Utiliser une application pour mesurer la pression artérielle en Seconde ?

De nombreuses applications liées à la santé sont téléchargeables. Elles proposent de mesurer plusieurs paramètres qui seraient utiles dans le thème de Seconde « Corps humain et santé : l’exercice physique », tels que la fréquence cardiaque ou la pression artérielle. Il peut être tentant d’utiliser ces applications en lieu et place d’un matériel plus complexe et coûteux.
Voici deux propositions, l’une en tronc commun de Seconde, l’autre dans l’enseignement d’exploration Sciences et laboratoire, d’utilisation d’applications pour smartphone pour mesurer la pression artérielle. On s’interrogera sur la pertinence des mesures réalisées.

En Tronc commun de Seconde

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Seconde
Partie du programme : Corps humain et santé : l’exercice physique
PLACE DANS LA PROGRESSION
La séance prends place vers la fin du thème, entre les adaptations vasculaires à l’effort et la régulation de la pression artérielle
PROBLEME A RESOUDRE
Quel est l’effet de l’effort sur la pression artérielle ?
NOTIONS, COMPETENCES
Notions Au cours de l’effort un certain nombre de paramètres
physiologiques sont modifiés : fréquence cardiaque,
volume d’éjection systolique (et donc débit cardiaque) ;
fréquence ventilatoire et volume courant (et donc débit
ventilatoire) ; pression artérielle.
Compétences Concevoir et/ou mettre en œuvre un protocole
expérimental (en particulier assisté par ordinateur)
pour montrer les variations des paramètres
physiologiques à l’effort.
ACTIVITE
Durée : 30 minutes Coût : 30 euros par tensiomètre automatique Sécurité : limiter la durée et le nombre de mesures avec les tensiomètres automatiques, en laissant 5 minutes entre deux mesures
  • Matériel et ressources :
    - smartphones des élèves
    - appli prétendant mesurer la pression artérielle, installée. J’avais anticipé en demandant la semaine précédente aux élèves de faire l’installation chez eux, s’ils le pouvaient, avec le wifi pour que cela ne leur coûte rien. Je n’avais pas donné de consigne plus précise, pour voir ce que donnaient des applications différentes.
    - tensiomètre(s) automatique(s)
  • Déroulement de l’activité :
    - Point de départ : la pression artérielle étant définie et le rôle du cœur en tant que pompe ayant été posé, le constat de l’augmentation de l’activité cardiaque pendant l’effort amène facilement à l’hypothèse d’une augmentation de la pression artérielle.

- Définition d’une stratégie de résolution  : on demande aux élèves comment faire pour vérifier l’hypothèse, stratégie qu’ils peuvent facilement donner, dans la logique des séances précédentes sur la consommation de dioxygène, la ventilation ou l’activité cardiaque mesurées en ExAO.

- Réalisation des mesures : A l’aide de l’appli, les élèves font une première mesure au repos, puis une seconde juste après 15 flexions.
En parallèle une mesure au repos est réalisée avec l’appli puis immédiatement avec le tensiomètre automatique.

  • Exploitation des mesures :

Le résultat attendu, celui des livres, est une augmentation de la pression artérielle, en particulier de la pression systolique, à l’effort par rapport au repos.

Le résultat obtenu avec le tensiomètre sur une élève est le suivant :
Pressions systolique et diastolique au repos et à l’effort, mesurées au tensiomètre

P Repos Effort
Pression systolique (mm Hg) 90 144
Pression diastolique (mm Hg) 62 62

Le tensiomètre utilisé est un OMRON M4, avec brassard.

On observe bien une augmentation de la pression systolique et un maintien de la pression diastolique.

Les résultats obtenus avec les applications et les téléphones sont les suivants :

Pressions systolique et diastolique au repos et à l’effort,mesurées avec les téléphones

Nom de l’application Psys repos (mmHg) Pdia Repos (mmHg) Psys effort (mmHg) Pdia effort (mmHg)
Finger Blood Pressure 94 63 97 88
Finger Blood Pressure 98 77 103 78
FINGER BLOOD PRESSURE CHECKER 102 67 123 58
Finger Blood pressure checker 88 56 107 76
finger blood pressure checker 0 67 115 78
Finger Blood Pressure Checker 103 67 91 62
finger blood pressure 135 85 107 72

On voit que malgré l’absence de consigne, il y a peu de variété dans les applications installées par les élèves. Ce sont en effet toujours les mêmes qui sont données en premier lors des recherches dans les magasins d’applications.

On mesure souvent une pression artérielle plus importante, systolique comme diastolique, après l’effort.

En complément, quelques élèves ont eu le temps de faire une mesure au repos avec leur appli puis immédiatement après avec le tensiomètre automatique pour comparer les résultats dans les mêmes conditions.

Pressions systolique et diastolique au repos,mesurées avec les téléphones et avec le tensiomètre

Nom de l’application Psys (mmHg) donnée par l’appli Pdia (mmHg) donnée par l’appli Psys (mmHg) donnée par le tensiomètre Pdia (mmHg) donnée par le tensiomètre
Finger Blood Pressure 104 74 107 69
Finger Blood pressure checker 90 55 104 78
Finger Blood Pressure Checker 136 58 95 69
finger blood pressure 124 80 80 58

On voit que les mesures faites avec les smartphones ne correspondent pas avec celles du tensiomètre, à l’exception de la première.

