Conception d'un système d'analyse et diagnostic d'un signal biomédical ECG :
-Traitement automatique d’enregistrement ECG
-Représentation temporelle et fréquentielle.
-extraction de l'intervalle RR,calcul de la fréquence cardiaque.
-Filtrage et diagnostique ( détection d'anomalie).
C'est un esposé que j'ai eu à présenter en classe (3èm année télécom & réseaux) qui avait pour but , de faire l'étude du traitement du signal cardiaque.
Formation d'initiation sur le développement sur microcontroleurs stm32 a base de microprocesseur ARM.
Elle présente tout les éléments de base nécessaire pour attaqué le domaine de développement sur cible embarqué.
Présentation du Projet sur l'application de l'intelligence artificielle sur le cancer du sein chez la femme. Si vous êtes intéressé par les travaux du document merci de me contacter par mail aicha01galledou@gmail.com
Projet de Mémoire sur l'application de l'intelligence artificielle sur le cancer du sein chez la femme. Si vous êtes intéressé par les travaux du document merci de me contacter par mail aicha01galledou@gmail.com
Rapport Stage PFE Bureau D'étude Electricité : ÉTUDE DE L’INSTALLATION ÉLECTR...SadokZgolli
This document is a project report for the electrical installation of a school complex located in Saint Georges de l'Oyapock, France. The complex includes a high school and middle school buildings. The report provides background information on the project scope and site plan. It also describes the required work, which includes a technical study of the lighting system and electrical installation for both low and high voltage. Calculation examples are provided for determining the lighting levels, cable sizes, short circuit currents and protection device ratings. The report aims to size the electrical installation appropriately and in compliance with relevant standards and regulations.
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Rapport Stage PFE Bureau D'étude Electricité : ÉTUDE DE L’INSTALLATION ÉLECTR...SadokZgolli
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Ce cours est une introduction au traitements informatique des images. Le traitement d'images consiste à changer la nature d'une image, afin de:
1.Améliorer de l’information contenue pour aider à l'interprétation par l'homme,
2.La rendre plus adaptée pour une perception autonome de la machine.
cours pour le scanner ,bases physique ;HISTORIQUE . FORMATION DE L IMAGE . CONSTITUTION D'UN SCANOGRAPHE ;PARAMETRES D'ACQUISITION ET DE
RECONSTRUCTION ; QUALITE DE L IMAGE
Rapport projet Master 2 - Intelligence ArtificielleYanis Marchand
Découverte de l'apprentissage par réseaux de neurones à travers une application concrète : la reconnaissance vocale.
Les données d'entraînement sont des enregistrements vocaux de personnes dans différents états émotionnels. Elles sont traitées par Transformée de Fourier et le réseau est entraîné à renvoyer l'état émotionnel de la personne enregistrée pour un échantillon donné.
Ce projet a été codé sous MatLab.
Conception et réalisation d’un robot de supervision : acquisition et échange ...BADDOU mohamed
Ce projet consiste à développer un robot de supervision mobile commandé à distance par un
Smartphone pour transmettre les données souhaitées à savoir : la température, l’humidité et la vidéo.
L’idée est de pouvoir concevoir un système mécatronique en prenant en compte les contraintes
techniques et matérielles pour arriver au développement d’un produit fonctionnel.
Projet de fin d'etude :Control d’acces par empreintes digitaleAbdo07
Projet de fin d'etude :Control d’acces par empreintes digitale
Réalisé par : AABIDA Abderrahime _NAJMA Soufiane _ AIT BBA Mohamed
Encadré par : M.ROUFI
Année Universitaire : 2014-2015
Université Cadi Ayyad
Faculté des sciences Semlalia
Marrakech
Mesure de température et humidité avec le capteur DHT11 et la Raspberry Pi 3Chiheb Ameur ABID
Ce TP corrigé illustre l'utilisation d'un capteur DHT11 à une carte Raspberry Pi 3 pour mesurer la température et l'humidité. Le code proposé est écrit en C++ en utilisant la bibliothèque pigpio et le dialecte C++17.
Etude d'installation électrique et réalisation de l'armoire électrique TGBTSadokZgolli
Etude d'installation d'éclairage, prise de courants, dimensionnement de circuits et réalisation pratique d'un TGBT du restaurant KFC rapport et annexe
Contact :
https://www.linkedin.com/in/sadok-zgolli/
zgollisadok@yahoo.com
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Rapport projet Master 2 - Intelligence ArtificielleYanis Marchand
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Projet de fin d'etude :Control d’acces par empreintes digitaleAbdo07
Projet de fin d'etude :Control d’acces par empreintes digitale
Réalisé par : AABIDA Abderrahime _NAJMA Soufiane _ AIT BBA Mohamed
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Mesure de température et humidité avec le capteur DHT11 et la Raspberry Pi 3Chiheb Ameur ABID
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Etude d'installation électrique et réalisation de l'armoire électrique TGBTSadokZgolli
Etude d'installation d'éclairage, prise de courants, dimensionnement de circuits et réalisation pratique d'un TGBT du restaurant KFC rapport et annexe
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https://www.linkedin.com/in/sadok-zgolli/
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WELCOME TO MY SLIDE;j'ai fait cette présentation lors de formation en cardiologie au niveau de CHU mustapha service cardiologie A2.
