Traitement automatique du signal ECG pour l'aide au diagnostic de ...

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CHAPITRE 2. INTRODUCTION 6 Chapitre 2 Introduction La technologie utilisée en milieu clinique devenant de plus en plus complexe, les médecins se retrouvent devant toujours plus de données générées par différentes modalités [1]. Ces données peuvent être très intéressantes pour diverses tâches comme les interfaces homme-machine, le suivi des fonctions physiologiques et le diagnostic de certaines maladies [2]. En particulier, il peut s’agir de signaux physiologiques comme l’enregistrement de l’activité électrique du muscle cardiaque ou électrocardiogramme (ECG). Ceux-ci sont parfois acquis durant de très longues périodes (jusqu’à plusieurs jours [1]) et sont de nos jours interprétés visuellement par des experts. Dans le cas de l’électrocardiogramme, ce sont plus de 100 000 battements par jour qui doivent être analysés. Cette tâche peut être très longue et donc très coûteuse, notamment dans le diagnostic de nombreuses maladies cardiaques et dans les essais cliniques [3]. Dans le présent mémoire, des méthodes simples de « Machine Learning » vont être appliquées pour le traitement du signal ECG. Ces méthodes sont souvent à cheval entre mathématiques, statistiques et programmation. Elles permettent de reconnaitre des schémas complexes à partir de données expérimentales. La première étape est de bâtir un modèle sur des données connues pour plus tard pouvoir généraliser à d’autres données. De nombreuses solutions utilisant les réseaux de neurones artificiels ont été proposées dans la littérature. Les plus utilisées étant les réseaux de neurones multicouches [4], [5], [6], les cartes autoorganisatrices de Kohonen [7], les systèmes flous [8] et diverses combinaisons de ces dernières [9]. La suite de cette introduction commencera par rappeler l’anatomie du cœur. Elle décrira l’électrocardiogramme, le Holter et leurs diverses sources de bruit. Ensuite viendra la description des standards utilisés, puis l’identification du problème et les objectifs de ce mémoire. Finalement, le plan de ce dernier clôturera ce chapitre.
CHAPITRE 2. INTRODUCTION 7 2.1 Anatomie du cœur Le cœur est un organe très étudié et déjà bien connu. Celui-ci se situe dans le thorax. Les parois du cœur sont principalement composées de cellules musculaires constituant le myocarde. Ces parois forment plusieurs cavités tapissées de cellules endothéliales ou endothélium. Chez l’homme, ces cavités sont au nombre de quatre [10]. - L’oreillette droite reçoit le sang de la totalité de l’organisme (excepté celui venant des poumons) et déverse celui-ci dans le ventricule droit. - Le ventricule droit expulse le sang vers les poumons où les sous-unités de l’hémoglobine sont chargées en oxygène. - L’oreillette gauche récupère le sang qui revient des poumons. - Le ventricule gauche expulse le sang dans le corps entier. Entre l’oreillette et le ventricule, de chaque côté du cœur, se trouvent des valves qui laissent circuler le sang de l’oreillette vers le ventricule mais l’empêche de refouler. L’action des valves est un phénomène passif. Le but de cet agencement du cœur est de produire une contraction cardiaque coordonnée qui pourra faire circuler le sang dans le système vasculaire. Une petite partie des cellules cardiaques n’intervient pas dans la contraction mais porte des structures spécifiques qui sont essentielles à l’excitation cardiaque normale. Ces cellules constituent le système de conduction cardiaque (voir Figure 2.1). Elles entrent au contact des cellules musculaires cardiaques via des jonctions communicantes. Le système de conduction initie le battement cardiaque et assure la propogation rapide de l’influx dans tout le coeur [10]. La contraction du muscle cardiaque est déclenchée par la dépolarisation des membranes plasmiques de ses cellules. Les jonctions communicantes qui connectent les cellules du myocarde assurent la propagation des potentiels d’action d’une cellule à l’autre. La dépolartisation initiale prend normalement naissance dans un petit groupe de cellules du système de conduction : le nœud sinoatrial, localisé dans l’oreillette droite. Le potentiel d’action se propage alors depuis celui-ci dans la totalité des oreillettes, puis des ventricules. C’est l’effet cumulé de toutes ces dépolarisations qui est mesuré par l’électrocardiogramme [10]. 2.2 Electrocardiogramme L’électrocardiogramme (ECG) est la mesure de l’activité électrique durant la contraction du cœur, il est caractérisé par des ondes appelés ondes P, Q, R, S
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