En quoi les ondes sont utiles dans le domaine de l’imagerie médicale ?

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.

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.

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 .

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.