Historique et l’état de l’art :

L’introduction des premiers analyseurs des gaz du sang à la fin des années 1950 a permis une grande avancée dans la pratique médicale. En effet Jusqu’à ces dernières années la mesure de la saturation en oxygène du sang artériel nécessitait un dosage direct et répétitif du sang artériel, qui présente un caractère invasif et potentiellement risqué. [9] La technologie d’oxymétrie de pouls était disponible en 1930, mais a été limitée dans son utilisation, car à l’époque elle était lourde et encombrane [9]. En 1935 Karl Matthes développa le premier appareil pulsatil qui permit le monitorage continu et non invasif de la saturation en oxygène de l’hémoglobine artérielle [10,11]. Inventé au début des années 1970 par un bio-ingénieur japonais, Takuo Aoyagi, il sera utilisé dès 1980 dans les salles d’opération américaines, puis son usage va s’étendre aux unités de soins intensifs. Aujourd’hui l’oxymétrie de pouls fournit une méthode simple, non invasive, peu coûteuse portable et de surveillance en permanence la saturation en oxygène et la fréquence cardiaque avec une bonne précision [12,9].

Structure d’une molécule d’hémoglobine : L’hémoglobine humaine est une protéine hétéro-tétramérique se présentant comme une sphère d’un diamètre moyen de 6 nm [13]. Ainsi l’hémoglobine est une hétéroprotéine pigmentée, tétramérique, constituée de quatre sous-unités polypeptidiques composée de deux protomères [12]. Chaque sous-unité est codée par neuf gènes différents [14]. Les corps chimiques dont la molécule est constituée de répétitions multiples d’un même ensemble d’atomes sont des polymères ; L’unité structurale ainsi répétée est une protomère. [12] (Figure II.5). Chaque protomère est composée de deux sous-unités, une sous-unité alpha et une sous-unité bêta associées chacune à un cofacteur lié : l’hème, lui-même formé d’une structure aromatique et d‘un atome de fer [12]. Chacun des quatre sites va fixer, de façon réversible, une molécule d’O2 au niveau du fer de l’hème et former l’oxyhémoglobine qui prend alors, sur le plan colorimétrique une couleur rouge vif. La vitesse de transport de l’O2, en fonction de la pression de ce gaz, est de type allostérique, la liaison à l’hémoglobine dépend de la pression partielle d’O2 [12,15], c’est à dire, dont la protéine varie dans sa conformation spatiale lorsqu’elle se lie à un effecteur, cette liaison se traduisant par une modification de l’activité. Ainsi, au niveau de l’hémoglobine, la fixation de la première molécule d’O2 augmente l’affinité de la liaison de la seconde, la fixation de la seconde augmente l’affinité pour la troisième [12]. La quatrième molécule d’O2 se fixe 200 fois plus vite que la première [14].

Objectifs des HIS : L’objectif de tels systèmes est de permettre aux personnes de vivre chez elles le plus longtemps et le plus indépendamment possible, dans un environnement de confort et de sécurité. Il s’agit de détecter et de prévenir l’occurrence de situations critiques à domicile ou une dégradation de l’état de santé d’une personne. Ces systèmes représentent ainsi une alternative momentanée ou durable à l’hospitalisation ou au recours aux établissements d’hébergement de longue durée – maisons de retraite ou centres spécialisés. Le patient n’est alors plus contraint de renoncer à son domicile et à la vie en société. Il conserve une large autonomie dans son environnement social et privatif, tout en bénéficiant de services préventifs de santé. Ces systèmes concernent particulièrement les personnes âgées, mais plus généralement les personnes présentant des risques d’affection motrice (chute par exemple) ou cognitive (dépression, démence sénile, etc.), ou nécessitant des soins ou une attention particulière (diabétiques, asthmatiques, etc.)[28]. Alor Les objectifs des HIS sont nombreux [29] :

– prévenir, ou redonner une autonomie de fonctionnement aux personnes dépendantes ;

– extraire une information « intelligente » aidant à la prise de décision ;

– assurer un niveau de soin équivalent ;

– sécuriser la personne (détection de chutes, de malaises, d’errance, de pathologies chroniques, d’appels de détresse, etc.) ;

– assurer un confort et la sérénité ;

– alléger les frais de santé et alléger les tâches à la charge du corps médical ;

– vérifier au gré du patient les prises de ses médicaments, voire de réviser les protocoles thérapeutiques ;

– répondre au souhait de rester chez soi (préservation de la dignité en permettant aux personnes le désirant (la majorité des cas) de finir leurs jours dans leur lieu de vie affectif.

Enjeux : Les principales fonctionnalités nécessaires à la mise en place de systèmes de télésurveillance médicale à domicile sont la perception, l’analyse, le stockage et la transmission de données et d’informations relatives à la personne télé surveillée. On identifié alors d’après [30] cinq sous-systèmes clés du développement des systèmes d’information pour les services de soin à domicile :

1. Système de surveillance local– Il s’agit d’un réseau local au domicile pour l’enregistrement télémétrique de données relatives à une personne par l’intermédiaire de capteurs physiologiques, d’environnement et d’activité.

2. Système d’analyse de données– La grande quantité de données collectées nécessite la conception d’assistants intelligents pour l’extraction d’informations pertinentes permettant la génération de messages et d’alarmes, l’aide au diagnostic et à la décision.

3. Système de base de données– Les données collectées ou les informations extraites doivent être stockées et accessibles pour leur consultation ou leur mise à jour.

4. Système d’interfaces– Les données et informations issues de la télésurveillance et de l’analyse des données collectées doivent être facilement accessibles aux déférents acteurs du système.

5. Système de communication– Il s’agit de permettre l’inter opérabilité des quatre sous-systèmes précédents à travers un réseau médical qui relie les habitats de patients, les centres hospitaliers, les centres de télé vigilance et plus généralement les déférents acteurs du système

Conclusion Générale

Nos travaux se sont déroulés autour de la conception d’un plateau technique dédié à télé surveillance de la fonction cardio-respiratoire par le biais d’une méthode originale mettant à profit la photopléthysmographie d’absorption moléculaire dans l’infrarouge pour l’évaluation de la concentration pulsée de l’oxyhémoglobine HbO2. Le circuit de mise en forme réalisé consiste en deux parties élémentaires. Une première partie analogique et une autre numérique. La partie analogique consiste en une sonde optique, des circuits analogiques de mise en forme en particulier un circuit amplificateur branché avec le photodétecteur afin d’obtenir un signal photoplethysmogrphique. Le photodétecteur utilisé est un phototransistor permettant d’améliorer la qualité du signal que l’on recueille en mettant à profit une photodiode. Un circuit de filtrage est aussi réalisé afin de réduire le bruit pouvant affecter le signal recueilli. Le contrôle local du signal PPG (la partie numérique) met en jeux un dispositif hardware et software basé sur un microcontrôleur et le protocole de communication locale RS232. Le contrôle distant utilise le protocole TCP/IP sous environnement de programmation Visual Basic. L’interface graphique de l’utilisateur que nous avons développé sous environnement intégré Visual Basic pour être hébergée au niveau d’un centre de télé vigilance cardio-respiratoire met à la disposition des acteurs médicaux de manière précoce des paramètres précieux leurs donnant la possibilité d’agir très rapidement pour déclencher une télé assistance pouvant sauver des vies humaines.