Les liens sont numérotés de 1 à 20 dans l’ordre dans lequel nous les avons utilisés pour nos recherches. Mais, à cause d’un problème d’organisation, seuls les liens numérotés de 1 à 9 sont dans le bon ordre.
Pour répondre à notre problématique, dans cet article nous avons choisi de nous limiter à la présentation simple des trois principales méthodes d’imagerie médicale : la radiographie, l’échographie et l’IRM. En effet, la plupart des méthodes d’imagerie médicale sont des dérivés de ces techniques et utilisent les mêmes principes de fonctionnement.
La radiographie
Depuis le début de l’imagerie médicale en 1895 jusqu’à aujourd’hui, la technologie de l’imagerie médicale n’a cessé de se perfectionner. Le premier dispositif d’imagerie médicale fut la radiographie née des travaux de Wilhelm Conrad Röntgen en 1895. Cette méthode qui permet de voir les os à travers la chair utilise des rayons X. Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence constitué de photons dont la longueur d’onde est comprise approximativement entre 0,001 nanomètre et 10 nanomètres correspondant à des fréquences de 30 pétahertz à 300 exahertz .La première radiographie anatomique fut un cliché de la main d’Anna Berthe Röntgen, la femme de Wilhelm Conrad Röntgen. Cette méthode d’imagerie est une révolution : pour la première fois dans l’histoire, on a pu voir dans le corps d’une personne sans avoir à effectuer une coupe sur le patient.
Cliché historique de la première radiographie (source : Wikipedia)
Si cette méthode est encore utilisée de nos jours, c’est qu’elle présente de nombreux avantages. En effet, les clichés effectués sont de très bonne qualité, très rapides à prendre (jamais plus de quelques secondes) et le coût d’une radio est réduit (quelques dizaines d’euros en 2018). Malgré cela, l’utilisation répétée de rayons X rend cette méthode potentiellement dangereuse puisque les rayons X présentent beaucoup d’effets néfastes sur l’organisme comme par exemple des atteinte cutanées, ophtalmologiques, des malformations fœtales ou encore cellulaires pouvant provoquer des cancers .
L’échographie
Une autre technique d’imagerie médicale ayant changé le monde de la médecine est l’échographie. Cette méthode d’imagerie médicale est mise au point dans les années 1950 par deux britanniques : J.J Wild, un médecin, et J. Reid, un électronicien. L’échographie est une méthode qui utilise des ultrasons pour voir des organes ou autre structure anatomique interne du corps. Les recherches sur les ultrasons qui ont permis de mettre au point cette méthode remontent à la première guerre mondiale. Ces recherches étaient destinées à la détection de sous-marins et n’avaient aucun rapport avec le domaine médical. Cette technique d’imagerie médicale a pour avantage de ne pas être chère (en moyenne 50 euros en 2018), de ne nécessiter qu’une seule machine, assez compacte, portable et mobile, ce qui permet par exemple de réaliser l’examen au lit même d’un patient. De plus, contrairement à d’autres méthodes d’imagerie médicale, l’échographie fournit une image en direct. Et surtout, contrairement aux rayons X, les ultrasons sont sans danger, ce qui fait de l’échographie un examen sans contre-indication.
Exemple d’appareil mobile d’échographie (source : EchoWorld.ch)
Mais l’échographie présente aussi quelques inconvénients. En effet, l’image peut manquer de netteté ce qui peut la rendre inexploitable. C’est souvent un problème en cas d’obésité. En plus de cela, la qualité des images dépend de la position de la sonde et donc de la compétence de l’examinateur : la sonde est positionnée manuellement, sa position varie donc d’un examen à l’autre ce qui rend complexe toute réinterprétation de l’examen.
