L'enregistrement de l'activité cardiaque

L’enregistrement de l’activité cardiaque

La circulation pulmonaire et la circulation systémique

La plupart des cellules vivantes constituant les grands tissus humains n’ont pas ou ont une capacité limitée à changer directement l’oxygène et les éléments nutritifs avec l’environnement extérieur. La circulation sanguine assure alors non seulement le transport des ces éléments vers ces tissus mais elle garantit aussi le transport des déchets métaboliques extraits des différentes cellules. Par conséquent, les cellules doivent être équipées d’un système de transports. Les vaisseaux sanguins accomplissent ce rôle. Ils s’occupent des opérations de transfert des substances métaboliques d’une part entre les cellules et le sang et d’autre part entre le sang et l’environnement extérieur.

A titre d’exemple, chaque cellule du muscle squelettique est entourée au moins par deux capillaires qui assurent l’échange entre le sang et ces cellules. Alors que les poumons et la peau sont deux exemples des systèmes à travers lesquels l’échange entre le sang et le milieu extérieur peut se produire. Autrement dit, c’est le système cardiovasculaire qui est le responsable des échanges métaboliques: le coeur éjecte le sang vers les organes tandis que les vaisseaux sanguins assurent un chemin de transport. La quantité du sang éjecté par le coeur est délivrée d’une manière adéquate aux organes tout dépend de l’état du corps (repos, effort, la peur,…) et des conditions extérieures tel que la température. On distingue deux parcours du sang éjecté par le coeur: un du coeur vers les poumons (circulation pulmonaire) et l’autre du coeur vers le reste du corps (circulation systémique).

Pendant la circulation pulmonaire, l’oreillette droite reçoit le sang veineux tandis que le ventricule droit l’éjecte vers les poumons où se déroule un échange d’O2 et de CO2 entre le sang et les gaz alvéolaires. Le sang riche en O2 revient des poumons vers l’oreillette gauche à travers les veines pulmonaires. Il circule ensuite de l’oreillette gauche vers le ventricule gauche qui l’éjecte vers l’aorte. L’aorte à son tour éjecte le sang vers tous les organes (sauf les poumons) à travers les artères. Pendant la circulation systémique le sang circule dans tous les organes où il alimente les cellules vivantes avec l’O2 et les différents éléments nutritifs et reçoit le CO2 et les extraits métaboliques. Le sang riche en CO2 est ensuite transporté vers l’oreillette droite via le système veineux (veine cave supérieure et veine cave inférieure). La circulation pulmonaire et la circulation systémique se produisent en série. Durant la circulation systémique le sang circule d’une manière parallèle vers les différents organes sauf pour le foie qui reçoit la majorité du sang de la circulation digestif.

Description générale

Le cœur est petit, mais extrêmement fort. Pas plus gros qu’un poing fermé, cet organe musculaire creux à quatre cavités contenu dans la poitrine, est l’agent principal de la circulation du sang [1]. Il occupe une région située entre la troisième et la sixième cote au centre de la cavité thoracique [2]. Le coeur aspire dans ses activités le sang qui circule dans les veines et le refoule dans les artères [3]. Anatomiquement (figure I-1), le coeur se compose de deux parties séparées par des spectums: le coeur droit ou circule le sang pauvre d’oxygène, et le coeur gauche rempli du sang oxygéné. Chaque partie du coeur contient une oreillette et un ventricule. L’oreillette droite et le ventricule droit sont séparés par la valve tricuspide tandis que l’oreillette gauche et le ventricule gauche communiquent par la valve mitrale. Deux autres valves sont situées à l’ouverture de l’aorte et l’artère pulmonaire: la valve aortique et la valve sigmoïde. Leur rôle principal est d’empêcher le sang éjecté pendant la phase systolique de retourner vers des ventricules lors de la diastole. L’activité du coeur peut être vue sous deux aspects : l’un, mécanique, mettant en jeu la contractilité des cavités cardiaques et les ouvertures et fermetures des valves des artères et veines ; l’autre, électrique, mettant en jeu la conduction électrique de la commande de contraction du muscle cardiaque à travers celui-ci [4]. Ce qui nous intéresse dans ce travail est l’activité électrique.

Activité électrique du cœur

L’activité électrique du cœur est due à un ensemble des phénomènes bioélectriques successifs qui ont lieu dans ses quatre cavités. Des échanges ioniques (Na+, Ca++ et K+) déclenchent la contraction puis la relaxation du muscle cardiaque-le myocarde- pendant chaque cycle cardiaque. Ces contractions se propagent de proche en proche tout au long de la membrane cellulaire. Par conséquent, la perméabilité de cette dernière varie. Durant la phase de repos, l’intérieur de la cellule est négatif par rapport à son extérieur. Un potentiel, dit de repos, est alors mesuré (entre -80 mV et -90 mV). On dit alors que la cellule est polarisée. En effet ce potentiel dépend de la concentration des différents ions (notamment Na+, Ca++ et K+), de la perméabilité de la membrane cellulaire et de l’activité des canaux de transport.Ce potentiel est approximativement égal au potentiel délivré par le déplacement du K+ (-96mV). Ceci revient à l’effet que pendant le repos la membrane est perméable 100 fois plus pour les ions des K+ que pour d’autre type d’ions. Suite à une excitation électrique l’état d’équilibre électrique change et le potentiel membranaire s’inverse. Le potentiel mesuré, dit d’action, modifie la perméabilité de la membrane cellulaire. Durant cette phase, l’intérieur de la cellule devient positif par rapport à son extérieur graduellement. La cellule est alors dépolarisée. La différence majore entre ce potentiel d’action et d’autres types de potentiel d’action est la durée de ce potentiel. Dans les nerfs, cette durée est de l’ordre de 1 milliseconde alors que dans les muscles squelettiques est approximativement 2 à 5 ms. la durée d’une contraction ventriculaire est entre 200 et 400 ms. Pour un sujet sain, le potentiel d’action a cinq phases numérotées de 0 à 4 (figure I-6). Phase 0: cette phase correspond à une dépolarisation rapide. Cette dépolarisation est liée à une augmentation de la conductance des canaux de Na+ et en même temps à une forte diminution de celle des canaux de K+. Ceci implique que le potentiel membranaire bascule rapidement d’une valeur voisine de celle du potentiel d’équilibre de K+ à une valeur voisine de celle du potentiel du Na+.

