L'amplificateur et l'Enregistreur

Ces deux outils sont le plus souvent vendus en même temps et peu compatibles d'un fabricant à un autre. Ils sont l'élément essentiel de la chaîne de mesure et ceux dont le coût est le plus important. Le développement de systèmes numériques peu coûteux, la mise au point de logiciels d'analyse ou d'aide à l'analyse font que cet ensemble peut être remplacé par des systèmes digitaux plus simples ou être lié à un système de numérisation (carte de conversion analogique/numérique). Quel que soit le type de matériel choisi, le respect d'un certain nombre de règles est nécessaire à la réalisation correcte d'un examen manométrique de l'oesophage :

le nombre de voies de mesure doit être au moins égal à Chaque capteur étant relié à un amplificateur, il faut donc au moins 4 capteurs de pression et 4 amplificateurs. L'étude de la déglutition nécessite souvent une voie supplémentaire d'électromyographie de surface.

si l'enregistreur possède un système de marquage sur papier, il est nécessaire d'obtenir plusieurs vitesses de défilement entre 1 et 5 mm/s. Si l'enregistreur est numérique, il faut vérifier que la fréquence d'échantillonnage est suffisante (40 Hz)[2].

le système doit posséder plusieurs échelles de gain afin de s'adapter aux différents tracés possibles. La pleine échelle doit pouvoir être obtenue entre 0 et 50 mm Hg ou entre 0 et 400 mm Hg.

un marqueur d'événements et un marqueur de déglutitions sont très utiles pour caractériser le tracé en cours d'examen.

des voies supplémentaires pour l'enregistrement d'autres signaux physiologiques (pH-métrique, pneumographique etc..) peuvent s'avérer utiles dans certaines études.

1. L'amplificateur.

L'utilisation d'un amplificateur permet d'accroître l'amplitude du signal issu du capteur de pression, sans introduire de distorsion notable dans ses autres caractéristiques. Un amplificateur est caractérisé par un gain G, appelé gain en puissance, qui est défini par l'inverse du rapport entre P1, puissance appliquée à l'entrée de l'amplificateur et P2, puissance recueillie en sortie : G=P2/P1. On exprime le gain en unités logarithmiques, et l'unité habituellement choisie est le décibel (dB), qu'on définit par nombre de dB = 10 log P2/P1. Une amplification de puissance 100 s'exprime donc par un gain de 20 dB.

Le fonctionnement d'un amplificateur est naturellement limité à un certain domaine (amplitude, fréquence...). Nous allons rappeler les définitions d'un certain nombre de caractéristiques d'un amplificateur afin de mieux fixer les caractéristiques du matériel manométrique :

1.1. Saturation.

Lorsqu'on augmente l'amplitude du signal d'entrée, le signal de sortie atteint une valeur maximale qu'il ne peut dépasser, quel que soit l'accroissement du signal d'entrée. Il faut donc vérifier avant l'achat que l'amplificateur puisse s'adapter à différentes amplitudes de signaux d'entrée afin de ne pas changer d'enregistreur si on utilise de nouveaux type de capteurs.

1.2. Limitations de la bande passante.

Les limitations de la bande passante d'un amplificateur permettent d'ajouter la fonction filtrage à la fonction amplification. Cette perte d'information est négligeable en manométrie oesophagienne pour les fréquences supérieures à 20 Hz. Par contre si le même système est utilisé pour des études électromyographiques, différents systèmes de filtres doivent être disponibles.

1.3. Rapport signal sur bruit.

Des signaux aléatoires parasites créés par le secteur ou les éléments électroniques de l'amplificateur se traduisent par un bruit qui se superpose au signal de sortie utile et qui altère l'information obtenue. Ils déterminent la limite de résolution de l'amplificateur, masquant les signaux de faible amplitude. Le rapport signal sur bruit, exprimé en décibel, permet de quantifier cette caractéristique de l'amplificateur en adoptant la même convention que pour les gains en puissance.

1.4 Distorsion.

On parle de distorsion lorsque le signal de sortie présente des combinaisons linéaires des composantes fréquentielles du signal d'entrée.

2. L'enregistreur.

Les différents types d'enregistreurs peuvent être schématiquement classés selon leur type de fonctionnement analogique ou numérique. Mais ils doivent tous posséder un système de visualisation vidéo ou papier et un système de reproduction direct (impression en temps réel de l'enregistrement), ou différé (impression de l'enregistrement après son stockage numérique).

2.1. Enregistreur analogique.

Ce type d'enregistreur est le plus ancien, le signal analogique amplifié est transmis à un système graphique qui fournit un tracé temps réel. Il est recommandé d'éviter l'impression au moyen d'une plume pivotant autour d'un axe, car le signal graphique est déformé et l'analyse morphologique des ondes devient très difficile. Les enregistreurs actuels utilisent la technique du jet d'encre ou mieux du peigne thermique donnant au tracé, un aspect proche de celui d'une photocopie.

Le signal peut être numérisé à l'aide d'une carte de conversion analogique/digitale, insérée dans un micro-ordinateur et reliée à la sortie analogique des amplificateurs ou de l'enregistreur. Ce signal numérique est ensuite analysé à l'aide de logiciels spécifiques dépendant du type de système d'exploitation du micro-ordinateur. L'informatisation du système d'acquisition peut donc se faire à faible coût, en utilisant d'anciens enregistreurs, et même parfois compenser les défauts de ces derniers.

2.2. Enregistreur numérique.

Ce type d'enregistreur est celui qui fournit les tracés de meilleure qualité, mais malheureusement c'est souvent aussi le plus coûteux. Le signal analogique est numérisé par l'enregistreur. Toute l'information est donc transportée sous forme analogique dans un "bus" qui est relié à divers accessoires, (écran vidéo, imprimante). La grande qualité de ce type de matériel provient de leur réponse en fréquence qui permet une qualité de tracé irréprochable quelle que soit la vitesse de défilement du tracé sur l'écran ou le papier.

Ce signal numérique peut être stocké dans un micro-ordinateur au moyen d'interfaces spécifiques (IEEE ou RS232) pour analyse.

2.3. Système basé sur un micro-ordinateur.

C'est le système le moins coûteux, puisque le centre du système est en fait un micro-ordinateur, relié par l'intermédiaire d'une carte de conversion analogique/digitale aux amplificateurs [Rozé, 1988]. L'examen est visualisé sur l'écran du micro-ordinateur; Ce type de système ne possède donc pas de système d'impression temps réel, c'est l'utilisateur qui doit, après l'enregistrement imprimer le tracé en utilisant l'imprimante de l'ordinateur. Le tracé fourni par ce type de machine reste de qualité assez médiocre, malgré certains artifices logiciels. Pour différencier les différents systèmes proposés, il est important de comparer la qualité de la numérisation qui définit le pouvoir de résolution en amplitude et la fréquence d'échantillonnage qui définit la précision temporelle.