L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
Et enfin la dernière méthode d’imagerie médicale que nous allons aborder est l’IRM ( Imagerie par Résonance Magnétique ) qui fonctionne grâce à la résonance magnétique nucléaire ou RMN découverte en 1946 par Félix Bloch et Edward Mills Purcell, prix Nobel de Physique. La RMN est une technique nucléaire qui utilise un champ magnétique très puissant pour faire vibrer des protons. Ceux-ci rentrent en résonance quand le champ magnétique au quel ils sont soumis est à la bonne fréquence. Cette fréquence est caractéristique du taux d’humidité de nos différents organes. Mais il faudra attendre 1978 pour que soit appliqué au RMN les logiciels déjà utilisés pour la reconstruction par scanner aux rayons X. Cette utilisation couplée du RMN et des logiciels a donné naissance à l’IRM. Elle sera installée par milliers dans les hôpitaux dès les années 1990 .
Exemple d’appareil d’IRM (source : sciencesetavenir.fr )
Comme pour l’échographie, les rayonnements de l’IRM sont inoffensifs et permettent de détecter des anomalies non visibles aux rayons X. Contrairement à l’échographie, l’IRM fournit des images dans tous les plans de l’espace (donc en 3D). Ces images sont de très bonne qualité et très précises. Avec cette méthode d’imagerie, on peut cibler une zone réduite du corps. Le plus gros inconvénient de cette méthode en est le coût : en effet, l’appareil coûte en moyenne 2 millions d’euros et un examen revient à plusieurs centaines d’euros (de l’ordre de 400 euros, source : gestionnaire CHP de Saint Grégoire). De plus, cet examen présente des contre-indications chez certains patients : par exemple, ceux qui ont des broches métalliques ou une pile cardiaque. Enfin, l’IRM n’est pas un examen agréable à passer : la machine est étroite et il faut rester immobile pendant toute la durée de l’examen. Cela le rend difficile pour les enfants en bas âge et les personnes qui souffrent de claustrophobie. Cela le rend difficile pour les enfants en bas âge et les personnes qui souffrent de claustrophobie.
Synthèse
Pour conclure, comme nous venons de le montrer, les ondes électromagnétiques et mécaniques (ultrasons des échographies, ondes électromagnétiques des IRM) permettent de réaliser de nombreux examens médicaux pour diagnostiquer des patients. Depuis l’utilisation des rayons X, les techniques d’imagerie médicale se ont diversifiées et permettent de visionner plus de détails que la palpations et d’améliorer ainsi la précision du diagnostic médical. Chaque méthode présente des avantages (précision, tolérance, mobilité, faible coût) mais aussi des inconvénients (contre-indication médicale, coût des examens). Les différentes méthodes peuvent être utilisées de manière complémentaire grâce aux différentes propriétés des ondes.
Nous avons pris quelques photos avec la caméra thermiques pour illustrer les explications du journal de bord n°9 puisque celles que nous avions prises avait été supprimées. Pendant la neuvième semaine, nous avions pris en photo la main de Yoann dans différentes situations :
une photo témoin de la main,
une photo après l’avoir échauffée par des mouvements. Cependant, aucune différence entre les deux photos n’était visible.
une photo après avoir pincé légèrement la main. La différence était négligeable puisque la main passait de 36,6°C a 36,8°C.
une photo après avoir exposé la main à la chaleur d’un radiateur. La photo a mis en évidence une évolution entre la main exposée et la main témoin.
Nous avions décidé de conserver uniquement les photos qui permettaient des constatations. Mais toutes les photos ont été supprimées.
Cette semaine, nous avons repris quelques photos avec la caméra thermique pour illustrer le journal de bord n°9. Vous retrouverez donc certaines des photos ci-dessous dans le journal de bord n°9.
A gauche, main préalablement chauffée – à droite, main témoin
Photo du coude de Yoann avec un bleu au niveau de la température la plus élevée
Nous avons consacré les dernières séances à la rédaction de ce blog, au travail final sur la problématique et à la préparation de la soutenance de notre TPE. Il s’agit donc du dernier journal de bord.
Suite à l’échec de notre expérience de la semaine dernière, nous avons recherché une nouvelle expérience ayant pour but de montrer qu’une onde mécanique voyage à des vitesses différentes selon les milieux. Nous souhaitons montrer cette différence de vitesse pour expliquer en partie l’échographie.
