INTRODUCTION

L'introduction dans la pratique courante de l’Actinothérapie, thérapeutique par les radiations, constitue un réel progrès dans le domaine de la physiothérapie. L'existence de Sociétés d'Actinologie, de la Presse spéciale et des Traités en toutes langues et dans les différents pays fournit la preuve du grand intérêt, de la part des Médecins, pour la thérapeutique par les radiations. Mais s’il existe une littérature très abondante, en ce qui concerne l'emploi des rayons ultra-violets. toute une branche puissante de la Médecine, la radio et radiumthérapie, les radiations à courte longueur d'onde, si justement réputées, par contre la partie opposée du spectre — les radiations à grande longueur d'onde — les radiations invisibles, calorifiques, infra-rouges sont relativement peu étudiées et leur emploi en thérapeutique, quoique certainement bienfaisant, est moins répandu. L'étude physique de cette partie du spectre est relativement récente et on connaît très peu l’action

sur l'organisme des radiations longues.

C'est pour cette raison que nous avons commencé, sur la proposition du Dr H. Dausset, par l'étude des applications des rayons infra-rouges en thérapeu-

tique, PARTIE PHYSIQUE

Généralités. — La gamme des vibrations de l'éther qui constitue la lumière dans le sens le plus large du terme est, comme on le sait, extrêmement étendue et ses limites sont en quelque sorte subordonnées seulement aux possibilités expérimentales chaque jour accrues.

Ces vibrations sont caractérisées par trois termes :

1° Leur vitesse : V qui est pour toutes la même, très voisine de 300.000 Km/sec ;

20 Leur période : T ou durée d'une vibration complète dont la fréquence est l'inverse ;

30 Leur longueur d'onde: Ces trois grandeurs étant unies par la relation fondamentale,

k= VT Ce qui peut être représenté schématiquement d'après A. Forestier de la façon suivante (fig. 1):

C'est par la longueur d’onde qu'on caractérise généralement les diverses espèces de vibrations de

l’éther et l’on sait que ces longueurs d'onde, égales à

PET: ts

plusieurs kilomètres pour les ondes électriques, sont pour les rayons y du radium, de l’ordre du centième d’une unité Angstrüm.

Rappelons que :

L'angstrôm = 0,1 & & — 0,0001 & = 108 cm.

Les longueurs d'onde des radiations que l’on peut comprendre sous le nom de lumière s’échelonnent d'environ 100 angstrôm pour les plus courtes (ultraviolet extrème) jusqu’au voisinage detrente millions d’Angstrüm, soit 0 mm. 3 environ pour les rayons infra-rouges, longueurs les plus grandes que l’expérience ait permis de déceler.

De cette énorme territoire, les radiations visibles n'occupent qu’une infime partie, puisqu'elles s’étendent seulement de 4.000 à 8.000 Angstrüm, mais la visibilité, c’est-à-dire l’action sur notre rétine, n’est qu'une des nombreuses actions dont sont capables les vibrations lumineuses, et peut-être pas la plus importante.

Si les données physiques sur la lumière visible et ultra-violette sont aujourd’hui très nombreuses, il n’en est pas de même pour la partie la moins réfrangible du spectre, comprise entre les plus grandes longueurs d'onde visibles et des ondes électriques (hertziennes) et qui constitue le spectre infrarouge.

Le tableau suivant permet de se rendre compte de l'étendue et de la position de ce spectre infra-

rouge.

Er —

Radiations découvertes par

Longueur Fréquence

Radiations d'ondes par 1 seconde

Newton (1666) [Spectre visible.| 400 44-800 uy | 95.10 “36. CR

Herschel (1900) [Rayons infra-| 8oopu-1u |375. 10 300. 10

rouges.

Langley (1886) IU-10 LL 12 12 Rubens (1896) [Rayons calori-| 1ou-61,/4uw |300.10 -3.10 Nichols fiques.

Rubens (1910) 10-97 LL Môbius (1920) 100 -0,1 MM.

v. Bayer (1912) 0,1 mm.-2 mm.

Rubens

Lampa (1895) [Ondes électri-| 1 mm.-4 mm.

ques les plus courtes. à

Lebedeff (1895) 1 mm.-6 mm. 3.10 -3.10

Righi (1894) I CM.-10 Cm.

