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Diagnostic médical
ACTIVITÉS
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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
ie cardiaque (fibrillation ventriculaire).
Courbe 1
Courbe 2
1- Qu’est-ce
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
miner la fréquence cardiaque du patient.
c- Déterminer son rythme cardiaque.
5- Connaissez-vous
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
iode T du signal. L’exprimer en µs.
b- Combien de carreaux comptera-t-on
comptera
pour une période du signal ?
Activité : Les troubles du rythme cardiaque
Sur les électrocardiogrammes ci--dessous,
dessous, on présente trois types de cœur au repos : un cœur
normal et deux autres présentant des problèmes de tachycardie et de bradycardie.
0,25 s
Cœur normal
0,25 s
Tachycardie
0,25 s
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
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 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.
Sonde à l’écoute
Emission
d’une salve
Réception de la
salve après
réflexion
τ
Visualisation sur un écran
d’oscilloscope des signaux émis et
reçus par une sonde ultrasonore
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 :
7- 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
-11
-8
De 10 m à 10 m
Rayon X
< 5×10-12 m
Rayon γ
Gaine
Réflexion
Réflexion
Réfraction
Air
Rayon
incident
Cœur
Gaine
Réflexion
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 ce que voit la fibre
optique.
à la quantité de rayons X reçus par le
à la taille du patient.
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
photographique.
plus les rayons X sont absorbés et donc moins la zone apparaît claire sur la plaque
photographique.
moins les rayons X sont absorbés et donc plus la zone apparaît claire sur la plaque
photographique.
moins les rayons X sont absorbés et donc moins la zone apparaît claire sur la plaque
photographique.
3- On distingue les os en blanc car...
ils sont radioactifs.
ils sont blancs.
ils ont absorbés les rayons X.
ils n’ont pas absorbés de 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 photographique.
à du vide.
à l’absence 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
savoir
invisible
10- Les rayons X ont une longueur d’onde de l’ordre du :
nm
pm
µm
mm
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
i (en degré)
r (en degré)
0
0
10
15
20
31
30
46
40
78
O
I
Les mesures sont-elles bonnes ? Le rayon réfracté existe-t-il au-delà de i = 40° ? Tracer le
trajet du rayon lumineux pour i = 40°.
4- 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
Gaine
informations sous forme de lumière. Une fibre à
saut d’indice est constituée d’un coeur, milieu
Air
I
transparent d’indice ncoeur = 1,61 entouré d’une
Cœur
gaine, milieu également transparent, d’indice ngaine
Rayon
Gaine
= 1,52. On envoie un rayon lumineux sur la face
incident
d’entrée de la fibre, entourée d’air, sous une
incidence de 30,0°.
1- Déterminer l’angle de réfraction i2 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 i3 en I soit tel que ncoeur.sin i3 > ngaine.
Trouver une relation entre i2 et i3 et en déduire que la lumière se propage dans la fibre.