le milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. Conséquence: on représente les rayons lumineux à l’aide de segments de droites. 2) LA REFRANCTION, LA REFLEXION PARTIELLE, LA REFLEXION TOTALE Lorsqu’un rayon (lumineux) se propageant dans un milieu transparent et homogène arrive au contact d’un autre milieu transparent et homogène, une des situations suivantes se produit:

-soit un rayon incident se subdivise en un rayon réfléchi et un rayon réfracté. Le rayon réfracté est dévié par rapport au rayon incident=c’est le phénomène de réfraction. -soit le rayon incident est totalement réfléchi, il n’y a pas de rayon réfracté=on parle alors de réflexion totale. Pas de réfraction i1>i2 i1<i2

Dans la cas n°3, il y a réflexion totale. Le deuxième milieu se comporte alors comme un miroir. Application médicale: la réflexion totale est utilisée en fibroscopie.

3) LES LOIS DE SNELL ET DESCARTES 1ère loi: le rayon incident, le rayon réfracté et le rayon réfléchi sont dans le même plan. Ce plan est appelé le plan d’incidence. 2ème loi: l’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence ce qui va s’écrire i1’=i1 . 3ème loi: dans le cas où il y a réfraction, on montre que l’angle de réfraction, i2, et l’angle d’incidence, i1, sont liés par la relation suivante: n1xsin i1=n2xsin i2 . n1: indice de réfraction du milieu 1 n2: indice de réfraction du milieu 2

Dans l’air, N air=1,00 Dans l’eau, N eau=1,33 Remarques: -la relation précédente est une relation de proportionnalité donc Y et X sont proportionnels -plus l’indice de réfraction est élevé plus la vitesse de la lumière est faible dans le milieu considéré. n est toujours plus grand ou égal à 1.