Quelles ondes pour les examens médicaux ?
Acitivité proposée par Delphine Wallyn du lycée Kernanec (Marcq en Baroeul)
Photographie de la première radiographie de l'histoire prise
le 22 décembre 1895 sur la main d'Anna Bertha Röntgen,
la femme du découvreur des rayons X (Wikipédia)
Suivant les techniques utilisées, les examens d’imagerie médicale permettent d’obtenir des informations :
- sur l’anatomie des organes (leur taille, leur volume, leur localisation, la forme d’une éventuelle lésion, etc.), on parle d’imagerie structurelle
- ou sur leur fonctionnement (leur physiologie, leur métabolisme, etc.), on parle alors d’imagerie fonctionnelle.
La radiographie
La radiographie :
http://info-radiologie.ch/radiographie_main.php
Les rayons X
Les rayons X ainsi que la lumière appartiennent au grand domaine des ondes électromagnétiques.
Ils ont été découverts par ROENTGEN en 1895 : c’est à leur nature mystérieuse pour l’époque qu’ils doivent leur nom.
Les rayons X se différencient de la lumière par leur fréquence qui est beaucoup plus grande, de l’ordre de 1017 à 1019 Hz . Comme l’énergie d’une onde augmente avec sa fréquence, ces rayons possèdent une énergie importante et pénètrent facilement dans la matière. On les utilise pour la radiographie.
La technique
Au cours de leur trajet dans le corps humain, les rayons X subissent une atténuation, qui
dépend de la composition et de l’épaisseur des structures rencontrées. Les chairs absor-
bent peu les rayons X contrairement aux os. Les rayons non absorbés sont recueillis sur une surface sensible aux rayons X placée derrière la partie du corps exposé aux rayons X : les zones les plus sombres sur l’image correspondent aux tissus transmettant le mieux les rayons.
Scanner (ou tomodensimétrie)
Le scanner utilise également les rayons X, les images produites ne sont pas directement reproduites sur une plaque mais traitées par un ordinateur. A l’intérieur du scanner, le récepteur émetteur de rayons X tournera autour de la partie du corps à examiner.
Pour un scanner des os, aucune préparation n’est nécessaire mais pour les scanners d’organes, il faudra injecter un produit de contraste à base d’iode.
La Scintigraphie
La scintigraphie :
http://www.medecinenucleaire.chpg.mc/scintigraphies/
La scintigraphie est une technique d'exploration médicale qui utilise des produits radioactifs qui émettent des ondes électromagnétiques appelés « rayonnements gamma » de fréquences supérieures à 1019 Hz.
Bien que le terme de "produits radioactifs" fasse peur, l'examen est strictement sans danger pour le patient, car les produits sont rapidement éliminés dans les urines.
La scintigraphie consiste à injecter un produit repérable car radioactif, qui va se fixer de façon passagère sur certains tissus ou certains organes. Un fois fixé, le médecin va mesurer la radioactivité sur l'organe ou les tissus intéressés. Il va pouvoir en faire une cartographie assez précise.
L'échographie
L'échographie :
échographie d'un foetus
Par Aoineko de fr.wikipedia.org, CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1026710
L’échographie est obtenue à l’aide d’ultrasons, ondes sonores imperceptibles à l’oreille humaine de fréquences s’échelonnant de 1 MHz à 20 MHz en fonction de l’organe exploré.
L’oreille humaine ne perçoit les sons que dans un certain domaine de fréquences, qui selon les individus et leur âge, se situe environ entre 20 Hz et 20 kHz. Au-delà de 20 kHz, ce sont les ultrasons. Les sons de fréquences inférieures à 20 Hz sont appelés infrasons.
Chaque fois que des ultrasons rencontrent une interface, c'est-à-dire un changement de
milieu de propagation, une partie des ultrasons est réfléchie. La proportion d’ultrasons
réfléchis est faible au niveau d’une interface entre deux tissus mous (6% pour l’interface
foie-rien), importante (40%) au niveau d’une interface tissus mous-os, et quasi-totale au
niveau d’une interface tissus mous-air.
Une sonde, en contact avec la peau sur laquelle on a appliqué un gel, est déplacée sur
la zone à étudier. Elle émet des salves (paquets d’ondes) brèves d’ultrasons et recueille les échos. La durée qui sépare l’émission de la réception de chaque écho est mesurée et interprétée informatiquement.
On obtient finalement des images représentant des coupes de l’organe, visualisé à différentes profondeurs.
Pour comprendre le foncitonnement de l'échographie :
www.ostralo.net
Vocabulaire
Une onde électromagnétique est une onde pouvant se propager dans le vide ou dans certains milieux matériels. Les ondes électromagnétiques portent des noms spécifiques selon la gamme de fréquence.
Dans le vide elles se propagent à la vitesse c = 3.108 m.s-1.
Une onde sonore est une perturbation mécanique pouvant se propager dans les milieux gazeux, liquides et solides.
Elle se propage dans l’air à la vitesse de 340 m.s -1 .
Questions
Questions:
La radiographie
- Quel type d’onde permet d’effectuer une radiographie ?
- Pourquoi les rayons X portent-ils ce nom ?
- De quoi dépend le pouvoir pénétrant de ces ondes ?
- Pour se protéger des rayons X, qui sont dangereux en cas d’exposition répétée, le radiologue se place derrière un écran de plomb. Que peut-on en déduire sur le plomb ?
La scintigraphie
- Quel type d’onde permet d’effectuer une scintigraphie ?
- Comparer les fréquences des deux ondes électromagnétiques évoquées dans les deux premiers documents.
- Comparer également leur pouvoir pénétrant.
L’échographie
- Quel type d’onde permet une échographie ?
- Quelle est la signification du préfixe « M » dans MHz ? et de « k » dans « kHz » ?
- Pourquoi ces ondes ne sont-elles pas audibles par l’homme ?
- De quoi semble dépendre la réflexion des ondes ?
- Expliquer le rôle du gel entre la sonde et la peau ?