Imagerie médicale Chap P2 (livre p29) I- Les ondes et l’imagerie médicale : 1

Activité documentaire N°1 à coller.

Cours : L’imagerie médicale utilise deux types d’ondes : -

Les ondes radio pour l’IRM (Imagerie par résonance magnétique) Les rayons X pour la radiographie Les rayons gamma pour la scintigraphie

L’imagerie médicale utilise deux types d’ondes : Cours : L’imagerie médicale utilise deux types d’ondes : - les ondes électromagnétiques (Les rayons X en radiographie, les ondes radio pour l’IRM et les rayons gamma en scintigraphie). La lumière visible est comprise entre 4 × 1014 Hz et 8 × 1014 Hz

Les ultrasons pour l’échographie 2D 3D http://www.ostralo.net/3_animations/swf/echographie.swf

Cours : L’imagerie médicale utilise deux types d’ondes : - les ondes électromagnétiques (Les rayons X pour la radiographie, les ondes radio pour l’IRM et les rayons gamma pour la scintigraphie). - les ondes sonores (ultrasons pour l’échographie).

II- Vitesse de propagation : Activité expérimentale N°2 à coller. 8

(E) (R) (signal émis par E) (signal reçu par R) Δt t1 t2

 Ouvre le logiciel Synchronie 2006. Clique sur Paramètres, puis effectue les réglages dans : - Entrées pour EA0 et EA1 - Acquis 5 10

Réticule pour avoir les coordonnées d’un point Zoom avant pour sélectionner une partie de la courbe Calibrage pour la courbe en entier 11

Ouvre le fichier « US.ltp » en suivant le chemin suivant : Poste de travail / commun / travail / Physique 2011 / Nadeau / 2nde / La santé / TP échographie / US.ltp Clique droit sur la courbe pour sélectionner : - Calibrage, pour voir les courbes en entier. - Loupe + pour voir un signal d’émission et un signal de réception. - Réticule, pour placer un réticule au début de l’émission et un réticule au début de la réception. Lire Δt.

Détail du signal pendant l’émission d’un son. l’émetteur d’ultrasons. 1- Emetteur et récepteur d’ultrasons : U (V) t (μs) Détail du signal pendant l’émission d’un son. Signal d’émission alimentant l’émetteur d’ultrasons. a) T = 25 μs = 25×10-6 s f = 1/T = 1/(25×10-6) = 40 000 Hz b) Δt = t2-t1, c’est la durée du parcours des ultrasons entre E et R.

2- Influence de la nature de l’obstacle sur la transmission et sur la réflexion des ultrasons : D = 20 cm 3- Détermination de la vitesse du son dans l’air : D = 40 cm 4- Détermination d’une distance inconnue D par transmission direct des ultrasons : D entre 20 cm et 40 cm 5- Détermination d’une distance inconnue D par réflexion des ultrasons : D entre 20 cm et 40 cm

Simulation : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/echographie.swf

Mesure moderne de la vitesse de la lumière par la méthode de Fizeau.

3,00 × 108 m∙s-1 = 3,00 × 105 km∙s-1 (ou km/s). Cours : - Dans l’air, à température ambiante, la vitesse du son dans l’air est 340 m∙s-1 (ou m/s). - Dans le vide (et dans l’air), la vitesse des ondes électromagnétiques est : 3,00 × 108 m∙s-1 = 3,00 × 105 km∙s-1 (ou km/s). - La vitesse de propagation d’une onde dépend des caractéristiques du milieu de propagation. - Une onde peut être transmise, absorbée ou réfléchie lors d’un changement de milieu.

Fibroscope Fibre optique Endoscope III- La réflexion et la réfraction : Activité expérimentale N°3 à coller. Fibroscope Vidéo Fibre optique Endoscope 18

2- Rappels du collège sur la propagation rectiligne de la lumière : Conclusion : Dans un milieu transparent, la lumière se propage rectilignement. Elle est modélisée avec un rayon lumineux (droite fléchée) qui part de la source de lumière (source primaire ou diffusante).

La normale à la surface de séparation 3- À la découverte de deux phénomènes optiques : la réfraction et la réflexion. L’expérience dite d’Archimède : (287-212 av. J.-C.) « Si tu poses un objet au fond d’un vase et si tu l’éloignes jusqu’à ce que l’objet en question ne se voie plus, tu le verras réapparaître à cette distance dès que tu rempliras le vase d’eau. » air air eau Rayon incident plastique Rayon réfracté air La normale à la surface de séparation Rayon réfléchi Animation

4- Comparaison entre les fontaines lumineuses et le fibroscope : Vidéo

4- Comparaison entre les fontaines lumineuses et le fibroscope : Vidéo 22

5- Retour sur le fibroscope : - Question : Alors que la fibre optique est constituée de matériaux transparents, comment la lumière y reste-t-elle piégée ? - Quelques idées d’hypothèses : - Recherche de validation : Milieu transparent air eau verre Vitesse de la lumière (en m·s-1) 3,0 x 108 2,2 x 108 2,0 x 108

Fibre en gélatine Vidéo

Cours : Animation Lorsqu’une onde arrive à la surface de séparation entre deux milieux transparents, de 1 vers 2, une partie peut être renvoyée dans 1 et l’autre transmise dans 2. Milieu 1 (air) Si v1 > v2, alors il y a toujours réfraction et réflexion. Le rayon réfracté se rapproche de la normale. r=i Milieu 2 (eau) - Si v1 < v2, alors il y a toujours réflexion. Le rayon réfracté s’éloigne de la normale. Mais au-delà d’un certain angle d’incidence i, il n’y a plus de réfraction : c’est la réflexion totale. Milieu 2 (air) Milieu 2 (air) Milieu 1 (eau) Milieu 1 (eau)