Biophysique normal
Cours de Biophysique — version détaillée
Un parcours progressif et clair pour comprendre les radiations, l’optique, l’imagerie médicale, les fluides biologiques et la bioélectricité. Promis, aucune équation ne mord.
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Décroissance radioactive (⁹⁹ᵐTc)
Objectifs
- Distinguer les types de rayonnements (α, β⁻/β⁺, γ, neutrons).
- Maîtriser les lois de décroissance et les grandeurs de base (activité, demi-vie).
- Relier stabilité nucléaire et énergie de liaison.
Concepts clés
- Loi de décroissance:
N(t) = N₀ e⁻ˡᵗ, activité:A(t) = λ N(t). - Demi-vie:
t₁/₂ = ln(2)/λ; relation avec activité et dose. - Types: α (faible portée, forte ionisation), β (électrons/positons), γ (photons pénétrants), neutrons (forts dégâts biologiques).
- Chaînes de décroissance (séries naturelles, générateurs 99Mo/99mTc).
- Unités: Becquerel (Bq), Curie (Ci), conversion 1 Ci = 3.7×10¹⁰ Bq.
Applications
- Médecine nucléaire (diagnostic et thérapie), datation, contrôle industriel.
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Quelle grandeur décrit la probabilité de désintégration par unité de temps ?
Sections efficaces (Z=82)
Objectifs
- Comprendre les mécanismes d’interaction des photons et des particules chargées.
- Utiliser l’atténuation exponentielle pour estimer transmissions et blindages.
Concepts clés
- Photons: effet photoélectrique (dominant à basse énergie, haut Z), effet Compton (énergies intermédiaires), création de paires (E ≥ 1.022 MeV).
- Atténuation:
I(x) = I₀ e⁻ᵐˣ; demi-couche (HVL):x₁/₂ = ln 2/μ. - Électrons: collisions inélastiques (ionisation/excitation), Bremsstrahlung.
- Grandeurs dosimétriques: dose (Gy), Kerma, LET, RBE.
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Pour des photons ~30 keV dans un matériau à Z élevé, l’interaction dominante est :
Objectifs
- Distinguer cyclotrons, réacteurs et générateurs.
- Connaître la chaîne 99Mo → 99mTc et le principe d’élution.
Concepts clés
- Cyclotron (activation protonique), réacteur (activation neutronique), générateur (parent–fils).
- Qualité: pureté radionucléidique, chimique et radiopharmaceutique.
- Dosage et stérilité en pratique clinique.
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Le 99mTc utilisé en clinique provient surtout de :
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En PET, l’annihilation e⁺/e⁻ produit :
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La valeur HU de l’eau est :
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Le fractionnement des doses vise surtout à :
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La dose efficace E prend en compte :
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Pour réduire rapidement le débit de dose, il est le plus efficace de :
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Augmenter la fréquence ultrasonore tend à :
Puissance optique de l'œil
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La puissance optique totale d’un œil emmétrope est ~ :
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La myopie se corrige avec des lentilles :
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Les déficits rouge–vert impliquent surtout les cônes :
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Condition nécessaire à l’émission laser :
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La limite de résolution d’Abbe dépend de :
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L’analyse dimensionnelle sert principalement à :
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Les propriétés anormales de l’eau s’expliquent surtout par :
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La loi des gaz parfaits s’écrit :
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La pression osmotique d’une solution diluée est proportionnelle à :
Débit vs Rayon (Poiseuille)
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Dans Poiseuille, le débit Q varie comme :
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Pour un vaisseau cylindrique mince, la tension pariétale est :
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Une baisse des protéines plasmatiques diminue surtout :
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Au niveau alvéolaire, le CO est typiquement :
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La tonicité d’une solution dépend de :
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La pompe Na⁺/K⁺ ATPase transporte :
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Le potentiel de Nernst dépend surtout de :
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Le surfactant alvéolaire :
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Selon Fick (cardio), la VO₂ dépend de :
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En acidose respiratoire (↑ PCO₂), la compensation rénale :
