Physique pour la médecine

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Physique et médecine.

Les apports de la physique à la médecine sont nombreux et importants, qu'il s'agisse du domaine médical à proprement parler ou des disciplines apparentées dites "paramédicales". Ces apports sont bien connus, mais il n'est pas mauvais d'en brosser ici un panorama grossier.

D'abord et avant tout la physique contribue à une bonne compréhension du corps humain. Les systèmes sanguins et respiratoires ne peuvent pas se passer des lois des fluides. La physique des ondes s'impose quand il s'agit de parler de la perception auditive ou de la vision, qu'on évoque un fonctionnement normal ou les défauts de l'oreille ou de l'œil. L'électrophysiologie s'intéresse au mouvement des ions et à la production de courant au travers des membranes ou au long des axones, et s'applique ainsi aux systèmes nerveux et musculaire, en particulier le cœur.

Au niveau diagnostique, on ne peut que constater le remarquable développement de l'imagerie médicale, qu'elle se base sur les rayons X comme la traditionnelle radiologie et son prolongement moderne qu'est le scanner (ou tomographie numérisée), sur les isotopes radioactifs comme la gamma-caméra et le PET-scan qui équipent la médecine nucléaire, ou encore sur des techniques comme l'échographie ou l'imagerie par résonance magnétique (IRM) qui évitent quant à elles les rayonnements ionisants.

La radiothérapie ne date pas d'hier mais elle aussi connaît actuellement d'étonnants développements, liés précisément à la puissance de localisation des tumeurs par imagerie mais aussi à la maîtrise des faisceaux en intensité et en direction. La proton-thérapie en particulier est en plein essor.

Aux côtés du médecin, le kinésithérapeute est par définition le spécialiste du mouvement, des forces et des énergies. Les publications dans ce domaine évitent de plus en plus difficilement les équations de base de la mécanique. Par ailleurs, la physiothérapie utilise le chaud, le froid, les ondes de toute nature, pour soigner les problèmes de motricité ou d'aptitude physique.

Et tant qu'à évoquer le paramédical, on ne peut faire l'impasse sur le rôle que joue la physique dans les laboratoires de recherche et d'analyse médicale. La spectrométrie, l'électrophorèse, la réfractométrie, la polarimétrie font partie des incontournables en la matière. Sans parler de l'indispensable microscope, dont la physique fixe les possibilités…et les limites!

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Quelques uns des plus beaux chapitres de la physique moderne trouvent leur application en imagerie médicale: La technique du PET-scan en médecine nucléaire apporte la première utilisation commune de l'anti-matière, puisqu'elle se base fondamentalement sur l'annihilation de l'électron et de son antiparticule, le positron, en notant au passage que la transformation de particules massives en photons découle directement d'un héritage de la relativité: l'équivalence entre l'énergie et la masse E=mc². Quant à la physique quantique, il est vrai qu'on la retrouve un peu partout dès lors qu'on parle de particules élémentaires, de rayons X ou d'isotopes radioactifs, mais on n'en trouve pas d'application plus directe et plus pure que la résonance magnétique nucléaire RMN et son pendant médical l'IRM. En effet, c'est parce que la projection de son moment cinétique dans la direction d'un champ magnétique ne peut prendre n'importe quelle valeur (cette projection est "quantifiée") que le proton est obligé de rester incliné par rapport à ce champ et qu'il se voit dès lors forcé de décrire un mouvement de toupie, mouvement qui est le point de départ de la RMN.

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Les apports de la physique à la médecine donnent le cadre très général de ce site web, dont le but est d'en exposer la théorie ou d'en décrire quelques techniques fort répandues. Il n'est bien sûr pas question de couvrir la totalité du sujet. Tout ce qu'on peut en attendre est que "certains" chapitres soient traités dans un "certain" ordre. A l'heure actuelle c'est surtout l'imagerie qui a été développée et le sera encore: La radiologie conventionnelle est pratiquement terminée; l'imagerie par résonance magnétique l'est aussi pour ce qui est des bases, ainsi que l'échographie et la tomographie numérisée (CT, ou scanner). En dehors de l'imagerie on trouvera du texte en physique nucléaire et en radioprotection, deux thèmes liés à l'usage des isotopes et du rayonnement ionisant en général.