Méthodes de mesure de la pression artérielle

INTRODUCTION GENERALE

  Des données récentes de l’Organisation Mondiale de la Santé indiquent que près d’un milliard de personnes dans le monde souffrent d’hypertension artérielle (HT). En raison du vieillissement de la population, les prévisions suggèrent que ce nombre pourrait augmenter à 1,5 milliard en 2025. Comme l’HT est la plupart du temps une maladie asymptomatique,environ la moitié seulement des patients hypertendus sont au courant de leur condition et,dans plusieurs pays, un faible pourcentage de ces patients ont des pressions artérielles maîtrisées selon les valeurs cibles recommandées. Le contrôle non optimal de l’HT est responsable des deux tiers des accidents vasculaires cérébraux, de la moitié descoronaropathies ischémiques et de plusieurs cas d’insuffisance rénale nécessitant la suppléance rénale. L’HT mal maîtrisée est donc une cause importante de décès prématurés et de morbidité dans le monde, ce qui constitue un lourd fardeau social et économique.[1] Alors afin de maitriser l’HT une mesure de cette grandeur hémodynamique est envisagée.La mesure de la pression artérielle constitue très vraisemblablement l’un des gestes les plus pratiqués en clinique quotidienne. Sa réalisation permet une appré iation globale de l’hémodynamique cardio-vasculaire et constitue l’élément de référence pour le dépistage et la prise en charge de l’hypertension artérielle.Il existe différentes méthodes pour mesurer la pression artérielle mais la question la plus souvent posée est ‘‘quelle est la méthode la plus efficace pour la mesure de la pression artérielle ? ’’ Plusieurs études récentes ont mis en avant les conséquences négatives des mesures approximatives ; mal mesurer la pression artérielle expose au risque de ne pas discerner les situations de contrôle insuffisant, d’hypertension masquée ou d’hypertension blousblanche.une approximation est synonyme d’erreur sur le pronostic des patients. C’est vrai que la méthode oscillométrique est la plus utilisée dans les systèmes de mesure automatique et généralement dans les appareils destinés à l’automesure tensionnelle en dehors du milieu médical. Alors que la plus part des utilisateurs ne font pas confiance dans ces appareils parce qu’ils sont basés sur des calcules et pourcentages issu d’une manière statistique sur le signal informationnel de la pression. La mesure de la pression artérielle par la méthode auscultatoire reste la méthode de référence internationale et la plus préférée par les médecins. Alors pour cela notre apport est un système électronique et automatique pour la mesure de la pression artérielle basé sur la méthode auscultatoire. Il sera détaillé à travers quatre chapitres .Le premier chapitre se focalisera sur l’histoire et la problématique de la mesure de la pression artérielle, le suivant s’occupera de l’étude et la description du dispositif à réalisé. L’électronique relative à la circuiterie de notre système sera mise en exergue au chapitre trois.les algorithmes et les programme d’acquisition ainsi que les traitements liés aux signaux utiles pour la mesure de la pression artérielle avec l’interprétation des résultats obtenus seront question dans le quatrième chapitre .Une manipulation en science de travaux pratiques est proposée à la fin de ce travail.

Rappel anatomique de la structure cardiovasculaire :

  Le cœur est un organe contractile situé dans le thorax, entre les poumons, et permet d’assurer la circulation sanguine .Derrière le cœur se trouvent les vaisseaux les plus importants : les deux veines caves (inférieure et supérieure), l’artère pulmonaire, l’artère aorte. Le cœur est un muscle creux séparé en deux moitiés indépendantes (droite et gauche) .Sa partie droite contient du sang pauvre en oxygène, et assure la circulation pulmonaire ;sa partie gauche renferme du sang riche en oxygène , qui est propulsé vers la circulation systémique. Chacune des moitiés comporte une oreillette et un ventricule qui communiquent par des valves d’admission (tricuspide à droite et mitrale à gauche) qui à l’état normal, laissent passer le sang uniquement de l’oreillette vers le ventricule. Il existe aussi des valves d’échappement qui assurent la communication entre le ventriculedroit et l’artère pulmonaire (valve pulmonaire ),ainsi qu’entre le ventricule gauche et aorte (valve aortique ).Ces deux valves se trouvent à l’entrée de l’aorte et de l’artère pulmonaire respectivement .Les valves d’admission et d’échappement empêchent le liquide de refluer ,et ne doivent jamais être ouvertes en même temps .Les parois du cœur sont constituées par le muscle cardiaque ,appelé myocarde, composé d’un ensemble de cellules musculaires cardiaques .Le myocarde est tapissé a l’intérieure par l’endocarde, et entouré a l’extérieur par le péricarde .Les oreillettes sont séparées par le septum interauriculaire et les ventricules par le septum interventriculaire.La paroi ventriculaire gauche et le septum sont plus important ,car elle envoie le sang vers tous les tissus ou la pression est considérablement plus grande que celle de la circulation pulmonaire pompée par le ventricule droit .Contrairement a celle des ventricules, les parois des oreillettes sont très fines .

