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Année universitaire REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE D

Année universitaire REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID –TLEMCEN FAC DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE MEMOIRE DE P MASTER en GENIE BIOMEDICAL Spécialité Présenté Réalisation d'un circuit pour la détection des battements cardiaques Soutenu en Mr S.A TAOULI MCB, Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen M. Z. E. HADJ SLIMANE MCA, Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen Mr M. KHOLKHAL MAA, Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen Melle N. HABIBES MAA, Université Abou-BekrBelkaid de Tlemcen Année universitaire : 2012-2013 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID TLEMCEN- FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE EMOIRE DE PROJET DE FIN D’ETUDES Pour obtenir le Diplôme de : ASTER en GENIE BIOMEDICAL Spécialité :Instrumentation Biomédicale résenté par : Benachour fethi El moungari ahmed fayssal éalisation d'un circuit pour la détection des battements cardiaques Soutenu en 23/06/2013 devant le jury composé de : BekrBelkaid de Tlemcen BekrBelkaid de Tlemcen KHOLKHAL BekrBelkaid de Tlemcen BekrBelkaid de Tlemcen REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE PROJET DE FIN D’ETUDES ASTER en GENIE BIOMEDICAL Instrumentation Biomédicale éalisation d'un circuit pour la détection des battements cardiaques président Encadreur Examinateur Examinateur DEDICACES Je dédie ce modeste travail à : Mes très chers parents. Touts la famille : Benachour. A mes chers amis : Betiwi et les étudiants de la promos. IBM et EBM [la tfrt fi zn.]2012/2013. Et à tous ceux ont aidé à la réalisation de ce travail. DEDICACES Je dédie ce modeste travail en premier lieu à mes très chers parents en reconnaissance de leur soutien dans mes études des mon jeune âge avec tout mon respect et ma gratitude. A mon grand père ELHADJ MENGARI MOHAMMED et mes grandes mères que dieux leur préserve santé et longue vie. A mes frères ILYES et OTHMAN. Touts la famille : Elmoungari . A mes chers amis : Betiwi et les étudiants des promos IBM et EBM [la tfrt fi zn.] 2012/2013. Et à tous ceux ont aidé à la réalisation de ce travail. REMERCIEMENT En préambule à ce mémoire je remercie ALLAH qui m’a donné la patience et le courage durant ces langues années d’étude. A cette occasion de finalisation de mon mémoire, j’adresse mes sincères remerciements en premier lieu à monsieur l’encadreur Mr HADJ SLIMANE ZINEDINE pour tous ce qu’il m’a fait. Monsieur KARAI SALIM chef département d’électronique et biomédical. Et le groupe de magasin de laboratoire : monsieur zaki, amine, belkacem et zinou. Sans oublier aussi les membres de jury : Mr S.A TAOULI , , Mr M. KHOLKHAL, Melle N. HABIBES. , Résumé : L’électrocardiogramme (ECG) regroupe trois paramètres importants P, QRS, T qui caractérisent l’activité cardiaque, et un quatrième paramètre d’importance non encore identifié l’onde U. Dans ce mémoire de master, nous allons réaliser un circuit électronique capable de détecter les battements cardiaques du signal ECG. Les résultats obtenus après un ensemble de tests effectués sur les différents blocs constituant le dispositif de détection des battements cardiaques sont satisfaisantes. Mots clés : ECG, QRS, Détection, circuit, battement SOMMAIRE CHAPITRE I : LES NOTIONS DE BASE DE L’ELECTROCARDIOGRAPHIE I.1. Introduction……………………………………………………………………………………………………….……...4 I.2. Anatomie de cœur ………………………………………………………..…………………………………..………4 I.2.1. Le système cardiovasculaire :………………………………………………………………………………….4 I.2.2. Le cycle cardiaque : …………………….…………………………………….……………………….………….5 I.2.3. Le cœur :…………………………………………………………………………………………………..…………….6 I.2.3.1. structure du cœur : …………………………………………………………………….…….…………………6 I.2.3.1.a. Les oreillettes :………………………….…………………………………….……………………………….7 I.2.3.1.b. Les ventricules :…….………………………………………………………………………………………….7 I.3. L’activité électrique cardiaque:…….