En effet, lorsqu’une onde mécanique change de milieu, elle produit un écho. On peut alors calculer la distance de la partie du corps visée si nous connaissons la vitesse de l’onde dans le milieu et temps qu’elle a mis à parcourir la distance entre le point de départ et la partie visée. Il faut donc connaître la vitesse de l’onde dans un milieu pour faire fonctionner un échographe.
Pour cette expérience, nous nous sommes mis d’accord pour utiliser un milieu dans lequel la vitesse de propagation d’une onde mécanique est connu contrairement à celle de la gélatine. Nous pourrons ainsi comparer nos résultats avec la théorie pour savoir si nos résultats sont faussés par un facteur extérieur et donc pouvoir agir sur ce facteur.
Le milieu dans lequel nous avons choisi de faire l’expérience est l’eau. Théoriquement la vitesse de propagation d’une onde mécanique dans l’eau est d’approximativement de 1500 m/s.
Matériel utilisé :
un aquarium parallélépipédique,
un émetteur d’ondes acoustiques (baguettes métalliques)
un récepteur d’ondes acoustiques
un ordinateur avec le logiciel « Atelier Scientifique »
du matériel pour fixer le récepteur (support avec pince)
un morceau de tissu
Protocole :
Fixer au bout de l’aquarium le récepteur
Connecter le récepteur sur l’ordinateur
Isoler l’aquarium et le récepteur en posant un tissu entre la table et les matériels
Mesurer la distance entre le récepteur et le bord opposé de l’aquarium
Remplir l’aquarium d’eau
Produire une onde acoustique au niveau du bord opposé au récepteur (entrechoquer des baguettes métalliques)
Pour intercepter l’onde mécanique, nous utilisons un récepteur étanche et sensible aux ondes acoustiques, que nous pouvons directement plonger dans un aquarium rempli d’eau. Ce récepteur est connecté à un ordinateur et ces données sont envoyées au logiciel « Atelier scientifique ». Sur ce logiciel, il est possible de tracer une courbe du son par rapport au temps.
Pour ne pas nous retrouver dans la même situation que dans notre première expérience, où nous avons du utiliser des Mécano pour faire tenir le récepteur dans la gélatine, cette fois nous avons utilisé un support muni d’une pince. Pour éviter que les ondes mécaniques passent dans la table et faussent les résultats, nous avons placé sous le support du récepteur et sous l’aquarium des morceaux de tissu.
Les baguettes en métal à gauche, l’aquarium au milieu et à droite le support tenant le récepteur plongé dans l’eau
Pour envoyer l’onde mécanique, nous utilisons deux baguettes en métal qui envoient un signal à l’ordinateur quand elles sont mises en contact. De cette façon, on peut demander au logiciel « Atelier scientifique » de commencer l’enregistrement des données du capteur, juste quand l’onde mécanique est émise, c’est à dire dès que l’on entrechoque les baguettes.
Ci-dessous on peut voir deux exemples de graphique généré par le logiciel « Atelier scientifique ». Sur ce graphique, le temps en milliseconde se trouve sur l’axe des abscisses, et le son quand à lui se trouve sur l’axe des ordonnées et n’a pas d’unité. En fait, il a une unité arbitraire qui permet de voir les variations de l’onde acoustique en fonction du temps.
La paroi de l’aquarium se situe à 34 cm du point où l’onde est générée. Sur ces images, nous pouvons voir clairement le moment où l’onde arrive au récepteur. Nous avons répété ce processus 6 fois pour obtenir un résultat plus précis. Voici nos mesures du temps en milliseconde entre l’émission et la réception d’une onde mécanique dans l’eau à une distance de 34 cm : 0,190 ms ; 0,240 ms ; 0,210 ms ; 0,270 ms ; 0,230 ms ; 0,240 ms. Ce qui nous donne un temps moyen de 0,225 ms pour parcourir 34 cm .
Maintenant que nous avons la distance et le temps, il est très simple de calculer la vitesse de l’onde grâce à la formule v=d/t (v : la vitesse en m/s , d : la distance en m, t : le temps en s).
