Acquisition et traitement numériques du signal ECG en vue de la réalisation d'une banque de données

PRESIDe

T

RAPPORTEUR

EXAMI

ATýUR::>

THESE

-Soutenue

Le 03 Juin 1991

Devant

la

commission d'examen composée

de

-PAR

Ah

'ne

GOUTAS

DE MAGISTER EN ELECTRONIQUE APPLIQUEE Presentée a l'USTHB pour l'obtention du grade

N° _Sire:

INSTITUT D' ELECTRONIQUE

I vrui .

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE lA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIEI\IE

ýýý==ý==ý---ýTHEMEýýýý==ý===--=ý

ACQUISITION

ET

TRAITEMENT NUMERIQUE

DU

SIGNAL

ECG

EN

VUE

DE LA

REALISATION

D'UNE

BANQUE

DE

DONNEES

MM:

R.

TOUMI

Professeur

a

l'USTHB

Y.

FLAMA

T

Professeur

a

l'USTHB

B.

HARAOUBIA

Maitre

de

conferences

a

l'USTHB

\

PRESIDENT

RAPPORTEUR

Professeur

a

l'USTHB

Soutenue

Le 03

Juin

1991

Abcène

GOUTAS

PAR

N° _Ordre: N° _Sire:

Devant

la

commission d'examen composée

de

DE MAGISTER EN ELECTRONIQUE APPLIQUEE Presentée a l'USTHB pour l'obtention du grade

THESE

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI BOUMEDIENE INSTITUT D' _{_ELECTRONIQUE}

Y.

FLAMANT

Professeur

a

l'U8THB

ý---ýýýTHEME---ý

ACQUISITION

ET

TRAITEMENT NUMERIQUE

DU

SIGNAL

ECG

EN

VUE

DE

LA

REAUSATION

D'UNE

BANQUE

DE

DONNEES

MM:

REMERCIEMENTS

J exorlý f1\d r""E'CRlnalSSètI1Ce d f"b1s1E!Ur _{R. TOU)U, Pro+l!Sseur d}

l 'L.GTHB " jX1Jr 1 .l.ntére t QU l.1.. _{1:XTý.il flD"'I trav.1.l. et}

COUr

avoir bl... voulu a5ý,...r 1. _prftl.de"lce du Jury.

J@ tý.ný " eýorlm.r mRS r&m&rc1.ýtý _à:

1"b1ýýaJr 8. HÂRÂOUBI Â " Militrw de c(J)+ ....

.nc_.

_{l 'l..S"J'H:j.}

l"b1ýl.aJr M. K. SELMA.NE. Mai' tnp de ccnf.renc... l 'L.Sll-ti.

!XUr a VOl. r Kcepté d' i trw 1lWmbr.. du Jury.

CL. l'tntüeur le oro+e5ýr Y. FLAMANT, trouv. iCI l' .xpressJ.CJ1

dit ma 5ýnc"'" rac.cnr.alý" CXAJr W ccn5tM1S dlSpoubillté. _5a1

woutien ýr.nanant et 1.... pr8c1.8UX ccn5ells QUi m' cnt permlS de

maner ý _bl8n cette thèse.

{).Je l''blsiaJr le Docteur _{k. ýIFI , ctwf de w.ervlce}

au Centre

NatUn.l de la l'1ItdK:i". Sporti"-.tIOlt r-.n.rt:lê paJr 1 .. ýt"'et.l.ený

qu'il m' _{a .:cý et peur} m' _{ývoir .... tor-l. ... utilJ."'"}

ý

.nýi.týn.ntý ê1ýtrccard1.ographl.qu...

J·ai""'.l. exprimer rT'oii prüfcndw ur.hý .t _{ma Qr ..} lOe

recavlAiMWlf'lC "" l' *Qard ct. M.dIirrt.JJ._ý '.Et _{M.OOUA ýr 1. tamps}

qu'.ll ""

c:ý,...

"

mrii travaux. aýSl _{ý pour} 1. -..ivi de cettM

tý.

.. ý1.eur E. YVItOUO, pr-ofýr ..

l' INlL <f+:.nc:y), pour ... c:ýil. Pl""*:1.ý)( et ý .nc:ourýt,..

J. ,.' .... .:i. ýi&u'" K. CHAI k .rnaý tr-. H51.tMlt .,

CM"àialC1Qie, qui. tn' _{a fait praHter de ...,. c:annai.,..,-,c@tl et}

de se1i

CO'lWei 1""

J. r"" rci@ Chal8Urau...,lellt ý .mlS cl'wn:t'a.lrs PI1'r 1 .uàe

I

t

Sul-II·1AI .. t

I ntreduction..."..."... " l

ChapJtre L:Notions d'electrocardiographie ..""....".""... 4

I - 1:Defl nit ion de l' EX:G. " " " " " . . " " " " " " " . " " " " . " " " " " . " " . .. 4

!-2:()riqlne de l'EXXl..."... 4 1- j: les il uctuations du siqnal

!£G...

,)

1-4:Principales derivations ')

1-4-1:Iý derivations peripheriques ..."... 6

1-4-L:Les dérivations precordiales ..."... 7

!-5:Appellations et morphologies B

Chapitre I!_: Clasni1 icat ion des B:XJ suivant le code "Minnesota".

1: (Jrlcie P... It " " " " " " " " " " " ... " " " " .. " " " " " " " " " .. " " """ " " " .... " lU 2: Intezvalle PR ..."...".""""... 11 3: CSpl exe <JRS

""".".""""."""""""""""""""""""""""""."

12 4:ýnt Sf ."""""...".".."""."".".".""".""""""".".. 14 5:LiQne lso-électrique ..."... 15

6:lndice

de SOOOlow

...""..."".""".""."""""."...

15

Chapitre

III:Enreoistrement

nuSerique de l'EQG ...".."... 16

III -1:

Introduct

ion ý 16

1II-2:Schéma synoptique de l'enreoistreur nýique 17

11I-3:L'enreoistreur Qraphique de l'BcG 18

1II-4:FiltraQB passe-bas 20

III-4-1:Effet de repliement du spectre 20

1II-4-2:Utjlisation du filtre anti-repliement "... 20

lII-4-3:Flltre

anti-repllement 21

lIl-ý:Amplification à Qain variable et camposante

continu

autSet

ique.

. . . .. . 2.1

III-·f):Circuit

de

protection

du

C.A.N

2ý

I

I

I

III-ï-2:Le convertisseur

analogique/numerique

27

III -8 :Conversion AiN et st.ocxaoe sur casset te 0 0 J8

III-6-1 :Convers ion AiN 0 " 0 "" 0 0 " 0 """"" 0 "" 0 """""" 0 "" 0 """"" Ltl

III· L 2:Stockaye sur casset te ... 0 0 0 0 0.00 ... " IfJ

1II-9:Restitutlon du

siqnal

enraoistré .... 0 """""""""""" Ju

Chapitre _IV: Chai ne de trai tanent des s iqnaux enreqi st res . . .. 3:1

rv-

1: Digita l iseur proqranmabl e 7D20. 0 "" 0 " 0 """" 0 0 "" 0 """" ý Î

IV-2:Communication

entre le

diQltaliseur

et Je micro'

ordi nateur 0 """""""""""""""" 0 "" 0 0 """ 0 """"" 0 """"" ' ý.4

IV-2- l:procedure d !.iUlvre pour .d catIII.lJllcat IOn ... 0 " ""

ý.IC'I

IV-2-2:Loglciel

mise au po mt pour la CXIIIIUJllc.ation en t r r:

le digl tal iseur et le

mlcro--ol·dlnatýuctHP9tsj6c).

n

Chapitre V: Prèt ra i t erent du SIgna! t.(..'\.i "" 0 """""""" 0 """"" 0 """""" 'ý9

.. - - -- .

V-l:Flltraqe

·· J9 V-l- 1: Fi lt

raçe

analoçrque

..."...

39

V-1-2:Filtrac;re

mmErlque ··· 41 V-2:LissaQe ..."... 45

V-2-1:Lis6ëlQe

Ioca I

··.··.···.···"···

4ý V-2 -2: Li ssaçe pondere 41 V-2-3:Lissaqe adaptatif ý,l

Chapitre

VI:Detection

des prInCIpaux parametres ECO ... 0"'00.59

---ý-'-VJ-l:Detection

du complexe QNSo .""""""""""".""" o" o ". · ." bO

VJ-l-l:par la methode du gradient ·· 60

VJ-1-2:Par filtrage n\.llSrique o' 0 obJ

VI-1-3:Par extrémums du siqnal BOG 66

VJ-1-4:Par dérivees pranière et seconde de l'IDJ · 73

VI-1-4-1:Analyse

numerique du siqnal 73

VI-1-4-2:Résultats

des tests · .. ··· 0 .79

Vl-2:DétBCtion des ondes Pet T

..."..

