2nde - la santé - Electrocardiogramme et électroencéphalogramme

2nde – sciences physiques
Thème 2 – Sport et Santé
TP 19
TP N°19 – SIGNAUX PÉRIODIQUES EN MÉDECINE
Pour établir son diagnostic, le médecin peut avoir recours à des examens s’appuyant sur l’utilisation de
phénomènes électriques. L’électrocardiogramme, l’électroencéphalogramme en sont deux exemples. L’examen
échographique est un examen d’une autre nature. Nous allons les passer en revue dans ce TP. Il est à relier
avec ce que vous avez vu en SVT !!
ANIMATIONS FLASH (swf files) :
 Vous pouvez ouvrir l’animation FLASH (swf) qui se trouve dans le dossier « sciences physiques » de l’espace
_travail de votre classe, TP 20 : animation_electrocardiogramme.swf
 Puis pour en savoir plus sur le cœur, l’animation cœur_ii.swf (avec Mozilla ou Internet Explorer).
Lire et répondre aux questions des activités suivantes. La notation prend en compte le respect des consignes.
1.- ACTIVITÉ 1 - L'ÉLECTROCARDIOGRAMME
Le tracé suivant est un électrocardiogramme obtenu par enregistrement des signaux électriques émis par le
muscle cardiaque (cœur) d’un patient.
1.
Quelle est la grandeur physique sur l’axe des abscisses ? Même question pour l’axe des ordonnées ?
2.
Que signifient les valeurs affichées en haut de l’enregistrement ? SOYEZ PRÉCIS.
3.
Qu’est-ce qui permet d’affirmer que le signal est périodique ? Le cœur bat-il régulièrement ?
4.
Déterminez la période T des battements cardiaques du patient en expliquant la méthode employée.
Donnez le résultat en milliseconde ms ET en seconde s.
5.
Définitions :
* La fréquence cardiaque est le nombre de pulsations par seconde ;
* le rythme cardiaque est le nombre de pulsations par minute.
5.1. Comment se nomme l’unité internationale de fréquence ?
5.2. Déterminez la fréquence cardiaque du patient.
5.3. Déterminez son rythme cardiaque.
5.4. Proposez une méthode expérimentale simple pour mesurer votre rythme cardiaque ? Faire la mesure.
6.
6.1. Peut-on connaître la valeur maximale et la valeur minimale de la tension électrique enregistrée sur
l’électrocardiogramme ? Pourquoi ? Expliquez.
6.2. Proposez une définition de l’amplitude « crête à crête » du signal électrique.
6.3. Mesurez l’amplitude « crête à crête » sur l’électrocardiogramme en expliquant la méthode employée.
Donnez le résultat en V ET en millivolt.
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2.- ACTIVITÉ 2 - L'ÉLECTROENCÉPHALOGRAMME
Le tracé suivant est un électroencéphalogramme montrant l’évolution des signaux électriques émis par le cerveau
d’un patient lors du début d’une crise d’épilepsie.
Sur l’encyclopédie en ligne WIKIPEDIA, on peut lire :
L'épilepsie est un symptôme neurologique causé par un dysfonctionnement passager du cerveau ;
certains disent qu'il « court-circuite ». Lors d'une crise d'épilepsie, les neurones (cellules nerveuses
cérébrales) produisent soudainement une décharge électrique anormale dans certaines zones
cérébrales. ( http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89pilepsie )
1. Quelle est la (ou les) caractéristique(s) des signaux électriques qui évolue lors du début d’une crise
épileptique ?
2. Repérez sur l’électroencéphalogramme à quel moment débute précisément la crise.
3.- ACTIVITÉ 3 - PRINCIPE SIMPLIFIÉ DE L’ÉCHOGRAPHIE
Dans le dossier « sciences physiques » de l’espace _travail de votre classe, TP 20, ouvrir avec Mozilla ou IE, le
fichier : animation_echographie_simple.
Balayez avec l’émetteur les différents objets proposés ou que vous pouvez dessiner :
1. Á quoi correspondent les signaux détectés sur l’oscilloscope ?
2. Comment résumer le principe de l’échographie ultrasonore ? Que sont les ondes ultrasonores ?
3. Qu’est-ce qui différencie finalement cette exploration du corps humain des deux précédentes ?
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TP 19 - CORRECTION ACTIVITÉ N°1 (notation)
ÉLECTROCARDIOGRAMME
Echelles des axes
Période T
Tension crête à crête
Zéro moyen ?... choix
1.
En abscisse : le TEMPS t (s ou ms) ; en ordonnée, l’amplitude qui est ici une TENSION (en volt V) – on
précise les grandeurs physiques, c-a-d, ce que nous allons MESURER !
2. Echelles des axes : ms/mm pour le temps et microvolt/mm pour la tension en ordonnée.
3. Les signaux se répètent à peu près régulièrement ; on peut parler d’un signal périodique, ou pseudopériodique.
4. Mesure de la période T : la période fait environ 5 divisions où 1 division=5 mm soit 5x5=25 mm pour T.
Or l’échelle vaut 40 ms/mm d’où T=25x40=1000 ms=1 s (un peu moins en fait ; la période moyenne valant
4,9 divisions, soit environ 0.98 s)
5. 5.1. L’unité de fréquence est le hertz, symbole Hz.
5.2. F=1/T = 1/1 = 1 Hz (1 période par seconde ou 1 pulsation par seconde) ( ou 1,02 Hz si 0.98s pour T)
5.3. Rythme cardiaque = 1x60 = 60 battements par minute (ou 61 bpm pour 1,02 Hz)
ATTENTION : en SVT, les définitions sont inversées semble-t-il…
En physique : la fréquence est bien le nombre de périodes par
secondes (définition internationale)
5.4. Protocole expérimental (mesure du POULS, ou avec capteur) – toute proposition expérimentale
argumentée, cohérente et accompagnée si possible de mesures acceptée.
6.
6.1. Le zéro n’est pas précisé MAIS on peut le choisir arbitrairement en prenant le fond stable comme
zéro moyen. Mais comme cela fluctue, on préfère choisir l’amplitude ou la tension crête à crête qui
semble plus régulière. Cela est affaire de CHOIX….
6.2.
l’amplitude ou la tension crête à crête : valeur en volt du bas au haut du signal (voir figure cidessus)
6.3.
Mesure : la Tcc fait environ 7 divisions de 5 mm soit 35 mm ; on multiplie par l’échelle :
Tcc = 35mm x 10 V/mm = 350 V ou 0,35 mV.
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