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Les différents ondes, intervalles
La première, appelée onde P, est une petite onde ascendante. Elle représente la dépolarisation auriculaire, qui se propage du noeud sinusal à travers le myocarde des deux oreillettes. Une fraction de seconde (0,1 s) après le début de l’onde P, les oreillettes se contractent. La deuxième onde, appelée complexe QRS, commence par une déflexion vers le bas, se poursuit sous la forme d’une grande onde triangulaire vers le haut, et se termine en une onde descendante. Ce complexe QRS représente la dépolarisation ventriculaire, c’est-à-dire la propagation de l’onde d’excitation électrique à travers les ventricules. Peu après le début du complexe QRS, les ventricules commencent à se contracter. La troisième onde est l’onde T, une déflexion ascendante en forme de dôme. Elle indique la repolarisation ventriculaire et se produit juste avant le début de la décontraction des ventricules. L’onde T est plus petite et plus étendue que le complexe QRS parce que la repolarisation se fait plus lentement que la dépolarisation. D’habitude, la repolarisation auriculaire n’est pas visible dans un ECG, parce que le complexe QRS, plus grand, la masque. En lisant l’électrocardiogramme, il est important de noter le volume des ondes et leur chronologie.
Un élargissement de l’onde P, par exemple, indique une hypertrophie de l’oreillette, comme dans le cas d’une sténose mitrale. Dans ce cas, la valvule mitrale se rétrécit, le sang retourne dans l’oreillette gauche, et la paroi de l’oreillette se distend. Une onde Q élargie peut indiquer un infarctus du myocarde (crise cardiaque). Une onde R élargie indique généralement une hypertrophie ventriculaire. L’intervalle P-Q se mesure à partir du début de l’onde P jusqu’au début du complexe QRS. Il correspond à la pause qui s’écoule entre le début de l’excitation auriculaire et le début de l’excitation ventriculaire. L’intervalle P-Q correspond au temps requis pour permettre à l’influx électrique de se propager à travers les oreillettes, le noeud auriculo-ventriculaire et le reste des fibres du système de conduction. Dans le cas d’une cardiopathie coronarienne ou d’un rhumatisme articulaire aigu, par exemple, le tissu cardiaque est cicatrisé. Par conséquent, l’influx doit contourner le tissu cicatriciel et l’intervalle P-Q augmente. Le segment S-T va de la fin de l’onde S au début de l’onde T. Il correspond à la période pendant laquelle les fibres ventriculaires contractiles sont entièrement dépolarisées, durant la phase de plateau de l’influx. Le segment S-T est élevé (au-dessus de la ligne de base) dans le cas d’un infarctus du myocarde aigu, et abaissé (au-dessous de la ligne de base) lorsque le muscle cardiaque ne reçoit pas suffisamment d’oxygène. L’onde T correspond à la répolarisation ventriculaire. Cette onde est plus plate que la normale lorsque le muscle cardiaque ne reçoit pas suffisamment d’oxygène, comme dans le cas d’une maladie coronarienne. Son amplitude peut être plus grande lorsque le taux de potassium dans le sang est plus élevé. Il est parfois nécessaire d’évaluer la réaction du coeur à l’effort provoqué par l’exercice physique. On appelle ce genre de test électrocardiogramme d’effort ou épreuve d’effort. Il repose sur le principe que les artères coronaires rétrécies peuvent transporter une quantité suffisante de sang oxygéné lorsque la personne est au repos, mais qu’elles ne pourront répondre aux besoins accrus en oxygène du coeur durant un exercice, créant des modifications qui peuvent être enregistrées par un électrocardiogramme.
Technique de mesure
L’oxymétrie de pouls est basée sur la variation relative de transmission de la lumière pendant un pouls artériel moins deux longueurs d’ondes différentes. Dans cette méthode, la variation fractionnelle dans le signal est uniquement due au sang artériel lui-même, et donc les complexes non pulsatiles très variable et ces caractéristiques optiques de tissus sont éliminées. Dans une configuration classique, la lumière à deux longueurs d’ondes différentes éclairant une face d’un index sera détecté de l’autre côté, après avoir traversé les tissus vasculaires intermédiaires (voir la figure1.15). La transmission de la lumière à chaque longueur d’onde est en fonction de l’épaisseur, la couleur, et la structure de la peau, le tissu, osseux, et le sang est un autre matériau à travers laquelle la lumière passe. L’absorbance de la lumière par un échantillon est définie par le logarithme négatif du rapport de l’intensité de la lumière en présence de l’échantillon à celle sans : . Conformément à la loi de Beer-Lambert, l’absorbance d’un échantillon à une longueur d’onde donnée avec une absorptivité molaire est directement proportionnelle à la fois la concentration et longueur de trajet du matériau absorbant: . (En réalité, le tissu biologique est très diffusion, et la loi de Beer-Lambert est seulement d’environ corriger). La lumière visible ou proche-infrarouge passant à travers d’un environ de centimètre de tissu (comme notre exemple, un doigt) sont coupées par une ou deux ordres de grandeur pour une caractéristique d’émetteur-détecteur de géométrie, correspondant à une densité optique effective de 1 à 2 (l’intensité lumineuse détectée est diminué par un ordre de grandeur pour chaque unité de ). Bien que l’hémoglobine dans le sang soit la seule molécule la plus forte absorption, la plupart de l’atténuation totale est due à la diffusion de la lumière loin du détecteur par le tissu très hétérogène. Depuis le tissu humain contient du sang environ 7%, et puisque le sang contient normalement environ 14 g / dL d’hémoglobine, la concentration d’hémoglobine efficace dans les tissus est d’environ 1 g / dL (~ 150 pmol).
