TP01 Les signaux périodiques et le diagnostic médical

Thème : La santé │ Chapitre 1 : la physique et le diagnos c médical
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TP 01 : LES SIGNAUX PERIODIQUES ET LE DIAGNOSTIC MEDICAL
I) L’électrocardiogrammes à des fins de diagnostic médical
I.1) Le malaise d’Antoine
C’est la rentrée scolaire au Lycée René Cassin.
Les professeurs de sport décident de vérifier la forme physique de ses
élèves de seconde avec une séance d’endurance en 4 étapes : les élèves
doivent courir par palier avec 3 minutes de récupération entre chaque
palier. Le 1er est fixé à 5 minutes, le 2nd à 10 min et ainsi de suite…
Antoine, sportif moyen, passe les deux premiers paliers sans problèmes
mais à la fin du 3ème, il est victime d’un léger malaise cardiaque (rassurezvous, notre ami se porte bien !).
Par précaution, son médecin traitant lui fait subir quelques examens.
Pour établir son diagnostic, le médecin peut avoir recours à des examens s’appuyant
sur l’utilisation de phénomènes électriques. L’électrocardiographie en est un
exemple. Le tracé ci-contre est un électrocardiogramme obtenu par enregistrement
des signaux électriques émis par le muscle cardiaque (cœur) d’un patient.
Le médecin souhaite vérifier qu’Antoine ne
souffre pas de tachycardie ou de brachycardie.
Ce sont deux types de pathologies cardiaques. La brachycardie est un
ralentissement des battements du cœur à un rythme inférieur à 60 contractions par minute alors que la
tachycardie est une accélération du rythme cardiaque au delà de 100 contractions par minute.
brachycardie
60
80
jeune sportif
jeune moyen
tachycardie
contraction/minute
Suite à cet incident, les professeurs d’EPS ont demandé aux professeurs de physique de faire pratiquer un
ECG aux élèves de seconde.
I.2) Réalisation d’un électrocardiogramme
Matériel :
- un capteur piezoélectrique, relié par deux pinces crocodiles et fils de
connexion au boîtier d’acquisition BORA de l’ordinateur,
- ordinateur muni du logiciel Synchronie 2003,
Dans le menu Démarrer, sélectionner Programmes puis Synchronie 2003.
Pour paramétrer l’enregistrement de votre rythme cardiaque, sélectionner l’onglet « Paramètres ».
Dans le menu « Entrées », sélectionner l’Entrée 0, en mode automatique, calibre -1/+1.
Nommer la tension enregistrée « Upiezo », unité V, affichage en fenêtre 1.
Dans le menu « Acquis », paramétrer un enregistrement de 500 points pour une durée totale de 10 s.
Valider par « OK »
Relier le capteur au boitier BORA entre la borne EA0 et la borne de masse.
Placer le capteur sous un bracelet élastique enfilé sous le poignet gauche, de façon à être plaqué sur
l’artère.
Lancer une acquisition en appuyant sur F10, en prenant soin de bien garder le poignet immobile
durant 10 secondes.
Votre enregistrement s’affiche en fenêtre 1 à l’écran.
Appeler le professeur pour vérification.
Réaliser un « calibrage global » (icône
) pour un affichage optimal.
A l’aide de l’outil réticule, (icône
) mesurer 10 périodes
Thème : La santé │ Chapitre 1 : la physique et le diagnos c médical
1) Pourquoi peut-on parler de phénomène périodique ?
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2) Dans le cas des battements cardiaques, à quelle durée correspond une période ?
3) Déterminer la durée correspondant à 10 périodes. En déduire votre période cardiaque. Quel est l’intérêt
de faire la mesure sur 10 périodes ?
4) En déduire votre nombre de contractions cardiaques par minute. Situer votre rythme sur le diagramme du
I.1. Souffrez-vous de tachycardie ou de brachycardie ?
5) Quelle est l’influence d’un effort sur le rythme cardiaque ? Proposer une expérience permettant de le
vérifier. La réaliser après accord du professeur et conclure.
Pour aller plus loin…
6) Comment auriez-vous pu simplement mesurer votre rythme cardiaque ? Réaliser cette mesure.
7) Votre mesure est-elle de la même précision que la mesure précédente ?
8) Comment l’écriture de vos résultats peut mettre en évidence cette différence de précision ?
SYNTHESE TP 01 : LES SIGNAUX PERIODIQUES ET LE DIAGNOSTIC MEDICAL
Un phénomène périodique se répète ………………….. à lui-même à intervalles de temps …………………...
La période T est la plus petite ………….. au bout de laquelle le phénomène se répète identique à lui-même.
T s'exprime en ………….
La fréquence f est le nombre de ……………………….. par ……………………...
Elle se calcule à partir de la période:
. Si T s’exprime en seconde, f s’exprime en ……………. (Hz).
L’amplitude d’un signal périodique est l’écart entre …………..…………………….. de ce signal et une valeur de
référence. L’amplitude est une grandeur ……………………….
Exemples:
- alternances des jours: T = 24 h, des semaines T = 7 j, des années T = 365,25 j …
- fréquence et amplitude tension électrique EDF : f = 50 Hz et Umax = 325 V
- période des oscillations d'un pendule simple: T = 2π
où l est la longueur de la corde et g = 9,81 USI.
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TP 01 : LES SIGNAUX PERIODIQUES ET LE DIAGNOSTIC MEDICAL
FICHE MATERIEL
SALLE 612 !!!
Paillasses élèves :
1 Boitier BORA
1 Capteur piezo 35C
2 pinces crocodiles
2 fils de connexion de 50 cm
1 élastique à serrer autour du poignet