···80

Vl·.3:Détttetion

de la -jonction- J ..."...".."""""... 83

ýý_l_:'!.ýV1:I_; GeEit ion de id bdl)Que de donnees et present ar JOn

stdtistlque deb resu!tdLso 0 0 o. o. 0 """""""""""" 0 0 0 0 oU)

VII- 1:ln troduc t ion. . . 0 " " " " " 85

VII-2:Gestion de fichIer des parametres EOG o "" b5

VII-3:Etude statistique des paramètres 8OG 0 .89

VII-3-1:Rappel mathèmatique 0 .ýo

VII-3-2:pré;entation des résultats ..."... ý1

VII-,J-3:Interprètation des resultats lJ2

conctuston.

,. .. ,.

..."

lOlO """" lOlO """" ,. ,. ,. " '13

BlbllýaP1je

....""..."...""."""".".".

,. Q5

INTRODUCTION

La Iecture c lass ique d'un _ý est basee sur la det.ernu nat 1011

IYBTluelle de ses principales caracteristiques: arrpl itude. duree

at Il.-)1 ptlOlOQia du.. di t terenteli ondes conat i tuant la <XJll)WXO

Depuià, de

remarquables

progrès ont été

acoamplis

dans ce

danaine tant du point de vue de l'enr9O'istranent de l'ý que du

point da vue de son interprétation.

l'interprétation CitYdid'lue. Dans un service cardioloqique,

Le prSuer

enreoistrement

de

l'activité

electrique du coeur par des é Iectodes f 1xees à la surface du _{corps ,a} été rea Il se par

Wi llem

Einthoven

en 1901 à l'universi té de Londres. Pour cette

invention et la découverte de

l'électrocardiOQraph1e

_,Einthoven

reçut le prix Nobel en 1924.

1..' _{hrtlOrtance du s i çna} l physiolooique ax; est à l'oriQI llH de

protJrès

pennanents.Son

analyse

et son

traitanent

rendus possibles (jrâce aux travaux de recherche des

électroniciens

et. des

infonnaticiens t rava i liant en et ro i te col Iaborat ion avec leý

né.:lecins a pennis au

genie

biaSdical de devenir un axe de

recbarche a part en t ière .

,ni

1Qr(! le

développement

de techniques plus sophistiquées,

tel le ':tUe

l'échocardlographie,

l

'électrocardiooraphle

_ý toute

sa place dans l'éxamen de l'activité du coeur et reste

indispensable pour donner un diaonostic fiable de son

fonct lonnellent.

Le trai taSnt des Em _par ordinateur _,pour une interpret at ion de ses caractéristiques et pour la oonstitution d'une masse

importýnte de données relatives aux

diffecentý

anomalies d ete

entrepris ,lepuis une trentaine d'annees.

(

r i I l r

La souplesse

d'utilisation

des données informatiques sur

cassette,

lJande _monétlque

,disquette

... _{pennet en outre la}

cons t itut loT' d'une Snque de donnees pour l' ardli vaQe et l a

Les paramètres ECG detectes manuellement ou

automatiquement

80n t cSparés à des nonoos int erna tiona 1es ( te 1 que 1e code

Minnesota (2) afin de determiner l'etat du système cardiaque.

travaux

daraines

Les techniques numériques utilisées dans d'autres manuelle ct' _{un (Jrand ncmbre d'}

En.i est W1 t rava i I fastidieux _qu:

nécess1 te DeaUCJ\Jp de tRl>S. Dans le but de soul açar le trava i J

du

carcholOQUe

"un tral tSnent autarut ique est évldeoment tres

souhai

table

.

oestlon

du

tldlier

de chaque patient ainsi que pour tous

de

recherche

et de

trai

tarent statistique [11.

Ces normes ont éte etdbl1es _par des etudes

statlstiques

portýlt sur une grdnde

populdtlon.

Il est evident qu'elles ne peuven tri (JOureuti6Tlen t sa t I!; t ai re tous 1es card l 0 Ioçues nid 1S

rrt!':)'_'ntýnt

no:-anlll01 ns un¬' t'd':;"? dl? ro:-f..::-n:·rwf':>. [Isný co? ,:,()ntý<t.:', -=-t

avec lél oo l Iaborat IOn du centre nat ional de la medecine sport Ive

(0f01S) "nous now; !.iRfDl8S 1nt erusses il la c.ulllcll'aison de quelques

caract er î

st iques du signal Ex:G avec le code Minnesota oentý.l"dlaSnt

adopté par les (À"U'dioJOQUes. La

présentation

de ce t rava i l Gera

ordonne sUlvant le cheminensnt de

l'information

(signal cardiaque) du corps hlDTBin jusqu'au stockage des paramètres detectes autSeat iquement.

Notre travail a donc pour object if:

- 1a réa 1 i sat ion d'une chai ne d' aoqui si t Ion et d' enre(li st f'900nt

du si y ..al EIX:;.

- _La

_conception

d'un

looiciel

de

détection

et de

oastion

des

OCIIIIIeIlOent depu i a p I us iaura années a êt re app I i quées aux si (Jl1aUX

physiologiques avec des résul tats de plus en plus

fiables.

f

Par ai Heurs la vi tesse de trai tanent pennet une exploi tat ion ll11Dédlate des daIaines requis.

I

,

, Pii.ramèt res ErG.

r..a CCJq.ldralson d'un certain ncmbre de caracterist iques du

S lQnal ax; d'athlètes avec le code Minnesota.

Dans le chapitre l, nous

ferons

un rappel BaIIIIilire de

l'électrocadjogramS.

Le chupitre 2, sera reserve a L'étude deo nonnos

internationales

et plus parti cul

ier¬lSm

au code Minnesota adopte

par

l'oýn;"iélt

ion

DlJndiale

de la santé ((loIS).

Dans le chapi tre 3, nous décrirons le

principe

et la

réa 1isat ion d

I

un enreg j _st reur _{numér ique de} l'ErG _sur cassette

-audio"

.

.Le chapt tre 4, sera consacré à l' étude de la cha i ne de

trai

tanent des siQ1laux enreql at res .

.Le chapitre S, tral tara du

prètra1

temant et le lis&aQe du

slonal

BlJ.

Dans le chapi tre 6, roua

presenterons

les

différents

JSthodes

de détect ion des paramètres EX:G et nous ferons une etude

ýur.ltjve

entre

celles-çi.

Dans 1e darn i er chap 1tre nous donnerons des 100 ici e1s de

gestion

des paramètres ax; ainsi que l'étuda

.tat1stique

et la

(

CXJIp\ralson

de ces

paramètres

avec le coda M1ýta.

Les perspectives de recherche8 sur la ocntlnult. de notre

travail 88l'Ont expo """" cIaNI la

oonchaalon.

NOTlONý O'ÉU:Cl _{ROCARDIOORAPHIE.} leur L' _Influx obtenu la

différence

de sic;mal la surface de un

Lorsqu' eli es sont st i1IIl1 ees

L'èlectrocarulOQramme est

I-I Definition de

l'électrocardiO(Jl'anme

(EXX;):

Les cellules du rruscle cardiaque (1I)'OC&rde) oontiennont

1-2 Origine de 1')o.J.X

nerveux se diffuse par

excitations

successives a l'ensemble de Id

fibre.

potentiel s'effondre et provoque la

dépolarlsation

des cnarSs de s

icnes

contraires

à

l'enrer;,istranent

de

l'activité

électrique dUe aux cont ract ions du

... cle oardldqUe. Il represente le parcours de l'onde

électrique

entre les oreillettes et les

ventricules,

et

permet

au

speciai15te

de controler le

fonctionnement

du coeur et d'en local iser les

dafé! i Il ances .

Toutes les cellules produisent des dècharÇles eJectrlQues mais l'onde de contrdction se propage essentiellement a travers

une fibre museu lai re particul iere : le

tissu

nodal.

Son point de depart est si tué dans la paroi de l 'orei llet te

droi te . Il tie nSme le noeud s musal

1,'élCtl8ninanllnt

des ondes a t ravera le tissu nodal et lot>

différents accidenta électriques qui précèdent lea contractions

représent ent un processus qui peut êt re sui vi grâce à l'ErG .

5

,

,+

sui te de

le madecln

Len dir lvatlons les pl us oouraament uti sées sont

fiQUre 1-1 peut étudier le fonct

io-nnement du myocarde. part ir d'une

pér i odes que

La fioure I-I représente le coeur vu en coupe.Lorsque le coeur

est au repos , j I ne

produi

t aucune if1llUlsion électrique et le

tracé reste plat (1) . La propaçat ion de l'onde, du noeud s i nusal

aux oreillettes ,provoque le premier _pIC (2). Lorsqu'il _parv ient

au noeud septal ,le signal ne produit aucune variation de ten5JOn.