Cycle cardiaque :

  Chaque battement du cœur entraine une séquence d’événements mécaniques et électriques collectivement appelés cycle cardiaque. Celui-ci consiste en trois étapes majeures : La systole auriculaire, la systole ventriculaire et la diastole.Dans la systole auriculaire, les oreillettes se contractent et projettent le sang vers les ventricules. Une fois le sang expulsé des oreillettes, les valvules auriculo-ventriculaires entre les oreillettes et les ventricules se ferment. Ceci évite un reflux du sang vers les oreillettes. La systole ventriculaire implique la contraction des ventricules expulsant le sang vers le système circulatoire .Une fois le sang expulsé, les deux valvules, pulmonaire a droite etaortique à gauche se ferment.Enfin, la diastole est la relaxation de toutes les parties du cœur, permettant le remplissage passif des ventricules et l’arrivée de nouveau sang. Les phases de contractions harmonieuses des oreillettes et des ventricules sont commandées par la propagation d’une impulsion électrique .Lorsque la fréquence cardiaque change, la diastole est raccourcie ou rallongée tandis que la durée de la systole reste relativement stable.

La pression artérielle sanglante (PAS)

  Cette méthode consiste en l’obtention d’une pression artérielle à l’aide d’un cathéter inséré en position intra artérielle. C’est la méthode de référence pour l’obtention de chiffres fiables, carelle permet au battement près, de déterminer une PA et ce, même dans des états hémodynamiques très précaires. La PAS est généralement mise en œuvre en milieu spécialisé lorsque la surveillance de la pression artérielle doit être la plus précise possible (risque de fortes variations, utilisation de drogues vasoactives, techniques chirurgicales particulières). Legeste consistant à mettre en place un cathéter. En revanche, la surveillance du dispositif dans son entier, fait partie de la prise en charge infirmière. La ligne artérielle comporte généralement un robinet qui facilite le prélèvement de sang. La surveillance biologique est donc plus aisée. Attention on n’injecte jamais de produits médicamenteux sur une voie artérielle.
a) Matériel
1. Le cathéter. Il est disponible en plusieurs calibres et plusieurs longueurs. Il doit être de calibre suffisant pour autoriser une mesure fiable, mais ne doit pas oblitérer entièrement la lumière artérielle (risque d’obstruction de l’artère).
2. Une ligne de perfusion. Celle-ci doit être courte et rigide. Il faut éliminer un maximum de connexions afin d’obtenir la mesure la plus fiable possible.
3. Un transducteur. C’est le module qui se trouve sur la ligne de perfusion et qui va transformer les impulsions mécaniques de pressions en signaux électriques qui seront envoyés au moniteur.
4. Une poche à pression dans laquelle sera placée une solution saline à 0,9%.
5. Câbles et raccords compatibles avec le moniteur. [7]
b) Sites de mesure
En théorie, n’importe quelle artère peut être cathétérisée. En pratique, les sites les plus utilisés sont les artères radiales, cubitales et fémorales. Le moniteur affiche une courbe de pression qui reflète l’hémodynamique cardiaque ainsi queles valeurs chiffrées des mesures de systolique, diastolique et moyenne .
c) Courbe normale :
1. Montée en pression (éjection systolique)
2. Pic de pression systolique (valeur systolique mesurée)
3. Baisse de pression systolique (diastole ventriculaire)
4. Onde dicrote (correspond à la fermeture des valves aortiques)
5. Baisse de pression diastolique (diastole générale)
6. Pression télé diastolique (valeur diastolique mesurée)
La forme de cette courbe peut varier et son interprétation peut révéler des informations sur certaines pathologies (rétrécissement aortique, hypovolémie, insuffisance aortique…).