Circuit du PPG :
• Capteur du PPG : C’est un capteur optique qui est défini comme un dispositif capable de détecter l’intensité lumineuse ou la longueur d’onde des photons. Il se compose d’un émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d’un objet se fait par coupure ou variation d’un faisceau lumineux. La mesure (grandeur de sortie) des capteurs optiques est généralement un courant. C’est à partir des variations de ce courant en fonction de différents paramètres que l’on définit les performances du capteur . Le signal est amplifié pour être exploité par la partie commande [16].
• les diodes électroluminescentes : Le LED est un semi-conducteur optoélectronique qui produit la lumière par électroluminescence. Les LED sont caractérisées par une grande efficacité luminescente comparée à d’autres méthodes d’émission légère telles que la cathode, la température, et la photoluminescence. L’électroluminescence se produit par l’injection et la recombinaison des porteurs de minorité dans la jonction de polarisation directe (jonction P-N). La plupart des LED sont faites à partir des matériaux les plus communs comme le phosphure d’arséniure de gallium (GaAsP), phosphure de gallium (GaP), et l’arséniure de gallium (GaAs). Les LED à base de GaAsP et GaP émettent la lumière dans le spectre du visible (approximativement 380 à 780 nanomètre), alors que la GaAs est employée dans l’infrarouge. Un autre matériel qui n’est pas utilisé généralement et qui peut produire de la lumière dans le spectre visible et IR c’est l’arséniure d’aluminium de gallium, GaAlAs. Quand un électron gagne assez d’énergie pour croiser le domaine d’énergie interdit Eg, il entre dans la bande de conduction. Quand un électron dans cette bande de conduction revient à un état bas de la bande de valence, l’électron libère de l’énergie sous forme de photon de lumière. [27]
• Les photodiodes Les photodiodes sont des diodes au silicium qui exploitent l’effet photoélectrique. Sous éclairement, les photons libèrent des paires électron-trous. Sa polarisation en inverse produit un courant (IR) qui augmente proportionnellement à l’intensité lumineuse. La directivité est également une caractéristique importante. Elle exprime la capacité d’une photodiode à détecter un faisceau lumineux présentant un angle par rapport à la normale de la surface. En l’absence complet de lumière, la photodiode génère un courant appelé courant d’obscurité (C’est le courant permanent délivré par le dispositif photosensible placé dans l’obscurité et polarisé dans des conditions définies). Ces capteurs disposent d’une très bonne répétabilité. Les photodiodes sont beaucoup utilisées en raisons de leur grande stabilité, de leur faible encombrement, de leur coût réduit.
Conclusion Générale
Le travail que nous avons développé dans le cadre de ce P.F.E est un travail de développement technologique. Il a consisté en la réalisation d’un électrocardiographe trois dérivations. Pour cela nous avons utilisé trois amplificateurs d’instrumentations du type AD620. Nous avons également implémente un circuit de mise en forme accomplissant les taches suivants:
•Filtrage de fréquence secteur au moyen d’un filtre passe-haut suivi d’un filtre passe-bas et filtre rejecteur de 50Hz.
•Un réglage de l’amplification au moyen d’un amplificateur (LM324) a gain variable permettant d’avoir en sortie un signal E.C.G standardisé.
•un circuit du pied droit qui permet de réduire la tension en mode commun due essentiellement au couplage capacitif du corps avec le réseau électrique.
•Un circuit de protection contre les effets transitoires était nécessaire pour limiter les tensions d’entrée de l’amplificateur d’instrumentation.
•Un réglage de la ligne de bas au moyen d’un amplificateur (LM324) permettant la compatibilité avec la carte d’acquisition micro contrôlée.
•Une interface d’acquisition basée sur un microcontrôleur PIC16F876A de Microchip programmé en assembleur sous environnement MPLAB sous protocole RS232.
Les signaux obtenus sous dérivation bipolaires DI, DII et DIII sont en concordance avec la morphologie des signaux E.C.G delà littérature. Nous tenons à préciser que nous avons également procédé à la réalisation de photoplethysmographe au moyen optique, photodiode pour l’émission et phototransistor pour détecter les variations de lumière transmise de capillaire, et autour d’un amplificateur (TL072) pour amplifier et filtrer ces variations. Compte tenue que ces deux explorations (ECG et PPG) sont devenues aujourd’hui inséparables puisque le premier représente l’activité électrique myocardique et le deuxième représente l’activité respiratoire myocardique. Enfin nous souhaitons améliorer ce travail en arrivant a réaliser un système de monitorage contient l’ECG 12 dérivations et le SpO2.
Introduction générale |
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