L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques (Résonance magnétique, réflexion d'ondes ultrasons, radioactivité, absorption des rayons X, ...). Cette technologie permet de visualiser la physiologie ou le métabolisme du corps humain indirectement, mais est aussi utilisée dans différents domaines tels que l'industrie, la chimie, la sécurité et l'archéologie.
L'importance que revêt l'imagerie médicale tient d'abord du fait qu'une image est un concentré d'informations bien plus efficaces qu'un texte ou qu'une explication verbale.
On s'en convaincra en évoquant, par exemple, la médecine préhistorique. Dans certains domaines, elle avait atteint un degré d'expertise élevé puisqu'on connaît de nombreux cas de trépanations réussies (certains chercheurs avancent le taux de 60 % !). Des interventions aussi complexes impliquaient, chez les chirurgiens d'alors, des connaissances étendues en matière d'anatomie, physiologie, pathologie, etc. Or on n'a pas relevé, dans l'art préhistorique, de représentations suggérant une pédagogie par l'image de la chirurgie en question. Toute transmission de savoir devait être verbale. Il est facile d'imaginer le temps requis et l'économie qui aurait pu en être faite même avec une iconographie très simple.
Le but de l'imagerie médicale est de créer une représentation visuelle intelligible d'une information à caractère médical. Cette problématique s'inscrit plus globalement dans le cadre de l'image scientifique et technique : l'objectif est en effet de pouvoir représenter sous un format relativement simple une grande quantité d'informations issues d'une multitude de mesures acquises selon un mode bien défini.
L'image obtenue peut être traitée informatiquement pour obtenir par exemple :
Dans un sens plus large, le domaine de l'imagerie médicale englobe toutes les techniques permettant de stocker et de manipuler ces informations. Ainsi, il existe une [norme] pour la gestion informatique des données issues de l'imagerie médicale : la norme DICOM.
Suivant les techniques utilisées, les examens d’imagerie médicale permettent d’obtenir des informations sur l’anatomie des organes (leur taille, leur volume, leur localisation, la forme d’une éventuelle lésion, etc.) ou sur leur fonctionnement (leur physiologie, leur métabolisme, etc.). Dans le premier cas on parle d'imagerie structurelle et dans le second d'imagerie fonctionnelle.
Parmi les méthodes d'imagerie structurelles les plus couramment employées en médecine, on peut citer d'une part les méthodes tomographiques basées soit sur les rayons X (radiologie conventionnelle, tomodensitomètre ou CT-scan, angiographie, ...) soit sur la résonance magnétique (IRM), les méthodes échographiques (qui utilisent les ultra-sons), et enfin les méthodes optiques (qui utilisent les rayons lumineux).
Les méthodes d'imagerie fonctionnelles sont aussi très variées. Elles regroupent les techniques de médecine nucléaire (TEP, TEMP) basés sur l'émission de rayons gamma par des traceurs radioactifs qui, après injection, se concentrent dans les régions d'intense activité métabolique, les techniques électrophysiologiques qui mesurent les modifications de l'état électrochimique des tissus (en particulier en lien avec l'activité nerveuse) ou encore les mesures thermographiques.
Ces différents types de techniques sont souvent employés de façon complémentaire parfois même au sein d'un même système d'imagerie qui permet alors des acquisitions multimodales, simultanées ou non.
Les techniques de scintigraphie nucléaire reposent sur l'utilisation d'un traceur radioactif qui émet des rayonnements détectables par les appareils de mesure. Ces molécules radiopharmaceutiques sont choisies pour se fixer préférentiellement sur certaines cellules selon le type de diagnostic voulu. Un traitement informatique des données permet ensuite de reconstituer l'origine spatiale de ces rayonnements et de déduire les régions du corps où le traceur s'est concentré. L'image obtenue est le plus souvent une projection mais on peut obtenir une coupe ou une reconstruction 3D de la répartition du traceur. Aux États-Unis, en 2010, la FDA a décidé de resserrer son contrôle, estimant que la tomographie et la fluroroscopie exposent plus que nécessaire certains patients aux rayonnements ionisants ; selon l'institut américain du cancer, ces surdoses induiraient 29 000 cancers /an supplémentaire et 15 000 décès dans le pays.
La TEP permet en général d'obtenir des images de meilleure qualité que la TEMP. Toutefois, le nombre et la disponibilité des radiopharmaceutiques utilisables en TEMP ainsi que le coût modéré des gamma caméras compensent ce défaut.
L'utilisation de rayons X est d'usage courant. Ces rayonnements, comme les rayons gamma sont ionisants et donc dangereux. En particulier, l'irradiation d'une cellule en phase de mitose peut provoquer une mutation de l'ADN et qui peut provoquer l'apparition d'un cancer à terme. Toutefois, grâce aux mesures de radioprotection, le risque inhérent aux examens X est limité autant que possible.
Différents types d'examens utilisent les rayons X :
Les technologies d'OCT (Optical Coherent Tomography) permettent d'obtenir une image par réalisation d'interférences optiques sous la surface du tissu analysé. Ces interférences sont mesurées par une caméra (OCT plein champ) ou par récepteur dédié (OCT traditionnelle). Ces techniques sont non destructives et sans danger.