…………………………………………………………………………..7 I.3.1. Le battement cardiaque [4] : …….…………………………………….....................................7 I.3.2. Fonctionnement électrique de cœur [3] :…………………………………………………..………...9 I.3.3. L’axe électrique du cœur [4] :..……………………………………..……….……………………………10 I.3.4. Le potentiel d’action :…………..……………………………………………………………………………10 I.4. L’électrocardiogramme :………………………………………..…………………..…………………………11 I.4.1. Définition: …………………………………………………….…………….…………………………………….11 I.4.2. Dérivations électro-cardiographiques:……………………………………………………………...12 I.4.2.1. Dérivations standards d’Einthoven :……………..………………………….…………………….12 I.4.2.1. Dérivations précordiales :……………………………………………………………………………….13 I.5. Conclusion :……..…………………………………………………………………….……………………………14 CHAPITRE II : Développement et réalisation du système II.1. Introduction :……………………………………………………………………………………..……….16 II.2. Système d’acquisition de biopotentiels :………….…………………………….……………16 II.2.1. L’amplificateur d’instrumentation :…………..………………………………………….….16 II.2.1.1. Tensions et gains des modes commun et différentiel …………………….……..17 II.2.1.2. Taux de réjection de la tension de mode commun ………………….…………...18 II.2.1.3. La fonction de sortie de l’amplificateur ......................…………………..……..18 II.2.2. Le circuit de pied droit …………………….…………………………………………………..19 II.2.3. Circuit de protection contre les transitoires : ………….………………..…..……..19 II.2.4. Le filtrage ……………………………………….………………………………………….………….19 II.2.4.1. Classification des filtres …………………………………………………………..…………20 II.2.4.2. Filtre passifs …………..…………………………………………………………………...…...22 II.2.4.2. Filtres actifs ……………………………………………………………………………...……….22 II.2.5. Filtres numériques ……………………………………………………………………………….23 II.2.6. Circuit d’amplification et de filtrage [7]……………………………………………..…24 II.3. Circuit d’isolation optique ……...................................................................25 II.4. Circuit de la détection des battements ……………………………………………………27 II.5. Conclusion ………………………………………………………………………………………….…28 CHAPITRE III : Présentation des résultats obtenus III.1. Introduction…………………………………………………………………………………….…….30 III.2. Mesures et interprétations……………………………………………………..…………….30 Liste des figures Chapitre 1 : L’électrophysiologie cardiaque Figure I.1 : les cavités cardiaques se séparent en deux cœurs (droite et gauche).….….4 Figure I.2: Cycle cardiaque ……………………………...……………………………...…...6 Figure I.3 : Structure du cœur……….....……………………………………………….…...7 Figure I.4. : Un battement cardiaque normal ………………………………………..…….8 Figure I.5. : Circuit électrique du cœur ……………………………………….....................9 Figure I.6. : Représentation de l’axe électrique ..…………………………...…………….10 Figure I.7. : Potentiel d’action d’une cellule du muscle myocarde …..……………...…..11 Figure I.8.: Dérivations Standards (bipolaires) ………………………...………………....13 Figure I.9: placement des électrodes précordiales………………………….……………..13 Chapitre 2: Développement et réalisation du système Figure II.1. : Amplificateur d’instrumentation TLC274…………………………..….…..16 Figure II.2. Amplificateur différentiel……………………….…………………...………..17 Figure II.3. Filtre passe haut …………………………………….…………………………20 Figure II.4. Filtre passe bas…………………………………………………………………21 Figure II.5. Filtre passe bande……………………...………………………………………21 Figure II.6. Filtre réjecteur…………………...…………………………………………….21 Figure II.7. Filtre passif…………………………..…………………………………………22 Figure II.8. filtre actif……………………………………………………………………….22 Figure II.9 : Circuit de filtrage………………..……………………………………………24 Figure II.10 : circuit Opto-isolateur……………………………………………………..…26 Figure II.11. : Circuit de détection des battements……………………….……………….28 CHAPITRE III : Présentation des résultats obtenus Figure III.1 : Le signal ECG bruité……………………………………………….…31 Figure III.2 : Le signal ECG filtré……………………………………………….…..31 Figure III.3. exemple1 : (ECG de fethi)……………………………………………..32 Figure III.4. exemple2 : (ECG de fayssal)……………………………………..