Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Sofia Balkaid MP2 Aïnine Fadul 2013/2014 Guillaume Vannier Gomathi Gobalakriche

Sofia Balkaid MP2 Aïnine Fadul 2013/2014 Guillaume Vannier Gomathi Gobalakrichenane Tuteurs : Mme. Paresys, M. Belgacem et M. Fournier Projet tuteuré: Acquisition et traitement du signal cardiaque Annexe : Travaux Pratiques Sommaire INTRODUCTION :....................................................................................................................................3 But :....................................................................................................................................................3 I. LE SIGNAL CARDIAQUE...............................................................................................................4 II. INFORMATIONS UTILES DANS LE SIGNAL CARDIAQUE...............................................................5 III. PARAMETRES QUE L’ELECTROCARDIOGRAMME DOIT RESPECTER.........................................7 IV. DEFINITION DU SYSTEME........................................................................................................9 TP N° 1-1 : Amplificateur d’instrumentation........................................................................................11 I. But du TP..................................................................................................................................11 II. Préparation : calcul des éléments pour l’électrocardiogramme (à faire avant la manipulation) 11 III. Visualisation à l’oscilloscope de l’électrocardiogramme (au laboratoire).............................11 TP N° 1-2: Filtre passe-bas du second ordre.........................................................................................12 I. But du TP :................................................................................................................................12 II. Préparation :.............................................................................................................................12 III. Travail au laboratoire :..........................................................................................................12 TP N° 1-3 : Amplificateur non inverseur...............................................................................................13 I. But du TP..................................................................................................................................13 I. Travail préparatoire à la manipulation (à faire avant la séance)...............................................13 II. Travail au laboratoire...............................................................................................................13 TP N° 2-1 : Initiation à la carte Arduino UNO........................................................................................14 I. But du TP :................................................................................................................................14 II. Travail préparatoire..................................................................................................................14 III. Manipulation de la carte Arduino UNO................................................................................14 TP N° 2-2 : Traitement informatique du signal.....................................................................................16 Préambule :......................................................................................................................................16 I. Réalisation des filtres................................................................................................................16 II. Réalisation de l’interface d’exploitation...................................................................................18 Bibliographie :..................................................................................................................................19 Sources pour les images :.................................................................................................................19 Page 2 INTRODUCTION : L'électrocardiogramme (ECG) est la représentation graphique du signal cardiaque. Il est indispensable de surveiller notre cœur. C’est pourquoi, nous avons reproduit un électrocardiogramme, dont le principe est de prendre une différence de potentiel entre le bras droit et le bras gauche à l’aide d’électrodes et en stabilisant notre signal par la masse qui correspond à notre pied. Chaque partie du cœur possède sa propre caractéristique électrique. Figure 1 : Position des électrodes But : Lors de ces séances de travaux pratiques nous aurons pour but de créer un électrocardiogramme. Pour vous aider nous allons d'abord définir ce qu'est un électrocardiogramme et les différents paramètres qu'il doit respecter. Page 3 Potentiel 1 Masse Potentiel 2 I. LE SIGNAL CARDIAQUE A. Qu’est-ce que l’ECG ? L’ECG (Électrocardiogramme) est une représentation graphique permettant de visualiser l’activité électrique du cœur. L’électrocardiographie est un examen très convoité car il est rapide, peu couteux et non contraignant pour le patient car non intrusif. Cette technique permet donc de suivre l’activité cardiaque en plaçant des électrodes à la surface de la peau. B. Que représente-t-il ? Le cœur est au centre de l’appareil circulatoire : il joue le rôle d’une pompe qui aspire le sang des veines et le propulse dans les artères. Ce pompage est possible grâce aux contractions du myocarde (muscle du cœur). Ces contractions sont possibles grâce aux excitations électriques dont l’ECG révèle les caractéristiques. C. Comment se forme le signal cardiaque ? Chaque phase du battement cardiaque provoque un tracé particulier. Nous pouvons ainsi différencier le tracé d’une contraction auriculaire à celui d’une contraction ventriculaire. Sur l’ECG nous avons : - l’onde P : onde positive correspondant à la contraction des oreillettes. La petite pause qui suit correspond à la temporisation effectuée par le nœud auriculo-ventriculaire. – le complexe QRS : la contraction brève et puissante des