  • Etude complémentaire
    Pour tester la reproductibilité des mesures, j’ai fait sur moi-même 10 mesures successives dans les mêmes conditions (assis à mon bureau) avec des applications installées sur mon téléphone (Motorola G).
Mesure Application
Blood Pressure FINGER BLOOD PRESSURE CHECKER
Psys (mm Hg) Pdia (mm Hg) Psys (mm Hg) Pdia (mm Hg)
1 124 75 105 87
2 170 90 90 64
3 136 95 92 88
4 124 75 106 60
5 130 80 93 65
6 124 75 105 61
7 130 80 110 82
8 124 75 96 71
9 120 83 94 65
10 124 75 93 69
moyenne 130,6 80,3 98,4 71,2
écart type 14,57699862 7,134423593 7,260241808 10,60188662

J’ai ensuite fait 4 mesures, toujours dans les mêmes conditions, avec le même tensiomètre automatique qu’en classe :

Mesure Psys (mm Hg) Pdia (mm Hg)
1 121 61
2 119 65
3 123 63
4 117 61
moyenne 120 62,5
écart type 2,236067977 1,658312395
  • Conclusion
    Les résultats obtenus avec les smartphones ne semblent pas très fiables : les valeurs ne sont pas très proches de celles données par le tensiomètre et l’écart-type est important. Ils ne servent donc pas bien la notion que l’on veut faire passer.
    Toutefois l’activité est intéressante du point de vue de la méthode expérimentale et permet un regard critique sur les téléphones si chers à nos élèves.

En Enseignement d’exploration Sciences et Laboratoire

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Seconde
Thème : Informations et communications - Prélever des informations
Mots clés : Capteurs
PROBLEME A RESOUDRE
Les mesures de pression artérielle réalisées avec un smartphone sont-elles fiables ?
  • Matériel et ressources :
    - smartphones des élèves
    - appli prétendant mesurer la pression artérielle, installée. J’avais anticipé en demandant la semaine précédente aux élèves de faire l’installation chez eux, s’ils le pouvaient, avec le wifi pour que cela ne leur coûte rien. Je n’avais pas donné de consigne plus précise, pour voir ce que donnaient des applications différentes.
    - tensiomètre automatique à brassard Sanitas sbm42
  • Déroulement de l’activité :
    - Point de départ : les applications sur smartphone autour de la santé se développent.
    On fait le lien avec la pression artérielle, abordée en Tronc commun de SVT, en mesurée par les médecins.

- Définition d’une stratégie de résolution  : on demande aux élèves comment faire pour vérifier que les mesures que l’on peut faire avec une application installée sur un smartphone sont fiables.

Deux stratégies sont proposées :
* comparer avec les mesures faites avec un appareil médical
* répéter les mesures dans les mêmes conditions

- Réalisation des mesures : A l’aide de l’appli, les élèves font 10 mesures au repos, puis immédiatement après 5 mesures avec le tensiomètre automatique, dans les mêmes conditions.

Nous avons limité le nombre de mesures successives avec le tensiomètre et il est recommandé d’attendre quelques minutes entre deux mesures car les tensiomètres bloquant momentanément la circulation dans le bras, la mesure peut être douloureuse voire dangereuse.

  • Exploitation des mesures :
    Après les mesures, les élèves ont complété un fichier dans le tableur puis

- calculé la moyenne pour chaque pression mesurée, avec les formules du tableur
- tracé les graphiques donnant la valeur de la pression en fonction du numéro de l’essai.

Exemple de résultat :
- Mesures avec l’application :

n° de la mesure Pression systolique (mmHg) Pression diastolique (mmHg)
1 109 69
2 111 71
3 109 69
4 114 74
5 117 75
Moyenne 112 71,6

- Mesures avec les tensiomètres automatiques à brassard Sanitas sbm42 :

n° de la mesure Pression systolique (mmHg) Pression diastolique (mmHg)
1 108 82
2 119 65
3 116 72
4 100 79
5 106 72
Moyenne 109,8 74

Exploitation :

Les valeurs données par les tensiomètres et par l’application ne sont pas très éloignées mais ne sont pas identiques.

Pour aller plus loin, nous avons réfléchi sur la reproductibilité des mesures, montrée graphiquement par la droite de la valeur moyenne.

L’idée était de faire constater visuellement une différence de dispersion des points autour de la moyenne, ce qui amène aux notions de variance et d’écart-type.
Le calcul de ce dernier a ensuite été fait avec les formules proposées par le tableur.

Résultats :

Mesures avec l’application avec le tensiomètre automatique
Pression systolique diastolique systolique diastolique
Moyenne (mm Hg) 112 71,6 109,8 74
Ecart-type 3,5 2,8 7,7 6,7

On constate ici, étonnamment, un écart type plus faible avec l’application qu’avec les tensiomètres, ce qui nous amène à conclure à une certaine fiabilité des mesures faites avec l’application (ou à une faible fiabilité des mesures faites avec les tensiomètres achetés en supermarché).
Cette conclusion a été pondérée par le faible nombre de mesures sur lequel nous avons fait ce calcul d’écart-type.

Prolongements

Cette étude peut-être prolongée par la comparaison des résultats obtenus par les différents binômes, ce qui nous amène à discuter de la façon de tenir compte :
- de la variabilité induite par les différentes applications
- de la variabilité induite par les différents téléphones
Cela nous ramène à la démarche expérimentale et à la nécessaire unicité du paramètre variable.
Nous ne l’avons pas testé mais les élèves ont pu dire qu’il faudrait comparer les différentes applications sur le même téléphone et les différents téléphones avec la même application.

Conclusion

Cette étude nous a permis d’aborder l’importance de tenir compte du capteur utilisé dans une étude scientifique, ainsi qu’une façon d’estimer la fiabilité des mesures réalisées.

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