Bruit B3 et bruit B4

  Il y a également un troisième et un quatrième bruit cardiaque (B3 et B4) qui peuvent parfois être visibles sur un signal phonocardiogramme PCG.Le troisième bruit B3 survient à la fin de la phase de remplissage ventriculaire rapide, et son apparition est après le bruit B2, comme illustré dans la figure 1.18. Il est habituellement de basse fréquence et peut s’entendre normalement chez l’enfant ou chez l’adulte au-dessous de 30 ans. Au-delà de cet âge, sa présence témoigne le plus souvent d’un état pathologique. Par contre, le quatrième bruit B4 débute juste avant le premier bruit B1. Il est habituellement de basse fréquence, il répond à la contraction auriculaire.Il n’est jamais audible normalement, et son accentuation témoigne d’une hyperactivité auriculaire, droite ou gauche (galop pré-systolique). Chez les personnes âgés de plus de 50 ans, le signal phonocardiogramme enregistre constamment (même si l’oreille ne le perçoit pas toujours) un 4ème bruit B4.

Le stéthoscope :

  Le stéthoscope est toujours l‘un des instruments diagnostiques les plus importants. Au fil du temps il a énormément évolué. Apprenez un peu sur l‘histoire et l‘évolution du stéthoscope – à partir de son invention jusqu‘à aujourd‘hui.Autrefois, les médecins mettaient leur oreille sur la poitrine du patient pour entendre le bruit du cœur. En 1816, le médecin français René Théophile Hyacinthe Laënnec essayait pour la première fois d‘ausculter le bruit du cœur à l‘aide d‘une feuille de papier roulé en cylindre dont il appuyait une extrémité contre la poitrine d‘une patiente et l’autre contre sa propre oreille. Laënnec constatait que l‘auscultation était beaucoup plus simple grâce à ce cylindre en papier et commençait à promouvoir le développement du stéthoscope. D‘abord, le stéthoscope avait la forme d‘un tuyau en bois. Un tel cornet acoustique avait 30 centimètres de long et deux extrémités différentes. L‘une des extrémités avait la forme d‘unentonnoir qui était mis sur la poitrine du patient permettant une meilleure capture du bruit. L‘autre extrémité avait la forme d’un disque rond et était en contact avec l‘oreille du médecin. Grâce à la découverte de René Laënnec, l‘auscultation est devenu l‘une des techniques de diagnostic médicales les plus importantes.Peu après, le cornet acoustique était perfectionné pour devenir le stéthoscope que nous connaissonsaujourd‘hui. Les médecins suivants contribuaient considérablement à ce développement : Josef von Škoda, Sir John Forbes et George P. Cammann. Le stéthoscope contemporain était développé en 1961 par le cardiologue allemand David Littmann.Les étapes les plus importantes dans l‘évolution du stéthoscope moderne étaient entre outre la fabrication d‘un pavillon adéquat et des branches binaurales qui permettent aux médecins d‘avoir les mains libres lors de l‘auscultation.Le stéthoscope standard de nos jours est un stéthoscope acoustique qui permet de transférer les sons simplement grâce à des phénomènes physiques. Le stéthoscope électronique est le perfectionnement technique du stéthoscope acoustique. Ce stéthoscope permet d‘amplifier le son d‘une manière électronique. Ainsi, il est possible d‘écouter des bruits très faibles ou étouffés. Les stéthoscopes à amplification électronique sont utilisés pour assurer un diagnostic particulièrement précis. Quelques modèles permettent même d‘enregistrer les résultats de l‘auscultation et de les transférer sur un ordinateur. Ainsi on peut comparer les résultats d‘examens individuels exactement. L‘évolution du stéthoscope, à partir du cornet acoustique jusqu‘au stéthoscope électronique, permettait un diagnostic de plus en plus précis. Aujourd‘hui on ne peut plus se passer du stéthoscope moderne. des représentations temporelles et spectrales du signal.

