Description et étude d’un dispositif de pléthysmographie à inductance

Pléthysmographie pulmonaire

La Pléthysmographie pulmonaire est généralement utilisé pour mesurer la capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) des poumons – le volume dans les poumons quand les muscles de respiration sont détendus – et la capacité de poumon totale. Dans pléthysmographie traditionnel, le sujet de test est placé (situé) à l’intérieur d’une chambre scellée la taille d’une petite cabine téléphonique avec une embouchure seule (simple). À la fin d’expiration normale, l’embouchure est fermée. On demande alors au patient de faire un effort inspiratoire. Comme le patient essaye d’inhaler (une manoeuvre qui regarde et a envie de haleter), les poumons s’étendent, diminuant la pression dans les poumons et le volume de poumon croissant. Cela, à son tour, augmente la pression dans la boite puisque c’est un système fermé et le volume du compartiment de boite a diminué pour satisfaire (arranger) le nouveau volume du sujet.

La Loi de Boyle est utilisée pour calculer le volume inconnu dans les poumons. D’abord, le changement dans le volume de la caisse est calculé. La pression initiale et le volume de la boite sont mis égaux à la pression connue après que l’expansion chronomètre le nouveau volume inconnu. Dès que le nouveau volume est trouvé, le nouveau volume moins le volume original est le changement dans le volume dans la boite et aussi le changement dans le volume dans la caisse. Avec ces informations, la Loi de Boyle est utilisée de nouveau pour déterminer le volume original de gaz : le volume initial les temps (inconnus) la pression initiale est égale au volume final chronomètre la pression finale. La différence entre les poumons complets et vides peut être utilisée pour évaluer des maladies et des restrictions de passage de compagnie d’aviation. Une maladie obstructionniste montrera FRC augmenté parce que quelques compagnies d’aviation ne se vident pas normalement, pendant qu’une maladie limitative montrera FRC diminué. Le corps pléthysmographie est particulièrement approprié pour les patients qui ont des espaces aériens qui ne communiquent pas avec l’arbre des bronches; dans de tels patients la dilution de gaz donnerait une incorrectement basse lecture. Le plus nouveau poumon pléthysmographie les artifices a une option qui n’exige pas de clôture dans une chambre. [II]

Différentes méthodes de pléthysmographie:

pléthysmographie optoélectronique Pléthysmographie optoélectronique (OEP) est une méthode pour évaluer la ventilation par une mesure externe de la requête surface de la paroi thoracique. Cette méthode a été développée par le département de génie biologique de la Politecnico di Milano université par Andrea Aliverti et collaborateurs [II].Un certain nombre de petits marqueurs réfléchissants sont placés sur la surface thoraco-abdominale par un ruban adhésif hypoallergénique. Système pour l’homme d’analyse de mouvement mesure la coordonnée tridimensionnelle de ces marqueurs et le volume fermé est calculé en reliant les points de triangles forment. D’OEP il est ainsi possible d’obtenir les variations de volume de la cage thoracique entière et ses différents compartiments. La paroi thoracique peut être modélisée comme étant composée de trois compartiments différents: côte cage pulmonaire (RCP), la cage thoracique abdominale (RCA), et l’abdomen (AB).Ce modèle est le plus approprié pour l’étude de la cinématique de la cage thoracique dans la plupart des conditions, y compris l’exercice.

Elle tient compte du fait que le poumon, et la membrane revêtue-parties de la cage thoracique (RCP et RCA, respectivement) sont exposés à des pressions sensiblement différentes sur leur surface interne au cours de l’inspiration, le diaphragme qui agit directement sur RCa seulement, et en ce que non-diaphragmatiques muscles inspiratoires agir largement sur RCP. Changement de volume abdominal est défini comme le volume balayé par la paroi abdominale. La Pléthysmographie Optoélectronique peut être utilisée en suivant les protocoles de mesure différents, spécifiquement développés pour des applications et des situations expérimentales et cliniques différentes. Dans le dispositif conçu pour l’analyse en positions assise et debout, 89 marqueurs sont disposés sur la surface thoraco-abdominale. La Pléthysmographie Optoélectronique peut aussi être utilisée en décubitus dorsal et ventral. OEP a été utilisée pour étudier la cinématique paroi thoracique chez des sujets sains au cours de l’exercice , patients atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique , les patients souffrant de troubles neuromusculaires et en unité de soins intensifs .

