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Discrimination des rythmes cardiaques dans un défibrillateur implantable par des méthodes d’apprentissage statistique
En France, près de 5 000 défibrillateurs sont implantés chaque année chez des patients souffrant d’arythmies graves. Grâce à une ou plusieurs sondes endocavitaires, ces boîtiers enregistrent l’activité électrique du c¦ur et l’analysent en continu in situ afin de délivrer un choc électrique en cas de tachyarythmie sévère.
Actuellement, la décision prise par le défibrillateur, fondée principalement sur le rythme cardiaque, n’est pas toujours appropriée. Le nombre de chocs inappropriés (supérieur à 30%) est plus important pour les modèles de défibrillateur simples (défibrillateurs « simple chambre ») que pour les modèles plus élaborés (« double chambre »).
Nous présentons dans ce mémoire une méthodologie d’analyse morphologique des signaux enregistrés qui, couplée à l’étude classique du rythme cardiaque, permet de réduire nettement le nombre de chocs inappropriés. Les signaux enregistrés sont représentés dans un nouvel espace à deux dimensions, à partir duquel des caractéristiques sont extraites pour une classification statistique par Machines à Vecteurs Supports. La sensibilité et la spécificité du classifieur obtenu sont respectivement de 99% et 86% sur une base de test.
L’intégration des algorithmes dans les défibrillateurs implantables est soumise à des contraintes concernant notamment la complexité des calculs. Nous présentons donc une méthodologie simplifiée par rapport à la précédente. Les résultats obtenus sur les bases étudiées habituellement montrent une sensibilité et une spécificité supérieures à 90%. Une évaluation clinique spécifique est prévue pour confirmer ces résultats.
L’étude morphologique des signaux cardiaque étant fondée sur une comparaison entre l’arythmie en cours et le rythme sinusal de base, nous présentons une étude rigoureuse des changements de morphologie du rythme sinusal de base, afin d’établir une procédure statistique solide d’actualisation de ce dernier.
Enfin, une méthode alternative pour l’amélioration des performances des défibrillateurs de type simple chambre est aussi proposée. Elle consiste à reconstruire l’activité des oreillettes, non disponible dans ces modèles, à l’aide d’une Analyse en Composantes Indépendantes des signaux issus d’une sonde spécifique unique appelée « double coil », placée dans le ventricule. Une fois reconstruit, le signal auriculaire peut être utilisé pour une analyse analogue à celle qui est proposée pour les défibrillateurs « double chambre », beaucoup plus performante que les algorithmes des défibrillateurs « simple chambre ». Les résultats préliminaires montrent une bonne détection, dans le signal reconstruit, du signal issu de l’activité de l’oreillette, ce qui ouvre la voie à une amélioration considérable des performances des défibrillateurs de type simple chambre.
Laboratoire SIGMA