Les pathologies cardiaques

Les pathologies cardiaques

Ce paragraphe décrit très brièvement les différentes pathologies cardiaques et plus particulièrement celles susceptibles d’être repérées en utilisant un enregistrement Holter. Notre objectif dans cette partie n’est pas d’analyser précisément les origines de ces maladies et leurs conséquences sur le fonctionnement cardiaque ni de décrire les traitements que ces pathologies nécessitent, mais simplement de mettre en relation certaines observations anormales du tracé ECG avec les pathologies les plus courantes. Parmi les maladies les plus rencontrées, ceux qui affectent le rythme cardiaque et qui sont appelées les arythmies cardiaques. Mais avant de parler des arythmies, il est intéressant de connaître les caractéristiques du rythmes normale appelé aussi rythme sinusal.

Rythme sinusal

C’est le rythme « normal » du cœur qui correspond à une activation physiologique des oreillettes, puis des ventricules, à partir du nœud sinusal. Le rythme sinusal est caractérisé par un rythme cardiaque régulier, normalement compris entre 60 et 80 / minute chez l’adulte au repos. Il se caractérise sur l’ECG par une succession d’ondes P, suivie de ventriculogramme (activité ventriculaire (le complexe QRS et l’onde T)) .

Les arythmies cardiaques

Pour un sujet normal, chaque battement du cœur propulsant le sang dans les artères (la phase systolique) est déclenché par une impulsion électrique. Cette excitation est générée par un groupe de cellules cardiaques de nature différente, appelé le nœud sinusal, situé dans l’oreillette droite. L’arythmie survient lorsque l’excitation électrique naît ailleurs que dans le nœud sinusal, dans le nœud atrio-ventriculaire ou les ventricules par exemple, ou que l’impulsion électrique ne suit plus les chemins de propagation normales.

Types d’arythmies courantes

Au repos, le cœur effectue normalement entre 60 et 80 battements à la minute (c’est ce qu’on appelle le pouls ou les pulsations cardiaques). Une accélération (tachycardie), un ralentissement (bradycardie) ou un changement du rythme cardiaque (rythme irrégulier) sont les formes d’arythmie.

L’arythmie s’accompagne parfois de palpitations. Les palpitations ne sont pas un trouble du rythme cardiaque, mais tout simplement le fait de sentir les battements du cœur. Cela se produit le plus souvent lorsque le pouls bat trop vite ou de façon irrégulière. Par ailleurs, il peut y avoir une arythmie sans que le patient sent des palpitations (on ne sait donc pas que le cœur bat de façon anormale). Il existe différentes formes d’arythmie, dont voici les principales :

L’extrasystole :
L’extrasystole est un battement cardiaque prématuré ou un surplus qui est ressenti comme un battement erratique ou manquant, comme si le cœur sautait un tour. C’est l’arythmie la plus fréquente. Nombreuses sont les personnes qui ont des extrasystoles et qu’elles ne perçoivent même pas. Si celles-ci ne s’accompagnent pas d’autres symptômes, ce qui constitue la majorité des cas, cette anomalie est bénigne et peut se produire dans un cœur sain. Il arrive parfois que l’extrasystole s’accompagne d’un bref étourdissement, mais c’est sans gravité.

Le flutter atrial (auriculaire) :
Dans le flutter atrial, la dépolarisation anormale parcourt sans cesse un chemin en boucle dans l’oreillette droite (remontant généralement le long du septum inter auriculaire, descendant sur la paroi externe de l’oreillette droite, l’oreillette gauche étant dépolarisée secondairement). La fréquence de rotation est de 300 bat/min. La dépolarisation va donc se présenter à l’entrée du nœud auriculo-ventriculaire 300 fois par minute et ne franchira la jonction vers les ventricules qu’une fois sur deux ou sur trois, voire moins. La fréquence des ventricules sera de ce fait un sous-multiple de 300 bat/min. Cette activité continue des oreillettes s’inscrit sur l’ECG par des ondes auriculaires très caractéristiques appelées ondes F : elles ont un aspect en dents de scie en D2, D3 et aVF .

La fibrillation atriale (Fibrillation auriculaire)
La fibrillation atriale est une arythmie supra ventriculaire sans aucune organisation. La dépolarisation est fractionnée en une multitude de fronts de directions et d’amplitudes différentes, réalisant une activité électrique au niveau des oreillettes totalement désordonnée. Cette activité, le plus souvent soutenue, ne laisse au myocarde auriculaire aucun « repos » électrique. Elle se traduit sur l’ECG par la disparition des ondes auriculaires organisées au profit d’une activité continue ressemblant à une sorte de sinusoïde irrégulière. La fréquence de dépolarisation est variable d’un point à l’autre au sein des oreillettes, mais de toutes façons le plus souvent très élevée. De multiples fronts de dépolarisation se présentent ainsi au niveau du nœud auriculo ventriculaire qui remplit son rôle de « filtre » en ne laissant passer de façon aléatoire que quelques fronts, la fréquence des ventricules devenant complètement irrégulière, généralement entre 90 et 140/min en fonction de l’état de perméabilité du nœud.