On a done à nouveau un trace plat (1) , les oreillettes sont alors

contractées. la partie superieure des ventricules est ensuite

act ivee pour donner 1e deuxiaile ace ident

è

Jeetrique (4 ) Deux

autres lui buccedent Immedidtement, Ils lndIquent que le leste

des cellules musculaires est atteint ý. _l'impulsion (5). _Lorsque les ventricules se contractent, le tracé redevient plat (6) Leur repotar isat ion tonS le dernier pic (7) . L'ensemDle _des

accidents constituent l' integralite d'un battement cardiaque. L'analyse d'une seule

pulsation n'est pourtant

pas suffisante. c'est à

1-4

Principales

dérivat ions :

La fome de l'ED:; _{dépend des} électrodes sur le corps hl.lJilin.

ca.

JiXl8j tions ont été 8taDdarcI1s6e. et détenü .... t ce qu'on

ý11. 1_ d6rlvat lona .

" j i t ý,

(

,

1-4-1 Les

_{derivat_iýn_s}

_{peripher!_ques}

On les appelle ainsi parce _que les

electrodes

_{sont placees}

loin du coeur , a la per ipher ie on ut i I ise trois e iect roces

placées sur les POieDets et la chevi Ile qauche

On

distinQ\1e

deux types de der ivat ions

peripheriques

les

derivations

standards ou

bipolaires

et

derivations

unrpot ar res

-Les dérivat ions standards

Le signal BOG est

obtenu

en

mesurant

les

differences

de

potent iels entre le bras Qauche et le bras droi t (01), la lantle

OIluche et le bras droit (02) , la jambe gauche et le bras gauche (03) (Floure 1-2).

FlO 1-2

Derivations

bipolaires

ou .ý.

-Les

c.èrivations

unipolaires

:

Le sional est pris

entre

chaque

électrode

par rapport a une

électrode de

référence

rel iée à la nasse . Ces dérlvat ions sont

notées VR _ý le bras cirol t ,VL pour le bras QIluche , et VF pour

Fiq 1-3 Derivations unipolaIres

7

1-4-2 : Les derivations precoýiales ;

Des artifices permettent de n'avoir q'une seule électrode exploratrice , SJl' la paroi thoracique antérieure donc très pres

du coeur . Les

six

dérivations

precordiales

usuelles

(VI a V6)

sont situées dans un plan hori20ntal , ou équatorial du thorax

f

.

FlO I-4 Dérlvatl0

( 1-5

_{Appelll'tions}

t na

précordIal_

e

JlDI1h>lOOles

: f f ! f

de son axe .

9

norma .ýllt

arrondi èt

(positive 0\1 neoatlve), ou

.L'éspaoe PR: est

calculé

dans la

dérivation

ou P et ý sont

.

iQ)Ol'tants.

l I dépend de l' âQe et du ryttme cardiaque .

..

.Le seqment ST: Se

«raccroche»

au cSplexe ORS au point J .

.

_---..

ýýesýce

_{__ Ç!!'_:} exprime le tenps <;lIohal des phènanènes e lect r iques

ventriculaires

.

.L'onde U: est une onde qui suit l'onde T est dont

l'origine

demeure

dillCUt6e.

._{_!.ýýýe} T; _{U!l(: à la repo lar i sat rcn} ·J'entri.::'\.llaire _eot

asymétrique

avec une

premiere

pente

lente,

un S<IIIICt

une deuxième pente rapide.

Selon la

derivation,

elle est posi t ive ou neQative, en rouet ion

AnoI1lB1E1Snt le s9;JOOnt sr peut se

sus-decaler

ou se sous-decat er . . L'onde P: peut être DDnophaslque

dipha!;lque

(soit + -, soit - +).

.CSI>lexe _ý:

Deflexion

de la

polarisation

ventriculaire,

il a

des

ýlOOies

diverses.

Toute

premiere

néQativité

se JlCJ1IS Q ou

q selon

'cl

profondeur et sa durée. Toute

prSliere

posi t Ivi te se

ncmne R ou r selon son aIllll itude. Les neqat i v i tes qui suivent ta

prStière positivité se narment 5 (ou s l , Let; posivités qui su rvent

la

première

positlvité se naTlnellt R'(ou r ") .

,

_,

"

(

CHAPITRE

Il

CLASSIFILI\ TluN

or

s

rcu

c;;IIIVAI'J! I I (:< )ilý ··HINt·1I ý ;/. 1.'\

,.

ILl

---Noua présentons ci-après un plan de classification pour les

obsexvations électrocardiographiques d'intérêt courant dans les études de population _{portant sur} des adultes. _{Il fait appel à des}

critères large.ent utilisés .ais souvent arbitraires et résultant

de cOliproais dont aucun cardioloque sans doute ne sera ple1nellent satisfait .ais _{qui perllettent de conclure} à un ECG noraal.Quoi

qu '11 en soit, le code proposé (code Minnesota perllet de

présenter les infonaations £CG en terileS

uru.rorsea

et claireJient

d6finis.

Cette étude porte sur les paraMtres .esurables, en durée et

en a.plJ.tude, et sur les IKlrphologies des ondes ECC.

loua noua IlIOn cs liaités dans notre étude aux par.-ètres les

plus ýt utilisés dans la lecture d'un BCG.

lIowI rappelons que les allPlit.udes IIOIlt uprýs en

aillt.êtres, l'étalonnage est tel que 10.'_ lJw et les durées

IICDt

_expriMes

en seconde (8).

Paramètres_{'-=.=:::.:.::.::::_} choisis et leurs classifications dans le

--=.:ý:..::..:::___.::_::.___:...:=-=.:::.ý---=-ý::..:.___;_--- - .. - - -"

ocde Minllf'.sota "

I.Onde P: (fioure II-I)

Duree:

Elle se mesure oenéralenent en 02. elle est carprise

--_.

entre 0.8 et 0.11 s (moyenne 0.10 s).

Aq) lit ude: Ell e es t souvent mesuree en D2 . Sa va 1eur est

plus

visible.

Elle est normalement negative en _VR, poSltlve en

Dl, 02, 03, _{VL, VF} et de V3 a V6.

si

.c est

parfais

noImi;Slanem

D6gati_ OU

biphasique

+ - en Vl et 03.

FlO 11-1

2-

Intervalle

11t:

tl,J

r Sa durée est mesurée

habituellement

en D2. 11 est cSprl:.>

entre

le début de l'onde P et le début du

cSplexeý.

Ce derru er est

reperé par:

-Le début de l'onde Q, 51 elle exl sro

(FiQUre 11-2).

-Le _déblt de l'onde R, si

l'onde

Q est absente

(Figure

II-3).

Fig 11-2

presence

.e l 'Jllde Q.

FIQ 11-6 Onde R

taible

FiG 11-7 abaence de R

Par

contre

le

CXJIt)lexe ý se redui t à _OS lorsque

la

i Iqrle de

retérence

PR

presente

un

soulevanent

non abrupt et qu'une onde R

pointue

ne t iQUre dans aucun des cSplexes de la der ivar Jan

(Fioure

II-7)

ýenvR(I?ý_: Etant donne I (ýfi di t t icul Le::; eproi ..rvees pour apprecier une

amplitude en cas d'onde Q fiable et IndIstincte, on utlllýe

le

principe

suivant:

- _{\lM oOOe}

Q

d'aIJlllitude

interieure

a 1 om n'est _PdS coddble.

f

-

une petite onde R

initiale,

d'une arrplitude

inférieure

à 1 Dm

(cas des

déflexions

ventriculaires

pr1nciýlement

néQatives) est

reconnue carma R si, pour 1a dér ivat ion en cause, l'un des

<XJII)lev.es

enreqist

rès fait

apparaître

une onde ' R

pointue

d'au

4 - _sec.P9n t ST:

Il ýte à la fin de _ý et se termine au début de la pente

InItIale

arýte

de T.

La

p.l8itlon

de ST peut-être au dessus de la liQne i60

-é I

ectr

ique: sus-déca 1

aoe

j ou au

dessous:

sous-dBca 1

ace

de

sr.

Définition:On

entend par

"jonction"

(J) de ST (la

jonction

entre

RS et T) le point où se tannine ý dont les pentes abruptes se

trouvent

plus ou lIDins brusquanent req>lacés par les pentes plus

douces qui

précedent

T ou en

caractérisent

la première branche (Fi(JUre 11-8).

Fiý II 8 Jonction J.

Renarques:

a) Le aer.pent PR au début du ý est cholal arbl tralraSnt canne

1iQ11e de référence _pour les mesures

relatives

à sr et _pow- la

dètannlnat ion du point J.

b) Aux fins de mesures, la

jonction

est définie CXIIae le point ou se tennine élR)aIemnent ý.

c) Si la

ligne

de référence devie vers le haut ou vers le bas. Il

est préférable d'iQnOrer ces EO; qui rllÇlent de fausser les

1IIBSUl'e& "

d) Ie 8f9DB'lt ST nI

est « hor i

mntal

» ni «

aacendant

» que

aI

I I ne raaonte en aucun pol nt.

