les rayonnements en médecine

8/9/2019 Les rayonnements en mdecine

1/28

Les rayonnements en mdecineLes rayonnements en mdecine

Introduction

limagerie mdicalelimagerie mdicale


2/28

agent physique = lumireagent physique = lumire

Photographie


3/28

Rayons K = scintigraphie

thyrode scintigraphie osseuse


4/28

Rayons X = radiologie

radiographie scanner = tomodensitomtrie


5/28

Radiofrquences = IRM

thorax cerveau


6/28

Ultrasons = chographie

embryon foetus


7/28

Chapitre IChapitre I

Ondes et particules lmentairesOndes et particules lmentaires


8/28

I. Ondes lectromagntiquesI. Ondes lectromagntiques

Dfinition dune onde planeDfinition dune onde plane

E

B

E

B


9/28

E

B direction de propagationdirection de propagation

Propagation dune onde planePropagation dune onde plane


10/28

Autres dfinitions

FrquenceFrquence RR et priode T :et priode T : RR = 1 / T= 1 / T

ClritClrit (propagation dans(propagation dans le videle vide) :) : c = 3 10c = 3 1088 m.sm.s--11

Longueur donde :Longueur donde : PP = c T = c /= c T = c / RR

Intensit nergtique :Intensit nergtique : I = dI = d** / d/ d;;nergie dnergie d** transporte par unit de temps dans untransporte par unit de temps dans un

angle solide dW (en watts par stradian = W.sdangle solide dW (en watts par stradian = W.sd--11))

nergie d*

angle solide d;


11/28

Spectre dun rayonnement lectromagntiqueSpectre dun rayonnement lectromagntique

intensit nergtiqueintensit nergtique

frquencefrquence


12/28



frquencefrquence

une raie uniqueune raie unique


13/28



frquencefrquence

spectre de raiesspectre de raies


14/28



frquencefrquence

spectre continuspectre continu


15/28

photonsphotons

EINSTEIN (1905)EINSTEIN (1905) lumirelumire

lectronlectron

effet photolectriqueeffet photolectrique


16/28

paquets dnergie qui se propagent en ligne droite paquets dnergie qui se propagent en ligne droite

avec la mme vitesse que la clrit de londe associeavec la mme vitesse que la clrit de londe associe

PLANCK: nergie proportionnelle la frquence de londePLANCK: nergie proportionnelle la frquence de londe

E E RR


17/28

Relation de PlanckRelation de Planck

E = nergie en joulesE = nergie en joulesn = frquence en hertzn = frquence en hertz

h = constante de Planck = 6,62 10h = constante de Planck = 6,62 10--3434 J.sJ.s

E = hE = hRR


18/28

Classification des rayonnements lectromagntiquesClassification des rayonnements lectromagntiques

(( spectrespectre ))

ondes hertziennesondes hertziennes

rayons X ou K

nergie croissantenergie croissante

infra-rougelumire visiblelumire visible

ultra-violet


19/28

Lnergie des photons : llectronLnergie des photons : llectron--voltvolt

-

ddp = 1 volt

e- +

Llectron-volt est une unit correspondant au produit de lacharge lmentaire e par une diffrence de potentiel de 1 volt

lectron de charge 1,6 10lectron de charge 1,6 10--1919 CC

diffrence de potentiel de 1 Vdiffrence de potentiel de 1 V

1 eV = 1,6 101 eV = 1,6 10--1919 JJ


20/28

h = 4,136 10h = 4,136 10-15 eV.seV.s

h = 6,62 10-34 J.s

Valeurs de la constante de Planck selonValeurs de la constante de Planck selonles units dnergieles units dnergie


21/28

Rayonnements ionisantsRayonnements ionisants

Les rayonnements dnergie suffisante sontLes rayonnements dnergie suffisante sont

capables dioniser les atomes, cestcapables dioniser les atomes, cest----diredire

darracher un lectron un atome. De mme, ilsdarracher un lectron un atome. De mme, ils

sont capables de couper des liaisons intrasont capables de couper des liaisons intra--molculaires (par exemplemolculaires (par exemple : ionisation de leau).: ionisation de leau).

Dans le cas des tissus biologiques on considre queDans le cas des tissus biologiques on considre que

les rayonnements dnergie suprieure les rayonnements dnergie suprieure 13,6 eV13,6 eV

(nergie dionisation de lhydrogne) sont(nergie dionisation de lhydrogne) sont

ionisants.ionisants.


22/28

Dualit ondesDualit ondes -- corpusculescorpuscules

rayons de forte nergie (ionisants) x ou K, capables

dagir sur les lectrons de la matire : aspect

corpusculaire prdominant

rayons de faible nergie (lumire, ondes hertziennes)

pour lesquels laspect ondulatoire est prdominant

(interfrences, diffraction)


23/28

II. Particules lmentairesII. Particules lmentaires

Atomes : nombre d

Avogadro

Atomes : nombre d

Avogadro

PPar dfinitionar dfinition NNatomesatomes de carbone (isotope 12)de carbone (isotope 12)

ont une masse de 12 gont une masse de 12 g

NN= 6,02 10= 6,02 102323

Notion de masse (photons sans masse)Notion de masse (photons sans masse)

(atomes = noyaux + lectrons)(atomes = noyaux + lectrons)


24/28

Le systme u.m.a.Le systme u.m.a. = units de masse atomique

1 u m a = 1/121 u m a = 1/12meme de la masse dun atome de carbone (de la masse dun atome de carbone (isotope 12 du carbone)isotope 12 du carbone)

((NNatomes pesant 12 g,atomes pesant 12 g, NN tant le nombre dAvogadro = 6,023 10tant le nombre dAvogadro = 6,023 102323))

1 u m a = 1,661 101 u m a = 1,661 10--2727 kgkg

units macroscopiquesunits macroscopiques units microscopiquesunits microscopiques

joulejoule lectronlectron--voltvolt

kgkg u m au m a


25/28

e = 1,6 10e = 1,6 10--1919 C

C

mmee = 9,109 10= 9,109 10--3131 kg = 1 / 1822 u m akg = 1 / 1822 u m a

Caractristiques de llectron


26/28

Mcanique ondulatoireMcanique ondulatoire

Pour expliquer certains phnomnes (optiquePour expliquer certains phnomnes (optique

lectroniquelectronique microscope lectroniquemicroscope lectronique -- parpar

exemple) Louis de Broglie (1924) proposeexemple) Louis de Broglie (1924) proposedassocier une particule de masse m et dedassocier une particule de masse m et de

vitesse v, une onde de longueur donde :vitesse v, une onde de longueur donde :

P = h / mv


27/28

Relation masse nergieRelation masse nergie

E = mcE = mc22

EINSTEINEINSTEIN

On en dduit la valeur en nergie (en eV) d1 u m aOn en dduit la valeur en nergie (en eV) d1 u m a

1 u m a = 1,66 10-27 x 9 1016 / 1,6 10-19 =

9,33 108 eV = 933 MeV

De la mme manire, la masse au repos dunDe la mme manire, la masse au repos dun

lectron correspond 511 keVlectron correspond 511 keV


28/28

ConclusionConclusion

matirematire

nergie cintiquenergie cintique

particule =particule = m v m v22nergie rayonnantenergie rayonnante

photon = hphoton = hRR

les rayonnements en médecine

Documents