(Reproduit en partie d’après Plotnikow)

Les recherches patientes et laborieuses de physiciens, au cours de ces trentes dernières années ont permis de réaliser la jonction et l'identification des ondes électriques ou hertziennes aux infra-rouges, depuis les travaux de Rubens (1893 à 1911) jusqu’à ceux de Nichols et Tear (1923) et ainsi démontré leur parenté.

L'étude physique des rayons infra-rouges est rendue difficile par deux raisons principales : d'abord les matières dont on constitue habituellement les pièces optiques,telles que les verres ou le quartz,ne sontpas transparentes pour ceux-ci (au delà d’une certaine longueur d'onde, comme nous le verrons plus loin),ensuite leur détection estdélicate, par suite

du petit nombre des effets qui peuvent être utilisés dans ce but.

Es

Voyons d’abord comment les rayons infra-rouges peuvent être mis en évidence ; nous dirons ensuite un mot des sources et des lois qui règlent l’émis: sion, puis des méthodes de mesure.

Efiets des rayons infra-rouges.

L'effet le plus important, et celui qui presque exclusivement est utilisé pour les mesures: c'est l'effet calorifique.

Tout rayonnement apporte à un corps capable d’absorber de l'énergie, qui apparait presque toujours uniquement sous forme de chaleur. Tout appareil capable de déceler une variation de température, est aussi capable de mettre en évidence un rayonnement quel qu’il soit et en particulierles rayons infrarouges, souvent appelés rayons calorifiques, parce que leur principal et presque seul effet est précisément un effet thermique presque toujours très considérable par suite de la grande intensité avec laquelle ils sont en général émis. La détection de cet effet thermique, s’opère d’une façon très sensible par trois dispositifs principaux :

lo Le bolomètre (Langley), lame de métal noirci (généralement platine) que l’on expose aux radiations et dont on mesure la résistance électrique, fonction de la température. Cette méthode est la plus délicate car les variations de résistance que l’on a à mesurer sont excessivement faibles.

20 La pile thermo-électrique qui se compose d’un

certain nombre de couples, ou éléments de deux métaux différents (bismuth, platine fer-constantan, etc...) soudés les uns aux autres ; l’une des séries de soudures est maintenue à température fixe, l’autre est exposée aux radiations. Une différence de température entre les soudures crée aux poles de la pile une différence de potentiel. Avec un galvanomètre sensible, on peut ainsi mettre en évidence des variations de température de l’ordre du millionième de degré, et déceler des radiations de très faible intensité, surtout si la pile est placée dans le vide. Cette méthode, relativement aisée à mettre en œuvre, est la plus employée.

3° Le radiomicromètre (Boys) est une modification très sensible et très commode de la méthode précédente, réunissant dans un même appareil la pile thermo-électrique et le galvanomètre. Il se compose d’un cadre métallique dont chaque moitié est constituée par un métal différent, suspendu par un fil fin entre les deux pôles d’un aimant (fig. 2).

Si-une radiation tombe sur une des soudures,elle s’échauffe, un courant passe dans le cadre, qui dévie dans le champ magnétique comme un cadre de galvanomètre. Cetappareil permet de déceler le ray onnement d’une bougie placée à 100 m., elle est au foyer d'un miroir concave. La cent cinquante millième partie du rayonnement de la lune suffit à faire dévier le cadre.

Citons encore le radiomètre,qui se compose d’une sorte de moulinet à deux palettes suspendu par un

fil fin et placé dans un vide de 0 mm. 05 de mercure environ. L'une des palettes est noircie, l’autre est brillante, Une radiation tombant sur la plaque noircie provoque par effet thermique, une déviation mesurable du système.

Radiomicromètre de Boys.

Fig. 2.

Il existe encore d’autres procédés (qui cette fois ne sont plus sous la dépendance d’un effet calorifique) permettant de mettre en évidence les rayons infra-rouges, tout au moins lorsque leur longueur d'onde ne sont pas trop grandes (supérieures d’une façon genérale à 10.000 ou 12.000 Angstrôms). Ils possèdent en effet (jusqu’à 20.000 angstrôms environ) la propriété d'éteindre la phosphorescence de certains corps, comme le sulfure de zinc, phosphorescence qui est au contraire excitée par les rayons visibles (au delà du rouge) et ultra-violet.