Mesure:"n pra tique 1e doca 1aqe sr ost mesure a 0.06 _il a _{i)Q r} t ! "

C1u

point J corýespondant il ld tln de l'onde S.

Le

uecaraçe

est a prendre en cons iderat ion s'il est super IL:":":: 0

0.2 mv (2 11'1'11)

(FiQUre

II -9) .

s

Fi Cl II - 9 Mesure du sous et sus decal _ace

sr.

5-Ligne

iso-électrique:

Pour I1l8surer P et T ; on se refere a la 1iQne

Isc-e

lect r ique

(intervalle T-P) (Figure 11-9) si elle peut être détermlnee, ou a

défaut

.i la 1ione de

référence

précèdent

le debut du OCII'Plexe (",!H!:i.

6-Indice de Socolow:

f

Il esý <1efinl ccmne étant la sarma des aaq>l1tudes max irre i es

de l'orde S en VI ou V2 et de l'onde R en V5 et V6 (on prend la

plus Qrande alJl)l Hude dans l'une ou

l'autre'

de ces dérivat ions) .

sa valeur est nonnalR1Bnt

inftr1eure

A 35 _.

RE!IIilI"queS oénéra l es :

1) Pour Id mesure des aqll i tudes, on

prendra

celle qui

prese-nte

un

maxinun sur I

'ensmt>le

des CCJI1)lexes

enreolstres.

2)Pour les

durees,

on

calculera

la

rooyenne

sur le nanbre de

I

CHAPITRE

III

Er·u·:tUI!. IýE: Mt-,..., I I'll 'M(ýIUUL ut. L 'Letl

lll-l)!ntroduction:

---Dans le but d'obtenir une _banque d'En"; de sportifs pour un

trai tement ul tèrieur sur

micro-ordinateur

du laboratoire de <31, nous avons réal ise un enreçi st reur d'ErG permettant d'acquerir ces

sionaux au Centre Nat ional de la Medeci ne Sport ive .

Cet appareil devait etre faCIlement

transportable,

tlable el

precis. Pour cel il

l'enre.;pstrement

sur bande ma(JOOtique (casset teJ

s'est _IJ11)06e vu que

l'enreQistraSnt

sur disquette necess i te le

déplacanent du micro-calculateur du

laboratoire.

L'enreqistranent

ana loç ique sur bande mac;metique est

facilement réalisable mais presente

l'inconvenient

d'introduIre

des parasites sur le siqnal d'entree _qui s'ajoutent done au bru i t

du sional. :-'...ur cette raison nous avons opté _pour un eDreg1su-e.ent

nWlel"ique à base d'une carte aicroprogrr.-III!!!tJiIle et ceci pour les

avantages sui vants :

a) ýnanie: le coût des clrcui ts diQi taux ne cesse de

diminuer.

b) Prèc rs lon . elle peut ètre allE'lior@>E' suivant l@>s bl!'ýC'lný ""n

aýntant la frequence d' echant 1 l Ionnaçe, ce procede es t beaucoup

plus sinple que

l'utiUsatloD

S

cCoIIlposants

analoglqueý

pr(:o("ü.

c) Fidèl1_... té: les circui ts m.IBeriques sont

---insensibles

au brui t et permettent un enregiatra.nt et lect\.lC8

RAM C.A.N t---r--- -I / S ,-,-ý---, i

Filtrýne!

, ..." I passe i-i

--)ý Siqnal rest 1 tue

bas I I I HOM ._---r,... __ _L_ ._, ! i ; i r- '" , Il' conversion l

__

rýe,qlaqe de L_!!__ ý Afp

_offset-

-). , HIC . ' r-- _.. I EAR E ----

..

ý '---, ! 0 ýJ 0 I ___ ..J Etaqe de mi se en tonne En r e q i

streur

.r:

îýran;'

:-

AmPfifiCdtion

-qraph i _que de ý t l ' ECG

_r-»--.

passe :- -}-",:

carposante

-"l

; (avec sort ies

i i bas i _{cont inue} L_e_ý_eýtr_i_ques

_!

_

.,

---

ý

ýý---., -ý'

I 1 ý Magne t ophone

(

lecteur

/

enreo

is treur de

casset

tes

audio)

d)

Facilité

et

flexibilitér

DIlnII la

l'MU_tian

d'une

opération,

11 sut fit de _changar 1e _prograame en ut i li sant _1e.1IIÊII8 .. tèr iel.

Le siqnal

ElectrcX;ardiýique

(SG) est obtenu a l'aide

d' W1 appareil ncmS "El ectrocardi OQraphe" .

Les siqnaux

électriques,

obtenus à l'aide de cet awarei 1, ne

peuvent pas attaquer

dlrectSeSnt

le

convertisseur

ana loq ique

numerique (CAN) du taï t de leur

faible

aq>l i tude et de la

présence de valeurs aussi bien pos i t Ives _que

neQatlves.

La plage

d'entrée

du CAN

s'étend

de 0 à 5V. Pour cela une mise en forme du

siCJllàI f" iOVJSe·

Ce bloc est

constitué

par ml filtre passe-bas

anti-replianent

dont Id

fréc;r-,ence

de coupure F,p'-1><

vérifie

_la

condition

_de

sharr-on

(rýh4"L\.LLo"'·uiQa ý 2 Frr..:a.)(). Un

étaoe

8111)1 if

icateur

a ÇJain

I

rr-

2) Schéma

_synopt

i que de l' enreo is treur numér lque :

brusques du siCJ1'}al ainsi obtenu, un 1 issaoe du siQnaI s'iJll)OSe.

m-3)

L'enI'e91streur

graphique

de 1'£CG.

suivi à un var rat IOns

des donnees Bcbelle 2.5 -'_ 5 -'_ 10 -'_ 20 .a/Wf 18 Calibre 0.25 0.5 1 2

Nous avons ut i II see le CAN de la carte M 6870ý èVM 1nt eçre

dans le microprocesseur (680SIU).

La carte

d'evaluatlon

M 68705 EVM assure la QeStion du CAN. de

l

'étaoe

de mise en forme (AnIll t+off set t , des transferts des

données issues du CAN vers le lecteur I

enreoistreur

de casset tes.

Elle permet aussi le stockaqe tR'llOraire des donnees

represenr.ent

le signal I£G avant (ou après) leur enregll1tre11ent (lecture) sur

cassette.

Pl\lOfwuable suit ce fi ltre pour permettre au ý de t ravar r rer en

pleine 6c:helle. une ýnte oontinue (Offset) variable suivant

la forme de l'm; est ajoutée au sic;mal pour qu'il n'y ait pas de

perte

d'information

par

écrêtaoe

du sic;mal.

La

restitution

du slQnaI anaroqrque a partir

nSlér 1_ques es t rea 1 Isee par un CHA (DAC 830) ,

oonvertisseur courant-t ens ion. Pour él iminer las

x..

table suivante donne l 'ýlle utili86e sur le papier

IlUiV8llt le calibre s61ect1ý.

Pour notre chaine d'acquisition noua aYONl utilisé un

Blectroclldi.ograpbe lltandard de la C<apa9fl1e 8ISBllCA.Cet appareil

(

d61ivre des"" iC)Dauz BCG _qui Il' 1n8crivent sur une ý de papier

dont la vite.. de ýt11e.ant est. ýlable. Dell sorties 61ectiquell

(AIm) 8GDt .oae .. 1blell BUr la face arr16rè _par un connecteur de 9

RaSrquea: .1 .6 Flq rII-3 ::::'; ','!" . '11' ï ! l

':

':::, ,! ;: _'i

,··1,:::

, l " .' i '::

i

i

l·j

I :. j : ': "i "

j,d'

: : ; 'lm--' , '

!,-, :, I. ;: ,[,:1 I· l '

'I

'

'",

. , ,;l: \ "i::: i ',' !, :'1':·1 :,' \ : l "l" : I I I " , " I ,. I." L.1. '.I:

,I.

.2 .7 .3 .8 .4 .9 i i. .5 Fiq III-2 l ' ,1. 1.,

iýJý·

_,ýII

".

·foI)

..,...

9,;.

ý i . I ýi .!

i::

,ý ._ ,_. , , I ': ! I ". i

Fig 111-1

_Connecteur

de

sorties

ALIX.

Cas earti88 sont reliées au

clrcut

t de

.i_

en fonne de

l'anraglatraur

_l1\II8rique.