o Phase 1: Correspond au début de la repolarisation. Durant cette phase les canaux du K+ s’ouvrent a lors que ceux de Na+ s’inactivent. o Phase2: Due à une forte augmentation de la conductance des canaux L-types qui sont les canaux major du transport du Ca+2.ils s’ouvrent lorsque le potentiel d’action dépasse -40 mV et ils restent ouverts pendant une longue durée. Durant cette phase, et contrairement au passage des ions Ca+2 au milieu extracellulaire, un mouvement au sens inverse des ions K+ se continue. o Phase 3: Correspond à une augmentation dans la conductance des ions K+ et une diminution de celle de Ca+2. Il est à noter que durant la phase 0, 1,2 et une partie de la phase 3, la cellule ne peut être excitée et ceci donne au coeur le temps pour qu’il se remplisse et pour qu’il éjecte le sang (EPR:effective refractory period). o Phase 4: Le potentiel d’équilibre membranaire est atteint. La cellule revient à l’état de polarisation et elle prête d’être excitée.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre 1 : Notions d’électrocardiographie
I.1 Introduction
I.2 La circulation pulmonaire et la circulation systémique
I.3 Anatomie du coeur
I.3.1 Description générale
I.3.2 Les tissus musculaires
I.4 Activité électrique du coeur
I.5 Effet du système nerveux autonome sur l’activité cardiaque
I.6 L’enregistrement de l’activité cardiaque : les dérivations
I.6.1 Les dérivations bipolaires
I.6.2 Les dérivations unipolaires
I.6.3 Les dérivations précordiales
I.7 Les différents intervalles et ondes constituant l’ECG
I.7.1 Aspect normal des ondes P, QRS, T et des intervalles PR, QT et ST
I.8 Méthodes pour l’analyse d’un tracé électrocardiographique
I.9 Les anomalies cardiaques
I.10 Les blocs cardiaques
I.11 La base de donnée MIT -BIH
I.12 Conclusion
Chapitre 2 : Filtrage du signal ECG
II.1 Introduction
II.2 Les sources des bruits en électrocardiographie
II.3 Quantification des bruits dans le signal ECG
II.4 Filtrage du signal ECG
II.4.1 Filtrage de la ligne de base
II.4.1.1 Filtrage par un filtre moyenneur
II.4.1.1 Filtrage par un filtre sélectif
II.4.1.1 Filtrage par les « cubic splines »
II.4.2 Filtrage du bruit du aux 50 Hz
II.4.2.1 Méthode I: Filtrage par un filtre passe-bas 50
II.4.2.1 Méthode II
II.4.2.1 Méthode III: filtrage fréquentiel du 50 Hz
II.4.3 Filtrage du signal EMG
II.5 Généralités sur les ondelettes et les paquets d’ondelettes
II.5.1 Introduction
II.5.2 Techniques d’analyse temps-fréquence
II.5.2.1 Transformée de Fourier à court terme: TFCT
II.5.2.1 La distribution de wigner-ville
II.5.2.1 Distribution de Choi-williams
II.5.3 Techniques d’analyse temps-échelle
II.5.3.1 La transformée en ondelettes continues: TOC
II.5.3.1 Transformée en ondelettes discrète: analyse multi résolution
II.5.3.1 Paquets d’ondelettes
II.6 Filtrage par ondelettes et paquets d’ondelettes
II.6.1 Principe du débruitage par les ondelettes
II.6.2 Le choix de la méthode de seuillage
II.6.3 Choix de l’ondelette mère
II.7 Conclusion
Chapitre 3 : Analyse temporelle, fréquentielle et temps-fréquence de l’intervalle QT
III.1. Introduction
III.2. Description de l’algorithme de détection
III.3. Paramètres temporels et fréquentiels d’analyse
III.3.1. Paramètres temporels
III.3.2. Paramètres fréquentiels
III.3.3. Analyse temporelle et fréquentielle de la variabilité des intervalles QT
III.3.3.1. Les blocs de branches
III.3.3.2. Les super ventriculaires tachyarythmies (SVTA)
III.3.3.3. La variabilité du QT en cas des battements ectopiques (paced rythm)
III.4. Conclusion
Chapitre 4 : Analyse temporelle et fréquentielle du complexe ST-T
IV.1. Introduction
IV.2. Les paramètres d’analyses
IV.3. Analyse du segment ST et du complexe ST-T
VI.3.1. Cas de bloc de branches
VI.3.2. Cas des super ventriculaires tachyarythmies (SVTA)
VI.3.3. Cas des battements ectopiques (paced rythm)
IV.4. Conclusion
Chapitre 5 : Analyse temporelle et fréquentielle de l’intervalle PQ
V.1. Introduction
V.2. Pourquoi étudier l’intervalle PQ ?
V.3. Paramètres temporels et fréquentiels d’analyse
V.4. Résultats et discussion
V.4.1. Les contractions auriculaires prématurées (PAC)
V.4.2. Rythme junctional accélérée (accelerated junctional rythm :AJR)
V.5. Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie