Memoire de fin d‘ Pour l'obtention du diplome de Soutenu le: juin 2011 Devant le jury composé de: Mr. A. Bekaddour Mr. A.Harzellaoui Mr. B.Mansouri Mr. Y.Benallou Analyse des signaux ECG basé sur la serie de
   
         
         
    


Memoire de fin d‘études Pour l'obtention du diplome de Master en éléctronique médicale



. Présenté par: Melle. Zinai Amel Devant le jury composé de: Président Encadreur Examinateur Examinateur Promotion 2010 - 2011 Analyse des signaux ECG basé sur la serie de
   
    
         Analyse des signaux ECG basé sur la serie de Fourier Sommaire Introduction générale 01 Chapitre I I.1 Introduction 03 I.2.Anatomie du cœur 03 I.3 Fonctionnement du cœur 04 I.3.1 Les cellules musculaires cardiaques 05 I.3.1.1 les cellules nodales 06 I.3.2 la circulation du sang 07 I.4 battement cardiaque 08 I.5 le rythme cardiaque dirigé par le système nerveux autonome 09 I.5.1 le système nerveux 09 I.5.2 le système nerveux autonome 10 I.6 Génération du signal électrique 12 I.6.1 le potentiel d’action des cellules du myocarde 13 I.6.2 propagation de l’influx électrique 15 I.7 Quelques pathologies cardiaques 17 I.7.1 tachycardie sinusale 17 I .7.2 bradycardie sinusale 18 I.7.3la fibrillation ventriculaire 18 I.8 conclusion 19 Chapitre II II.1 Introduction 20 II.2 Définition 20 II.2.1 Principe de fonctionnement 21 II.2.2 Electrodes 21 II.3 Dipôles électriques 22 II.3.1 Fonctionnement 23 II.4 Les dérivations 24 II.4.1 Le model triangulaire d’Einthoven 24 II.4.2 borne de Wilson 25 II.4.3 Dérivations unipolaire précordiales 26 II.5 Acquisition du signal ECG 28 II.5.1 le résultat de l’ECG 28 II.6 ECG holter 30 II.7 DSP orientés application industrielles 32 II.7.1 introduction 32 II.7.2 présentation des DSP 32 II.7.2.Géneralites 33 II.7.2.1.1 la numérisation 33 II.7.2.1.2 rôle du DSP 34 II.7.2.1.3 approche signal 34 II.8 field programmable gate array (FPGA) 36 II.9 les artefacts de l’ECG 37 II.10 conclusion 37 Chapitre III III.1.introduction 38 III.2.représentation des signaux 38 III.2.1 modélisation des signaux 38 III.2.2 classification des signaux 39 III.2.2.1 représentation temporelle des signaux 39 III.2.2.2 classification spectrale 40 III.2.2.3 les signaux analogiques et numériques 42 III.3 transformation de Fourier 43 III.3.1 analyse spectral des fonctions périodiques 43 III.3.1.1 développement en série de Fourier 43 III.3.1.2 série de Fourier des fonctions paires et impaires 46 III.3.1.3 représentations fréquentielles 48 III.3.1.4 quelques propretés 50 III.3.1.4.1 propriété de linéarité 50 III.3.1.4.2 propriété de translation 50 III.4 échantillonnage du signal 51 III.4.1 définitions 51 III.4.2 théorème de l’échantillonnage : théorème de Shannon 52 III.5 conclusion 54 Chapitre IV IV.1. introduction 55 IV.2 objectif du travail 55 IV.3 génération du signal ECG 56 IV.4. première partie 57 IV.4.1 génération de l’onde P 57 IV.4 .1.a évaluation des coefficients de la série 58 IV.4.2. onde QRS 59 IV.4.2.b évaluation des coefficients de Fourier 60 IV.4.3.algorithme utilisé pour l’évaluation des coefficients de la série de Fourier 60 IV.4.3.1 paramètre du simulateur 61 IV.4.4.résultats 61 IV.4.4.1.interprétation 60 IV.5.deuxième partie 62 IV.5.1.interprétation 66 IV.6.classification des complexes (circuit FPGA) 66 IV.7.validation des résultats 66 IV.8.conclusion 68 Conclusion générale 69 Bibliographie 70 Annexe 72 Résumé
Liste des figures Figure I.1 : anatomie du cœur 04 Figure I.2 : schéma fonctionnelle du cœur 05 Figure I.3 : tissu nodal 06 Figure I.4 : circulation sanguine 07 Figure I.5 : principe des systoles (a) : diastoles et systole auriculaire (b) : systole ventriculaire 09 Figure I.6 : système nerveux 10 Figure I.7 : structure de la membrane cellulaire 13 Figure I.8 face de génération de potentiel (action et réaction) 15 Figure I.9 : chemin du signal électrique cardiaque 16 Figure I.10 propagation du potentiel d’action dans le cœur 17 Figure I.11 : tachycardie sinusale 18 Figure I.6 : bradycardie sinusale 18 Figure I.5 : fibrillation ventriculaire 19 Figure II.1 : exemple du tracé de l’électrocardiographe 20 Figure II.2 : électrodes bipotentielles 21 Figure II.3 : principe de la dépolarisation et la repolarisation cellulaire 22 Figure II.4 : propagation de l’impulsion électrique à traves le cœur 23 Figure II.5 : dérivation bipolaire et triangle d’Einthoven 25 Figure II.6:dérivation unipolaire augmentées 26 Figure II.7 : dérivation précordiales de v1 a v2 27 Figure II.8 : les douze dérivations standard dans chaque plan du corps 27 Figure II.9 : chaine d’acquisition du signal ECG 29 Figure II.10 : ECG idéale (couramment appelé ECG témoin) 29 Figure II.11:holter cardiaque 31 Figure II.12 : chaine complète typique d’un système de traitement numérique du signal 33 Figure II.13 : circuit FPGA 36 Figure III.1 : représentation d’un signal physique réel 39 Figure III.2 : distribution spectrale d’un signal . 41 Figure III.3 : classification morphologique des signaux 43 Figure III.4 : introduction des fréquences négatives dans l’expression des signaux 46 Figure III.5 : représentation fréquentielle bilatérale d’un signal périodique. 49 Figure III.6 : représentation fréquentielle unilatérale d’un signal périodique. 50 Figure III.7 : opération associée a l’obtention d’un signal échantillonné 51 Figure III.8: effet de l’échantillonnage sur le spectre du signal d’entrée 54 Figure IV.1 : chaine d’acquisitions numérique 55 Figure IV.2 : signal ECG réel 56 Figure IV.3 :signal ECG ideal (temoin) 57 Figure IV.4 : génération de l’onde P 58 Figure IV.5 : génération de l’onde QRS 59 Figure IV.6 : organigramme du simulateur cardiaque 61 Figure IV.7 : signal ECG simulé 62 Figure IV.8 (a): échantillonnage de l’onde QRS normal 63 Figure IV.8 (b) : échantillonnage de l’onde QRS pathologique 64 Figure IV.9 : 16 canaux de la fft 128 de l’onde QRS 65 Figure IV.10: 16 canaux de la fft 128 de l’onde QRS pathologique 65 Figure IV.11 : chaine de traitement du signal ECG 66 Figure IV.12: Fig. IV.12 .Résultats obtenues par [12] 67 Liste des tableaux Tableau 1 : paramètre du simulateur 61 Introduction générale