1_

caractéristiques

et _brochaoea da C88 eartl88 sont données

Pour avoir un bon

enreoistrement

de l'ý il faut oonc ev It or

les

variations

de la ligne

iso-èlectrlques

en

prenanl

les

- _Les

_variations

de la

týature

ari>lante

ou la nervosi te de

l'individu

au cours de

l'enreoistranent

peuvent aqir sur là

quall té ctý la I iqne 1ýlectr1que en

introdu1

"" nt des var rat Ions

irréguliàre8 (Figure 111-2) (11qneieo-.leetr1que ý16e).

-De ... le courant secteur i ntradult un brui t reQUlter sur lei

f --ý

spect

re-ext ran i t e:ý

X( f)

f-

t-FfO III-(b Spectra du siqnal

édvlnt illonnè

20

X( f)

FlO 111-4a Spectre du signal

analOQique

Pour évi tar les répliques

indèairables

dues au repl iaSnt, II

_t Indlýle que le spectre du slonal ne dé!pasS8 en aucun cas

la fréquence F-F... I 2 (théoràS de Shannon).

1imi too, il y aura

toujours

recouvranent

part iel des

precautions

suivantes:

ýutfer

la piece.

-Tranqui Il iser

l'individu.

-Avoir une bonne "prise de terre" _pour l'apparetl.

-Reduire

les

variations

des

resistanoae

de contact electroc1e-pt:IQu

par l 'ýloi d'une pate

conductrice.

veritable

qu'à sa replique ou duplication (Figure IIl-4d et III ,li,).

de superposltion peuvent aussi bien appartenir au

111-4-2) Utilisation du filtre antl-repliament:

des spect res .e, ce

nonent-Ia,les

frequences

situés dans les :t.(JI,(:ý;

111-4)

FiltraQe

_passe-bus:

L' echant j l lonnaçe au rytt-lS T d' W1 SlÇJIkil andiO(llqUL: .stý

traduit par une repetitIon du spectre a des

Intervalles

F- = !/ý. On se trouve alors en

presence

de

spectres

reprodui

t s a l']nt i n :

(sur une etendue n .f',., n= 1,2 I J, ... ) (FI 'lure IIl-4). Sachc'lnt '-tue

111-4-3

Filtre

anti-repliement:

----

-

>ý

-JIfW& ,.,.

FiO 1II-5b Spectre du s icma:

filtre.

FlO 111-5c El

imination

du PleJXJDène de repl

ianant

du spectre. "

Le

filtre

passe-bas ut iIi&é est du deux I èIIa ordre ,du type

Butterworth

(4] (Fioure 111-6).

FlO III-Sa

SPectre

du

signal

orioinal.

Pursque le spectre du sic;plal physique analooique possède des

frequences de IëlJlQ supèr i eur , on precede 1 "_ope.r at ion

d"6chantillonnage

d"un _{filtre passe bas}

_{d"anti-repliaent}

dont la

fréquence de _coupure est la

frequence

Fil. \. -; F-I 2 (FiO ý, ýb, lJC) .

to· . :/

.----1-- "----1 .

".,g-x.n:--n

! Ir

y61

iii I 50

nF:::

F1t;J III-6 Qa 1/ { ₂ ý

I

1-,r & I 1 + 2. p/w- + p1wý.J et F(p) = _K 3-K .'₌ -,

-r

22 où:

K: est le gain en regime continu.

w: la _{pul sat ion} de coupure (F ==

2;ý.RC· ) .

. . le facteur d'amortissement.

o

:

F.ctýr

d@ surt ens ren ou d@ r"" onnaDý.

50 nF

r=

1 I "1'2 = 0.707 d'oÙ K= 1.58 ýt 0- 1

Sa

fonction

de

transfert

est dý par

l'apce

""

1on:

1 f .__ ._--: ,---27 _{IUt 27 KJt}

----1::::;:JI-1-1

-cý5ý·-,---_,

I

Pour la réponse de

Butten«>rth.

à pour valeur critique:

La _réponSe du

Ultre

_dépend du

facteur

d'aaortissanent

(

tel

que:

Le spectra du

a10nal

EOJ est si tué en desaous de 100 Kt. Pour

notre aaa et .. vee les

".p)8aIlt.

ut1l18ée

row avorw abtenu une

. ',/ 0- 1/ ( _{2 -!}

Il-or.

, 1 1 + 2. p/w_ + p7wý J. et F(p) = K . 3-K

ý;=-r

ý.= 1 I v'2 = 0.707 d'ou K= 1.58 ýt QII 1

,.---:

r---[:27::ý:r1ý1

__

-[:2ý7::ýý

, I . ý--"----1 Ftg 11I-6 50 nF .J_ 50 nFý-où:

K: est le Qain en regime

continu.

w: la pulsat ion de coupure (F :=

2ýRC , .

. . le facteur d'amortissement.

o

:

F.ctýr

de

surtension

ou de

rf.onnaDc..

Sa

fonction

de

transfert

est dQnnH _par

1·ýe

_{"" 1Qft:}

Pour la réponse de

Butten«lrth,

à pour valeur

critique:

La réponse du fil tre dépend du facteur d' amrt isaanent ý te 1 que:

Le spectre du

signal

Fm est situé en dasaous da 100 tk . Pour

notre au et dv.: les OMpoaant. utili .. noua avorw obtenu une

fréq\lence

Fe·

117.9

tk (qui

est

voisine

da 100 It&) "

(

.

Vs .. _l_ M

.ý---.. FiO 111-7 ajouté variable collUftandé par pp (port A) .----1

----az

-1-l....__

ý-____'Lib---,__:::l

ý,---..1

v.

La

tension

d'offset

est

ajoute

par le

microprocesseur

à

travers

le ý (DAC

830).

Hui t (JalIIneS de (Jain ont été envisaqees. les valeurs de (Jam

ont été détenni nées après sondaQe sur un échant i llon de personnes. Lýs (Jains ainsi

choisis

penSttent

à

l'éU11)litude

max de l'Em

d'6tre

ýrlse entre 75 et 100 , de VI'ýI du CAN (5V).

Leur ut il

isation

est

iDPlSée,

pour 3

raisons:

-L'aq>l1tude

naxlnale

du sional .FlXJ est en

fonction

de

l'

individu.De

ce fai t elle

presente

une var rabi lite pour une

population

donnee.

-Les valeurs des tensions a l'entree du CAN sont It.dýs entre o et SV.

- _La

_pree

_{is ion sur} l' _acqu i5 it ion et l' enreqi str811ent de l'ID.;,

f

,

III-5)

Alq)lification

a (Jain

variable

et caqx>sante

continu

autanLlllqý;

I

I

I

SV . " "" " " . . . .. . Hml

te

'super ieure c:x:IItX)ýi<an e cont ï nue ..

'11mi

t'e _{infer roure}

T

FlO 1II-8

O' .

L'oroaniQI'éIIIII'I! du (Jilin et de l'offset est donné en Figure

rn-s

et 1. Ii.Ung du prograama assanbleur se trouve en annexe 2.

La

pranière

_acquisi

_{tion se fait avec un (Jilin et une}

_tension

d'offset moyens, pour lesquels on est susceptible dans le cas d'un

individu

1'lOl'J181, de travai J 1er sur la pleine plaoe d'entrée du _CAN

et sans dèformat ton du siQnaI or _Iç inat . Apres aoquisi tian ie

microprocesseur décide de la val idi te de l' aoquisi tion selon les

alJl)litudes

maxinun et

mininun rresurees.

Le choix du _(,Idm e t ue

l'offset,

dans une

nouvelle

acquisi t Ion, se fera de la Rklmere

suivante:

-Si l 'ýlitude minimsn est _eqale a zero , la

tension

d'offset

e:jt

alQll9ntée

par pas è.e O.1V jusqu'à ce qu'on depasse O.2V.

-51

l'amplitude

max est

Inferieur

à 3.75V ,un gain

supérIeur

est

sélect .f(Jnné.

ý ces ooncH

tions

le CM

travaillera

toujours

dans la

pleine

plage sans

défOl'llBtion

ni

écrêtaoe

du signal d'entree

(FiQUre 111-8).

Si l'aaplitude DIlX est ér;Jale ou supérieur à SV, un gain plus

petit est utIlisé.

Tens ion. d' _{Offset ý}

genere par ýlP I

2S

Convers ion AIN

et '3nreg ist rement s

sur

casset

te

Entrée du signal analoQlque

Calcu

Choix du Qain et de l'Offset _moyen

Gain _'t

Fit;l

111-9

OrQani<;JraII'IDB du (Jain et de

l'offset

autaratique.

La

tension

à

l'entrée

du CAN doit être 0CII1Jlise

entre

0 et

5.75V.

Pour cela et

afin

d'eviter

d'éventuels

d6paallellenta.

on

utl1 isera le

circuit

double limi teur de la Flo.. 10.

111-6) Circuit

de

protection

du convertisseur

analOQiý{_ý\.IIIBrýý:

" t UV Pl :lKon.

l·----ý

----1 I 0 ---., 1 _K.Jt ..

-ý---.,..- -L..______J -n ývl

F' i(J rIr Jr: Douh I eli mir 011 r .

lOo.n.

La carte M 68705 EVH de Motorola est un système de baýc

ýttant d'utilIser les oampobdnts de ld famille 6800. Elle est

bâtie autour d'un microprocesseur ,le M6805. Elle peut fonctionner

de façon

indépendante

ou en I iaison avec des

péripherique!:i

externes

.

La diode Zener (Yz-S.1V) per.ettra, si la tension A l'ený

du CAlI dépasse S. lV, d' _{krêter cette tension d'entrée et la}

llaintiendra AS. 1 V 1usqu' à ce qu' elle descende _{en deaaous de Yz .}

L'étage inverseur à base d'a.pli op6ratiormel peI1let de l1a1ter la

tension inf6r1eure du signal d'entrée avec un Beuil de l1a1tation

ýlable grace au potentia.èt.re Pl.

l'utilisation

d'un

lecteur/enreoistreur

maqnètique 5talýd

aýnte

la

(..apacitè

de

stockaQe

des

infonSt1ona

da l'EVM.

ý)

111-7-1)

_{prýiý_ý}

ion Qenez:alý_;

1I1-7l Prosent at ion de la _carte M 68705 r.-vM.

Elle est constituée essent Iet

Ieeent

des

blocs

suivants:

-Le _{mlCl"q)roce&seur} (MPU) K;

6805.

( -ý::. ItHooire nor te (!I:M) contenant le DDni teur de

QeStion--La lllÉllDire uti li sateur (RAM).

convert isseur via l e port D. La select ion des entrees lie feu t _par

l'IllltiplexaQe.

Le

convertisseur

possede 4 entrees analý14ue5

internes qui peuvent être

sèlectionnees

pour le callbra(Je ou les

essai s. Les clIIl>l itudes

correspondant

a ces 4

entrees

sont:

un C'e:;t connectees ... FE FF FF 00 00 01 J.ý 40 41 I 7F ...J._...:8;;..:O:_.._ý8....;;;.1ý son boitier. Aý.:J Va.. VlI.L VNH/4 VJl.H/2_{_--"} 6805R2 possède un

convertisseur

r-.) -- ý-ý- --,---. -ý---.: 00._ i

T.egistre

de

! Ent rée ! Sort ie (Hex)

I control e _. ý

ý-- ý- - ---r---- -ý select lonnee,--- - -TO

----,.---I N:.B.2 ACRl I ACRO Min : Typ : _ax I

I!

--+- I I 0 O! 0 A:.. u I o i 0 I 1 A"l . o j _{1 0}

""'2

olt

1 1 I U 0 1 0 1 1 I 1 0 1 ! 1 1 Le microprocesseur

Quatre ent rees ana l oç iquos aont

27

Il

-

_Sltlectlon

_{des entrées} du COI'IY8rt

I.aaur.

,

VRH étant la tension de rèference haute. VRL etant la tension _de référence basse.

(VRW-VRL)/2, (VRW-VltL)/4, (YWIi V6tL) , YWL .

convertisseur 8 bits à

approximations

_successives.

analoglque/numerique inteqré dans

La select ion des di fferentes entrées est contrôlée par les

bits 0, 1 et 2 du reoistre de oontr61e (ACR) du oonvertisseur. Les

différentes

oanbinaisons de selection et les resultats de

conversion sont donnés par le tableau suivant:

Le nartlre d'ochant i l Ions determine le 101ÎJre de (ýR1)leXHý;

III-B)

Co,!,:ersion

ana loçl que-rusrer Ique et stocJcaoe sur 4S!:ieý te;

une

( 1 eye 1e correspond a 1 us ). Cinq _eye 1es son t necesJa.lI el:> 1

:

achant i llonnaoe de la donnee et 30 cycles pour la

conversion. Une fois la conversion tenninee, le bi t du roc i.rt n'

de

contrôle

est mis à 1 et le

résultat

est stocke dans _le

rýistre

du convert isseur. Ensu ite un OO\N9dU eye Ie recarmenee,

Les

tensions

de ref erence V"L (OV) r.ý V"tI (5V) sont i niec t ... !ýj

au CAN par I'

intenOOdiaire

des pins 37 et 38 du connec teur j 1 de

la carte.

Ld f i èquence

d'échantillonnaoe

iPl)O&e

J'intervalle

de tUl.,ýj

T5 .per tode d'écha.nti llonfklye) entre deux ecriant ilions convcr t L..;

consecut i fa , Cette frequonce OGt !'lX(.'E! par une terV)rtý;'J1 ior:

à

l'intérieur

du prOQraD-.S

principal,

Le prOQramne de

qestlon

du

convort

tsseur AIN est tai t en

fonction

dJ la

fréquence

d'echdntillonnaqe,

et du nanbre dt! po ir.t s

à aýir qui

doivent

être prk1ý8 par l'ut il isateur.

Pour un bon fonet

ionnaSnt

du CAN, VIotH _doit être _eqd Ie ou

inferieur

à Výc ( =5.25 ý 0.25V ),VRH doir être eoale ou superIeur

à Vs;s; (aV), lIBis inferieur au maxinun speci f ie (O. 2V) , La

différence

(VaN-VRL) doit être supérieur a

cv.

Le

convertisseur

_{met 35 cycles d'horloge}

pour convert J r

dannH

rn-s-n

Conversion

analýiTJeý':.'ýJ_quý;

L'interface cassette n'est pas accessible par prOtJramne pour cela le stocXaQ8 des donnees nUllÉI'iques sur cassette se fait en deux étapes. La pranière étape

consiste

à faire la conversion

( et stocker les données dans une table de 1IIÉIII01re. La seconde

(

fX)3 à prendre en IIIêaol re.

PO'll' notre

application,

nous avons uti 1 isé une

fréquence

d'6cbt,alïtU100Ulge

cie 256 Hz. Le oSS-e de points pour une

dérivat 10n est choisi en fonction du naabre de périodes du

sional EXlJ à acquérir, on s'est limité à 8 ýlexes _pour Wl cas

de 60

battElSllts/min.

L'orQanl(p'"amne

de conversion

analOQlque-numérlque

est donnee

an Fio III -11. et le "Llst1nc;," du pr<)9ranme 'est donnée en annexe 3.

TeJ1l)Orj sa t i cn f lxe su ivant

la frequence d'echantillonnage

conver-s ion A I N et s t ocxaqe

dans la table

memoire

Incrémentat

ion de

l'adresse

de st ocxaçe

Sé 1ect Ion de la procna! ne

dérivat ion

Fig

111-11

Conversion

analOQique/numerique

est

Al ct

:lOne

nBrDire de la carte EVM vers la

cassette

du lI'B0n8tophofl(.

assure par

l'exécution

de _{Id camande ýniteur TPRJ Al A2,ou}

J\2 sont les

adresses

_respectives

_{du début et de tin de la}

momoire utilisée.

L' _{orQllJl lor-.ne} de convers 1on "'DM 1que-anal oglque 88 trouve à

la Figure 111-12 et le progr_ as&ell*>leur' en annexe 4.

La

restitutIon

_{du SIgnal} a

partir

de la cassette se taIt de

la IDdnie7e suivante:

-ýýI'!!_ýu ý!_ltý_ýý de ld _{ýý_ýýýtè_ýý} ..ýý_ýý:

Le charoanent du

oontenu

de la cassette en llÈllDire est

asuure

en

executant

Ia cSmande TPLD.

Le

transfert

_Ss

_donnees

_convert

_{ies et}

stockees dam. Iii

La tenaion de

ref.rence

choisi. est de +5V. Les donn-!'p.s I

convertir

lont transmues au DAC i330 a travýrs h port A du PIA

pIIr pro9rý, avec la D?IIII? trýquen("'! _qui il Iýrvi pour

l'écbantill0DDage, c'eat. dire 256 Hz.

Pour

retrouver

le 5 iqnal ana loç ique resti tue, oous avons

ut i I ise un

convert

Isseur mllSr i

que-ana

1_{oy i}

que,

en 1

'occurence

le

DAC 830. Ce

dernier

est un

convertisseur

NIA 8 bits, a

reseau

R/2R. A la sortie nous

obtenons

un

courant

proportionnel

a

l'entrée

mlDérique.

Pour que la

tension

de sortie SOI t

proportionne

1 à I Ien tree n\.lSr i_que, nous avons uti 1 j se un

aJII)lifiSteur

q)érationnel

IIDnte en

convertisseur

courant-tension.

111-

8-2)

_{--_._.-}

Stockaoe

-- - sur. _.__

casset

..

---_

te:..

111-9) R.ýý_t_ituti_on du _{siQ1la1 enreqr st rè} :

t

I

(

, I Début I , I

'"

IInitialisationl ..I .