il va aider vous a interpréter les ECG avec quelque notions a propos les hypertrophies.
la mesure des principales caractéristiques des signaux vibratoires a permis l’essor de l’analyse vibratoire. Cette nouvelle forme de diagnostic et de suivi repose sur des outils de traitement de signal comme l’analyse de Fourier (FFT), l’instrumentation et l’électronique. L'analyse vibratoire est indispensable aussi bien dans l’industrie que dans les laboratoires ainsi que dans la réglementation pour la santé publique et celle du travailleur.
1. Projet tutoriel
Réalisé par
Marwa BHOURI
Rania FERCHICHI
Intitulé
Conception d’un système d’analyse et
diagnostic d’un signal biomédicale ECG
Année Universitaire
2016/ 2017
Encadré par : Mme. Imen Ben Ameur
République Tunisienne
*****
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
*****
Université de Monastir
*****
Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir
*****
Département de Technologie
2. 2
Sommaire
Liste de figures
Figure 1 :Les différentes déflexion de l’ECG .....................................................................................5
Figure 2 :Base de donnée www.phsionet.org......................................................................................8
Figure 3:Signal ECG initialement téléchargé.....................................................................................8
Figure 4:Les artefacts visibles sur l’électrocardiogramme..................................................................9
Figure 5:Densité spectrale de puissance d’un enregistrement .............................................................9
Figure 6:Représentation temporelle de l’enregistrement « sel117 »perturbé par un signal................ 10
Figure 7:Représentation temporelle du signal avant et après filtrage................................................ 10
Figure 8:Les familles d'ondelette Daubechies ...................................................................................11
Figure 9:Densité spectrale après filtrage...........................................................................................11
Figure 10:Détection des pics R.........................................................................................................12
Figure 11:Interface élaboré..............................................................................................................13
Introduction générale ..................................................................................................................... 3
Chapitre 1 : Généralité sur les signaux ECG...................................................................................... 4
I) Introduction……………………………………………………………………………………………………………………………….5
I.1) Les différentes déflexions de l’ECG.......................................................................................... 5
I.2) Les intervalles de l’ECG ........................................................................................................... 6
I .3) Les caractéristiques fréquentielles de l’ECG............................................................................ 6
Chapitre 2 : Méthodes de traitement d’un signal ECG ....................................................................... 7
I) Introduction ......................................................................................................................... 8
I.1) Lecture d’un enregistrement téléchargé.................................................................................. 8
I.2) Analyse spectrale du signal ECG ............................................................................................. 9
I.3) Filtrage numérique .............................................................................................................. 10
I.4) Détection de quelques pathologies ....................................................................................... 12
I.5) Présentation de l’interface................................................................................................... 13
Bibliographiques............................................................................................................................ 15
3. 3
Introduction générale
Dans le monde occidental, la première cause de mortalité provient des maladies
cardiovasculaires. L'électrocardiogramme (ECG) est un outil de mesure de l'activité électrique du
cœur. Il offre l'opportunité au médecin de décider de l'état structurel et fonctionnel du cœur d'un
patient [1] [2] .La détection traditionnelle d’un ECG se fait voie par voie.
Alors que, en ECG automatisé il s'agit tout d'abord d'opter pour une représentation unique de
l'ensemble de toutes les voies.
Toutefois, les enregistrements des électrocardiogrammes sont bien souvent bruités et parfois
peu exploitables. C’est alors qu’intervient le domaine du traitement du signal.
Grace aux différents outils que ce domaine nous propose, il est par exemple possible de d’ébruiter
et d’analyser les électrocardiogrammes de façon automatique.
L’importation des méthodes de traitement du signal appliquées au domaine du médical, et en
particulier au cardiaque, fournissent alors une aide au diagnostic.
Dans ce travail, nous nous intéressons plus particulièrement à l'analyse et à la détection
automatique de l’onde R constituante ce signal ECG.
Pour présenter notre travail, nous avons divisé notre rapport en deux parties.
Dans le premier chapitre, nous procédons à une étude théorique sur l’ECG.
Dans le deuxième, nous détaillons les différentes étapes de traitement d’un signal ECG. Et nous
finissons par la présentation de principaux éléments de l’interface de contrôle (HMI) géré par
l’environnement de développement GUI sous matlab.
5. 5
I) Introduction
L’électrocardiogramme est la représentation graphique du potentiel électrique qui commande
l’activité musculaire du cœur. Ce potentiel est recueilli par des électrodes mises à la surface de la
peau/Le signal est reçu par un appareil nommé l’electrograhie.