Leur action sur la plaque photographique est aussi

ni

intéressante à plus d’un point de vue; on sait qu'une plaque photographique ordinaire n’est pas impressionnée par les rayons de grande longueur d’onde,à partir du vert. En imprégnant la couche sensible de certaines matières colorantes dites sensibilisatrices, on peut créer des zones de sensibilité dans des territoires spectraux auparavant tout à fait inactifs, en particulier dans l’infra-rouge. Certaines cyanines (dicyanine, cryptocyanine, surtout néocyanine)permettent d'obtenir des plaques éncore impressionnées par des rayons d’une longueur d'onde aussi grande que !{ au 12.000 angstrôms.

La sensibilisation avec le Néocyanine s'obtient par le procédé suivant :

On prend 20 cm de la solution à 1 p. 5000 de Néocyanine dans l'alcool méthylique.

4 cm° d’ammoniaque concentrée.

20 cm’ d'alcool méthylique.

60 cm’ d’eau.

Et on plonge pendant 4 minutes la plaque dans cette solution. Ensuite on lave 30 secondes dans l’alcool méthylique et on la sèche rapidement. Le tout bien tenu dans l'obscurité complète. Pour obtenir une image Jusqu'à 800 y l'exposition doit être courte, jusqu'à 1.000 % elle doit être bien plus longue, et pour 1.129 ,, il faut jusqu’à 10 heures d'exposition.

L'application des infra-rouges en micro-photographique permit à Calzavara et J. Bertrand de faire des études en eytologie du plus haut intérêt. Ils ont

pu voir des détails dans la structure des noyaux, de

RU

la substance chromathine, etc. qui ne sont guère visibles avec les procédés habituels. Le perfectionnement de cette méthode pourrait peut-être amener aux découvertes de certains virus invisibles, et réaliser un réel progrès dans toutes les études microscopiques.

Plotnikow suppose que peut être la possibilité de fixer les infra-rouges sur les plaques photographiques pourrait être utilisée en diagnostic comme complément à la radiographie.

Il existe un autre procédé très intéressant pour obtenir des plaques sensibles aux rayons infra-rouges qui consiste à utiliser l’antagonisme des radiations vis-à-vis de l’action photographique.

Si une plaque est soumise à un faible éclairement lumineux ; puis exposée aux infra-rouges, ces derniers détruisent l'impression due à la lumière, et donnent par conséquent une image positive (Térépine). Le procédé est applicable jusqu’à 11.300 Angstrôms. D'une facon analogue, Villard à montré récemment que l'impression photographique due aux rayons X pouvait être détruite par les rayons infra-rouges, qui peuvent être ainsi mis en évidence.

En dehors de ces actions, les rayons infra-rouges sont sans effet chimique. Ceux-ci n’apparaissent que pour lesrayons visibles, au delà du rouge et deviennent de plus en plus intenses quand la longueur d'onde diminue. Ils sont liés en effet aux quanta hy absorbés, et la plupart des réactions photo chimi-

ot

ques ne peuvent avoir lieu que pour des fréquences

4 déjà grandes.

Sources de rayons infra-rouges,

rayonnement.

D'une façon générale, il existe deux modes d’émission du rayonnement. Dans l’un, le corps rayonnant émet un spectre continu formé de toutes les longueurs d'onde. C’est le cas des solides chauffés. Dans l’autre (gaz chauffés ou excités électriquement), l'émission est discontinue, limitée à d’étroites bandes de rayonnement. Le deuxième mode d’émission estutilisé presque exclusivement pourles rayons ultra-violets, le premier pour les infra-rouges.

En effet, tout corps dont la température diffère du O absolu émet des radiations dont la longueur d’onde est d'autant plus courte que la température est plus élevée.

Le rayonnement total du corps noir, c’est-à-dire parfaitement absorbant, est proportionnel à la quatrième puissance de la température absolue (Loi de Stephan). Il croit donc très rapidement.

Dans le spectre ainsi émis,la radiation qui possède l'intensité maxima a une longueur d'onde inversement proportionnelle à la température absolue (Loide Wien).Ainsi, quand la température augmente, l'émission maxima se déplace vers les courtes longueurs d'ondes, comme le montrent les courbes de la figure 3. On voit qu’à 1.700 degrés absolus soit

ne —

1427 degrés centigrades, le maximum d’émission pour À = 5.869 À. environ,pour le soleil il serait vers

Longueure d'onde

D’après Charles Fabry.

Fig. 3.

Il ne faut pas oublier que le pouvoir émissif total des corps chauffés, des métaux par exemple est toujours très inférieur à celui du corps noir (de 1/4 à 1/10 pour le tungstène).

