Phys N° 07

Les signaux

périodiques

en médecine.

Cours

 

   

 

Mots clés :

Cours de physique seconde

Signaux périodiques, période, fréquence,

électrocardiogramme, ECG, échographie,

 phénomène périodique, période, fréquence, tension maximale, tension minimale,

mesure de la vitesse du son,

Uultrasons, sons, ondes électromagnétiques, rayons X, ...

 

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I- Phénomène périodique.

1)- Définition :

2)- Exemples :

3)- Caractéristiques

d’un signal périodique :

 

II- Applications.

1)- Exemple de tensions

périodiques observées à l’oscilloscope.

2)- Électrocardiogramme :

3)- Différents types d’ondes

pour différents diagnostics.

4)- QCM :      QCM

5)- Exercices.     Exercices

QCM Sous forme de tableau 01

QCM 01 Questy pour s'auto-évaluer

QCM Sous forme de tableau 02

QCM 02 Questy pour s'auto-évaluer

Exercices :

a)-  Exercice 4 : Test d’effort.

b)-  Exercice 5 : Période et fréquence.

c)-  Exercice 9 : Propagation des ultrasons.

d)-  Exercice 13 : La sonnerie secrète des jeunes.

e)-  Exercice 14 : à chacun son rythme.

f)-   Exercice 15 : Mesure de la vitesse du son.

I- Phénomène périodique.

1)- Définition :

Définition :
*   Un phénomène périodique est un phénomène qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps réguliers.

 

2)- Exemples :

-    L’électrocardiogramme :

 

-    Signal émis lors de la réalisation d’un audiogramme :

 

 

3)- Caractéristiques d’un signal périodique :

a)-   Période T et fréquence f.

La période T :

-    La période T d’un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit identique à lui-même.

-    L’unité de période T est la seconde, symbole s.

La fréquence f :

-    La fréquence f représente le nombre de période par seconde.

-    On écrit : 

-    unité de fréquence : Hertz : symbole  Hz

-    Remarque :

-     Pour obtenir la fréquence f en Hz, il faut pour cela exprimer la période T en seconde s.

b)-   Tension maximale, tension minimale :

-    Pour une tension périodique u (t), la tension maximale Umax désigne la valeur la plus élevée prise par u (t) au cours du temps.

-    La tension minimale Umin est sa valeur la plus faible.

-    Application :

-    Déterminer les valeurs de Umax et Umin pour le signal suivant :

 

-     U max ≈ 50 mV et  U min ≈ - 50 mV

-    Remarque : Umax = -  Umin la tension est dite symétrique.

-    C’est un cas particulier fréquent.

II- Applications.

1)- Exemple de tensions périodiques observées à l’oscilloscope.

a)-   Signal sinusoïdal :

-    Oscillogramme :

 

-    Déterminer la valeur de la période T du signal, en déduire la valeur de la f fréquence du signal.

-    Déterminer les valeurs de Umax et Umin pour la tension observée à l’oscilloscope.

Valeur de la période du signal : Exploitation de l’oscillogramme :

 

    x ≈ 2,4 div

   Durée de balayage : b = 0,10 ms / div

Période T de la tension :

   T = x . b

   T = 2,4 x 0,10

   T ≈ 0,24 ms

Fréquence de la tension :

    

Valeurs de  U max et U min.

On remarque que le signal est symétrique.

   Umax = -  Umin

Exploitation de l’oscillogramme :

 

   y ≈ 2,6 div et k = 2,0 V / div

   Umax = -  Umin ≈ 5,2 V

b)-   Signal triangulaire :

-    Oscillogramme :

 

-    Déterminer la valeur de la période T du signal, en déduire la valeur de la f  fréquence du signal.

-    Déterminer les valeurs de Umax et Umin pour la tension observée à l’oscilloscope.

Valeur de la période du signal : exploitation de l’oscillogramme :

 

    x ≈ 3,2 div

   Durée de balayage : b = 5,0 ms / div

Période de la tension :

   T = x . b

   T = 3,2 x 5,0

   T ≈ 16 ms

Fréquence de la tension :

    

Valeurs de  U max et U min.