Table des matières

Remerciement
Dédicaces
Résumé
Table des matières
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale
Chapitre 1 : Mesure de la pression artérielle
1.1. Introduction
1.2. Définitions
1.3. Rappel anatomique de la structure cardiovasculaire
1.3.1Cycle cardiaque
1.4. Historique
a) Première mesure de la pression artérielle (méthode non invasive) : Etienne
Jules MAREY
b) Le premier Sphygmomanomètre
c) Amélioration du sphygmomanomètre, Pierre Carl Edouard POTAIN
d) Le premier sphygmomanomètre à brassard par RIVA-ROCCI
e) Premier tensiomètre électronique au poignet
1.5. Méthodes de mesure de la pression artérielle
1.5.1. Méthode auscultatoire
1.5.2. Méthode palpatoire
1.6. Les appareils de mesure automatique
1.7. La pression artérielle sanglante (PAS)
1.8. Variabilité tensionnelle
1.9. Méthode adoptée pour réaliser le dispositif
1.10. Phonocardiogramme
1.10.1. Définition
1.10.2. Auscultation cardiaque
1.10.3. Description du Signal Phonocardiographique
1.10.3.1 .Bruit B1
1.10.3.2. Bruit B2
1.10.3.3. Bruit B3 et bruit B4
1.11. Conclusion
Chapitre 2 : Etude et description du dispositif à réalisé
2.1. Introduction
2.2. Partie pneumatique
2.2.1. La poche gonflable et le brassard
2.2.2 Système de gonflage
2.3. Partie analogique
2.3.1. Système de détection des bruits de korotkoff 
2.3.1.1. Le stéthoscope
2.3.1.2. Condition d’utilisation du stéthoscope
2.3.1.3. Capteur
2.3.1.3.1. Les différentes technologies des microphones
a) Les microphones électrodynamiques
b) Les microphones électrostatiques (ou à condensateur)
c) Les micros à ruban
d) Les micros a contact (accéléromètre piézoélectrique)
e) Les microphones à Electret
e.1) Câblage d’un microphone à électret
e.2) Principe de base
e.3) Alimentation d’une capsule à deux patte
e.4) Amélioration possible
2.2.3.3 Comparaison entre les déférentes technologies des microphones
2.3.1.4. Mise en forme du signal issue du microphone
a) Amplificateur inverseur 
b) Amplificateur non inverseur
c) Filtrage
c.1) Filtre passe-bas passif
c.2) Filtre actif passe-haut
d) Sortie audio
d.1) Les catégories des hauts parleurs
2.3.2. Circuit de mesure de la pression artérielle
2.3.2.1. Définition de la pression
a) Les différentes unités de pression
b) La pression atmosphérique
c) La pression relative
d) La pression absolue
e) Le vide
2.3.2.2. Capteurs de pression
a) Définition
b) Choix de la sonde
1- La grandeur et l’étendue des valeurs à mesurer
2- L’unité de mesure
3- La précision de la mesure
4- La linéarité de la mesure
5- L’hystérésis
6- La répétabilité de la mesure
7- D’autres facteurs comme la compensation de la température,
c) Les capteurs de pression51
c.1) capteurs capacitifs
c.1) Capteurs à mutuelle inductance
c.2) capteurs piézoélectriques
2.3.2.3. Mise en forme du signal de pression du brassard
a) Caractéristiques technique d’un amplificateur d’instrumentation
1) L’impédance d’entrée
2) Gain réglable
3) L’impédance de sortie
4) Rapport de rejection mode commun(CMRR)
b) Définition de la tension en mode commun
c) Présentation de tensions issues d’un capteur
d) Décomposition de l’amplificateur d’instrumentation
d.1) Première étage (préamplificateur)
d.2) Deuxième étage (amplificateur différentiel)
d.3) Montage complet
e) Gain en tension ajustable
2.4. Partie numérique
2.4.1. Carte d’acquisition
2.4.1.1. La carte ARDUINO
a) Applications
2.4.1.2. Description d’une carte ARDUINO
1) L’alimentation
2) Microcontrôleur
3) les entrés/ sorties
4) Interface USB/Série
2.4.1.2.1. Les avantages
2.4.2. Carte Arduino Uno
a) Caractéristiques
2.5. Conclusion
Chapitre 3 : Réalisation du dispositif
3.1. Introduction
3.2. Circuit de détection des bruits de korotkoff
3.2.1. Capteur réalisé
3.2.2. Mise en forme du signal issu du capteur
3.2.2.1. Préamplification
3.2.2.2. Filtre passe bande
a) Filtre passe-bas passif
b) Le filtre passe-haut 
3.2.2.3 Amplification avec réglage d’offset
3.3. Circuit de mesure de la pression du brassard
3.3.1. Capteur de pression
3.3.2. Amplification et compensation d’offset
3.4 Circuit d’alimentation
3.5 Conclusion
Chapitre 4 : Interface graphique et résultat
4.1. Introduction
4.2. Logiciel de programmation Arduino
4.2.1 Le langage Arduino
4.3 Description du programme de numérisation de deux signaux
4.4. Visualisation et traitement des deux signaux
4.4.1. Définition du logiciel MATLAB
4.4.2. Interface graphique
4.4.2.1. Interface développé sous logiciel MATLAB
4.5. Organigramme de l’interface graphique
4.6. Résultats et interprétation
4.6.1 Le signal des bruits de korotkoff
4.6.1.1. Interprétation
4.6.1.2. Spectre du signal des bruit de korotkoff
4.6.1.3. Interprétation du résultat
4.6.2. Le signal phonocardiogramme
4.6.2.1. Spectre du signal PCG 
4.7. Conclusion
Conclusion Générale
Annexe
Bibliographie

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