Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen)Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen)Faculté des sciences de l’ingénieur (Chetouane)Faculté des sciences de l’ingénieur (Chetouane)

Département de l’ElectroniqueDépartement de l’Electroniquesoutenance du projet de fin d’études pour l’obtention du soutenance du projet de fin d’études pour l’obtention du

diplôme d’Ingénieur d’état en diplôme d’Ingénieur d’état en

ELECTRONIQUE BIOMEDICALEELECTRONIQUE BIOMEDICALEthèmethème

Acquisition de signaux ECG Acquisition de signaux ECG

àà l’aide de la carte DSPACE l’aide de la carte DSPACE

Présentée par: MEZIANE Hadj BoumédièneEncadreur: Mr.C.KARA TERKI

JuryPrésident: Mr.M.A.CHIKHExaminateur: Mr.A.BESSAID

But du travailBut du travail

l’installation et la mise en œuvre l’installation et la mise en œuvre de la carte DSPACE DS1103 . de la carte DSPACE DS1103 .

Implémentation de la carte Implémentation de la carte DSPACE dans le domaine DSPACE dans le domaine Biomédical pour l’acquisition en Biomédical pour l’acquisition en temps-réel de l’ECG.temps-réel de l’ECG.

PLAN DU PROJETPLAN DU PROJET

Principes de l’Electrocardiographie Principes de l’Electrocardiographie

Caractéristiques techniques et Caractéristiques techniques et programmation de la carte d’acquisition programmation de la carte d’acquisition DSPACE DS1103 pour le recueil du signal DSPACE DS1103 pour le recueil du signal Electrocardiogramme.Electrocardiogramme.

Réalisation pratique de la chaîne Réalisation pratique de la chaîne d’Amplification de l’ECGd’Amplification de l’ECG

• Conclusion GénéraleConclusion Générale

Partie 1Partie 1

Les Principes de l’ElectrocardiographieLes Principes de l’Electrocardiographie

Introduction physiologiqueIntroduction physiologique

Figure.1:Signal ECG

Figure.2:Chaîne d’acquisition de l’ECG

• Onde P auriculaire• Complexe QRS ventriculaire• Onde T repolarisation des ventricules.

• patient •Electrodes•Amplificateur d’instrumentation + étage de filtrage et d’isolation.• Carte d’acquisition des signaux.• Unité centrale de traitement numérique.

ElectrodesElectrodes

Figure.3: Electrodes pour le recueil de l’ECG

Figure.4: Placement des électrodes de base pour l’électrocardiogramme

Figure.5: positionnement standard des 6 électrodes proches du cœur pour un relevé de 10 dérivations

Dérivations

• Traitement de l’information:Traitement de l’information:

l’amplification d’instrumentation.l’amplification d’instrumentation.

le filtrage (passe-bas,passe-haut) et la le filtrage (passe-bas,passe-haut) et la réjection du 50Hz.réjection du 50Hz.

l’isolation du patient contre les courants l’isolation du patient contre les courants de fuite. de fuite.

La Numérisation du signal ECG par les La Numérisation du signal ECG par les ADC. ADC.

partie 2:partie 2:

Présentation et programmation de la carte Présentation et programmation de la carte DSPACE pour le recueil du signal ECGDSPACE pour le recueil du signal ECG

Vue d’ensemble du système :Vue d’ensemble du système :

Figure.6:Schéma synoptique du hardwarede la carte DSPACE DS1103

• 3 processeurs

• Unité d’ADC

• Unité de DAC

• Interface d’Encodeurs incrémentaux

• Unité d’E/S numériques

• Interface Série

• Unité de comptage.

• Convertisseurs A/D muliplexés:Convertisseurs A/D muliplexés:

• ADC du type parallèle ADC du type parallèle à à approximations successives.approximations successives.

• Résolution: 16 bit.Résolution: 16 bit.• Fréquence d’échantillonnage:250 Fréquence d’échantillonnage:250

KHz.KHz.• 4 E/B.4 E/B.• 16 entrées analogiques.16 entrées analogiques.• Temps de conversion de 4 µs.Temps de conversion de 4 µs.• Tension d’entrée:Tension d’entrée:

[-10,+10]v.[-10,+10]v.

Figure.7: Schéma bloc des 4 convertisseurs A/D

Multiplexés de DS1003.

• Convertisseurs A/D non-muliplexés:Convertisseurs A/D non-muliplexés:

•ADC parallèles ADC parallèles àà approximations successives.approximations successives.