Pour appliquer cette formule et obtenir un résultat en milliseconde, nous avons effectué les conversions nécessaires. 0,225 ms = 2,25.10-4s et 34 cm = 34.10-2 m . On peut maintenant appliquer la formule à nos résultats : (34.10-2)/( 2,25.10-4) = 1511.11 m/s
Nous avons ainsi calculé que la vitesse de déplacement d’une onde mécanique dans l’eau est de 1511,11 m/s. Ce résultat est très proche de la vitesse de propagation théorique d’une onde mécanique dans l’eau qui est de 1500 m/s.
Cette différence peut être expliquée par plusieurs choses. Nous avons fait un échantillon de 6 vitesses différentes sur une courte distance. En répétant l’expérience un plus grand nombre de fois et sur une plus longue distance, le résultat aurait été encore plus précis (c’est la loi des grands nombres). En plus de cela, la vitesse de propagation de l’onde peut être légèrement différente selon la composition exacte de l’eau. Et enfin, le matériel utilisé pour faire les mesures peut avoir des défauts. Cela représente les facteurs d’incertitude de la mesure.
Cette expérience nous a démontré le principe sur lequel repose l’échographie. Nous avons constaté que les ondes mécaniques se déplacent environ 4.41 fois plus vite dans l’eau que dans l’air où elles ne se déplacent qu’à 340 m/s contre 1511,11 m/s dans l’eau selon notre expérience. Il y a donc bien une différence de vitesse de propagation d’une onde mécanique selon les matériaux ce qui est le principe de l’échographie.
Après avoir fini l’expérience nous avons commencé à mettre en forme notre blog.
Pour la semaine prochaine, nous pensons faire quelques photos avec la caméra thermique afin d’illustrer les explications sur la thermographie et commencé le travail final que nous publierons sur notre blog dans le but de répondre à notre problématique.
Cette semaine nous allons continué l’expérience sur la vitesse de propagation d’une onde mécanique dans un bloc de gélatine.
Protocole (suite)
Connecter l’émetteur et le récepteur à deux canaux de l’oscilloscope puis l’alimentation de laboratoire à l’émetteur
émetteur et récepteur ultra-sons plongé dans un bloc de gélatine et connecté aux autres appareils
Difficultés rencontrées pendant la mise en oeuvre du protocole :
Après branchement, l’oscilloscope n’affichait que l’onde reçue. Nous n’avions aucun affichage venant de l’émetteur ultra-sons. Nous avons envisagé que l’émetteur avait été endommagé par le gélatine. Après plusieurs minutes de réflexion nous avons trouvé que le problème venait du fait que la masse de l’alimentation de l’émetteur et la masse de d’oscilloscope n’étaient pas la même. Après avoir mis les masses en commun nous pouvions voir sur l’oscilloscope l’onde émise par l’émetteur et l’onde reçue par le récepteur.
onde émise en jaune et onde reçu en bleu
Sur l’image ci dessus, nous ne pouvons pas déterminer le temps qui sépare l’émission et la réception des ondes. Pour améliorer la lisibilité, nous mettons l’oscilloscope au minimum de temps par division (5μs). Malgré cela, comme nous pouvons le voir sur l’image ci- dessous, les ondes semblait arriver et partir au même moment.
onde émise en jaune et onde reçu en bleu
Nous avons envisagé deux explications potentielles à notre problème : soit nous avions un problème dans notre montage, soit nous avions découvert que les ondes mécanique se déplacent à une vitesse supraluminique dans la gélatine. Le plus plausible est un problème de montage !
Sachant que les sons se déplacent à plus de 5100 m/s dans le fer contre seulement 1500 m/s dans l’eau, nous avons vérifié que les pièces métalliques de mécano ne transmettaient pas les ultra-sons trop vite pour qu’on puisse voir une différence entre l’émission et la réception. Mais l’émetteur et le récepteur sont conçus pour reposer sur des surface dures y compris métalliques. Donc ce n’est pas l’origine du problème.