La validation de la méthode a été obtenue en comparant les variations de volume du poumon obtenues par mesure du débit volumétrique et Spiromètres et les volumes de la paroi thoracique totales par pléthysmographie optoélectronique lors des manoeuvres différentes. [II] V.1.2. Pléthysmographie d’inductance respiratoire Pléthysmographie d’inductance respiratoire (Respiratory Inductance Plethysmograph : RIP) est un procédé d’évaluation de la ventilation pulmonaire en mesurant le mouvement de la poitrine et la paroi abdominale. La mesure précise de la ventilation pulmonaire ou respiratoire nécessite souvent l’utilisation de dispositifs tels que des masques ou des bouts couplés à l’ouverture des voies respiratoires. Ces dispositifs sont souvent à la fois encombrant et envahissant, et donc mal adapté pour des mesures continues ou en ambulatoire. Comme un des dispositifs alternatifs RIP qui détectent excursions respiratoires à la surface du corps peut être utilisé pour mesurer la ventilation pulmonaire. Selon un article de Konno et Mead «la poitrine peut être considéré comme un système de deux compartiments avec un seul degré de liberté de chacun ». Donc tout le volume de l’abdomen changement doit être égal et opposé à celui de la cage thoracique. Le document suggère que la variation de volume est proche d’être linéairement liée à des changements dans antéro-postérieur (avant vers l’arrière du corps) de diamètre. Quand un volume d’air connu et est inhalée mesurée avec un spiromètre , une relation volume-mouvement ne peut être établi que la somme des déplacements cage thoracique et abdominale. Par conséquent, selon cette théorie, seuls les changements de diamètre antéro-postérieure de l’abdomen et la cage thoracique sont nécessaires pour estimer les variations du volume pulmonaire.

Plusieurs méthodes de détection basées sur cette théorie ont été développées.RIP est le plus fréquemment utilisé, établie et précise pléthysmographie méthode pour estimer le volume pulmonaire à partir des mouvements respiratoires. RIP a été utilisé dans de nombreuses études cliniques et universitaires dans une variété de domaines, y compris polysomnographique (sommeil), psychophysiologie, la recherche psychiatrique, l’anxiété et la recherche sur le stress, l’anesthésie, la cardiologie et de la recherche pulmonaire (asthme, BPCO, dyspnée). Figure I.11 : RIP bandes de poitrine et l’abdomen [II] Un pléthysmographe d’inductance respiratoire se compose de deux bobines de fils isolés et placés dans deux 2,5 cm (environ 1 pouce) de largeur, légers et élastiques adhésif.Les transducteurs bandes sont placés autour de la cage thoracique sous les aisselles et autour de l’abdomen au niveau de l’ombilic (nombril).Ils sont reliés à un oscillateur de fréquences subséquentes et de démodulation pour obtenir des formes d’onde électronique numérique.

Pendant l’inspiration la surface de section transversale de la cage thoracique et l’abdomen augmente modifiant l’inductance des bobines et de la fréquence de leur oscillation, avec l’augmentation de la surface de section transversale proportionnelle à des volumes pulmonaires. L’électronique de convertir cette variation de fréquence à une forme d’onde de respiration numérique lorsque l’amplitude de la forme d’onde est proportionnelle au volume d’inspiration soufflé. [II] Respiration Bande duale Konno et Mead (N° de la référence) ont largement évalués à deux degrés de liberté du modèle de la paroi thoracique mouvement, où la ventilation pourrait être dérivée à partir des mesures de la cage thoracique et l’abdomen déplacements.Avec ce modèle, le volume courant (Vt) a été calculé comme la somme des dimensions antéro-postérieures de la cage thoracique et l’abdomen, et peut être mesurée à moins de 10% de Vt réelle aussi longtemps que une posture donnée a été maintenue.(Voir Figure I.12)

 Conclusion finale

Dans ce travail de projet de fin d’études de Master, on s’est intéressé à l’étude et la réalisation d’un dispositif pour mesurer le volume pulmonaire en utilisant la technique de pléthysmographie à inductance. C’est une technique qui fait partie des techniques d’exploration fonctionnelle respiratoire. Une description assez détaillée de la technique a été d’abord faite à travers laquelle l’anatomie de l’appareil respiratoire était initialement décrite puis les différents paramètres physiologiques mesurables ont été présentés pour enfin terminer avec les différentes techniques d’exploration fonctionnelle respiratoire. L’étude était poursuivie par une description relativement détaillée d’un dispositif permettant de mesurer le volume respiratoire avec la technique de la pléthysmographie par inductance. Cette étude a permis de décrire les différents circuits électroniques et fonctions d’électronique pouvant être exploités pour un tel dispositif. Enfin en dernier chapitre, notre réalisation était décrite et étudiée. Cette description était faite sur la réalisation du capteur jusqu’à la détection du signal informationnel. L’étude était menée sur la mesure des différents signaux générés. En fait, ce qui a été réalisé est loin des objectifs qu’on s’est tracés initialement. En effet, il aurait fallu réaliser aussi la carte d’interface pour acquérir le signal, et faire un traitement numérique ultérieur. Ceci n’a pas été réalisé, compte tenu de circonstances relatives à mon état de santé.