Classification et Propriétés des Rayonnements en Médecine

Flashcards de vocabulaire sur la classification, la nature physique et les applications médicales des rayonnements d'après le cours du Pr Jacques Monteil.

Rayonnement

Mode de transport de l'énergie se propageant en ligne droite avec une quantité d'énergie transportée très variable.

Radiobiologie

Étude des effets moléculaires provoqués par les rayonnements ionisants sur les êtres vivants, pour lesquels l'ADN constitue la cible essentielle.

Radiopathologie

Étude des manifestations cliniques consécutives aux effets des rayonnements ionisants sur les organismes vivants.

Rayonnements particulaires

Rayonnements constitués de particules chargées ou neutres de masse variable, préexistantes dans l'atome (proton, neutron, électron $\beta^-$) ou non (positon $\beta^+$, noyau d'hélium $\alpha$, neutrino et antineutrino).

Rayonnements électromagnétiques

Rayonnements sans masse et sans charge, possédant une nature physique identique mais des énergies, longueurs d'onde et fréquences différentes.

Modèle ondulatoire

Modèle physique décrit par Maxwell à partir de 1865, définissant une onde électromagnétique comme l'association d'un champ électrique sinusoïdal $\mathbf{E}$ et d'un champ magnétique $\mathbf{B}$ de même période et perpendiculaires en tout point.

Onde électromagnétique plane

Onde électromagnétique dont les champs $\mathbf{E}$ et $\mathbf{B}$ se situent à tout instant dans un même plan et se propagent dans une direction perpendiculaire à ce plan.

Célérité dans le vide

Vitesse constante de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide, notée $c$ et égale à $3 \times 10^8\,\text{m}\cdot\text{s}^{-1}$.

Indice de réfraction

Rapport $n = \frac{c}{v}$ entre la célérité de la lumière dans le vide $c$ et sa vitesse de propagation $v$ dans un milieu transparent pour une lumière monochromatique ($n > 1$).

Fréquence d'une onde

Nombre d'oscillations d'une onde par unité de temps, notée $\nu$ et exprimée en Hertz ($\text{Hz}$ ou $\text{s}^{-1}$).

Période d'une onde

Durée d'une oscillation complète d'une onde électromagnétique, notée $T = \frac{1}{\nu}$ et exprimée en secondes ($\text{s}$).

Longueur d'onde dans le vide

Distance parcourue par une onde électromagnétique pendant une période $T$, définie par $\lambda = c \times T = \frac{c}{\nu}$ et exprimée en mètres ($\text{m}$).

Intensité énergétique

Flux énergétique $d\phi$ émis par unité d'angle solide $d\Omega$ dans une direction déterminée $\mathbf{u}$, défini par $I(\mathbf{u}) = \frac{d\phi}{d\Omega}$ et exprimé en watt par stéradian ($\text{W}\cdot\text{sr}^{-1}$).

Spectre de raies

Représentation graphique d'une superposition d'un nombre fini $k$ de fréquences distinctes, portant l'intensité énergétique en ordonnée et la fréquence en abscisse.

Spectre continu

Représentation graphique de la densité spectrale énergétique fréquentielle $\frac{dI}{d\nu}$ en fonction de la fréquence $\nu$ pour toutes les fréquences comprises entre $u$ et $v$, l'intensité totale étant égale à l'aire sous la courbe.

Modèle corpusculaire

Modèle réintroduit par Einstein en 1905 décrivant la lumière comme un flux discontinu de paquets d'énergie électromagnétique sans masse appelés photons.

Quantum d'énergie

Quantité d'énergie élémentaire transportée par un photon, proportionnelle à la fréquence $\nu$ de l'onde selon la formule $E = h\nu$.

Constante de Planck

Constante physique de proportionnalité entre l'énergie d'un photon et la fréquence de l'onde associée, notée $h$ et égale à $6,62 \times 10^{-34}\,\text{J}\cdot\text{s}$.

Relation énergie-longueur d'onde

Formule reliant l'énergie $E$ d'un photon à sa longueur d'onde $\lambda$, donnée par $E = \frac{hc}{\lambda}$, ou sous forme simplifiée $E(\text{en eV}) = \frac{1,24 \times 10^{-6}}{\lambda(\text{en m})}$.

Dualité onde-corpuscule

Principe décrivant l'utilisation complémentaire des modèles ondulatoire (pour les phénomènes macroscopiques et faibles fréquences) et corpusculaire (pour les interactions quantifiées et hautes fréquences).

Spectre électromagnétique

Échelle regroupant l'ensemble des rayonnements électromagnétiques classés selon leur fréquence, longueur d'onde ou énergie des photons.

Énergie d'ionisation

Énergie minimale $\Delta E$ requise pour arracher un électron à un atome ou une molécule lors de l'absorption d'un photon ($h\nu > \Delta E$).

Frontière des rayonnements ionisants

Seuil d'énergie d'environ $13,6\,\text{eV}$ situé dans le domaine des ultraviolets, correspondant à l'énergie d'ionisation de la molécule d'eau.

Rayonnements directement ionisants

Rayonnements composés de particules chargées (électrons, positons, particules chargées lourdes) qui délivrent directement leur énergie au milieu matériel.

Rayonnements indirectement ionisants

Rayonnements électriquement neutres (photons X, rayons $\gamma$, neutrons) qui transfèrent leur énergie à des particules chargées, lesquelles ionisent ensuite le milieu en deux étapes.

Applications diagnostiques des rayonnements

Utilisation médicale des ultrasons (échographie), des ondes magnétiques (IRM), des rayons X (radiographie standard et scanner) ainsi que des rayons $\gamma$ et émissions $\beta^+$ (médecine nucléaire).

Applications thérapeutiques des rayonnements

Utilisation médicale des rayonnements ionisants (rayons X, $\gamma$, $\beta^-$ et $\alpha$) sous forme de radiothérapie externe, curiethérapie ou radiothérapie métabolique.