La fin de la séance arrivait et il fallait ranger le matériel. C’est en nettoyant que nous avons remarqué que de la gélatine s’était infiltrée dans l’émetteur et le récepteur ultra sons. Après cette découverte nous nous sommes muni d’un multimètre pour tester la résistance électrique de la gélatine. Cette dernière n’était que de quelques kiloohm. C’est donc l’origine de notre problème : le récepteur recevait non pas l’ultra-son mais le signal électrique transmis instantanément par la gélatine infiltrée. Électriquement la vitesse de propagation de l’information étant d’environ 226 000 km/s les deux ondes nous paraissaient donc arriver simultanément.
En raison de cette échec, la prochaine fois nous devrons trouver une autre expérience qui aura le même but.
Nous avons directement commencé la séance par l’expérience prévue pour avoir le temps de réaliser ce que nous avions prévu.
Connaissant le principe de fonctionnement de l’échographie nous avons imaginé, une expérience pour montrer qu’une onde mécanique se déplace à des vitesses différentes selon les milieux.
Pour ce faire nous avons besoin de générer une onde mécanique qui traversera un milieu avant d’atteindre un récepteur placé à une distance que nous connaissons pour pouvoir calculer la vitesse de l’onde. Pour générer l’onde mécanique nous décidons d’utiliser un émetteur ultra-sons. Cet émetteur transmet sur un oscilloscope une onde électrique similaire à l’onde mécanique générée. Ceci permet de voir l’onde émise sur l’oscilloscope. Pour savoir quand l’onde a traversé le milieu, nous utilisons un récepteur ultra-sons connecté au même oscilloscope que l’émetteur.
émetteur et récepteur ultra-sons plongés dans un bloc de gélatine et connectés aux autres appareils
Le milieux dans lequel nous allons calculer la vitesse de propagation d’une onde mécanique est un bloc de gélatine alimentaire.
Protocole :
Rassembler le matériel et les ingrédients nécessaires pour notre expérience : cristallisoir, verre doseur, casserole, plaque chauffante, eau, feuille de gélatine périmé, oscilloscope, alimentation de laboratoire, émetteur et récepteur ultra sons
Vérifier le bon fonctionnement du matériel
Faire fondre 9 feuilles de gélatine, dans un litre d’eau, dans une casserole, sur une plaque chauffante
Placer l’émetteur et le récepteur dans la gélatine le temps de la gélification
Connecter l’émetteur et le récepteur à deux canaux de l’oscilloscope puis l’alimentation de laboratoire à l’émetteur
Mesurer la vitesse de l’onde mécanique dans la gélatine
Comparer avec la vitesse de l’onde dans l’air
Difficultés rencontrées pendant la mise en œuvre du protocole :
Nous n’avions pas anticipé qu’il fallait plonger l’émetteur et le récepteur dans la gélatine et nous avons donc improvisé en les protégeant avec du film alimentaire.
Au début pour faire tenir l’émetteur et le récepteur nous avions envisagé d’utiliser des crayons. Cette méthode n’a pas fonctionné : les crayons étaient trop courts et glissaient sur les cotés du cristallisoir. Nous avons alors envisagé d’utiliser des règles d’écolier. Cette méthode n’a pas fonctionné : les règles n’étaient pas stables et se retournaient quand nous essayions de poser l’émetteur dessus. La solution est venue d’un de nos encadrants : il nous a fourni une boite de mécano avec laquelle il a été possible de fabriquer une structure stable sur laquelle poser l’émetteur et le récepteur. Cette étape nous a pris un temps beaucoup plus important que ce que nous avions prévu.
En attendant que la gélatine gélifie nous avons nettoyé le matériel utilisé pour cette expérience. Pour la prochaine séance, nous devrons terminer notre expérience et vérifier la cohérence des résultats.
Nous avons commencé la séance en demandant si nous pouvions utiliser la caméra thermique.
Nous avons regardé des photos thermiques de parties du corps qui visent à percevoir une différence de température chez des patients dans l’objectif de détecter des anomalies.
Image illustrant le cancer du sein visible grâce à une différence de température ( Source : DH.be )
Nous avons pris des photos de différentes parties du corps à l’aide d’une caméra thermique afin de mettre en évidence des différences entre les photos. Cependant, nous n’avons pas réussi à conserver ses photos. Les photos ci-dessous ont donc était prises plus tard. Les photos sont détaillées dans le journal de bord n°13.
