2nde. A1. Des appareils pour mesurer le corps humain

A.        Le diagnostique médical

Analyse de signaux périodiques, utilisation de l’imagerie et des analyses médicales pour établir des diagnostiques : électrocardiogramme, électroencéphalogramme, radiographie, échographie, fibroscopie… Résultats d’analyse médicale pour introduire les notions de concentration et introduction sur la constitution et la structure de la matière

Des appareils pour mesurer le corps humain

Les élèves doivent savoir
  • Connaître et utiliser les définitions de la période et de la fréquence d’un phénomène périodique.
  • Identifier le caractère périodique d’un signal sur une durée donnée.
    Déterminer les caractéristiques d’un signal périodique.

Mise en situation

Mme X (le secret médical nous interdit de dévoiler le nom de nos patients) ne se sent pas très bien depuis quelques jours. Elle a des faiblesses, des pertes d’équilibre, se sent parfois fébrile et a des douleurs dans la poitrine. Son médecin généraliste lui prescrit une batterie de tests dans un centre médical : un électrocardiogramme, une échographie du cœur ainsi qu’une radio du thorax.

Après avoir reçu l’ensemble de ses analyses, Mme X, souhaite comprendre les explications que son médecin traitant lui donnera et cherche à en faire une première analyse. Pour cela elle va avoir besoin de quelques connaissances de bases : identifier une période et une fréquence d’un phénomène périodique, en savoir plus sur les ondes utilisées en médecine.

Analyse de l’électrocardiogramme

electrocardiogramme

Le signal (battement de cœur) se répète à intervalle régulier, on dit qu’il est périodique. La durée entre deux battements est la période.

Verticalement nous lisons une tension en microvolt (mV).

Pour déterminer le nombre de battements par minute, c’est à dire la fréquence de battement du cœur, il faut connaître le nombre de périodes par minute, et donc la durée de cette période.

Ces deux valeurs sont liées par la relation :

periode frequencefml

  • Unités :

f est la fréquence et s’exprime en Hertz (Hz) (ou en nombre d’événement par unité de temps).

T est la période et exprime une durée en secondes (s) (dans le Système International).

 

Exemple : Dans le schéma ci-dessus on peut mesurer la période à plusieurs endroits. Si nous prenons deux « pics » consécutifs de la courbe, ils sont « éloignés » de 25mm. Nous savons que la feuille avance à la vitesse de 40 ms/mm.
Il faut donc 40 millisecondes pour parcourir 1 mm.
Donc pour 25 mm il faudra T = 25 x 40 = 1000 ms ou 1 s.
La fréquence de battement est donc f = 1/1 = 1 Hertz (battement par seconde ici) et donc de 60 battements par minute. Ce qui correspond à une personne saine. Mme X n’a donc pas à être inquiète à ce niveau.

Remarque : La fréquence cardiaque normale varie entre 50-60 et 90-100 selon les auteurs. En-dessous de 50-60 battements par minute, on parle de bradycardie, et au-dessus de 90-100 battements par minute, c’est une tachycardie.

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