Détermination du rythme cardiaque

Titre
Détermination du rythme cardiaque
Type d'activité
Activité expérimentale
Objectifs
Réaliser un enregistrement d’un signal périodique (battements du cœur)
et en déterminer les caractéristiques (période et fréquence).
Référence au
BO
Classe : 2nde
Thème(s) : Santé + Prolongement Sport
NOTIONS ET CONTENUS
Signaux périodiques : période,
fréquence.
COMPETENCES ATTENDUES
Identifier le caractère périodique d’un signal
sur une durée donnée.
Déterminer les caractéristiques d’un signal
périodique.
Conditions
de mise
en œuvre
Pré requis : Aucun
Durée : ≈ 1H30 + Approfondissement possible 30’
Auteur
&
Etablissement
Frédéric Marquet
Enseignant au Lycée Jean VILAR
Villeneuve-Lès-Avignon
Académie de Montpellier

But : Déterminer un rythme cardiaque (à l’aide d’un enregistrement audio obtenu avec un stéthoscope « fait maison »).
Le compte rendu, dont la forme est libre (enregistrements, réponses et commentaires), sera à faire avec un traitement de textes et devra tenir
sur 2 pages maximum.
Matériel mis à votre disposition :
 Ordinateur avec carte son + logiciel gratuit « AUDACITY »
 Microphone + bouteille faisant office de stéthoscope
Le « Stéthoscope » et son placement sur la cage thoracique
Pour rédiger compte rendu, vous pourrez par exemple :
 Comme introduction, rechercher puis retracer très brièvement (5 lignes maximum), avec vos propres mots, l’histoire de l’invention du
stéthoscope.
 Présenter l’enregistrement sonore obtenu et le comparer avec celui d’un électrocardiogramme trouvé sur Internet : quelles sont les
grandeurs physiques mesurées dans chaque cas, les signaux enregistrés sont-ils similaires, ont-ils certaines propriétés... ?
 Donner les caractéristiques des signaux que vous avez déterminées : durée entre deux battements du cœur, nombre de battements du
cœur chaque seconde (unité ?) et chaque minute.
NB : Dans votre compte rendu, veillez à utiliser le vocabulaire scientifique le mieux adapté !
Activité : Détermination du rythme cardiaque
 Réaliser, à l’aide du locigiel AUDACITY, un enregistrement sonore de votre cœur au repos.
 Déterminer le plus précisément possible avec l’enregistrement obtenu la durée entre deux battements du coeur.
 En déduire votre rythme cardiaque (nombre de battements par minute) et la fréquence des battements au repos.

Activité facultative de prolongement (30 min)
Personne en train d’effectuer le test de Ruffier-Dickson
http://www.irbms.com/img/RUB/test-de-ruffier-dickson.jpg
But : Déterminer si un individu à une bonne forme physique en mesurant ses pulsations cardiaques au repos et à l’effort.
Maintenant que vous savez comment mesurer votre rythme cardiaque, vous pouvez facilement évaluer votre forme physique grâce à un test
appelé « test de RUFFIER-DICKSON ». Ce test, est décrit sur le site « JOGGING INTERNATIONAL » :
http://www.jogging-international.net/entrainement/tests-et-calculateurs/testez-votre-recuperation-ruffier-dickson
 A partir des explications trouvées sur le site Internet et des mesures de votre rythme cardiaque, calculez votre indice de
RUFFIER-DICKSON pour déterminer votre récupération à l’effort : êtes-vous en bonne forme physique ou devez-vous
pratiquer un peu plus d’activités sportives ?!
Diagnostic médical de la forme physique

Notes pour le professeur
Cette activité ne requiert que très peu de matériel :
 Un PC équipé du logiciel gratuit AUDACITY
 Un micro (moins de 5 euros) + une bouteille découpée
Audacity est un enregistreur et éditeur audio libre et facile d'utilisation. La prise en main du logiciel, déjà connu de certains élèves, est très
simple (on leur fournit une notice simplifiée sous forme d’une figure annotée comme ci-dessous).
Voici un exemple d’enregistrement obtenu :
Remarque : Il faudra parfois aider les élèves à placer le stéthoscope. Les enregistrements sont en général meilleurs pour les garçons que pour
les filles (les signaux sont donc plus nets, moins bruités).
Mesure de T et F :
On utilise l’onglet « curseur » :
Le signal peut être considéré quasi-périodique. On sélectionne ainsi une zone (en gris foncé sur la figure) qui couvre 10 battements du cœur (en
effet, parfois le cœur a tendance à présenter certaines – faibles – irrégularités, c’est d’ailleurs en se basant sur ces irrégularités qu’ont été
mis au point des algorithmes capables de déceler le surentrainement chez les athlètes).
On peut déduire que la période est : T ≈ 1,17 sec
On a donc une fréquence : F = 1/T ≈ 0,855 Hz
Le rythme cardiaque est lui : 0.855 x 60 ≈ 51 battements par minute (bpm)
Remarque : L’enregistrement présenté est celui d’un sujet entrainé. Parmi les élèves peu sportifs, on relève couramment des rythmes cardiaques
dépassant les 80 bpm au repos, surtout lorsque les conditions de mesure ne sont pas optimales (sujet non allongé et en mouvement).
Démarrer l’enregistrement
Arrêter l’enregistrement
Curseur (détermination de durées)
Translater la courbe horizontalement
ZOOM « sur le temps »
Ne garder qu’une partie
de l’enregistrement
Temps (s)
ZOOM sur l’axe des ordonnées
ZOOM+ : clic gauche ZOOM - : clic droit

Test de Ruffier-Dickson (activité facultative) :
Voici les enregistrements obtenus (pour un sujet entrainé) :
Remarque : On voit que le rythme cardiaque a presque doublé après l’effort pour revenir à une valeur très proche (voire typiquement inférieure
dans le cas d’un sujet très entrainé en endurance, comme c’est le cas ici) de celle du repos après 1 minute de récupération seulement.
On a calculé les valeurs suivantes :
 Rythme cardiaque au repos : ≈ 51 bpm
 Rythme cardiaque immédiatement après 30 flexions en 45 secondes : ≈ 91 bpm
 Rythme cardiaque après 1 minute de récupération : ≈ 50 bpm (A noter : Valeur < pulsation au repos !)
Avec le simulateur du lien indiqué, on obtient :
Avec son indice inférieur à 3, notre sujet (pratiquant quotidiennement un sport d’endurance) a donc une « forme excellente ».
Remarque : Le résultat précédent ne reflète pas les résultats que l’on peut trouver chez des personnes peu entrainées. Dans le cadre des tests
menés en classe avec des élèves ne pratiquant pas de sport, les résultats du test de Ruffier-Dickson donnent souvent des valeurs assez élevées,
fréquemment supérieures à 10. On a par exemple vu des élèves trouver des pulsations cardiaques au repos de 80 bpm, après l’effort de 120 bpm
et après la minute de récupération de 108 bpm, conduisant à un indice de 10.6 ! Ce test donne donc un diagnostic assez peu indulgent pour les
sujets ne pratiquant pas de sport d’endurance. Aussi, on peut décider de ne réaliser le test qu’avec un ou deux élèves sportifs, en vidéo-
projetant l’écran avec les signaux mesurés et en demandant à toute la classe de calculer les fréquences correspondantes et de déduire la valeur
de l’indice de Ruffier-Dickson.
Remerciements : Je remercie E. MICHEL du SAMS (Service Académique de Matériel Scientifique) pour m’avoir fait découvrir AUDACITY.