……32 Figure III.5. Aperçu général de la partie détection des battements cardiaques…..33 Introduction générale 1 Introduction générale L’électrocardiogramme (ECG) regroupe trois paramètres importants P, QRS, T qui caractérisent l’activité cardiaque, et un quatrième paramètre d’importance non encore identifié l’onde U. Parmi les ondes caractéristiques du signal ECG ; le complexe QRS. Ce complexe représente le phénomène de dépolarisation des ventricules cardiaques. Une classification battement par battement et automatiquement de ce complexe QRS, est très importante dans le diagnostique des cas pathologiques cardiaques. Cependant une telle classification n’est possible que par une bonne détection du complexe QRS. nous avons réaliser un circuit électronique capable de détecter pour chaque battement cardiaque les complexes QRS. Ainsi notre travail est divisé en trois parties: En Chapitre 1, une description générale du système cardio-vasculaire sera faite. Un intérêt particulier sera porté à l’étude du signal électrocardiogramme et sa genèse. Aussi les différentes approches utilisées pour sa détection, particulièrement les différentes dérivations, seront décrites et illustrées. Dans le deuxième chapitre, On s’intéresse à la description des différents étages électroniques permettant la réalisation d’un circuit électronique qui permet de détecter les battements cardiaques. Enfin dans le dernier chapitre, une Présentation générale des résultats obtenus par la réalisation du dispositif de détection des battements cardiaques sera faite. Un ensemble de tests sur les différents blocs constituant le dispositif sera réalisé. Ces tests sont Introduction générale 2 accomplis en connectant le dispositif (les électrodes) au sujet. Une prise de mesure est faite sous forme de niveaux de potentiels et de morphologies des signaux, sur les différents points tests prévus sur notre dispositif. En fait, la localisation de ces différents points tests est choisie de telle sorte que l’utilisateur puisse étudier et par conséquent dépanner s’il le faut le système. Chapitre I : Les bases de l’électrocardiographie 3 Chapitre I : Les bases de l’électrocardiographie 4 CHAPITRE I : LES NOTIONS DE BASE DE L’ELECTROCARDIOGRAPHIE I.1. Introduction : Dans ce chapitre, une description générale du système cardio-vasculaire sera faite. Un intérêt particulier sera porté à l’étude du signal électrocardiogramme et sa genèse. Aussi les différentes approches utilisées pour sa détection, particulièrement les différentes dérivations, seront décrites et illustrées. I.2. Anatomie de cœur : I.2.1. Le système cardiovasculaire Le système cardiovasculaire a pour fonction d'assurer à l'ensemble de l'organisme la distribution en oxygène et en nutriments. L'organe moteur de ce système est le cœur, muscle creux protégé par une enveloppe appelée le péricarde, et possédant quatre cavités. Le cœur fonctionne comme une pompe musclée propulsant vers les autres organes la masse sanguine (4 à 5 litres par minute) chargée d'oxygène au niveau des poumons. Il possède sa propre énergie électrique et assure lui-même son alimentation en oxygène. Figure I.1 : les cavités cardiaques se séparent en deux cœurs (droite et gauche), Qui se découpent eux-mêmes en oreillettes et ventricules Chapitre I : Les bases de l’électrocardiographie 5 Il est divisé en quatre cavités que l'on groupe deux à deux en « cœur gauche » et « cœur droit » (Figure I.1). Chaque « cœur » est formé d'une oreillette et d'un ventricule. Les oreillettes droite et gauche reçoivent le sang des veines; les ventricules droit et gauche envoient le sang dans les artères respectivement vers la petite circulation (circulation pulmonaire) et la grande circulation (circulation générale). Ainsi le sang oxygéné circule dans le cœur gauche, et le sang chargé de gaz carbonique circule dans le cœur droit. Le cycle de fonctionnement cardiaque est fait d'une succession de contractions (systoles) uploads/Science et Technologie/ ebm82-2.pdf