L’absence des systoles auriculaires n’est pas grave en soi, mais elle est cependant responsable d’une baisse significative de l’efficacité cardiaque à deux niveaux : d’une part, parce que le cœur ne bénéficie pas de la systole auriculaire qui assure une partie du remplissage sanguin des ventricules, et, d’autre part, parce que le rythme moyen est généralement supérieur à 100 bat/min et peut atteindre 200 bat/min. Le risque majeur lié à cette pathologie est celui du flutter, c’est-à-dire de l’envoi possible, dans la circulation, d’emboles formés au niveau des oreillettes (particulièrement préjudiciables s’il s’agit de l’oreillette gauche, puisque le ventricule gauche envoie le sang dans la circulation générale, et en priorité vers le cœur et le cerveau). Ce risque est relativement faible lorsqu’une FA est permanente, tandis qu’il est augmenté lors d’épisodes de FA sur fond sinusal (FA paroxystique), surtout lors du passage d’un rythme à l’autre.

La tachycardie supra-ventriculaire (auriculaire ou jonctionnelle)
La tachycardie auriculaire peut avoir pour origine un foyer ectopique, une boucle de stimulation (flutter) ou une voie qui court-circuite la voie AV, dite voie accessoire, avec réentrée par le nœud AV Dans le cas d’un foyer ectopique, il s’agit d’un groupe de cellules situées dans les oreillettes, qui se dépolarisent spontanément et plus rapidement que le sinus, prenant ainsi sa place. La dépolarisation des oreillettes n’étant pas d’origine sinusale, la propagation de l’influx nerveux diffère de celle qui a pour origine le sinus, et l’on observe une onde P de forme inhabituelle. La fréquence typique de décharge de ce type de foyer est comprise entre 120 et 200, en absence de problèmes de conduction AV, les ventricules sont entraînés au même rythme. La décharge régulière d’un foyer ectopique localisé dans le nœud AV peut aussi être la cause d’une tachycardie, appelée tachycardie jonctionnelle (nodale), dans ce cas, la fréquence des battements peut atteindre 250 bat/min. Contrairement à la tachycardie auriculaire, aucune onde P ne précède les complexes QRS, car il n’y a pas d’activité auriculaire avant le battement (il peut y avoir une activité auriculaire rétrograde dont la trace sur l’ECG est noyée dans le complexes QRS).

