Thesis by RISACHER Frédéric
Study of the propagation of pulse waves by electric impedance plethysmography (IPG)
Defended on 22 may 1995
Vascular diseases often result in modifications of the elastic properties of the arterial wall. Detection of these deteriorations is a major objective in future prevention of these diseases. The thesis presented describes a non-invasive method using electric impedance plethysmography (IPG) to study the propagation of pulse waves. Specific algorithms are developed for the plethysmographic analysis of the signal in the temporal, frequency, and time-frequency domains. This study involves a group of healthy control subjects and a group of diabetic patients. Results show a significant difference in the speed of propagation of the pulse wave between the two groups. This difference highlights the increase in parietal rigidity of the group of diabetic patients compared to the group of healthy subjects. The phase velocity spectrum, calculated from the frequency components of the wave, shows the presence of reflected waves. The modulus of the reflection coefficient confirms this phenomenon by indicating a strong rate of reflection for the frequencies from 1 to 3 Hz. Analysis in the time-frequency plane reveals the presence of strong components of elevated frequencies at the beginning of the systole. The speed of propagation of these components is significant for the two groups, although greater among diabetic patients. In the temporal domain, results show that the speed of propagation is greater for patients in the upright position than in the horizontal position. For the diabetic subjects, this difference does not appear and is explained by the parietal rigidity for these subjects. In conclusion, this method presented makes it possible to study the dynamic properties of the arterial wall by completely non-invasive means. The speed of propagation, the phase velocity, and the modulus of the reflection coefficient are significantly different between the group of healthy subjects and the group of diabetic patients. The proposed method could be used in studies of ageing and diabetes, in vascular surgery, or in the evaluation of drug therapies.
Etude de la propagation de l'onde de pouls par pléthysmographie d'impédance électrique
Soutenue le 22 May 1995
Les maladies vasculaires se traduisent souvent par des modifications des propriétés élastiques de la paroi artérielle. La détection de ces altérations est un objectif majeur de la prévention de ces maladies. La thèse présentée décrit une méthode non-invasive utilisant la pléthysmographie d'impédance électrique pour l'étude de la propagation de l'onde de pouls. Des algorithmes spécifiques ont été développés pour l'analyse du signal pléthysmographique dans le domaine temporel, fréquentiel et temps-fréquence. Cette étude a porté sur un groupe de sujets sains de référence et un groupe de patients diabétiques. Les résultats montrent une différence significative de la vitesse de propagation entre les deux groupes. Cette modification met en évidence l'augmentation de la rigidité pariétale du groupe de patients diabétiques par rapport au groupe de sujets sains. Le spectre de la vitesse de phase calculé à partir des composantes fréquentielles de l'onde montre la présence d'ondes réfléchies. Le module du coefficient de réflexion confirme ce phénomène en indiquant un fort taux de réflexion pour les fréquences de 1 à 3 Hz. L'analyse dans le plan temps-fréquence révèle la présence de fortes composantes de fréquences élevées au début de la systole. La vitesse de propagation de ces composantes est importante pour les deux groupes bien que supérieure chez les patients diabétiques. Dans le domaine temporel, les résultats montrent que la vitesse de propagation est plus élevée en position debout qu'en position couchée. Chez les sujets diabétiques, cette différence n'apparaît pas et s'explique par une rigidité de la paroi chez ces sujets. En conclusion, cette méthode présentée permet d'étudier de manière totalement atraumatique les propriétés dynamiques de la paroi artérielle. La vitesse de propagation, la vitesse de phase, le module du coefficient de réflexion sont significativement différents entre le groupe de sujets sains et le groupe de patients diabétiques. La méthode proposée pourrait être utilisée pour l'étude du vieillissement, du diabète, en chirurgie vasculaire ou pour l'évaluation de pharmacothérapies.
Defended on 22 may 1995
Vascular diseases often result in modifications of the elastic properties of the arterial wall. Detection of these deteriorations is a major objective in future prevention of these diseases. The thesis presented describes a non-invasive method using electric impedance plethysmography (IPG) to study the propagation of pulse waves. Specific algorithms are developed for the plethysmographic analysis of the signal in the temporal, frequency, and time-frequency domains. This study involves a group of healthy control subjects and a group of diabetic patients. Results show a significant difference in the speed of propagation of the pulse wave between the two groups. This difference highlights the increase in parietal rigidity of the group of diabetic patients compared to the group of healthy subjects. The phase velocity spectrum, calculated from the frequency components of the wave, shows the presence of reflected waves. The modulus of the reflection coefficient confirms this phenomenon by indicating a strong rate of reflection for the frequencies from 1 to 3 Hz. Analysis in the time-frequency plane reveals the presence of strong components of elevated frequencies at the beginning of the systole. The speed of propagation of these components is significant for the two groups, although greater among diabetic patients. In the temporal domain, results show that the speed of propagation is greater for patients in the upright position than in the horizontal position. For the diabetic subjects, this difference does not appear and is explained by the parietal rigidity for these subjects. In conclusion, this method presented makes it possible to study the dynamic properties of the arterial wall by completely non-invasive means. The speed of propagation, the phase velocity, and the modulus of the reflection coefficient are significantly different between the group of healthy subjects and the group of diabetic patients. The proposed method could be used in studies of ageing and diabetes, in vascular surgery, or in the evaluation of drug therapies.
Etude de la propagation de l'onde de pouls par pléthysmographie d'impédance électrique
Soutenue le 22 May 1995
Les maladies vasculaires se traduisent souvent par des modifications des propriétés élastiques de la paroi artérielle. La détection de ces altérations est un objectif majeur de la prévention de ces maladies. La thèse présentée décrit une méthode non-invasive utilisant la pléthysmographie d'impédance électrique pour l'étude de la propagation de l'onde de pouls. Des algorithmes spécifiques ont été développés pour l'analyse du signal pléthysmographique dans le domaine temporel, fréquentiel et temps-fréquence. Cette étude a porté sur un groupe de sujets sains de référence et un groupe de patients diabétiques. Les résultats montrent une différence significative de la vitesse de propagation entre les deux groupes. Cette modification met en évidence l'augmentation de la rigidité pariétale du groupe de patients diabétiques par rapport au groupe de sujets sains. Le spectre de la vitesse de phase calculé à partir des composantes fréquentielles de l'onde montre la présence d'ondes réfléchies. Le module du coefficient de réflexion confirme ce phénomène en indiquant un fort taux de réflexion pour les fréquences de 1 à 3 Hz. L'analyse dans le plan temps-fréquence révèle la présence de fortes composantes de fréquences élevées au début de la systole. La vitesse de propagation de ces composantes est importante pour les deux groupes bien que supérieure chez les patients diabétiques. Dans le domaine temporel, les résultats montrent que la vitesse de propagation est plus élevée en position debout qu'en position couchée. Chez les sujets diabétiques, cette différence n'apparaît pas et s'explique par une rigidité de la paroi chez ces sujets. En conclusion, cette méthode présentée permet d'étudier de manière totalement atraumatique les propriétés dynamiques de la paroi artérielle. La vitesse de propagation, la vitesse de phase, le module du coefficient de réflexion sont significativement différents entre le groupe de sujets sains et le groupe de patients diabétiques. La méthode proposée pourrait être utilisée pour l'étude du vieillissement, du diabète, en chirurgie vasculaire ou pour l'évaluation de pharmacothérapies.
