Soutenance mémoire
Les maladies cardiovasculaires constituent un problème majeur de santé publique. Elles sont considérées la 1ere cause des décès à travers le monde, d’après L’organisation mondiale de la santé (OMS). En raison de l’ampleur du problème, de nombreuses études ont porté sur le diagnostic de ces maladies dangereuses. Le cœur était la cible étudiée par les chercheurs dans ce domaine. Puisqu’il est l’organe central du système cardiovasculaire : il peut être affecté de nombreuses pathologies qui peuvent soit être bénignes, comme certaines tachycardies comme l’infarctus du myocarde. Avec l’évolution des techniques, les médecins disposent aujourd’hui d’outil performant pour observer le fonctionnement du muscle cardiaque et dresser ainsi leur diagnostic. Parmi les examens cardiologiques possibles, L’électrocardiographie présent dans quasiment tous les services hospitaliers. C’est l’examen le plus couramment effectué, car il rapide à mettre en place, peu coûteux, surtout non invasif et non douloureux basé sur l’utilisation des électrodes cutanées, convenablement réparties sur le corps humain afin d’obtenir un signal qui s’appelle l’électrocardiogramme (ECG).
L’électrocardiogramme est la traduction, sous forme électrique, du fonctionnement du muscle cardiaque. L’information enregistrée dans l’ECG se présente comme une série d’ondes électriques, aux formes et durées particulières qui se répètent à chaque cycle cardiaque L’enregistrement d’ECG regroupe trois paramètres essentiels qui caractérisent l’activité cardiaque qui sont l’onde P, le complexe QRS et l’onde T. Ces paramètres permettent d’avoir des informations sur l’état du cœur en mesurant la fréquence et les battements cardiaques. Un changement de la forme, de la durée de ces ondes où de la durée entre les différents intervalles entre ces ondes peuvent indiquer la présence d’une anomalie cardiaque. Enfin, l’électrocardiogramme est le seul examen couramment utilisé dans l’étude des trouble des rythmes et reste encore l’outil le plus dominant pour le diagnostic des maladies d’origine cardiovasculaire, c’est un indice clinique qu’on peut extraire et l’utilisé pour établie un diagnostic correct.
Historique d’électrocardiogramme
Depuis les débuts des années 1840, les chercheurs ont été intéressés par l’activité électrique du cœur. En 1842, Carlo Matteucci montre qu’un courant électrique générer par l’activité musculaire [1]. En 1856, Rudolph Von Koellicker et Henrich Mueller confirment qu’un courant électrique accompagne chaque battement de cœur, en mettant en contact un nerf de patte de grenouille avec un cœur isolé, à chaque battement cardiaque, on observait une contraction de la patte de grenouille [2]. En 1887, Augustus D. Waller publie le 1ere électrocardiogramme humain [3]. Le terme Electrocardiogramme utilisé pour la 1ère fois par Willem Einthoven en 1893 à une réunion de la Deutsch Medical Association [4]. C’est l’examen qui permet d’enregistrer l’activité électrique du cœur. En 1895, Einthoven utilisant un électromètre met en évidence cinq déflexions qu’il s’appelle : PQRST [1]. En 1897, Clément Ader introduit son système d’amplification appelé galvanomètre à corde [5]. En 1901, Einthoven modifie cet enregistreur pour produire des électrocardiogrammes et en 1902, publie le premier électrocardiogramme enregistré avec cet appareil [3].
L’activité électrique et l’électrocardiogramme
L’électrocardiographie explore l’activité électrique du cœur par enregistrement des électrocardiogrammes, tracés bidimensionnels qui inscrivent en fonction du temps les variations du potentiel électrique induites dans les différents points du corps par le cœur en activité. L’électrocardiogramme (ECG) recueilli les caractéristiques de cette activité électrique. Le signal ECG est composé de plusieurs ondes, chacune liée à une étape de l’activité cardiaque. La première, appelée onde P, indique la dépolarisation auriculaire (systole auriculaire = contraction des oreillettes); la transmission d’un influx en provenance du nœud de Keith et Flack à travers le muscle des deux oreillettes. Une fraction de seconde après le début de l’onde, les oreillettes se contractent. La deuxième onde, appelée complexe QRS, indique la dépolarisation ventriculaire (systole ventriculaire = contraction des ventricules); la transmission l’influx électrique dans les ventricules. La troisième est l’onde T, indique la repolarisation ventriculaire (diastole ventriculaire = relâchement des ventricules). L’onde qui indique la repolarisation auriculaire n’est pas visible, parce que le complexe QR, plus fort, la masque [6].
