Diagnostic médical. Activité documentaire : l électrocardiogramme

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1 Diagnostic médical ACTIVITÉS Activité documentaire : l électrocardiogramme Pour établir son diagnostic, le médecin peut avoir recours à des examens s appuyant sur l utilisation de phénomènes électriques. L électrocardiogramme et l électroencéphalogramme en sont deux exemples. Les tracés suivants sont des électrocardiogrammes obtenus par enregistrement des signaux électriques émis par le muscle cardiaque (cœur) de deux patients, l un en bonne santé, et l autre présentant une anomalie cardiaque (fibrillation ventriculaire). 6 Courbe 1 Courbe 2 1- Qu est-ce qui permet d affirmer que le signal électrique enregistré est une tension électrique? 2- Attribuer chaque courbe à chaque patient. Justifier votre réponse. 3- Déterminer la période des battements cardiaques du patient en expliquant la méthode employée. 4- La fréquence cardiaque est le nombre de pulsations par seconde et le rythme cardiaque est le nombre de pulsations par minute. a- Comment se nomme l unité internationale de fréquence? b- Déterminer la fréquence cardiaque du patient. c- Déterminer son rythme cardiaque. 5- Connaissez-vous un autre organe qui émet des impulsions électriques? Activité : détermination de périodes et de fréquences 1- Déterminer la période et la fréquence de l oscillogramme suivant. 2- La fréquence f d un signal électrique fourni par un quartz est égale à 32,70 khz. On observe le signal sur l écran d un oscilloscope. La base de temps utilisé est 10 µs/div. a- Calculer la période T du signal. L exprimer en µs. b- Combien de carreaux comptera-t-on pour une période du signal?

2 Activité : Les troubles du rythme cardiaque Sur les électrocardiogrammes ci-dessousnormal et deux autres présentant des problèmes de tachycardie et de on présente trois types de cœur au repos : un cœur bradycardie. 0,25 s 0,25 s 0,25 s Cœur normal Tachycardie Bradycardie 1- Déterminer la période de battements de chacun de ces cœurs. 2- En déduire leur fréquence en Hz et leur fréquence de battements 3- À partir des réponses précédentes, proposer une définition des termes «bradycardie» et «tachycardie». Activité : 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. %89pilepsie 1- Quelle est la caractéristique des signaux électriques qui évolue lors du début d une crise épileptique? 2- Repérer sur l électroencéphalogramme à quel moment débute précisément la crise.

3 Sonde à l écoute Emission d une salve Réception de la salve après réflexion Visualisation sur un écran d oscilloscope des signaux émis et reçus par une sonde ultrasonore τ Activité de découverte : la fibroscopie et la radiographie La radiographie 1- Quel est le principe de la radiographie? L'objectif est de comprendre comment on peut obtenir une image de radiographie. 2- A quoi fait penser une image de radiographie? Quelle hypothèse peut-on faire? 3- Une plaque de développement est faite de sel de chlorure d argent. Proposer un protocole qui permette de comparer le comportement des sels d'argent (AgCl) en présence et en absence de lumière. La fibroscopie Les images ci-dessous ont été obtenues l'une par fibroscopie (image A), l'autre par radiographie (image B) 4- Décrire chaque image et indiquer la différence de nature de ces images. 5- Comment faire pour observer un organe à l intérieur du corps humain, sans pratiquer de chirurgie? Image A 6- Proposer une expérience réalisable au laboratoire qui permette de répondre au problème posé : Comment éclairer l'intérieur du corps humain? Image B Comparaison des ondes utilisées en radiographie et en fibroscopie La radiographie et la fibroscopie ont en commun d utiliser des ondes de même nature : les ondes électromagnétiques. Ces ondes qui peuvent se propager dans le vide sont donc différentes des ondes sonores qui ont besoin d un milieu matériel pour se propager. On classe ces ondes électromagnétiques dans divers domaines suivant leur longueur d onde : Longueur d onde Domaine >10 cm Radio ( wifi, téléphone portables ) De 1 mm à 10 cm Micro-ondes et radar De 1µm à 500 µm Infrarouge De 400 nm à 800 nm Lumière visible De 10 nm à 400 nm Ultraviolet De m à 10-8 m Rayon X < m Rayon γ