•Résolution: 12 bit.Résolution: 12 bit.•Fréquence Fréquence d’échantillonnage: 1.25 MHz.d’échantillonnage: 1.25 MHz.

•Temps de conversion: Temps de conversion: 800nS.800nS.

•Tension d’entrée:Tension d’entrée:

[-10,+10]v.[-10,+10]v.

Figure.8:Schéma bloc des 4 convertisseurs A/D

Non-multiplexés de DS1103

o ControlDesk Automation.ControlDesk Automation.

o L’environnement SIMULINK et MATLAB.L’environnement SIMULINK et MATLAB.

o Real time Workshop. Real time Workshop.

o Le langage « PYTHON Task Automation».Le langage « PYTHON Task Automation».

o Les compilateurs C .Les compilateurs C .

• Programmation de la carte DSPACE

Figure.9:Bibliothèque RTI de composants DSPACE

Figure.10:Modèle d’acquisition du signal ECG sous SIMULINK

•Programmation sur SIMULINK

• Acquisition du signal ECGAcquisition du signal ECG

Figure.11:Représentation du Signal ECG recueilli par DSPACE

Partie 3Partie 3

Réalisation pratique de la chaîne Réalisation pratique de la chaîne d’amplification de l’ECGd’amplification de l’ECG

• Réalisation de l’étage d’amplification de Réalisation de l’étage d’amplification de l’ECGl’ECG

Gain réglable de 1 Gain réglable de 1 àà 1000 par R 1000 par RGG. . Impédance d’entrée très grande. Impédance d’entrée très grande. Impédance de sortie très faible.Impédance de sortie très faible. Taux de réjection desTaux de réjection des

tensions de mode commun élevé tensions de mode commun élevé (CMRR).(CMRR).

A3i4

R3

A2

V3

R1

Rf

V2

V4

V0

-

+

A1

R2

-

+R1

R4=RG

Rg

V1

-

+

Schéma équivalent d’un amplificateur d’instrumentation a base du circuit d’amplification

LM324

• Signal ECG bruitéSignal ECG bruité

L’objectif principal du projetL’objectif principal du projet, a savoir l’installation et la , a savoir l’installation et la mise en œuvre de la carte DSPACE et de son environnement mise en œuvre de la carte DSPACE et de son environnement logiciel logiciel a été atteinta été atteint..

Nous avons pu l’appliquer a notre domaine du G.B.M pour Nous avons pu l’appliquer a notre domaine du G.B.M pour l’acquisition en temps-réel des signaux physiologiques tel l’acquisition en temps-réel des signaux physiologiques tel que l’Electrocardiogramme.que l’Electrocardiogramme.

La puissance et les performances de cette plate-forme,une La puissance et les performances de cette plate-forme,une fois visualisées, permettent de concevoir des systèmes très fois visualisées, permettent de concevoir des systèmes très complexes (ex:télémanipulation, téléchirurgie et complexes (ex:télémanipulation, téléchirurgie et télémédecine,...). Le signal issu de l’amplificateur LM324 télémédecine,...). Le signal issu de l’amplificateur LM324 qu’on a réalisé est un signal trop bruité, notre but de qu’on a réalisé est un signal trop bruité, notre but de réalisation de cet étage d’amplification est de tester et réalisation de cet étage d’amplification est de tester et concrétiser les performances de l’environnement matériel et concrétiser les performances de l’environnement matériel et logiciel de la carte DSPACE en utilisant les différents outils de logiciel de la carte DSPACE en utilisant les différents outils de traitement numérique du signal offerts par les toolbox de traitement numérique du signal offerts par les toolbox de MATLAB et SIMULINK mais malheureusement cela fut MATLAB et SIMULINK mais malheureusement cela fut impossible.impossible.

Néanmoins, ces hautes performances de la carte ne Néanmoins, ces hautes performances de la carte ne dispensent pas d’amplificateurs d’instrumentation dispensent pas d’amplificateurs d’instrumentation biomédicale de bonne qualité pour avoir des signaux biomédicale de bonne qualité pour avoir des signaux exploitables.exploitables.

Tout de même,cette carte d’acquisition est un Tout de même,cette carte d’acquisition est un prototype très puissant et très riche par ses outils de prototype très puissant et très riche par ses outils de traitement numérique du signal, seulement elle traitement numérique du signal, seulement elle présente certaines difficultés d’utilisation et requière présente certaines difficultés d’utilisation et requière une maîtrise complète de son environnement une maîtrise complète de son environnement logiciel. logiciel.

FIN