Voir à l’intérieur du corps : radio, échographie, scanner et IRM

L'idée

L'imagerie médicale regroupe les techniques qui permettent de voir l'intérieur du corps sans l'ouvrir. Toutes reposent sur la même idée : envoyer quelque chose à travers le corps, puis mesurer ce qui ressort ou ce qui revient.

• La radiographie envoie des rayons X. Ils traversent facilement la peau et les muscles, mais beaucoup moins les os, qui laissent une ombre blanche sur l'image. Idéal pour voir une fracture ou une dent abîmée.
• L'échographie envoie des ultrasons, des sons si aigus que nous ne les entendons pas. Ils rebondissent sur les organes, et l'appareil transforme ces échos en image. On l'utilise pour suivre un bébé pendant la grossesse ou regarder le cœur, le foie, les reins.
• Le scanner fait tourner un appareil à rayons X tout autour du corps, et un ordinateur assemble les mesures en tranches, comme les tranches d'un pain, qu'il peut empiler pour faire une image en trois dimensions.
• L'IRM, pour imagerie par résonance magnétique, n'utilise pas de rayons X. Elle place le corps dans un aimant très puissant et lui envoie des ondes radio. Les noyaux des atomes d'hydrogène de l'eau de nos tissus réagissent, et cette réponse dessine des images très précises du cerveau, des muscles ou des articulations.

Une expérience à faire

Le principe de l'échographie est celui de l'écho. Place-toi face à un grand mur, à une bonne distance, et frappe fort dans tes mains : avec un peu d'attention, tu entends le son revenir. Recule, et l'écho revient plus tard. Plus l'obstacle est loin, plus le son met de temps à revenir.

L'échographe fait la même chose, des milliers de fois par seconde et avec des sons beaucoup plus aigus. En mesurant le temps de retour de chaque écho, il sait à quelle profondeur se trouve chaque organe. Les chauves-souris et les dauphins utilisent le même principe pour se repérer.

L'histoire de la découverte

Des rayons inconnus. Le soir du 8 novembre 1895, à Würzburg, en Allemagne, le physicien Wilhelm Conrad Röntgen fait passer du courant dans un tube de verre vide d'air, enfermé dans un carton noir. Pourtant, un écran couvert d'un produit spécial se met à briller à deux mètres de là. Un rayonnement invisible traverse donc le carton. Il l'appelle rayons X, le X des inconnues en mathématiques. Quelques semaines plus tard, il réalise une image de la main de sa femme où l'on voit ses os et sa bague. La nouvelle fait le tour du monde en quelques mois, et les hôpitaux s'équipent très vite. En 1901, Röntgen reçoit le tout premier prix Nobel de physique.

Les rayons X à la guerre. Pendant la Première Guerre mondiale, Marie Curie organise des voitures équipées d'appareils de radiographie pour soigner les soldats blessés au plus près du front.

Les échos du corps. Les ultrasons ont d'abord servi à repérer des sous-marins. Dans les années 1950, en Écosse et ailleurs, des médecins et des ingénieurs les adaptent au corps humain. L'échographie devient vite l'examen habituel de la grossesse, car elle n'utilise pas de rayons X.

Le scanner. Au début des années 1970, l'ingénieur britannique Godfrey Hounsfield construit le premier scanner, en s'appuyant notamment sur les calculs publiés plus tôt par le physicien Allan Cormack, né en Afrique du Sud. Le premier patient est examiné en 1971, à Londres. Tous deux reçoivent le prix Nobel de médecine en 1979, alors qu'aucun des deux n'était médecin.

L'IRM. Dans les années 1970, l'Américain Paul Lauterbur et le Britannique Peter Mansfield trouvent comment transformer les signaux magnétiques du corps en images. Prix Nobel de médecine 2003.

Ce que cela change pour nous

Grâce à l'imagerie, un médecin peut voir une fracture, une pneumonie, une tumeur ou un accident vasculaire dans le cerveau, et choisir le bon traitement sans opérer à l'aveugle. La sage-femme vérifie que le bébé grandit bien. Le dentiste repère une carie cachée. Le chirurgien prépare son opération.

Deux précautions à connaître :

• Les rayons X et le scanner utilisent des rayonnements qui, à forte dose, peuvent abîmer les cellules. Les doses d'un examen sont faibles, mais on ne fait un examen que s'il est utile, et les manipulateurs se protègent derrière des parois.
• L'IRM n'utilise pas de rayons X, mais son aimant est si puissant qu'aucun objet en métal ne doit entrer dans la salle.

Ces machines coûtent cher, et dans beaucoup de pays, en Afrique comme ailleurs, elles restent rares hors des grandes villes. L'échographie, plus légère et moins chère, existe aujourd'hui en modèles portables qui se branchent sur une tablette.

Pour aller plus loin

• La savante des voitures de radiographie : Marie Curie.
• Ce que montre une radio : les os et les muscles.
• Le son, une vibration de l'air : le son.
• La physique qui explique l'IRM : la mécanique quantique.