Imagerie non ionisante

Qu'est-ce que l'imagerie non ionisante ?

L'imagerie non ionisante est utilisée dans de nombreux domaines de la physique médicale pour diverses raisons. Ces domaines comprennent l'imagerie par ultrasons, la résonance magnétique, la fibre optique et l'endoscopie.

Imagerie par ultrasons

L'imagerie par ultrasons(sonographie) est une technique permettant de voir l'intérieur du corps à l'aide d'ondes sonores à haute fréquence. Comme les images échographiques sont prises en temps réel, elles peuvent révéler le mouvement des organes internes ainsi que le déplacement du sang dans les vaisseaux sanguins. Lorsque des ondes sonores sont transmises à l'intérieur du corps puis réfléchies vers un scanner, des images sont générées. L'imagerie par ultrasons, contrairement à l'imagerie par rayons X, n'expose pas les personnes à des radiations ionisantes.

Une échographie fœtale en 2D.

En physique médicale, l'imagerie par ultrasons peut être utilisée pour identifier les raisons de la douleur, du gonflement et de l'infection des organes internes du corps, ainsi que pour inspecter un bébé chez les femmes enceintes ou le cerveau et les hanches chez les nourrissons. Les scanners abdominaux utilisent souvent une fréquence (f) de 7 MHz . En plus de cela, si tu considères le fait que la vitesse du son dans les tissus (vw) est d'environ 1540m/s, alors la longueur d'onde (λ) des ultrasons serait :

\[\lambda = \frac{v_w}{f} = \frac{1540 m/s}{7 \cdot 10^6 Hz} = 0,22 [mm]\N].

Le consensus général est que tu peux scanner avec succès des tissus jusqu'à une profondeur d'environ 500 \(\lambda\). Pour 7 MHz, c'est \N(500 \Ncdot 0,22mm = 0,11m\N).

Il n'y a pas d'échos lorsque les ondes sonores s'écoulent doucement à travers un matériau uniforme. Par conséquent, l'image échographique sur l'écran est noire, sans échos. Une onde est réfléchie vers la sonde lorsque les ondes sonores frappent un tissu qui absorbe ou transmet le son.

Selon la force de la réflexion, l'image échographique est blanche ou grise. L'échographie, contrairement à la radiographie ou à la tomodensitométrie, ne peut pas identifier la densité des tissus. Elle recherche plutôt la sonotransmission (le passage ou la réflexion du son).

Sur une échographie, les tissus très épais, comme les os ou les calculs rénaux, reflètent rapidement les échos et apparaissent d'un blanc éclatant. Les échos sont également facilement réfléchis dans l'air, comme dans l'intestin. Par conséquent, le bord de l'intestin apparaît également blanc à l'échographie. Par conséquent, des éléments de densité très différente (comme l'air et les os) peuvent apparaître en blanc brillant à l'échographie.

Scanner par résonance magnétique

L'imagerie par résonance magnétique(IRM) est une méthode d'imagerie radiologique qui crée des images de l'anatomie et des processus physiologiques du corps sans utiliser de rayons X ou de radiations ionisantes.

Les scanners IRM utilisent deschamps magnétiques puissants, des gradients de champ magnétique et des ondes radio pour créer des images des organes du corps. L'équipement IRM transmet des ondes magnétiques et de radiofréquence dans le corps du patient pour obtenir une image.

Les atomes dans le champ magnétique produisent de l'énergie qui transmet un signal à un ordinateur. L'ordinateur convertit ensuite le signal en image à l'aide d'algorithmes mathématiques.

Exemple de résultat d'une IRM.

Un appareil d'IRM capte les signaux des noyaux (centres) des atomes d'hydrogène dans ton corps à l'aide d'un champ magnétique puissant et d'une rafale d'ondes de radiofréquence. Parce qu'ils contiennent peu d'atomes d'hydrogène, l'air et les os durs ne produisent pas de signal IRM. Par conséquent, ces régions apparaissent en noir.

La quantité de graisse et d'eau présente dans chaque tissu, ainsi que les réglages de l'appareil utilisés pour le scanner, affectent l'intensité de la moelle osseuse, du liquide céphalo-rachidien, du sang et des tissus mous, qui vont du noir au blanc.

Une IRM thoracique, abdominale ou pelvienne peut être utilisée pour aider à diagnostiquer ou à surveiller le traitement d'un certain nombre de maladies.

Fibre optique et endoscopie

L'endoscopie est une procédure qui permet aux médecins de regarder dans les voies du corps. L'utilisation d'un endoscope pour examiner et vérifier l'intérieur des organes du corps, des articulations ou des cavités est connue sous le nom d'endoscopie.

Un endoscope est un appareil qui permet d'éclairer et de voir l' intérieur d'une articulation à l'aide de fibres optiques et de systèmes de lentilles. Selon la procédure médicale, la partie de l'endoscope introduite dans le corps peut être rigide ou flexible. En endoscopie, on utilise le principe de réflexion interne totale de l'optique. Il s'agit d'un phénomène qui se produit à la frontière entre deux milieux, dans lequel toute la lumière est réfléchie dans le premier milieu si l'angle d'incidence dans le premier milieu est plus grand que l'angle critique.

Voici comment fonctionne ce principe en endoscopie, étape par étape :

1. L'un des deux câbles principaux de l'endoscope transporte la lumière d'une lampe brillante dans le corps.
2. La lumière qui se reflète sur les parties internes du corps repart par un autre câble à fibres optiques, en rebondissant sur les parois en verre.
4. Le principe de la réflexion interne totale dans ce processus fonctionne comme suit : en raison de la finesse des fibres, la lumière qui pénètre dans une fibre a plus de chances d'entrer en contact avec la surface intérieure à un angle plus grand que l'angle critique. Elle sera, par conséquent, complètement réfléchie, se rendant jusqu'à l'extrémité de l'endoscope où l'opérateur regarde.

   Médecin utilisant un endoscope.

   L'endoscopie peut être utilisée pour prélever des échantillons de tissus (biopsie) afin de dépister des maladies et des troubles, notamment l'anémie, les saignements, les inflammations, les diarrhées ou les cancers du système digestif.