A gauche : main ayant été chauffée, à droite : main témoin,
Grâce à la caméra thermique qui permet de voir les différences de température, nous constatons que le corps humain peut présenter des différences de température localisées. En usage médical, cette différence peut indiquer une tumeur, une inflammation, etc. Dans notre cas, nous voyons que la main préalablement chauffée et la main témoin n’apparaissent pas de la même couleur ce qui indique une différence de température.
Après avoir pris des photos avec la caméra thermique, nous avons commencé nos recherches sur l’histoire de l’échographie grâce au site :
Au début les études sur les ultrasons n’était pas destinées à l’imagerie médicale mais à des activités militaires. Dans les années 1950, l’échographe est présenté par deux britanniques, J.J. Wild (médecin) et J. Reid (électronicien). Leur appareil envoie des ultrasons et reçoit les échos de ces derniers lorsque les ultrasons rencontrent un changement de milieu. Cet équipement vise la recherche des tumeurs cérébrales. Cependant, il sera principalement utilisé par les obstétriciens.
Quand nous avons voulu approfondir nos recherches sur l’histoire de l’échographie, nous avons remarqué que les différents sites donnent des dates et des informations différentes. Pour ne pas présenter des informations erronées, nous avons décidé de ne pas donner plus d’informations.
Nous avons continué nos recherches sur le fonctionnement d’un échographe qui est l’appareil pour faire une échographie.
La définition d’une échographie dépend de la fréquence des ultrasons. L’échographie est donc limitées par sa résolution puisque cette dernière est au maximum d’un dixième de millimètre. En comparaison la radiographie apporte bien plus de détails.
Cependant, de récent progrès en échographie ont permis de surveiller l’activité cérébrale des nouveaux nés. Il s’agit d’une des seules techniques d’imagerie médicale qui permet de diagnostiquer les nouveaux nés puisque l’Imagerie par Résonance Magnétique n’est pas adaptée aux nouveaux nés et que la radiographie est trop dangereuse pour eux.
Après ces quelques recherches, nous avons établi un protocole et une liste de matériel pour l’expérience que nous avons prévue de faire la semaine prochaine : l’expérience de la gélatine. Le choix de cette expérience a été fait en dehors des séances de TPE, son objectif est de montrer la vitesse d’une onde varie selon le milieu qu’elle traverse.
Liste du matériels :
cristallisoir
verre doseur
casserole
plaque chauffante
eau
feuille de gélatine périmée
oscilloscope
alimentation de laboratoire
émetteur et récepteur ultra sons
Protocole :
Vérifier le bon fonctionnement du matériel
Faire fondre 9 feuilles de gélatine, dans un litre d’eau, dans une casserole, sur une plaque chauffante
Placer l’émetteur et le récepteur à 10 cm l’un de l’autre dans la gélatine le temps de la gélification
Connecter l’émetteur et le récepteur à deux canaux de l’oscilloscope puis l’alimentation de laboratoire à l’émetteur
Mesurer la vitesse de l’onde mécanique dans la gélatine
Nous avons continué nos recherches sur l’écho-doppler. Pour cela nous devions déjà comprendre l’effet Doppler. Ce dernier est un élément essentiel de l’écho-doppler.
L’effet Doppler est le changement de la fréquence d’un signal causé par une différence de vitesse entre le récepteur et l’émetteur d’une onde (mécanique, électromagnétique). En effet, une onde est comprimée à l’avant d’un objet en mouvement puis décomprimée à l’arrière de celui-ci comme le montre l’animation ci-dessous.
source:Wikipédia
L’effet Doppler est à l’origine du son caractéristique des sirènes de pompier ou encore d’ambulance, où l’on perçoit un son plus aigu avant le passage du véhicule puis plus grave après la passage de celui-ci.
Cet effet peut être utilisé pour calculer la vitesse de n’importe quel corps qui se déplace en émettant ou réfléchissant des ondes. Le radar Doppler est fondé sur ce principe : il émet des micro-ondes qui sont réfléchies par une cible qui se déplace. Le radar mesure la différence de fréquence entre les ondes qu’il reçoit avant et après le passage de la cible. Ceci lui permet de déterminer la vitesse de la cible.
