Diagnostic Médical

THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Plan et synthèse
01_Plan_et_Synthese.doc Seconde
O. Chaumette 1/2
Diagnostic Médical - Synthèse
1. Analyse et imagerie médicale
Il faut connaitre les différentes techniques ainsi que leur pénibilité et dangerosité.
2. Signaux périodiques lors du diagnostic médical
Un phénomène est périodique si :
Relation entre la fréquence f et la période T : (avec les unités) :
Signification de la fréquence : il s’agit du nombre de périodes par seconde (à appliquer au phénomène)
Méthode pour mesurer T sur un oscillogramme :
Une période correspond à x divisions (voir x sur dessin).
Or la sensibilité ……………… S
h
vaut : (on la lit sur l’appareil).
T = …………………… T a comme unité :
Attention : la période se note T (en non « t ») !!
Méthode pour mesurer Umax sur un oscillogramme :
La tension maximale correspond à y divisions (voir y sur dessin).
Or la sensibilité ……………… S
v
vaut : (on la lit sur l’appareil).
Umax = …………………… Umax a comme unité :
3. L’électrocardiogramme
• Connaitre les notions de tachycardie, bradycardie.
• Savoir mesurer la période des battements, calculer la fréquence, c'est-à-dire le nbre de battements par
seconde.
• Savoir transformer la fréquence en battements par minutes (faire éventuellement un produit en croix)
4. Principe de l’échographie
Formule générale reliant la vitesse à distance d et au temps ∆ t :
V = ………. avec d en ……., ∆t en …… et V en …….
• Dans le cas d’un écho, penser que la durée mesurée est …………………….
• La méthode de mesure d’une durée sur l’oscillogramme est la même que la mesure d’une période (mais la
durée se note « t » et non « T »)
5. Principe de la fibroscopie : réfraction et réflexion totale
Conditions de réflexion totale :
• L’indice optique du 1
er
milieu doit
être…………………
• L’angle d’incidence doit être
………………………………………………… (donnée
dans un énoncé)
Loi de Descartes de la réflexion : avec i l’angle d’incidence et et r celui de réflexion.
THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Plan et synthèse
01_Plan_et_Synthese.doc Seconde
O. Chaumette 2/2
THEME SANTÉ
CHAPITRE 1
Diagnostic Médical
Documents se rapportant au chapitre
1. Activité : Analyse et imagerie médicale
2. Activité expérimentale: Signaux périodiques lors du diagnostic médical
3. Activité : L’électrocardiogramme
4. Activité expérimentale : Principe de l’échographie
5. Activité expérimentale : Principe de la fibroscopie : réfraction et réflexion totale
Attendus du chapitre
(issus du BO et sous-entendus)
En gras : « les connaissances » en italique : « les savoir-faire expérimentaux » en écriture normale : « les savoir-faire »
Où ? Acquis Non Acquis
Connaitre la définition de la période et son unité 2
Connaitre la définition de la fréquence et son unité 2
Reconnaitre un phénomène périodique 2,3
Déterminer la période d’une tension 2,3
Calculer la fréquence d’une tension 2,3
Déterminer la tension maximale d’une tension périodique 2
Extraire les informations concernant la nature des ondes et leur fréquence en fonction de
l’application médicale 1
Connaître une valeur approchée de la vitesse du son dans l’air. 4
Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide ou l’air. 5
Pratiquer une démarche expérimentale sur la réfraction 5
Rechercher expérimentalement les conditions de la réflexion totale 5
Compétences sous entendues du chapitre Acquis Non Acquis
Echographie : savoir faire le calcul de la distance 5
Savoir faire des conversions simples (km/s en m/s, MHz en Hz…) 1
Savoir écrire un nombre en notation scientifique 1
Savoir utiliser la loi de Descartes sur la réflexion 5

THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité de cours
01A_Imagerie_Medicale.doc Seconde
O. Chaumette 1/2
Analyse et imagerie médicale
1. Les différentes techniques d’analyse et imagerie médicales:
Qu’est-ce que l’imagerie médicale :
Il existe de nombreuses techniques d’imagerie médicale : l’échographie, le scanner, l’IRM, la scintigraphie,
la radioscopie, la fibroscopie… La technique est choisie en fonction de l’organe à observer. L’analyse