Lecture du contenu de l'adresse

oonvaraée et stockage dana l.e port A

lIncrémentation de la table

ý

I

Fln i

FiO 111-12

ýoaniQramme

de la conversion NIA.

-_ý_iS&aQ8 ,

Un til tre passe bu ident ique au fil tre ant i-rep 11anent de

l' _{"«"91i.1t.1on " été utilise et ceci dans le but ct. li.ser le sHJnal} de sortie qui évolue par palier en raison de la frequence de

rest itut Ion '256 ftz) qui est relat ivanant buse.

lU-13 circuit de conversion

_{m_rique/ýOCJique}

Le gain total à la sortie S' de l'_{enregistreur nWl6r1que est.:}

Discussion

a

Circuit de conversion _{nu.6rique-analopique.}

(Pigure 111-13)

G- calibre* 0.5 * 1.58 *Gl *1.58 V/.V

calibre: est le calibre d' a.pli tude de l' enregistreur graphique.

Gia le gain de l·a.pli

choisi.

Lea entrie. nu.ériquea du IW: 830 sont reli6ea au port A du

PIA .Le sign;.J. analogique restitué est

recueilli

au point 5' .

Le signal ainsi rest.it.ué _par cet. enre9ist.reur reproduit. trés

tid61e.ent lea variat.ions du signal d'entr&e BCG.

oQ,

Cette v6ritication est indispensable pour bien .'assurer que

l cs données nu.ériý8 de l' ECG qui vont ftre trai ýes

ult.rýeur"Ql8ODt

des donn6ea

valableaý

PAO

_Rfb

₍₉₎

50

nt

lout1

DAC

27

Kn

(11)

0830

S' ý

PA7

Iout2

_{50 nF}

39KiI.

Port

A

₍₁₂₎

6BK.Jî.

t " I.

I

- _... 1 L Au labo ra to ire de G. B.... Restitut ion d. l'ECG enregi stré

-D'Wl

_enregistreur

_{numèriq",e décri} t au paraQTaphe

precédent.

-D'un

digitaliseur

prograamable

(7020)

nunÎ d'un ecran de

contrôle.

-D'un micro-calculateur (HP 9836C) pour la (Jest IOn du

digitaliseur,

le traitement et le stockage des donnees

et des

resultats.

"'-0 r d i na t, pur

Dig It al rs eu r

_._

.. -

-CHAINE DE TRAITEMENT _{DES SIONAUX ENREGISTRES.}

La chaine de tral tement des stonaux

ýnreqlstrés

au (]t'ItS se

33

Au C.N....S

enregistreur

ýriqu. 1-)-.

)--de l"ECG

Description du ý bloc I (Voir schMIa en anne- S.)

IV-I Digitaliseur progrdmmdble 7020 :

-- -

----_.--

---_.

Le cli9itali .. ur 'fBIC 7020 diapoM cie deWl .nuM. an et 012.

Apri. chaque ent.rie on trouVe de. a.plificateura 1nd1spenaable. dana le cu de "" ig_ux de fAible

allP11tude.

aiAPlTRE

IV

ý ( ,. l ..

(

Les sort ies de _{chaque alii> Iif i ca teur at}

_taquen

_{t un CXITITl.l tat eur}

électronique

qui

dirioe

soi t

l'entrée

_{CH! ou CH2 ou les deux en}

lIIÊIS tEIIPS vers le

convert

i

sseur

_{analOQique-n\JJ1érique.}

_Ce

_dernier

préleva les échanti l lons et _{effectue leur convers ion au ryUnne}

d'une horlOQe de fréquence nýolabie.

InS

échantillons

quantifiés

et codés sous fonne binaire, sont

Int rod rt ta

successlvanent

dans une méIooire Incorporée au 6YstRlB.

un

mIcroprocesseur

(}ère le bon fonctlonnanent de l'enseri>le

et iWS1Jre la

oarmllücation

entre

les

différents

blocs.

Des &orties sous fonS

numérique

(port GPIB) sont connectees

au bus lEEE-488.

Pour l'affichage sur oscilloscope il devIent

nécessaire

de

retourner

à la fonne

analOQique

du

sional;

cet te

operation

necessi te

alors

un

convertisseur

n\lDérique-analOQique.

IV-2) CRm.micaL ion

entre

le diOi tal

iseur

et le micro -or<!!

ýt_ýur

:

L'interface

entre

notre systeme

d'acquisition

ut le

micro-ordinateur

(HP 9836C) est un drqr t a liseur (TEK 7020).

Nous

util1sons

essent iellanent

pour son bon

tonet

IonnerSnt :

- _{Les deux ent rées}

_au

_et 012

(touche

(1».

- _{L'une des 6}

_l1B1I)ires

_de un

K.octet

s

inoorporees

(ce QUI est

.

suf fi sant pour notre cas)

(touche

2).

-Le OCJ1III.1tateur de sélection de la trequence

d'échanr

i llonnaqe

(Time/div) (touche 8).

- _{Le bus lEEE-488 qui assure} la I

iaison

entre la digitaliseur et le

35

IV- 2- 1)

_Prooèdure .. BU ivre pour 1 A caIIIlln tca t ton ý

100 100 80 1024 1024 1024 820 1024 I

Ti_/Div

i NSm"e de

points

i Nbre

d'échantillons

r-

--+_ýpa_lI"_IRIID_'__ i_rý __ _;.- par

dlvlsioý_

20s-100mS

SOs-SOfmS 200)l8-2pS

IpS-SOnS

---ý---_._

..

_--Dans

notre

cas nous avons ut iIi sé 1es 2 cali bre8:

1) Le cal ibre 200

aS/Div

ce qui correspond il una t requence

d' _échant i

llonnaoa

de:

F.ý

lOO/Div.

200 mS/Div= 500ý

Si on veut i

nHial

iser le diOi tal iseur on appuIe sur 1",

toudle < Menu >.

Pour la rèi ni tialisation du systeme on ut il ise la touche [5]

Clnit

Front

Panai'.

En

selectionnant

la touche (4] (uti I i tés) on aura 1 "at f lchac;,e

oon tenan t I es _pr i ne i pa Ies CCII1lIilndes.

-1111 t ta! isat ion:

Dès la mise sous

tension

le

diqitaliséu:c

execute le (ý1t

Test) et

initialise

les

touches

et les

ports

d'entrée-aartle.

-

_{Diqitalisation:}

L'échantillonnaQe

est

détenniné

autanatiquement

par le

réglaçe de la base de tSps (Time/Div). Le TlCllbre d 'échanti I Ions

et les calibres sont donnés par le

tableau

suivant:

(

2) X. calibre SOO DIS/Div ce qui oorrespond à une frequence d '6chantillOMaQlEt _da:

ý.= _lOO/Div ý SOO mS/Div: 200Hz

- _L'

1

nterface

HPIB:

Pour la séJection des différentes toncUOnII du HPIB CM:xIe.

Terminator. TermInator adress) ,on utilise la touchB [ID], le 7020

donne l'en&EIIt>le de cxmSndes suivantes:

4: Select Mede

5: Select Term 6: Select Addr

a:

Sélect.ion

d'adresse:

La

sélection

de l'adresse se fait par la touche [6] i on

incrémente

l'adresse

en appuyan t success ivement sur cet te dern iere

jusqu'à

l'obtention

de

l'adresse

voulue (0 à JO).

b:

Selection

du

"Terminator":

On se

ï

ect ionne le (Tenni nator ) , en

pressant

la t.oucne l5J,

JUSQU'à ce que l'ecran de

l'osclllom;ope

1ndique: EDI, U'/I1J!,

c .Select ion du nude:

La sélection du mode se fait Pill' la touche [41, pour celn

cela on

distinque

les modes 6Ulvantý:

-Mode L (Listen only): reception uniquement.

-Mode T/L

(Talk/Listen):

emission/réception.

-ý T (Talk only):

emission

unlqwnent.

-JItJde R'F Bus : _pas de OOO'III1n ication (arrêt du bus),

REIIBrqUe:

En oénéral, on ut i lise Ie lDlàe TIL pour 1.

trananission

37

(adresse de

l'HPIB*100)*100t(adresse

sélectionné du dlgitdli:-jcur) le digi tali.eur et. le

IV-2-2 Loiiciel de CJJ mication entre

Micro-ordinateur (HP 9836C),

7*100 + 20 = 720.

51 on

selectionne

l'adresse 20 au

diqital1seur,

l'adresse sere i t:

L'adresse de l'HPIB est egaIe a 7.

La

destination

et la source sont des adresses. leur cat cul

se fait de la façon

suivante:

Le 7020 est un diqi tal iseur proQIa",.ble possèdant WI

en&ElJt)le de cSmandes ut i les pour' _{dlalOQUBI' avec le}

micro-ordt na teur (HP 98 36C) .