Introduction générale Selon l’organisation mondiale de la santé (OMS), les maladies cardio-vasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde: il meurt chaque année plus de personnes en raison de maladies cardio-vasculaires que de toute autre cause. Même si les connaissances acquises en cardiologie sont importante, le cœur n’a pas encore dévoilé tous ses secrets. Pourtant les médecins disposent de nombreux moyens pour l’étudier et vérifier son bon fonctionnement. Notamment, ils utilisent l’électrocardiogramme, qui est une représentation graphique temporelle des différences de potentiels des forces électriques qui conduisent à la contraction musculaire cardiaque. L’électrocardiogramme contient énormément d’informations sur le fonctionnement et les éventuelles pathologies du cœur. Grâce à leur expérience, les médecins relèvent des pathologies éventuelles. Notre premier chapitre est consacré à l’étude du système cardiovasculaire. Sa fonction principale est d’assurer un flux sanguin continu et sous pression suffisante aux organes et aux tissus afin de satisfaire aux besoins énergétiques et au renouvellement cellulaire quelles que soient les conditions ambiantes et l’activité de l’individu. Le cœur est l’organe central du système cardiovasculaire, il peut être atteint de nombreuses pathologies plus ou moins graves, telles qu’une tachycardie (accélération du rythme cardiaque), ou un infarctus du myocarde (mort de cellules d’une partie du muscle cardiaque). Ces pathologies sont reflétées par des troubles de l’activité électrique du cœur L’augmentation du taux d’anomalies cardiaque signaler par l’OMS a incité les industrielle et les laboratoires de recherche à trouver des solutions d’aide au diagnostique. Afin de rendre notre travail plus harmonieux nous avons consacré le chapitre deux, pour présenté les différentes définitions utilisé dans le domaine de cardiologie. Ainsi que le fonctionnement de l’instrumentation utiliser pour la détection et la transmission des signaux pour une éventuelle exploitation. Aussi nous avons présenté un exemple de systèmes modernes qui intègrent dans leur construction de nouveau composant qui ont pour rôle, l’amélioration de l’instrumentation médical (fidélité, précision, temps de réponse). Introduction générale



L’objective du chapitre trois est de présenter les outils mathématiques nécessaire au prétraitement du signal ECG utilisant des outils de représentation fréquentielle et nous proposons une description succincte de ces principaux outils et leurs mises en œuvre dans la modélisation des systèmes en liaison avec le corps humain. Dans le chapitre quatre, on présente les différentes étapes en se basant sur un ECG réel et une implémentation Matlab des techniques proposées en justifiant les choix techniques faits. On illustre les algorithmes par les résultats de simulations obtenus. Les traitements sont effectués sur l’ECG complet, cependant dans un souci de lisibilité on ne présentera que des extraits de l’ECG pertinents pour le phénomène illustré. On ne présente par exemple que quelques secondes pour illustrer traitement par DSP de l’onde QRS et ensuite sa classification. Notre étude est achevée par une validation des résultats en se basant sur travaux menée par le laboratoire d’orient (France).
         


I.1. Introduction : Le travail proposé dans ce mémoire a pour objectif d’étudier et d’analysé les signaux biomédicaux, en uploads/Management/ analyse-des-signaux-ecg-base-sur-la-serie-de-fourier.pdf

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• Publié le Fev 11, 2022
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