médicale permet d’étudier le fonctionnement d’un organe sans forcément en former une image :
l’électrocardiogramme, l’encéphalogramme…
Compléter le tableau suivant :
Image Nom de la technique Type d’ondes ou domaine de la physique utilisée
THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité de cours
01A_Imagerie_Medicale.doc Seconde
O. Chaumette 2/2
2. Quelques exemples d’imagerie médicale:
Utiliser le document distribué par le professeur pour compléter les informations ci-dessous :
2.1. L’échographie :
Type d’ondes utilisées :
Fréquence des ondes utilisées (en écriture scientifique) :
Vitesse de propagation des ondes en m/s et écriture scientifique :
Dangerosité de l’examen :
Pénibilité de l’examen :
2.2. La radiographie :
Type d’ondes utilisées :
Fréquence des ondes utilisées :
Vitesse de propagation des ondes en m/s et écriture scientifique :
Dangerosité de l’examen :
Pénibilité de l’examen :
2.3. Le scanner :
Type d’ondes utilisées :
Fréquence des ondes utilisées :
Vitesse de propagation des ondes en m/s :
Dangerosité de l’examen :
Pénibilité de l’examen :
Différence fondamentale par rapport à la radiographie :
2.4. La fibroscopie :
Type d’ondes utilisées :
Phénomène physique utilisé pour transmettre l’onde à l’écran :
Vitesse de propagation des ondes en m/s :
Dangerosité de l’examen :
Pénibilité de l’examen :
OUTILS MATHEMATIQUES utiles pour cette fiche :
« M » devant une unité s’appelle Méga et vaut 10
6.
.
Exemples : une mégaseconde : 1 Ms = 10
6
s 4 mégaoctets : 4 Mo = 4x10
6
o
Il existe d’autres préfixes pour les unités : kilo (k) qui vaut 10
3
, centi (c) qui vaut 0,01 soit 10
-2
, milli (m)
qui vaut 0,001 soit 10
-3
…. Nous y reviendrons régulièrement au cours de l’année.
Ecriture scientifique des nombres :
Quelques exemples : 1 000 s’écrit 1x10
3
200 s’écrit 2x10
2
540 s’écrit 5,40x10
2

THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 DOCUMENT
01DOC_techniques_Medicales.doc Seconde
O. Chaumette 1/2
Techniques d’imagerie médicale
CE DOCUMENT DOIT ÊTRE RESTITUÉ À L’ISSU DE LA SÉANCE
1. L’échographie :
L’échographie permet l’étude de multiples organes (thyroïde, ganglions,
foie, rate, pancréas, reins, vessie, organes génitaux) mais aussi les
vaisseaux (artères et veines), les ligaments et le coeur.
Au cours d’une grossesse, elle permet d’étudier la vitalité et le
développement du fœtus, de dépister des anomalies ou encore de
déterminer le sexe de l’enfant.
Son principe consiste à appliquer une sonde (comme un stylo) contre la
peau en face de l’organe à explorer. Cette sonde émet des ultrasons qui
traversent les tissus puis lui sont renvoyés sous la forme d’un écho. Ce
signal, une fois recueilli va être analysé par un système informatique qui
retransmet en direct une image sur un écran vidéo.
Les fréquences des ultrasons utilisées vont de 2 à 13 MHz et se
propagent dans le corps (considéré globalement comme liquide) à une
vitesse de 1500 m/s.
C’est un examen absolument indolore.
Les ultra-sons sont sans danger. L’échographie est un examen sans
contre-indication.
2. La radiographie:
Elle permet surtout l'étude du squelette et des articulations, des
poumons, de l'abdomen.
Cet examen utilise les rayons X : ce sont des ondes électromagnétiques
(qui n’ont pas besoin de matière pour se propager, contrairement aux
sons). Ces ondes sont très énergétiques et ont une fréquence très grande
de 10
15
à 10
20
Hz. Elles se déplacent à la vitesse de la lumière soit
300 000 km/s)
Le principe de la radiographie consiste à impressionner l’équivalent
d’une pellicule photographique située derrière l’organe à observer.
Cette pellicule devient noire quand les rayons X la touchent. Les rayons
X traversent très bien la chair : la « radio » apparait donc noire car les rayons
n’ont pas été absorbés par la chair. Les os, qui absorbent les rayons X (donc les
laisse peu passer) apparaissent blancs.
C'est un examen totalement indolore.
Les rayons X sont dangereux pour l’organisme. Cependant, du fait des très
faibles doses utilisées, la radiographie est tout de même considérée comme sans
danger.
THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 DOCUMENT
01DOC_techniques_Medicales.doc Seconde
O. Chaumette 2/2
3. Le scanner :
Le Scanner étudie le cerveau, la cage thoracique, l'abdomen ou
encore les os.
Il recherche des anomalies qui ne sont pas visibles sur des
radiographies standard ou à l'échographie.
Le Scanner (appelé aussi tomodensitométrie) est un examen qui
utilise les rayons X de fréquences identiques à celles utilisées en
radiographie.
Son principe consiste à réaliser des images en coupes fines de votre
corps. Au lieu d'être fixe, le tube de rayons X va tourner autour de
vous et grâce à un système informatique puissant, des images sont
obtenues. Ensuite, elles sont imprimées sur un film pour être
étudiées. Dans la plupart des cas, un produit de contraste à base d'iode est
injecté au patient pour améliorer la qualité des images.
C'est un examen rapide et indolore.
Comme pour la radioscopie, cette technique utilise des rayons X dangereux.
Mais là encore, les doses sont très faibles et l’examen est considéré comme
sans danger.
4. L’électrocardiogramme :
C’est un examen qui n’envoie pas d’ondes dans le corps.
Il consiste à mesurer l’activité électrique du cœur.
Des électrodes sont placées sur le corps du patient et reliées à
l’appareil qui enregistre l’activité du cœur pendant une vingtaine de
minutes. L’examen est totalement indolore.
Il permet de révéler des anomalies du rythme cardiaque (fréquence,
régularité…).
Souvent associé à une échographie, c’est un examen sans danger.
5. La fibroscopie:
C’est un examen qui consiste à placer une caméra dans le corps en passant
par les voies naturelles (bouche, nez, anus).
Il en existe de trois types : la fibroscopie bronchique, la fibroscopie oeso-
gastro-duodénale et la coloscopie.
De la lumière est envoyée le long d’une fibre optique et éclaire la zone à
observer. Une fibre optique est une sorte de fil en verre dans lequel la lumière
reste prisonnière entre l’entrée et la sortie du fil grâce au phénomène de
réflexion totale. L’image de l’organe se propage elle aussi le long d’une fibre
optique jusqu’au système d’enregistrement et au moniteur de contrôle.
C’est un examen qui peut être fait sous anesthésie locale (fibroscopie
bronchique), générale (coloscopie) ou sans anesthésie. C’est un examen peu
agréable mais sans danger.

THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité expérimentale
01TP_Signaux_periodiques.doc Seconde
O. Chaumette 1/2
Signaux périodiques dans le diagnostic médical
Les signaux périodiques sont très utilisés en imagerie médicale. Revenons d’abord sur les signaux
périodiques et leurs caractéristiques.
1. Notion de phénomène périodique :
Un phénomène est dit périodique lorsqu’il se répète de la même manière à intervalles de temps
réguliers. Sa période notée T correspond à la plus petite durée au bout de laquelle le phénomène se
répète.
1. Citer trois phénomènes périodiques que vous connaissez et évaluer leur période.
2. En classe de troisième vous avez appris à reconnaitre une tension périodique. Parmi les
graphes suivants représentant l’évolution de tensions au cours du temps, quels sont ceux qui
correspondent à des tensions périodiques ?
a. b. c.
3. Surligner un motif qui se répète sur chaque graphe représentant une tension périodique.
4. Le fonctionnement du corps humain est rythmé par des phénomènes périodiques. Lesquels
pouvez-vous citer ?
2. Mesures des caractéristiques d’un signal périodique :
2.1. Montage :
Réaliser le montage permettant d’observer sur l’oscilloscope une tension périodique sinusoïdale
délivrée par un générateur basse fréquence (GBF) (voir fiche montage)
Réglage de l’oscilloscope (voir notice simplifiée
de l’oscilloscope)
Base de temps : (bouton T/DIV)
0,5 ms/div
Sensibilité voie 1 : (bouton V/DIV gauche)
2 V/div
Sensibilité voie 2 : (bouton V/DIV droit)
OFF (vers le bas)
Connecteur SOURCE sur CH1
APPELER LE PROFESSEUR POUR LUI MONTRER UNE PÉRIODE SUR L’OSCILLOGRAMME
Vous devez observer:
THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité expérimentale
01TP_Signaux_periodiques.doc Seconde
O. Chaumette 2/2
2.2. Période d’une tension sinusoïdale
En utilisant le point méthode ci-contre, mesurer la
période de la tension affichée sur votre oscillogramme.
ATTENTION ! On rédigera en français son raisonnement.