On remarque que le signal est symétrique.

   U max = -  U min

Exploitation de l’oscillogramme :

 

   y ≈ 2,4 div et k = 2,0 V / div

   U max = -  U min ≈ 4,8 V

 

2)- Électrocardiogramme :

-    L’électrocardiogramme (ECG) est un examen fondamental en cardiologie.

-    Il permet de diagnostiquer des troubles du rythme cardiaque, des infarctus.

-    Il s’agit d’un examen indolore réalisé en plaçant des électrodes :

-    Sur le thorax,

-    Les bras,

-    Et les jambes.

-    Les signaux électriques provenant du muscle cardiaque sont recueillis, amplifiés et transcrits sous forme de courbes.

-    Cinq points particuliers, correspondant à ce que les médecins appellent les « ondes » :

-    P,

-    QRS,

-    T.

 

-    Les différentes phases :

-    La courbe au niveau de P indique les contractions des oreillettes.

-    La courbe associée à QRS correspond à la contraction des ventricules (systole).

-    C’est au cours de la contraction des ventricules que le sang est expulsé vers le système artériel.

-    La courbe au niveau de T indique le moment où les ventricules reviennent au repos (diastole) et se remplissent de sang.

-    Étude de l’enregistrement :

-    Entre Q et S, on observe des « pics ».

-    Au cours d’un « pic », la tension augmente puis chute très rapidement.

-    Un électrocardiogramme est une succession de motifs qui se répètent.

-    Un motif élémentaire est la partie du tracé la plus courte possible qui se répète identique à elle-même au cours du temps.

-    On peut sélectionner cette partie suivante sur l’enregistrement :

 

-    Ou la partie suivante :

 

-    On est en présence d’un phénomène périodique.

-    On peut déterminer la valeur de la période du phénomène.

-    La période est la durée entre deux pulsations consécutives ressenties lors de la prise du pouls.

-    Elle correspond à la durée d’un motif élémentaire.

-    À l’aide de l’enregistrement, on trouve comme période : T ≈ 0, 80 s.

-    Ce qui donne une fréquence f ≈ 1,25 Hz.

-    Mais pour estimer le rythme cardiaque, on compte généralement le nombre de périodes qui peuvent s’inscrire pendant une durée d’une minute.

-    La « fréquence cardiaque » ainsi obtenue s’exprime en pulsations par minute.

-    On peut en déduire la « fréquence cardiaque » du patient : f car = 60 f  ≈ 75 pulsations / min.

-    Tensions : Umax ≈ 21 mV et Umin ≈ - 1,1 mV

 

3)- Différents types d’ondes pour différents diagnostics.

a)-   L’échographie :

-   C’est une technique d’imagerie employant des ondes ultrasonores.

-   Les fréquences des ondes ultrasonores utilisées sont de l’ordre de 10 7 Hz, soit 10 MHz.

-   Le choix de la fréquence des ultrasons dépend de la partie du corps dont on veut obtenir l’image.

-   Exemple : Échographie d’un fœtus.

 

-    Les domaines des ondes sonores.

 

b)-   La radiographie.

-    C’est une technique d’imagerie employant des rayons X.

-    Les rayons X sont des ondes électromagnétiques.

-    Les fréquences des rayons X utilisés sont de l’ordre de 1018 Hz.

-    Le choix de la fréquence dépend de la partie du corps dont on veut obtenir l’image.

-    Exemple : Radiographie de la main.

 

-    Les domaines des ondes électromagnétiques :

 

4)- QCM : Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

QCM Sous forme de tableau 01

QCM 01 Questy pour s'auto-évaluer

QCM Sous forme de tableau 02

QCM 02 Questy pour s'auto-évaluer

 

5)- Exercices.

a)-   Exercice 4 : Test d’effort.

b)-   Exercice 5 : Période et fréquence.

c)-   Exercice 9 : Propagation des ultrasons.

d)-   Exercice 13 : La sonnerie secrète des jeunes.

e)-   Exercice 14 : à chacun son rythme.

f)-    Exercice 15 : Mesure de la vitesse du son.