Caractéristique électrique du tracé cardiaque
L’électrocardiogramme ECG est le signal traduisant l’enregistrement des activités bioélectriques du système cardiaque. Il est riche en informations sur les aspects fonctionnels du cœur et du système cardio-vasculaire. En fait, ce signal regroupe un ensemble d’ondes (P, QRS et T) qui sont en corrélation directe avec ces aspects fonctionnels. Ces ondes occupent des localisations temporelles traduisant des intervalles qui sont généralement différentes pour un même signal provenant d’un même sujet sain ou présentant une pathologie cardiaque. Ces intervalles comme R-R, Q-T, P-Q ou encore le segment S-T et le complexe QRS sont d’un intérêt diagnostic certain et varient de différentes manières dans différentes pathologies. De même leurs contenus fréquentiels varient pour différents cas pathologiques [7].
Les dérivations standards de l’ECG
Les ondes de l’ECG correspondant à l’activité électrique du cœur sont enregistrées à l’aide de dérivations placées à des endroits précis du corps. Par convention, l’ECG comporte les enregistrements de 12 dérivations. Chaque dérivation a un pôle négatif ou électrode négative et un pôle positif ou électrode positive et la situation de ces pôles détermine la polarité de la dérivation, en réalité, pour faire une mesure de différence de potentiel. Une ligne hypothétique joignant les pôles de la dérivation est appelé l’axe de la dérivation. Chaque axe de dérivation est orienté dans une certaine direction qui dépend de la localisation des électrodes positive et négative [8]. Six des 12 dérivations mesurent le potentiel électrique cardiaque dans le plan frontal (les dérivations bipolaires et unipolaires des membres) ; les 6 dérivations restantes mesurent le potentiel électrique cardiaque dans le plan horizontal (les dérivations précordiales). Un ECG 12 dérivation enregistrées à l’aide des 10 électrodes cutanées placées sur le patient (6 électrode placées au thorax et 4 électrode placés aux extrémités du thorax).
Les dérivations des membres
Bipolaires
En 1912, W. Einthoven présente un triangle équilatéral fermé appelle triangle d’Einthoven [9], qui définit le positionnement de trois électrodes attacher sur les membres; c’est-à-dire aux extrémités du bras droit, du bras gauche et de la jambe gauche, formé les dérivations périphérique bipolaire DI, DII et DIII. Les membres pouvant être considérés comme des fils conducteurs linéaire, tout se passe comme si les 3 électrodes étaient placées à la racine des membres et elles peuvent donc être considérées comme électriquement équidistantes du cœur. En conséquence, le cœur peut être vu comme le point source de potentiel 0 au centre d’un triangle équilatéral dont les sommets sont les racines du bras droit, du bras gauche et de la jambe gauche.
Unipolaires
En 1942, Emmanuel Goldberger ajoute aux dérivations frontales d’Einthoven VLA, VRA et VLL [10]. Les dérivations unipolaires ont été introduites par Wilson qui démontre de relier les différents borne en même point c’est-à-dire il connecté ensemble VLA, VRA et VLL en même point qui s’appelle borne de Wilson. Plus tard, Goldberg en 1942 a modifié le système des dérivations de Wilson pour obtenir trois dérivations unipolaires augmentées, appelées aVL, aVR et aVF. La borne centrale de Goldberger est le potentiel stable obtenu en reliant par des résistances 2 électrodes des membres non exploratrices. On les nomme aVR; aVL; aVF.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I: Notion de base de l’électrocardiogramme
I.1 Introduction
I.2 Présentation d’électrocardiogramme (ECG)
I.3 Historique d’électrocardiogramme
I.4 L’activité électrique et l’électrocardiogramme
I.5 Caractéristique électrique du tracé cardiaque
I.6 Les dérivations standards de l’ECG
I.6.1 Les dérivations des membres
I.6.2 Les dérivations précordiales
I.7 Problématique
I.7.1 Bruit de réseau
I.7.2 Mouvement de la ligne de base
I.7.3 L’électromyogramme
I.8 Conclusion
CHAPITRE II: Développement et réalisation du système
II.1 Introduction
II.2 La détection d’ECG
II.2.1 Principe des électrodes
II.2.2 Type des électrodes
II.3 L’amplification
II.3.1 L’amplificateur d’instrumentation
II.4 Circuit de protection contre les transitoires
II.5 Circuit de pied droit
II.6 Filtrage
II.6.1 Filtre Passe-haut passif de premier ordre
II.6.2 Filtre Passe-bas passif premier ordre
II.6.3 Filtre Rejecteur
II.7 La deuxième amplification
II.8 Circuit d’offset
II.9 Circuit de réglage de la ligne de base
II.10 Circuit d’alimentation
II.11 Digitalisation
II.11.1 Description d’une carte Arduino
II.11.2 Le logiciel de programmation Arduino
II.11.3 Principe de fonctionnement
II.12 Conclusion
CHAPITRE III: Résultats et discussion
III.1 Introduction
III.2 Le schéma bloc
III.3 Réalisation du circuit d’électrocardiogramme (ECG)
III.3.1 Détection
III.3.2 Conditionnement de signal
III.3.3 L’amplification
III.3.4 Circuit de réglage de la ligne de base
III.3.5 Circuit d’offset
III.3.6 Digitalisation de signal ECG
III.4 Discussion des résultats
III.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