2.3. Fréquence d’une tension sinusoïdale :
Rappels de 3
ème
: La fréquence correspond au nombre
de périodes en une seconde. Son unité est le Hertz
(Hz) et elle s’exprime :
T
f1 =
Calculer la fréquence de la tension précédente.
2.4. Tension maximale d’une tension périodique
En adaptant la méthode de la mesure d’une période, déterminer la tension
maximale Umax (voir ci-contre) sur votre oscillogramme. On rédigera
correctement en adaptant la rédaction du paragraphe 2.2.
Indication : le nombre de divisions ne note y et la valeur d’une division
verticale s’appelle sensibilité verticale Sv et se lit sur le bouton 
3. Mesure de la fréquence d’un ultrason :
Les ultrasons sont des sons de très grande fréquence (supérieure à 20 kHz) utilisés notamment
lors de l’échographie. Ils sont inaudibles par l’Homme.
Au bureau professeur, un émetteur d’ultrason est relié à un oscilloscope.
• Déterminer période, fréquence et tension maximale des ultrasons émis.
• La fréquence calculée correspond-elle bien à des ultrasons ?
METHODE
Mesure d’une période sur l’oscilloscope
• Compter le nombre de carreaux (appelés
divisions) entre deux sommets. Ce
nombre est noté x
• Regarder sur l’oscilloscope la valeur de
la sensibilité horizontale (sur la base de
temps, bouton ). On note cette valeur
Sh.
• La période, notée T, se calcule avec la
formule : T = x x Sh
Exemple de rédaction :
« Je lis sur l’oscillogramme qu’une période
correspond à x = …. divisions.
Or la sensibilité horizontale vaut Sh = …... ms/div
Donc comme T = x x Sh alors T = …… (unité à
préciser) »

THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité de cours
01A_Electrocardiogramme.doc Seconde
O. Chaumette 1/2
L’électrocardiogramme (ECG)
1. Présentation :
Le cœur est une « pompe » qui régule la
circulation du sang dans l’organisme. Le
va-et vient du sang dans le cœur est dû à
des contractions et relaxations de
différentes zones du cœur, générées par
des signaux électriques.
L’électrocardiographie consiste à
enregistrer la tension électrique (de
l’ordre du millivolt) de ces signaux en
plaçant des électrodes à différents
endroits du corps.
Cet examen est inoffensif et indolore.
Ces électrodes sont reliées à un stylo
mobile qui appuie sur une feuille de
papier millimétré défilant à vitesse
constante. L’électrocardiogramme
obtenu permet au cardiologue de diagnostiquer des maladies du muscle ou de
l’enveloppe du cœur. Il permet aussi de déceler les troubles du rythme cardiaque,
caractérisé par la fréquence cardiaque : le nombre de battements du cœur en une
minute. Parmi ces troubles, on distingue la tachycardie, accélération de la fréquence
cardiaque, ou la bradycardie, ralentissement de la fréquence cardiaque qui peut aller
jusqu’à l’arrêt.
2. Etude de l’électrocardiogramme
La figure ci-dessous montre les informations fournies par un électrocardiogramme :
0,5 mV
0,2 s
1. Qu’est ce qui nous permet d’affirmer qu’il s’agit bien de la représentation d’une tension
électrique ?
THEME SANTÉ / PHYSIQUE / CHAP 1 Activité de cours
01A_Electrocardiogramme.doc Seconde
O. Chaumette 2/2
2. Voyez-vous une périodicité dans ce phénomène ? Repasser en rouge un motif
correspondant à une période.
3. Déterminer la période T de cette tension.
4. Calculer la fréquence f en Hertz associée à cette période. A quelle unité correspond le
« Hertz » Hz ?
5. En déduire le nombre de battements par minute.
3. Les troubles du rythme cardiaque
Pour les enregistrements ci-dessous, la vitesse de déroulement du papier est v = 25 mm/s ce
qui correspond à une sensibilité horizontale Sh = 0,2 s/carreau
Enregistrement A - Électrocardiogramme d'un cœur normal
Enregistrement B - Électrocardiogramme d'un cœur présentant une tachycardie
Enregistrement C - Électrocardiogramme d'un cœur présentant une bradycardie
• Pour chaque enregistrement, déterminer la période puis la fréquence en Hz des
battements. Convertir cette fréquence en battements par minute.
• À partir des réponses précédentes, proposer une définition des termes « bradycardie » et
« tachycardie ».