Importance de la physique en médecine : 2 exemples en imagerie médicale

L’imagerie médicale regroupe les techniques d’acquisition et de restitution d’images du corps humain réalisées à partir de différents phénomènes physiques. Il s’agit d’une branche importante de la médecine. La compréhension des mécanismes sous-jacents fait appel à la physique. En effet, il s’agit d’une discipline scientifique qui étudie les propriétés et les lois qui régissent l’univers.

Elle est importante pour la médecine. Effectivement, elle fournit les fondements théoriques et les outils mathématiques nécessaires pour comprendre et traiter de nombreuses conditions médicales.

La physique est présente au sein de l’imagerie médicale, comme la radiographie, la tomographie par ordinateur (TAC) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Elle permet de produire des images du corps humain qui permettent de diagnostiquer certains types de pathologies.

Premier exemple de l’utilité de la physique pour comprendre l’imagerie médicale : tomographie

La tomographie est une technique utilisée pour créer des images en coupes de l’intérieur du corps humain. C’est pourquoi, on y recourt très souvent en médecine pour diagnostiquer des problèmes de santé.

Pour comprendre le fonctionnement de la tomographie, il est important de connaître les concepts suivants :

Rayons X

La tomographie utilise des rayons X. C’est-à-dire qu’il s’agit d’une forme de radiation ionisante qui peut pénétrer dans le corps humain. Un tube à rayons X génère les rayons X et un capteur les détecte. Ce dernier permet de générer une image de l’intérieur du corps.

Atténuation des rayons X

Lorsque les rayons X pénètrent dans le corps, ils sont atténués (affaiblis) par la matière qui se trouve sur leur chemin. Plus précisément, cette atténuation est proportionnelle à la densité de la matière et à la distance parcourue par les rayons.

Reconsruction de l’image

Pour créer une image en coupes de l’intérieur du corps, il est nécessaire de collecter des données sur l’atténuation des rayons X. Cependant, une seule direction d’analyse ne suffit pas, il faut collecter les informations pour différentes direction autour du corps. Ensuite, on utilise ces données pour reconstruire l’image par transformée de Radon.

Résolution spatiale

La résolution spatiale décrit la précision de l’image obtenue. Plus la résolution spatiale est élevée, plus l’image sera détaillée. La résolution spatiale dépend de la qualité du capteur utilisé. Elle dépend également de la distance entre le tube à rayons X et le capteur.

Dose de radiation

Les rayons X deviennent nocifs pour l’organisme si on les associe à une dose excessive. Conséquemment, il est important de s’assurer que la dose de radiation soit la plus faible possible. Qu’à cela ne tienne, il faut veiller à ce que le diagnostic soit de qualité et donc que l’image soit facilement interprétable.

Second exemple de l’utilité de la physique pour comprendre l’imagerie médicale :  imagerie par résonance magnétique

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d’imagerie médicale qui utilise des champs magnétiques et des ondes radioélectriques pour créer des images de l’intérieur du corps.

Par ailleurs, pour comprendre le fonctionnement de l’IRM, il est important de connaître les concepts suivants :

Champs magnétiques

L’IRM utilise des champs magnétiques très puissants pour aligner les protons (particules chargées positivement) présents dans le corps. Particulièrement, le tunnel de l’IRM génére ces champs magnétiques.

Résonance magnétique

Les protons du corps vibrent lorsqu’on leur appliquer un champ magnétique. C’est pourquoi ils vibrent davantage et donc en résonance lorsqu’une onde radio est envoyée par l’appareil. Ensuite, cette résonance est détectée par l’appareil, ce qui permet de créer une image du corps.

Séquences d’acquisition

L’IRM utilise différentes séquences d’acquisition. Ce sont des protocoles de mesure de la résonance magnétique. C’est-à-dire qu’ils permettent d’obtenir des informations sur différentes caractéristiques du corps, telles que la densité des tissus, la vitesse du sang et la diffusion des protons.

Résolution spatiale

La résolution spatiale décrit la précision de l’image obtenue. En d’autres termes, plus la résolution spatiale est élevée, plus l’image sera détaillée. La résolution spatiale dépend de la qualité de l’appareil d’IRM et de la distance entre le champ magnétique et le capteur.

Contraste

L’IRM utilise des agents de contraste, qui sont des substances que l’on injecte dans le corps avant l’examen. Ces substances permettent de mettre en évidence certaines structures ou tissus. En effet, ces agents de contraste changent la résonance magnétique des protons et permettent de mieux distinguer certaines structures sur l’image.

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