Généralités sur le Signal Photopléthysmogramme

Le signal photopléthysmogramme (PPG) est un signal issu d’une technique de mesure non invasive de nature optique obtenue à partir d’observation de variations de volume sanguin dans un tissu.

Historique

Le terme pléthysmographie est un héritage direct du grec, plethysmos voulant dire augmenter.

Jusqu’au XVII siècle, la composition et les fonctions biologiques sanguines restent un mystère pour les chercheurs. C’est qu’au 1628, que le médecin William HARVEY a décrit la circulation sanguine. En utilisant un microscope très primitif, Antoni Van Leeuwenhoek et al. , ont pu renforcer ses recherches.

En 1674, Leeuwenhoek présente sa première description de globules rouges. A cette époque les constantes biologiques du corps ont été mesurées par des instruments permettant de poser un diagnostic plus sure comme le thermomètre médicale. [1]

Le premier appareil pulsatile qui permet le monitorage continu et non invasif de la saturation en oxygène de l’hémoglobine a été inventé en 1935 par Karl Matthes, mais l’histoire de la véritable oxymétrie de pouls a commencée en 1974 au japon par un bio-ingénieur japonais TakuoAoyagi qui a eu l’idée de combiner les techniques de photométrie de transmission à 2 longueurs d’onde et de photopléthysmographie pour concevoir le premier oxymètre de pouls.

L’invention d’Aoyagi on la retrouve plus tard améliorée et brevetée aux États-Unis et commercialisée par Biox (vendue plus tard à Ohmeda).

Aujourd’hui, l’oxymétrie de pouls permet de mesurer d’une façon simple et non invasive, la saturation sanguine en oxygène (SPO2), l’estimation de la fréquence cardiaque et l’estimation de la pression artérielle. [2]

Le sang

Comme mentionné lors de l’introduction, le signal PPG est obtenu à partir d’observation de variations de volume sanguin. Ainsi dire, le sang est un élément important dans l’acquisition du signal PPG.

Définition du sang
Le sang est un tissu liquide qui circule dans les veines, les artères, le cœur et les capillaires, et qui irrigue tous les tissus de l’organisme. Le sang oxygéné est rouge dans les artères qui distribuent a tout l’organisme ; chargé de gaz carbonique, il est rouge foncé dans les veines le ramenant au cœur, lequel l’envoie dans les poumons ou il perd son gaz carbonique et se charge de nouveau en oxygène. Le sang est considéré, du point de vue histologique, comme un tissu, et du point de vue physiologique, comme un organe. Les renseignements recueillis par l’étude du sang guident le clinicien dans le diagnostic des maladies et leur traitement, car le sang reflète l’état des organes. On peut même analyser le sang pour avoir des précisions sur la prédisposition à certaines maladies.

Eléments figurés du sang
Les éléments figurée en suspension dans le plasma sont les globules rouges (ou hématies), les globules blancs (ou leucocytes) et les plaquettes sanguines (ou thrombocytes) .

Globules rouges
A maturité, les globules rouges sont des cellules dépourvues de noyau. Ils ont la forme d’un disque biconcave dont le diamètre mesure de 7,2 à 7, 9 × 10⁻⁶ m et contiennent un pigment respiratoire, l’hémoglobine, qui donne au sang sa coloration rouge. Leur nombre est d’environ 5 × 10¹² par litre de sang et varie selon l’état général de l’individu. A l’état normal, les globules rouges sont tous pareils, c’est-a dire qu’ils ont la même forme, la même taille et la même couleur.

Le globule rouge a pour mission de transporter l’hémoglobine et d’assurer ainsi la distribution de l’oxygène des poumons aux tissus. L’oxygène est un gaz dont la privation durant quelques minutes a des conséquences graves. La forme du globule rouge et sa grande plasticité facilitent sa circulation dans les petits vaisseaux.

Globules blancs
Les globules blancs sont presque 1000 fois moins nombreux que les globules rouges. On en compte de 4,3 à 10 × 10⁹ par litre de sang. Il existe plusieurs types de globules blancs. Leur taille, leur morphologie, la présence de granulations cytoplasmiques et leurs propriétés permettent de les différencier et de les classer comme suit :
– Granulocytes neutrophiles ;
– Granulocytes éosinophiles ;
– Granulocytes basophiles ;
– Lymphocytes ;
– Monocytes.

Le rôle principal des leucocytes est la défense de l’organisme contre les agressions par des substances étrangères, infectieuses ou autres.

Plaquettes
Les plaquettes ou thrombocytes sont des éléments cellulaires en forme de disques ayant un diamètre de 2 à 3 × 10⁻⁶m. leur nombre normal est de 160 à 400 × 10⁹ par litre de sang. Ces minuscules éléments jouent un rôle important dans l’hémostase, c’est-à-dire dans l’ensemble des phénomènes permettant l’arrêt d’une hémorragie. Trois temps se succèdent dans l’hémostase :
– Le temps vasculaire ;
– Le temps plaquettaire ;
– Le temps plasmatiques.
Les plaquettes interviennent dans les trois temps :
– Elles agissent dans la solidité des petits vaisseaux ;
– Elles adhèrent aux vaisseaux lésés ;
– Elles produisent des substances pro coagulantes.

Plasma
Le plasma est la partie liquide du sang, qui permet la circulation des cellules sanguines. Il constitue environ 55% du volume sanguin total ou 0,55 litre par litre de sang. Il peut être séparé des globules par centrifugation du sang additionné d’un anticoagulant. Le plasma est clair, plus ou moins jaunâtre. Son pH varie de 7,33 à 7,45 et sa masse volumique est de 1,023g/ml.