Pour exécuter ces ocmnandes.on envoie _par l'

_instruct

_ion

(Cl1l'P{1f) et _{on reçoit} la _{réponse par} l'

inst:ruction

_{(ý. dont}

la

syntaxe

est la

suivante:

arnur Cest ina t ion i "amnande".

Flfl"m Source j St ri _IlfJ$ .

-Exeq)les _{ý __i_l_!}U&tr:ý la

oaIIII:'!liý_ý

i_ýý :

Les

ýrooranmes

que nous avons mis au point pour assurer la

bonne narcha de notre syatàna se týt en annexe ë

, now;

donnerons siJll)IBll8nt ci-dessous. a titre

d'ex.ple

le prOQralllllB du

transfert

daa données du

dlq1t41laeur

vara le

micro-ordInateur.

--t Ù 20 30 40 50 60 70 BO 90 100 11 0 120 130 140 150 160 ý . 170 100 110 2.0 210 220 l' ;:

I

{

REM TRANSfERT DES DONNCCý ýU 7D20

REM A L1HP ?036C El Les STOCKER

REM DANS UN V[Cl[Uý

OPTlùN BASE 1

REM RESCRVATION D'UN ESPACE

R CM MEMO 1Iý[

DIM V(10ýý4)

ON r NTR ? GocýlJtt 200

OUTPUT

720;"DArA

CNCDG:AGC"

OUTPUT 720j"DATA HEM :1"

OUTPUT 720 _i "DEm.JG ON" OUTPUT '7;ý'n, "(ý'IP',.'E'7"

REM r<ECCPT HIN CT STOCI(AGE

rRM D:_::; DUNNI-. E::: nAW) L 1-0 \JECTfUP V

ENTER 720 USING "%,K";V(ý) FOR I:::1 TO 1 ()ý!4 PRINT

"V("i1i")="iVC1)

NEXT l SlOP S=SPOLL(720) RETURN END

(

QWlITRE

V

PF-!t' TkAll f MENT [H) .;'."(jNl\l ECu

I

ntreduct

ion:

Lors de

l'acquisition

_{de l'FlXJ,}

_celui-ci

_presente

_des

perturbations

dues il des causes

extérieures

telles

que la

fréquence 50 Hz

secteur,

les

artefacts

dues a la respirat ion. au

lIDuvement,

au mauvaIs contact des erect rcoea, etc ...

Pour é Il miner dans 1a mesure du poss ib' e cet> s IC,lIldUX

indesirables, nous avons utilise le filtraQe et le lisýiQe du

siqnaJ recuel111 par notre ýysteme d'acquisition.

V-l) _{__}.l-::_i_l tEý:

Une analyse

spectrale

par FFT [J) du siqnal BOG a mJS en

eviuence

la presence d'un

spectre

de trequence due a l' act tvt te

cardiaque el d'un P1c net tement separe

centre

sur la f requence du

secteur (50 Hz) (Voir Fioure V-l).

Celui-ci

doit donc pouvoir étre theoriquElllElDSnt e l inu ne par

une métOOde basée sur le fi ltraçe .

V-l-l) FiltraQe analOQique:

---Nouv avons essaye de filtrer le ýIYJldl de l'lm en ut r I t sont

divers t

lItres

dont les

caracter

is t Iques sont

classlQUtJnBnt

bien

connue.; [4].

Malheureusanent

sI la courbe de réponse de ces derru ers

peuvent bien él iminer la fréquence da 50 liz les hanoonlques des

fréqueIýas

\1I')!sines sont

éQalement

plus ou mins attenuees (dans

le cas d'un

rejecteur

de type aJt

ten«ll"th).

ca quI

entrai

ne une

"

(

,'" N .., "-Il

r

'-8

al ù ,lLJ

c

"'tl &) :l 0-<IJ Il l. \..

'"

U .... ý Q. V)

l'ii.

V-l _{8peCt.re du .1gnal}

fI ._. ý._--FFr l ý s tnr -) ...- .

par la suite un

fIltre

:Aý

--"""

H(

1")

ý'I _cela nous avons ut il isé

etn) _ý

FFT ml .ý .·,,:'.",l ýLl.,:.."" _{,_} ,--- -"

n\JlllÉ!r\qJe basé sur la transtormae de Fourier rapide (FFI') [5] l6J .

ITIXi ifica t ion du signa _{I rée I de} l' _ax;.

Laa réaultat. da filtrage aont 111U8tý ý 1.. Figures V-2,

V-3 _et Y-4.

Pour pulier cet

inconvenient

nous avons prýf@r@ utlllsýr un

tiltraýe

numérique.

V-1-2)

_{!_i_l_ýýýoe}

_{nýriý_:}

L'dR>roximation

des caracteristiques du f i l t re lell·.&!

rejecteur

par W1 t i ltre

analQCJique

reel

DDntl'e

qu'en mat rere de

réalisation,

il convient d'une _part de fixer W1 CQII)rUnlS ent r e

les dit férentes

performances

du fil tre telle que la reponse en

fréquence

plate,

raide a la

cassure,

a

déphasaoe

1 inea ire ,

ete ... et

d'autre

part de bien

choisir

des _composants de haute

précision.

Cette technique pennet une synthetie directe. Le GIQT\dl

d'entrée

etn) est transformé dans le danillne

fréquenUel

en

f

E(jw),

le signal charché stn)

s'obtient

alors par la

transfonSe

de Fourier Inverse F-'du produl t H( jw) *E( jw) , dans lequel Il( jw)

-- -- - .. -

-Feo.V-2

ECG

ORIGli';Mý-ECG

FILTRE

DU 50

ýIZ

'.'- .

-- ,_

,-_._-_.

--- .. --- - --

---'." - .. -0.4 !IV [ L-- J O.ý S

+

- - --. ý

I

fi \

t-

Il 1\

ký

I

Il

I /' l' ý 1\ý'4jý Il ':1 ij ý

t

" I " i ),

- - -_- . . ..- - --- _o. - - __ - _. - _. - - - -43 flu,V-3

ECG

ORIGINRL

, I .

!ý

0.5 S 0.4 IIV [

E C G

F

r

Lý

T

RED

U

5 0

1-1

Z

- --- ---- _{---_._ý- -;.;::-;.__;;;,,;;,---_.=-} --- - ._-, 1 , ! f---

--r---1---

-I "

;---_:_

--L ý _-<

(

ý I .. _- - . --

--_

.. -. 0.4 II\' [ , t O.ý S .. - - - - ... - _ .. Fu I

V-4

,

SIGNRL

ECG

FIýTRE

SIGNRL

ECG

ORIGINRL

Il \',1· l! Il l' t J . _ __ _ _ _ _

_J

._._

-_

...

_. -- -

--

..

---'

_- _... - . - ý--'.-- _..

----

_.-

---_._----

-

-o.ý s

..

-

-- .. -

--

-- .. - .

,

SIGNRL

ECG

FIýTRE

44

Fh. V-I,.

0.4 .V

[

_L

SIGNAL

ECG

ORIGINAL

" I :1 " !i . _

ý.

_ _ _

_

_1ý

, _ -- -_.-.---

---(

Cette technique de la t ranstornéo de FourIer presente l'avantaoe de trai ter des til tres sans pôl e donc des t I! t r cs

systRilt

lquanent stabl es

Par mesure de secur ité rous avons eQalanant suppr UtE Jes

fréquences

voisines

a 50 Iù (48 a 52 I-ù) [71 et ceci pour s'attranct)lr

des variations

possibles

de la frequence du secteur.

Cette transformse de Fourier rapide permet

d'eJlminer

seuleaant le SO Hz d'ou l'idee de la methode suivante.

V-2) _Lissage

_(8)[9][10]:

Le lis&a(Je a fai t

l'obJet

de nuIt iples develýnts et la

litterature fournit plusieurs types

d'dlqorithnes.

Dans notre application et afin d'obtenir des siqndux d'ý exploi

tables,

nous avons uti 1 ise cet te technique miller ique qui

pennet de 1 imiter l' c1IJI)l itude des perturbations san& detonSr l es

Cdractérlstiques du siQndI utile.

Dans ce chapi tre, nous nont rerons l 'utilisat ion de t ro i S

méthodes de I _issaoe numerique:

-Le _{li bBaC}e} local (ou c IdSS ique) .

-Le li ssaoe pondére.

-Le 1 iS&aQe adaptatif.

V-2-l) Le lJs&aoe local (11]:

Le I1s&aCJB local est une aanière relatlvanant siq)le pour

résolldre le problàS. Ce lissage s'éffectue pu' un mvennage sur un 1UIàr. da points bien déterminé.

SOit Xli) l'échantillon I du aiunai à lisaar, et X(i) la

---_.

_._--

---8S

.,dtI

3 6tApe11 du 14 ""

"1

looal

.,

0.4 IIV [

t

_.--0.5 S I

ftIII.,..ý

-+. I

1··

---..

-

..

L·

ý---(3) (2) ( (1)