Bioimpédance

La bioimpédance est un terme courant dans le domaine de la santé. En effet, en monitorage, l'ECG utilise le principe de l'impédance du thorax pour mesurer la fréquence cardiaque. Néanmoins, la bioimpédance dépasse de loin ce cadre, ses propriétés sont étroitement liées à une multitude de paramètres qui pourrait lui permettre de développer une nouvelle technologie de diagnostic. Elle permet d'obtenir plus de données que toute autre technique, tout en étant peu coûteuse et non invasive. De nombreuses recherches et études ont été réalisées sur le sujet et la conclusion est unanime : le potentiel de la bioimpédance est bien réel. Les applications découvertes à partir des théories développées sont déjà nombreuses et pourraient, à court terme, détrôner, des techniques réputées incontournables. Le domaine de la santé, bien que n'étant pas le seul intéressé, propose le plus de débouchés. La différence de propriétés électriques entre les différents tissus humains est la source même de cet essor. Mesurer l'impédance du corps humain pourrait permettre d'obtenir une nouvelle technique d'imagerie, ou de surveiller la pathologie de tel ou tel tissu. La sensibilité de ses propriétés a déjà été évaluée et s'est montrée très performante (supérieure à l'absorption aux rayons X ou aux propriétés optiques et mécaniques des tissus....). Dans ce secteur, l'Amérique du nord possède déjà un avantage certain, de nombreux colloques et meetings ont pour but de développer ce nouveau domaine. La bioimpédance semble donc pouvoir prendre une place prédominante dans la médecine de demain.

Néanmoins, un autre constat peut être fait : la théorie de la bioimpédance date des années 50 - 60, les premières applications (monitorage, imagerie..) datent des années 70 et aujourd'hui, à l'aube de l'an 2000, la bioimpédance n'a toujours pas sa place dans l'hôpital. Ses qualités semblent pourtant indiscutables et de plus, faciles à exploiter. Qu'est ce qui freine autant l' émergence de la bioimpédance ? Peut-être elle même. Sa sensibilité est telle que les mesures réalisées sont souvent peu reproductibles; elle dépend de tellement de paramètres qu'il est impossible de tous les maîtriser. Les signaux utilisés sont souvent si faibles que leur analyse est délicate, les modèles mathématiques utilisés sont d'une exceptionnelle complexité. Face à cette masse de problèmes, la bioimpédance pourrait bien ne jamais déboucher sur une application universelle.

A la vue des articles de presse et des études réalisées sur ce sujet, ces deux constats opposés s'imposent. Le but de cette étude est de proposer un panorama des applications effectives de la bioimpédance et la présentation des appareils disponibles sur le marché. Dans un premier temps la théorie de la bioimpédance sera explicitée ainsi que ses propriétés utiles au domaine de la santé. Ensuite une liste des applications développées à l'heure actuelle sera réalisée, celle ci se veut la plus exhaustive possible. L'efficacité des ces applications sera comparée aux méthodes déjà existantes. Enfin la dernière partie présentera un état de l'existant en matière d'appareillage de mesure de la bioimpédance.

historique

Les propriétés des tissus vivants sont bien connues à ce jour et ont été mises en évidence par nombre d'équipes de recherches. Les applications de la bioimpédance sont pourtant peu utilisées cliniquement. Cela provient des nombreux problèmes posés par les difficultés de reproductibilité des mesures de cette technique. Néanmoins, certains scientifiques ont développé des systèmes permettant l'utilisation du phénomène à des fins diagnostiques. L'imagerie d'impédance en particulier semble promise à un rapide débouché clinique. Les quelques dates suivantes représentent les étapes de l'évolution de la technique.

1907 Cremer teste le phénomène de bioimpédance sur un coeur isolé de grenouille

1926 Première utilisation des électrodes de contact dans une mesure d'impédance pulmonaire avec des vues de diagnostic d'oedème

1940 Nyober développe la théorie de la bioimpédance en identifiant le corps étudié à un cylindre, il introduit la notion de résistivité du sang en Ohm/cm. Cette étude a pour but la mesure de la variation du débit sanguin.

1962 Thomasett découvre la relation entre la bioimpédance et la quantité totale d'eau corporelle.

1966 Kubicek reprend les travaux de Nyober et apporte un véritable progrès dans la technologie de la bioimpédance. Il substitue à la notion d'impédance, la notion de dérivée première: dZ/dt qui représente le taux de variation d'impédance. Il teste sur des astronautes de la NASA une équation qui déterminent le volume d'éjection systolique en fonction de la bioimpédance. C'est la mise au point du premier appareil de monitorage de la bioimpédance : le Cardiographe d'Impédance Minnesota.

1970 B. Pullen de l'université de Manchester propose l'idée d'une imagerie d'impédance utilisant les différences de conductivité entre les tissus. Ce procédé d'imagerie est complètement nouveau et différent des autres techniques. De plus, la sensibilité des tissus offre une variation des valeurs de conductivité grande ( plus grande que le coefficient d'atténuation des rayons X )

1978 Henderson met au point un système d'acquisition des données en imagerie d'impédance utilisant 144 électrodes. Il applique une tension et récupère un courant.

1983 La première image d'impédance expérimentale ìin vivoî est réalisée par Barber & Brown et Nyober, qui, parallèlement, applique le principe de résistivité électrique volumique pour déterminer le TBW (Total Body Water = eau corporelle totale) d'un patient.

1985 Sramek, Bernstein & Quail travaillent à l'amélioration de l'équation de Kubicek. Ces différents travaux débouchent sur la mise au point du NCCOM3 qui sera commercialisé par Biomed Medical Manufacturing (USA). Cet appareil de mesure non invasive du débit cardiaque apporte un réel progrès. Il est toujours utilisé actuellement et a bénéficié de 8 révisions

1987 Kim met au point un système d'imagerie à 192 électrodes utilisant la même méthode que celle d' Henderson.

1990 Brown et Rossell mettent au point séparément des systèmes d'acquisition des données semi-parallèle. Contrairement au système d'

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