ventricules est représentée par les ondes Q, R et S. Q est une onde négative de faible amplitude. R est une onde positive de grande amplitude. S est une onde négative d’amplitude assez faible - l’onde T : elle correspond à la repolarisation des cellules musculaires des ventricules. Figure 2 : Représentation du signal cardiaque Figure 3 : Coupe verticale d'un cœur humain Page 4 D. Pourquoi cherche-t-on à récupérer l’ECG ? Nous avons vu les bases de l’activité électrique et les caractéristiques de l’ECG. L’analyse de ces enregistrements permet à elle seule de diagnostiquer un grand nombre de pathologies et de les localiser, car chaque couple de cavités (oreillettes et ventricules) possède sa propre signature. II. INFORMATIONS UTILES DANS LE SIGNAL CARDIAQUE Figure 4 : Tracé du signal cardiaque Les principales formes d'ondes qui constituent l'ECG : 1) L'onde P est une déflexion correspondant à la dépolarisation des oreillettes droite et gauche 2) L'onde Ta est la déflexion correspondant à la repolarisation des oreillettes, est habituellement non visible 3) Le complexe QRS correspond à un ensemble de déflexions dues à la dépolarisation des ventricules 4) L'onde T est une déflexion correspondant à la repolarisation ventriculaire. Page 5 Les valeurs normales des durées de déflexions sont : 1) Onde P : inférieure ou égale à 0,11s 2) Onde Q : inférieure à 0,04s 3) Complexe QRS : inférieur à 0,1s, habituellement compris entre 0,06 et 0,08s. 4) Onde QT : sa durée varie selon la fréquence cardiaque, elle s'allonge quand la fréquence se ralentit, et se raccourcit quand la fréquence s'accélère. Pour une fréquence de 60 cycles par minutes, la durée de l'onde QT se situe dans un intervalle [0.35s, 0.43s] et pour une fréquence cardiaque de 80 cycles par minutes, elle se situe plutôt entre 0.31s et 0.39s. Le relevé de ces ondes peut être effectué de différentes manières en fonction de la position des électrodes. On appelle ces positions des dérivations. Dérivations frontales : DI : mesure bipolaire entre bras droit et bras gauche. DII : mesure bipolaire entre bras droit et jambe gauche. DIII : mesure bipolaire entre bras gauche et jambe gauche. aVR : mesure unipolaire sur le bras droit. aVL : mesure unipolaire sur le bras gauche. aVF : mesure unipolaire sur la jambe gauche. La lettre D pour dérivation n'est pas en usage dans les pays anglo-saxons qui les appellent tout simplement I, II et III. Dérivations précordiales : V1 : 4e espace intercostal droit, bord droit du sternum (para sternal). V2 : 4e espace intercostal gauche, bord gauche du sternum (para sternal). V3 à mi-chemin entre V2 et V4. V4 : 5e espace intercostal gauche, sur la ligne médio claviculaire. V5 : même horizontale que V4, ligne axillaire antérieure. V6 : même horizontale que V4, ligne axillaire moyenne. Page 6 Figure 5 : Schéma de positionnement des dérivations frontales et précordiales III. PARAMETRES QUE L’ELECTROCARDIOGRAMME DOIT RESPECTER A. La bande-passante : Le cœur bat à une fréquence fondamentale de 4 Hz cependant on veut toutes les autres informations du signal soit les autres harmoniques. Pour cela on va prendre une bande passante de 0 à 40 Hz. B. Les amplitudes : • Amplitude en entrée (signal cardiaque) L'amplitude d'entrée est de l'ordre de quelques millivolts, Ve=8mV. • Amplitude en sortie (ordinateur) L'amplitude de sortie doit être de l'ordre du Volt, Vs=4,5V pour que le signal puisse être exploité par ordinateur. C. Sources de bruits possibles : • Ligne de base due aux mouvements du corps 0,5-3Hz • L'alimentation peut se faire soit par le secteur soit par une batterie. Si le choix de l'alimentation est le secteur, il y aura le 50Hz, fréquence du courant alternatif fourni par une prise, comme bruit à éliminer. Page 7 Figure 6 : Bruits se superposant au signal cardiaque • EMG bruit basse fréquence qui va provoquer des mouvements de l'ECG, il est dû à la contraction des muscles • Bruit dû aux mouvements Figure 7 : Bruits se superposant au signal cardiaque  La composante continue qui servira lors de la numérisation et qu'on enlèvera par la suite. En effet, lorsqu’on numérise un signal, il doit être positif. On doit donc rehausser le signal négatif autour de 5 V, par exemple, pour numériser tout le signal. Page 8 IV. DEFINITION DU SYSTEME c A. Alimentation par batterie ou par le secteur : Pour alimenter les composants utilisés dans la chaîne d'acquisition, nous avons deux moyens : - Soit le secteur 220V, alimentation +Vcc –Vcc, permettant de ne pas avoir à changer l’alimentation contrairement à une batterie mais le secteur rajoute du bruit (50 Hz). - Soit une batterie. L’avantage est qu’il ne rajoute pas de bruit, de plus il est transportable. B. Circuit de sécurité : Pour isoler le patient du 220V du secteur, différents systèmes existent pour protéger l’utilisateur de l’ECG : - Optocoupleur - Transformateur C. Chaîne d’acquisition : Amplificateur d'instrumentation AMP02 Pourquoi ? • Pour l'acquisition du signal. Principe : différence de potentiel pris au bras droit et gauche, on stabilise par la masse qui est le pied. • Pour amplifier le signal en vue d'un traitement numérique Page 9 Patient Sécurité Chaîne d’acquisition Visualisation Amplificateur d’instrumentation Filtre Passe-bas Amplificateur Non-Inverseur Alimentation Filtre passe bas second ordre Pourquoi ? • Le cœur bat à une fréquence fondamentale de 4 Hz, on élargit notre bande de fréquence jusqu'à 35 Hz pour avoir les fondamentales. • Pour supprimer le bruit dû aux hautes fréquences. Comme on garde l'alimentation du secteur, il faut supprimer le bruit dû au 50 Hz. • Le second ordre permet d’avoir une pente de -40db/décade à notre fréquence de cassure et donc de mieux filtrer. Amplificateur non inverseur Pourquoi ? • Pour amplifier le signal sans le bruit pour que les valeurs soient exploitables par l'ordinateur : pour qu'un signal soit exploitable par ordinateur il doit faire au minimum 5 V. D. Ordinateur Convertisseur Analogique Numérique carte d'acquisition NI USB-6008 : Pourquoi ? • Pour numériser le signal et traiter ce signal grâce à un logiciel uploads/Finance/ rapport-projet-tut-x27-finale.pdf