Analyse et reconnaissance de signaux vibratoires : contribution au traitement et à l'analyse de signaux cardiaques pour la télémédecine

Résumé : Le coeur est un muscle. Son fonctionnement mécanique est celui d'une pompe chargée de distribuer et de récupérer le sang dans les poumons et dans le système cardiovasculaire. Son fonctionnement électrique est régulé par le son noeud sinusal, un stimulateur ou régulateur électrique chargé de déclencher les battements naturels du coeur qui rythment le fonctionnement du corps. Les médecins surveillent ce fonctionnement électromécanique du coeur en enregistrant un signal électrique appelé électrocardiogramme (ECG) ou un signal sonore : le phono-cardiogramme (PCG). L'analyse et le traitement de ces deux signaux sont fondamentaux pour établir un diagnostic et aider à déceler des anomalies et des pathologies cardiaques. L’objectif de cette thèse est de développer des techniques de traitement des signaux ECG et notamment PCG afin d’aider le médecin dans son analyse de ces signaux. L’idée de fond est de mettre en point des algorithmes relativement simples et peu coûteux en temps de calcul. Le premier intérêt serait de garantir leur implantation aisée dans un système mobile de surveillance cardiaque à l’usage du médecin, voire du patient. Le deuxième intérêt réside dans la possibilité d’une analyse automatique en temps réel des signaux avec le dispositif mobile, autorisant le choix de la transmission de ces signaux pour une levée de doute. De nombreux travaux ont mené à des avancées significatives dans l’analyse des signaux ECG et la reconnaissance automatiques des pathologies cardiaques. Des bases de données de signaux réels ou synthétiques annotées permettent également d’évaluer les performances de toute nouvelle méthode. Quant aux signaux PCG, ils sont nettement moins étudiés, difficiles à analyser et à interpréter. Même si les grandes familles de méthodes (Fourier, Wigner Ville et ondelettes) ont été testées, elles n’autorisent pas une reconnaissance automatique des signatures, d’en avoir une analyse et une compréhension assez fines.La Transformée en Ondelettes (TO) sur les signaux cardiaques a montré son efficacité pour filtrer et localiser les informations utiles mais elle fait intervenir une fonction externe de traitement (ondelette mère) dont le choix dépend de la connaissance au préalable du signal à traiter. Ce n'est pas toujours adapté aux signaux cardiaques. De plus, la Transformée en ondelettes induit généralement une imprécision dans la localisation due à la fonction externe et éventuellement au sous-échantillonnage des signatures. La nature non stationnaire de l'ECG et du PCG et leur sensibilité aux bruits rendent difficile la séparation d’une transition informative d'une transition due aux bruits de mesure. Le choix de l'outil de traitement doit permettre un débruitage et une analyse de ces signaux sans délocalisation des singularités ni altération de leurs caractéristiques. En réponse à nos objectifs et considérant ces différents problèmes, nous proposons de nous appuyer principalement sur la décomposition modale empirique (EMD) ou transformée de Hilbert Huang (THH) pour développer des solutions. L’EMD est une approche non linéaire capable de décomposer le signal étudié en fonctions modales intrinsèques (IMF), oscillations du type FM-AM, donnant ainsi une représentation temps/échelle du signal. Associée à la transformée de Hilbert (TH), la THH permet de déterminer les amplitudes instantanées (AI) et les fréquences instantanées (FI) de chaque mode, menant ainsi à une représentation temps/fréquence des signaux.Sans faire intervenir une fonction externe, on peut ainsi restaurer (réduction de bruit), analyser et reconstruire le signal sans délocalisation de ses singularités. Cette approche permet de localiser les pics R de l'ECG, déterminer le rythme cardiaque et étudier la variabilité fréquentielle cardiaque (VFC), localiser et analyser les composantes des bruits B1 et B2 du PCG.
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Thèse
Traitement du signal et de l'image. Université de Bourgogne, 2014. Français. <NNT : 2014DIJOS015>
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Soumis le : dimanche 15 mai 2016 - 01:01:12
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Document(s) archivé(s) le : mardi 16 août 2016 - 11:07:39

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Ouadi Beya. Analyse et reconnaissance de signaux vibratoires : contribution au traitement et à l'analyse de signaux cardiaques pour la télémédecine. Traitement du signal et de l'image. Université de Bourgogne, 2014. Français. <NNT : 2014DIJOS015>. <tel-01316123>

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