L’échographie Doppler fonctionne exactement de la même façon sauf qu’à la place de micro-onde, elle utilise une onde mécanique : les ultra-sons.
Lors d’une échographie Doppler, c’est la vitesse du sang qui est mesurée.
Après nos recherches sur l’écho-doppler, nous avons décidé de ne pas en parler dans notre travail final ou en tout cas de ne pas développer son fonctionnement. En effet, nous avons décidé qu’il s’agissait du même cas que l’ERM, c’est à dire une technique d’imagerie médicale dérivée d’une autre que nous présentons déjà. Nous ne trouvons pas utile de les développer.
Après les recherches sur l’écho-doppler, nous avons commencé quelques recherches sur une technique d’imagerie médicale dont nous avions entendu parler : la thermographie médicale. Nous étudierons uniquement la thermographie qui permet de diagnostiquer les patients humains. Cependant, la thermographie est aussi utilisée pour la construction automobile, dans les métiers du bâtiment, dans les domaines de l’aéro-nautique et de l’aéro-spatial, pour les recherches scientifiques ainsi que dans le milieu vétérinaire.
La thermographie est utilisé afin de voir l’image thermique d’une scène. Cette image peut permettre de détecter des anomalies de température chez le patient. Ces anomalies peuvent être l’indication d’une infection, d’une tumeur ou encore dans le milieu vétérinaire de virus tels que la grippe aviaire ou la grippe porcine.
Après ces recherches, nous nous sommes souvenus que le lycée possédait une caméra thermique. Cela pouvait nous permettre de faire une expérience sur la thermographie.
Pour la semaine prochaine nous devons réfléchir à une expérience originale sur l’échographie, commencer nos recherches sur l’histoire de l’échographie et si nous avons le temps vérifier que nous pouvons avoir accès à la caméra thermique.
Suite à la séance 6, nous avons essayé d’avoir un rendez-vous avec la personne qui s’occupe des appareils d’imagerie médicale au CHP de Saint-Grégoire. Elle nous a indiqué ne pas avoir le temps de nous recevoir. Cependant, elle nous a fourni des informations sur le coût des appareils :
Prix d’une utilisation d’un IRM : 400 euros
Prix d’un appareil pour faire des IRM : environs 2 millions
Prix d’un examen d’une TEP ou d’une caméra gamma avec le produit de contraste et la superposition des images : entre 500 et 600 euros
De notre expérience personnelle nous savons que le prix d’un examen radio dentaire est de l’ordre d’une trentaine d’euros.
Nous avons donc continué les recherches sur la technique d’imagerie médicale expérimentale ERM. Toute les informations que nous avons sur cette technique sont issue d’une interview de Sabine Bensamoun, chercheuse CNRS au sein du laboratoire de biomécanique et bio-ingénierie de l’UTC (Université de Technologie de Compiègne). Nous avons appris que cette technique est en cours d’expérimentation sur des patients dépendant de l’alcool à la Mayo Clinic en Etats-Unis et au centre hospitalier de Compiègne en Picardie.
Cette technique fonctionne sur le même principe que l’IRM. Lorsque l’examen commence, une vibration est envoyée dans le corps. La vitesse des ondes augmentant avec le niveau de dureté du milieu, les médecins pourront quantifier la raideur d’un organe. Ce nouvel examen permettra d’améliorer les diagnostiques médicaux ce qui est le but des techniques d’imagerie médicale.
Nous n’aborderons pas cette technique dans notre travail final puisqu’elle n’existe pour l’instant qu’à l’état expérimental. Mais nous trouvions cela très intéressant, de voir que sur la base d’un même principe plusieurs techniques différentes d’imagerie pouvaient être développées. Cela montre aussi qu’il reste encore des techniques à découvrir et que de nombreux progrès dans le domaine de l’imagerie médicale sont encore possibles.