Le principal risque de ce type de pathologie est le manque d’efficacité des ventricules qui, contraints de se contracter très fréquemment, n’ont pas le temps de se remplir correctement de sang : l’alimentation du corps en oxygène peut en être altérée.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
NOTIONS DE BASE EN CARDIOLOGIE
INTRODUCTION
1. LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE
1.1. Le cœur
1.2. La circulation sanguine
2. L’ELECTROPHYSIOLOGIE CARDIAQUE
2.1. Propriétés électrophysiologiques des cellules cardiaques
2.2. Le fonctionnement électrique du cœur
3. L’ELECTROCARDIOGRAPHIE
3.1. Présentation
3.2. Système de Dérivations électrocardiographiques
3.2.1. Les dérivations périphériques
3.2.1.1. Les dérivations périphériques bipolaires
3.2.1.2. Les dérivations périphériques unipolaires
3.2.2. Les dérivations précordiales
3.2.2.1. Position des électrodes précordiales
3.3. Le signal électrocardiogramme
3.3.1. Les ondes enregistrées sur un ECG normal
3.3.2. Les segments et intervalles qui caractérisent un ECG normal
3.4. Le rythme cardiaque
3.5. L’ECG ambulatoire (HOLTER)
4. LES PATHOLOGIES CARDIAQUES
4.1. Rythme sinusal
4.2. Les arythmies cardiaques
4.2.1. Types d’arythmies courantes
L’extrasystole
Le flutter atrial (auriculaire)
La fibrillation atriale (Fibrillation auriculaire)
La tachycardie supra-ventriculaire (auriculaire ou jonctionnelle)
La fibrillation ventriculaire
La tachycardie ventriculaire
4.2. Les Blocs
Bloc sino-auriculaire
Bloc auriculo-ventriculaire
Blocs de branche
4.3. Les extrasystoles
4.3.1. L’extrasystole ventriculaire (ESV)
4.3.2. L’extrasystole supra-ventriculaire (ESsV)
CONCLUSION
CHAPITRE II THEORIE DES ONDELETTES
INTRODUCTION
2.1. REPRESENTATION TEMPS-FREQUENCE : DE FOURIER AUX ONDELETTES
2.2. LES ONDELETTES
2.2.1. Définitions
2.2.2. Propriétés des ondelettes
2.2.2.1. Sélectivité en fréquence
2.2.2.2. Similarité
2.2.2.3. Symétrie
2.2.2.4. Orthogonalité
2.2.2.5. Régularité
2.2.2.6. Nombre de moments nuls
2.2.2.7. Facteur d’échelle minimal
2.2.2.8. Relation entre fréquence et échelle
2.2.3. La transformée en ondelette continue
2.2.3.1. Définition
2.2.3.2. Reconstruction
2.2.4. La transformée en ondelette discrète
2.2.4.1. Définition
2.2.4.2. L’analyse multi résolution
2.2.5. Paquet d’ondelette
2.3. CRITERES DE CHOIX DES ONDELETTES
2.4. APPLICATION DES ONDELETTES SUR LE SIGNAL ECG
CONCLUSION
CHAPITRE III TRAITEMENT DU SIGNAL ECG PAR LES ONDELETTES
INTRODUCTION
3.1. PRETRAITEMENT DU SIGNAL ECG
3.1.1. Types de bruits présents dans le signal ECG
3.1.1.1. Bruits d’origine technique
A. Le Bruit du réseau 50Hz
B. Les bruits dûs au mauvais contact électrode-peau
C. Autres bruits
3.1.1.2. Bruits physiques
A. Fluctuations de la ligne de base
B. Bruits dûs au signal électromyogramme EMG
C. Autres artefacts d’origine physique
3.1.2. Etat de l’art sur le filtrage de l’ECG
3.1.3. Filtrage de l’ECG
3.3.1.1. Principe du dé-bruitage par les ondelettes
Seuillage dur
Seuillage doux
3.3.1.2. Filtrage du signal ECG par ondelette
3.2. DETECTION DU COMPLEXE QRS
3.2.1 Etat de l’art sur la détection du complexe QRS
3.2.2. Principe de l’algorithme de détection des complexe QRS
3.2.2.1 Principe de l’algorithme implémenté
3.2.2.2 Analyse des Résultats Obtenus
CONCLUSION
CHAPITRE IV ETUDE ET DESCRIPTION DU RESEAU D’ONDELETTES
INTRODUCTION
4.1. NOTIONS DE BASE SUR LES RESEAUX DE NEURONES
4.1.1. Présentation
4.1.2. Neurone artificiel et neurone biologique
4.1.2.1. Neurone biologique
4.1.2.2. Neurone artificiel (formel)
4.1.3. Architectures des réseaux de neurones
A. Les Réseaux non bouclés « FEED-FORWARD »
A.1. Les Perceptrons
A.2. Les réseaux à fonction radiale (RBF)
B. Les Réseaux bouclés « FEED-BACK »
B.1. Les réseaux de Hopfield
B.2. Les cartes auto organisatrices de Kohonen
B.3. Les ART (Adaptive Resonance theory)
4.1.4. Apprentissage des réseaux de neurones
4.1.4.1. L’apprentissage non supervisé
4.1.4.2. L’apprentissage supervisé
4.1.4.3. L’apprentissage par renforcement
4.2. LES RESEAUX D’ONDELETTES
4.2.1. Réseau d’ondelettes dans la littérature
4.2.1.1. Principe générale du réseau d’ondelettes
4.2.2. Modèle du réseau d’ondelette
4.3 APPRENTISSAGE DES RESEAUX D’ONDELETTES
CONCLUSION
CHAPITRE V CLASSIFICATION DES BATTEMENTS CARDIAQUES PAR LES RESEAUX D’ONDELETTES
INTRODUCTION
5.1. L’INTELLIGENCE ARTIFICIELLE ET L’ECG
5.2. LES DONNEES ECG ETUDIEES
5.2.1. Description de la base de données MIT-BIH
5.2.2. Fichiers de la base MIT-BIH
a. Fichier de données (*.dat)
b. Fichier header (*.hea)
c. Fichier annotation (*.atr)
5.3. PARAMETRES D’EVALUATION DES PERFORMANCES
5.4. CLASSIFICATION DES ARYTHMIES CARDIAQUES
5.4.1. Collection de la base de données et choix des arythmies ciblées
5.4.2 Caractérisation des battements cardiaques
5.4.2.1 Choix du vecteur d’entrée
5.4.3 Classification des battements cardiaque par le réseau d’ondelette
5.4.3.1 Choix de la fonction d’ondelette
5.4.3.2 Choix de l’architecture du réseau d’ondelettes
5.4.3.3 Initialisation des paramètres du réseau d’ondelettes
5.5 RESULTAT OBTENUS ET DISCUSSION
5.6 COMPARAISON AVEC D’AUTRES METHODES
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE

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