Tout corps chaud se comporte donc comme source d’infra-rouge de longueur d’onde d’autant plus courte en moyenne que le corps est plus chaud.

Le soleil est la source la plus importante des rayons infra-rouges puisque c’est pour la plus

M. de Zalewski 2

intensité

ET

grande partie par leur intermédiaire qu il nous transmet son énergie. Il émet environ 40 % d'infra-rouge, 52 9, de visible et 8% d'ultra violet. Mais après avoir traversé l'atmosphère, il ne reste plus que la moitié de l'énergie initiale, quicomprend environ 60 %, d’infra-rouge, 40 % de visible et seulement 4 07, d'ultra-violet.

Les filaments métalliques chauflés émettent des rayons infra-rouges dont la longueurs d’onde moyenne dépend de leur température. Si la température os peu élevée aucune radiation visible n'est émise, le rayonnement est entièrement infra-rouge. A partir de 525°C, quand le corps chauffé commence à devenir rouge il émet des radiations visibles, perçues par la rétine, ce corps devient lumineux. À mesure que la température s'élève, toutes les radiations visibles augmentent d'intensité avec une grande rapidité en même temps que la composition du rayonnement se modifie, les courtes longueurd'ondes prennent de plus en plus d'importance dans l’ensemble. La couleur de la lumière se modifie. Plus la température monte, plus il ÿ a de rayons ultraviolets. La quantité des infra-rouges augmente aussi avec l'élévation de la température.

Au rouge sombre, l'intensité maxima se trouve aux environs de 34, mais elle est relativement faible par suite de la basse température, Employée sous forme de lampe électrique à filament de Tungstène de grande puissance ou de radiateur électrique

dans l'air libre, cette source est la plus employée.

Oo

L'arc au charbon peut aussi constituer uné source intense d’infra-rouge, Quant à la lampe à arc de mercure dans le quartz, elle constitue, comme l’a montré Aubens, une source étendue et intense de rayons de très grandes longueurs d'onde, comprises entre 100 et 400 v.

Voici d’après À. Walter la proportion relative des rayons courts (inférieurs à 1 4 5), moyens (de 1u5à 445)et longs (au delà de 455) émise par diverses sources.

Nature de la source Rayons | Rayons Rayons

courts moyens longs ATOS A MINE RE en sue 10 39 I Hempetr/arwatts "07112. 20,5 26 3,5 LAMPE CHETDOL Aer 12 33 5 Radiateur électrique poussé...... 6 22 22 Radiateur électrique ordinaire... 2 16 32 Emetteur Walter } règl. maximum. 0) 16 34 n° 1 avec réflec- ‘ règl. moyen... () 9 Gi teur règl. minimum. ( 6 44 Emetteur Male règl.maximum. ) 1 45 n° 2 avec réflec- ; règl. moyen... (0) 2 48 teur \règl. minimum. 0 1 46

Si l’on veut obtenir des rayonnements homogènes on peut employer des filtres, composés de corps laissant sélectivement passer certains groupes de radiations, ou, comme Rubens, faire subir au faisceau de rayons un grand nombre de réflexions successives à la surface d’un métal donné, capable de réfléchir principalement une des radiations, qui finalement, se trouve ainsi isolée.

Mesures. — On peut faire la mesure qualificative

des rayons infra-rouges au moyen du spectromètre, en dispersant le faisceau par un prisme et en étudiant avec une pile thermo électrique le rayonne ment réfracté. Mais le principal obstacle est le manque de transparence de la plupart des corps. Le verre devient opaque aux infra-rouges vers 34. L'eau sous 2 à 3 mm. ne laisse rien passer au delà de {y 5. Le quartz est transparent jusqu’à 4 » environ et le redevient pour les très grandes longueurs d'onde.

On peut employer des systèmes optiques en fluorine jusqu’à 7 ou 8, au delà il faut employer le sel gemme ou la sylvine, qui,eux-mêmes,ne permettent pas de dépasser 15 à 20 y.

Les spectromètres usuels comportent généralement une optique de sel gemme (appareil de Jobin). Le modèle de Hilger emploie comme système dispersif un réseau métallique par réflexion. On obtient un spectre obscur dans lequel on déplace une pile thermo-électrique, reliée à un galvanomètre de haute sensibilité. Les mesures sont très délicates.