Après nos recherches sur l’ERM, nous avons décidé de continuer nos recherches sur l’échographie. Nous avons découvert un type d’échographie que nous ne connaissions pas : l’écho-doppler. Cette dernière est une technique d’imagerie médicale qui permet de voir le déplacement du sang dans le corps.
Elle fonctionne sur le même principe que l’échographie. Lorsqu’une onde mécanique (ultrasons) rencontre un changement de milieu ( exemple : tumeur-muscle ) une partie de l’onde est renvoyée, il s’agit d’un écho. Donc si nous connaissons la vitesse de déplacement d’un ultrason dans un muscle et le temps que met l’ultrason à revenir, nous pouvons calculer la distance qu’il y a entre chaque écho. Cela permet de calculer à quelle distance se situe la tumeur, le bébé, la déchirure musculaire ou de rechercher l’origine d’un problème médical.
Pour l’écho-doppler, il suffit de rajouter au principe de l’échographie l’effet doppler. Nous expliquerons le fonctionnement de cet effet dans le prochain journal de bord. Donc pendant la prochaine séance, nous devons continuer nos recherches sur cet effet, chercher une expérience sur l’échographie, ainsi qu’une autre expérience si possible sur un autre procédé.
Nous avons commencé la séance en nous posant des question sur la façon dont nous devons aborder l’IRM dans notre TPE. Cette technique d’imagerie médicale est très utilisée à l’heure actuelle, il est donc important de comprendre son fonctionnement pour notre TPE. Cependant, nous avons identifié que nous n’avons pas le niveau de connaissances scientifiques nécessaire pour comprendre le détail de son fonctionnement. Nous nous demandons donc comment l’introduire dans notre TPE. Est-ce que nous devons indiquer que nous n’avons pas tout compris ou est-ce que nous devons le cacher ? Après un débat de quelques minutes, nous avons décidé que nous l’exposerons dans notre production même si nous ne savons pas encore quelle sera la forme de notre production.
Nous avons continué les recherches sur l’IRM sans chercher à approfondir nos connaissance sur la RMN. En effet, nous cherchons à comprendre le principe sur lequel repose l’IRM et non pas son fonctionnement exact. Nous avons pu déduire de nos diverses lectures que le concept est relativement simple, c’est la mise en place qui est plus complexe.
Afin de créer une image en 3D, l’IRM divise le corps du patient en plusieurs niveaux grâce à des champs electro-magnétiques. Sur chacun des plans ainsi créés, les atomes vont réagir différemment selon leur nature. Un de nos proches, docteur en physique, nous a indiqué que l’IRM regarde la concentration des atomes d’Hydrogène puisque cette dernière change selon la quantité d’eau. Sachant que les os, les muscles ou une tumeur ont une concentration en eau différente, l’IRM permet de les voir différemment. Par comparaison, une radiographie ne permet de voir que les os.
Cependant, il ne faut pas oublier que le coût d’un IRM est beaucoup plus élevé que celui d’une radiographie. En effet, réaliser un IRM revient à plusieurs centaines d’euros environ (nous n’avons pas trouvé de source fiable pour avoir un prix exact sur internet. Nous essaierons de questionner une personne travaillant dans un hôpital).
Pendant la suite de nos recherches, nous avons découvert une technique d’imagerie médicale qui n’est pas encore utilisée dans les hôpitaux. Il s’agit de la technique d’Elastographie par Résonance Magnétique (ERM). Cette technique est un dérivé de l’IRM qui permet de mesurer la raideur des tissus ce qu’aucune technique d’imagerie médicale actuelle ne permet. En effet, aujourd’hui, seule la palpation est efficace pour apprécier la dureté des tissus mous : il est donc impossible de mesurer la raideur du foie, d’un rein ou encore du cerveau alors que cette information peut permettre d’améliorer les traitements.
Pour la prochaine séance, nous allons continuer les recherches sur la technique d’imagerie médicale expérimentale ERM afin de comprendre son fonctionnement. Entre temps nous essayerons d’avoir un rendez-vous avec la personne s’occupant des appareils d’imagerie médicale du CHP (Centre Hospitalier Privé) de Saint-Grégoire.
Le TPE de Lorraine et Yoann 