4 Réfraction Air Rayon incident Cœur Parcours de la lumière à l intérieur d une fibre optique Activité : Comparaison de la radiographie et de la fibroscopie 1- Les différentes zones apparaissant sur la plaque photographique sont dues : aux rayons émis par le corps du patient. à la quantité de rayons X reçus par le patient. à ce que voit la fibre optique. à la taille du patient. 2- Plus la matière traversée par les rayons X est dense... plus les rayons X sont absorbés et donc plus la zone apparaît claire sur la plaque plus les rayons X sont absorbés et donc moins la zone apparaît claire sur la plaque moins les rayons X sont absorbés et donc plus la zone apparaît claire sur la plaque moins les rayons X sont absorbés et donc moins la zone apparaît claire sur la plaque 3- On distingue les os en blanc car... ils sont radioactifs. ils ont absorbés les rayons X. 4- Les zones sombres sur le cliché correspondent... à l absorption de rayons X par le corps. à la réaction des rayons X avec la plaque à du vide. à l absence de rayons X. ils sont blancs. ils n ont pas absorbés de rayons X. 5- La membrane entourant les poumons est la plèvre. Elle apparaît en gris clair sur le cliché. On peut donc en conclure que : la plèvre est peu dense. la plèvre n absorbe pas du tout les rayons X. la plèvre absorbe des rayons X. 6- Une personne est atteinte d une tumeur cancéreuse au niveau des poumons une tâche noire apparaîtra sur le cliché. rien n apparaîtra sur le cliché. une tâche claire apparaîtra sur le cliché. 7- Vous ou un de vos proches avez sans doute déjà fait une radiographie. Vous pensez qu'une radiographie est... indolore car les rayons X traversent le corps et ressortent. douloureuse car le corps absorbe des rayons X. dangereuse pour le patient s'il n'y est pas habitué. dangereuse pour le manipulateur qui est souvent exposé aux rayons X. 8- La fibroscopie utilise un rayonnement : infrarouge ultraviolet rayons γ visible rayons X 9- La radiographie utilise un rayonnement : visible on ne peut pas invisible savoir 10- Les rayons X ont une longueur d onde de l ordre du : nm pm µm mm

5 Activité : exploitation de mesures faites en TP On reprend le demi-cylindre d Altuglas d indice n = 1,52 utilisé en travaux pratiques. On fait pénétrer un rayon incident de lumière monochromatique par I et on fait varier l ange d incidence entre le rayon IO et la normale représentée en pointillé sur la figure suivante. 1- Justifier le fait que le rayon incident n est pas dévié quand il pénètre dans l Altuglas en I. 2- Expliquer le phénomène observé en O. Le rayon, après traversée en O, se rapproche-t-il ou s éloigne-t-il de la normale? Justifier. 3- Des mesures ont donné le tableau suivant : i O i (en degré) r (en degré) Les mesures sont-elles bonnes? Le rayon réfracté existe-t-il au-delà de i = 40? Tracer le trajet du rayon lumineux pour i = Que se passe-t-il quand le rayon réfracté n existe pas? Activité : Propagation dans une fibre optique Une fibre optique permet de véhiculer des informations sous forme de lumière. Une fibre à saut d indice est constituée d un coeur, milieu transparent d indice n coeur = 1,61 entouré d une gaine, milieu également transparent, d indice n gaine = 1,52. On envoie un rayon lumineux sur la face d entrée de la fibre, entourée d air, sous une incidence de 30,0. Rayon incident Cœur 1- Déterminer l angle de réfraction i 2 du rayon lumineux lorsqu il pénètre dans la fibre. 2- Déterminer la vitesse de la lumière dans le cœur. 3- Pour que la lumière se propage dans la fibre, il faut qu elle ne puisse pas entrer dans la gaine. La condition à réaliser est que l angle d incidence i 3 en I soit tel que n coeur.sin i 3 > n gaine. Trouver une relation entre i 2 et i 3 et en déduire que la lumière se propage dans la fibre. Air I I