Il existe un appareil (inframèêtre de Walter) permettant de réaliser d’une facon assez grossière, mais très simple et très suffisante pour la pratique médicale, à la fois la mesure quantitative et qualitative des rayonnements intenses. L'appareil sensible est une pile thermo-électrique robuste reliée à un galvanomètre. Le thermo-élément étant placé sur la peau et recevant le rayonnement total, le

galvanomètre donne une certaine déviation, par

RO

exemple 28 divisions. Interposons maintenant un écran de quartz, qui élimine tous les rayons de longueur d’onde supérieure à 445. La nouvelle lecture étant 27, nous dirons que l'intensité des rayons longs est de 28-27 = 1, Une troisième mesure, cette fois avec un écran d’eau qui n’est transparente que jusqu'à 145, donne 11,5 ; l'intensité des rayons courts est 11,5 et celle des rayons moyens est égale à la différence des chiffres lus avec l’écran de quartz et l'écran d’eau soit 15,5. Ce procédé commode permet de se faire une idée approximative utile de la répartition de l’énergie dans le spectre des sources employées en thérapeutique.

Les brèves notions physiques que nous venons d'exposer nous permettent maintenant d'entrer en connaissance de cause dans l'étude des actions biologique et thérapeutique des rayons infra-rouges. Précisons au préalable les quelques idées qui sont connues actuellement sur le mode d'action possible

de ces rayons.

Sur le mode d’action des rayonnements sur la matière qui les absorbe.

Un rayonnement quelle que soit sa nature, n'a d'action que dans la mesure où il est absorbé par le corps irradié.

Des corps parfaitement transparents à certaines radiations ne sauront recevoir d’elles aucun effet.

D'autre part une absorption trop rapidement inté-

nue

grale localise l’action sur les couches les plus superficielles de l'agent absorbant. Ceci sera souvent une circonstance désavantageuse, quoique le rayonnement ultra-violet nous ait fourni un exemple d'effets puissants sous une absorption très superficielle.

Il y aurait donc lieu, à l’égard de chaque radiation, de fixer d’une façon précise son taux de transmission à travers les diflérents milieux de l’organisme, les taux moyens devant être probablement les plus intéressants. Le taux de transmission, autrement dit le coefficient d'absorption, n'est pas le seul facteur physique qui puisse nous renseigner sur les effets d’une radiation. Ce chiffre précise seulement quelle énergie a gagné l'organisme par le fait de l’irradiation ; il ne nous révèle pas sous quelle forme cette énergie a été utilisée par les tissus irradiés. Pour les rayonnements de courte longueur d'onde, nous savons que l'énergie absorbée a servi en majeure partie à extraire les électrons des atômes intéressés : c’est l’effet photo-électrique. Une faible partie est réémise sous forme de rayonnement. Les photo-électrons déplacées sont à l’origine de réactions chimiques et aussi à l'origine d’une agitation thermique faible.

En ce qui concerne les rayonnements infra-rouges on ne saurait songer encore à envisager les effets chimiques dont ils peuvent être capables. Le quantum de ces radiations est très faible et peut-être

n'arrive t-il, lorsqu'il est absorbé, qu’à déplacer les

Br, Ds

électrons les plus périphériques des molécules les plus instables. L'étude aujourd’hui assez poussée des potentiels d'ionisation et de résonnance des gaz et des vapeurs montre que ces potentiels sont très supérieurs à ceux que les l’infra-rougestransportent:

Le mode d'absorption le plus probable des radiations infra-rouges consiste en une mise en branle des molécules ou des atômes dans une enceinte close (corps noir) à basse température, il existe des radiations émises par les molécules vibrantes de la paroi, radiations réabsorbées par d'autres portions de la paroi en sorte qu’un équilibre s'établit entre le rayonnement intérieur et l’agitation moléculaire,

La composition de ce rayonnement est, comme nous l'avons dit, uniquement fonction de la température absolue.

L'émission du noir de fumée se rapproche d'un tel rayonnement, dit rayonnement du corps noir.

Nous avons vu que l’énergie émise est proportionnelle à la quatrième puissance de la température absolue de ce corps.

A température relativement basse, l'absorption doit se faire suivant un processus analogue à l’émission : la majeure partie de l’énergie absorbée doit se retrouver sous forme d’agitation moléculaire, sans autre intermédiaire physique. S'il en était ainsi intégralement, l'utilité de l’infra-rouge serait discutable ; car on peut par la diathermie provoquer dans

l'organisme une agitation moléculaire thermique