Nous proposons dans cette partie de rappeler quelques notions fondamentales
d’électrocardiographie dont on va parler de caractéristiques de signal ECG normale. La
connaissance de ces notions préliminaires est nécessaire pour comprendre l’utilité des traitements
apportés au signal ECG.
I.1) Les différentes déflexions de l’ECG
L’ECG se présente comme une suite de déflexions (ondes électriques) séparées par des
intervalles, correspond, chacune, à une phase de fonctionnement du cœur.
Il enregistre, successivement, la dépolarisation et la repolarisation auriculaires, puis la
dépolarisation et la repolarisation ventriculaires. Ces phénomènes sont suivi d’un repos électrique
qui correspond à la ligne de base iso électrique .Lorsque le système d’acquisition est mis en
fonctionnement, apparaît une succession de déflexions, séparées par des intervalles, qui ont une
terminologie bien précise.
Onde P : Déflexion correspondant à la dépolarisation des oreillettes droite et gauche, d’une
amplitude inférieure à 2,5 mm, et d’une durée inférieure à 0,11s.
Onde Ta : Déflexion correspondant à la repolarisation des oreillettes, habituellement non visible.
Complexe QRS : ensemble des déflexions correspondant à la dépolarisation des ventricules, sa
durée doit être comprise entre 0,006s et 0,1s.
Onde T : Déflexion correspondante à la repolarisation ventriculaire.
Figure 1 :Les différentes déflexion de l’ECG
6. 6
I.2) Les intervalles de l’ECG
Les différents phénomènes précédemment citées se retrouvent dans l’allure du signal
électrique issu du système d’acquisition de l’ECG .Le signal se décompose alors comme suit :
Intervalle PR ou PQR : Correspond au temps de conduction auriculo-ventriculaire (de début de
l’onde P au début du complexe QRS), sa durée doit être comprise entre 0,12s et 0,2s.
Intervalle ST ou RST : Il sépare la fin de la dépolarisation (fin du complexe QRS et le début de la
repolarisation ventriculaire (début de l’onde T).
Intervalle QT : Il s’agit de la distance entre le début du complexe QRS et la fin de l’onde T,
englobant la dépolarisation et la repolarisation ventriculaires.
Intervalle RR : Cet intervalle désigna le temps entre deux ondes R successives. La facilité de la
détection de l’onde R donne l’importance de cet intervalle qui sert à mesurer la fréquence
cardiaque.
I .3) Les caractéristiques fréquentielles de l’ECG
Le spectre de l’ECG normale s’étend entre une fréquence nulle et environ 100 Hz,
• l’onde P se caractérise par une bande spectrale de basse fréquence et de faible amplitude : ses
composantes fréquentielles sont entre 0, 5 Hz et 10 Hz.
• l’onde T se caractérise sur une bande spectrale analogue à celle de l’onde P entre 0, 5 Hz et 10 Hz
• le complexe QRS possède un contenu fréquentiel bien plus important que les autres ondes de
l’ECG. Ses composantes fréquentielles sont entre 10 Hz et 15 Hz.
• le contenu fréquentiel de la ligne de base et des éventuels artefacts de mouvement se situe entre
0, 5 Hz et 7 Hz.
8. 8
I) Introduction
Avant de passer au traitement de notre ECG, une phase de prétraitement s’impose.
Les résultats produits par les filtres analogiques ne sont pas suffisants. De nombreux travaux sont
encore consacrés à la recherche des algorithmes destinés à la purification du signal ECG numérisé.
Les algorithmes récents de filtrage sont à base de la transformation en ondelettes.
Nous allons dans ce chapitre, étudier le fonctionnement de ces traitements : filtrage, détection et
classification des ondes, analyse et interprétation automatiques.
I.1) Lecture d’un enregistrement téléchargé
Nous avons téléchargé nos signaux ECG à partir de la base de données «QT Database (qtdb) »
sous le site www.physionet.org [3] qui est conçue parmi les meilleures bases universelles.
Figure 2 :Base de donnée www.phsionet.org
Nos enregistrements sont de 10 secondes échantillonnées à 2500 points par seconde, provenant de
patients différents et présentant différentes morphologies des ondes composantes du signal.
Commençons par notre premier signal intitulé «sel117», C’est un ECG d’un homme, d’âge 69.
Figure 3:Signal ECG initialement téléchargé
9. 9
On remarque que notre signal présent des bruits et cela peut du aux conditions d’enregistrement de
l’ECG.
Parmi les principaux types de bruits observables sur un signal ECG citons :
*La dérive de la ligne de base : on appelle ligne de base la ligne isoélectrique du cœur. Elle
correspond au trace qui serait observe sur un ECG si le cœur n’avait aucune activité électrique. La
figure 4 montre un exemple de dérive de ligne de base sur un ECG.
*Interférence d’un signal à 50 Hz : les sources principales de ces interférences
proviennent du réseau de distribution électrique (signal a 50 Hz voire 60 Hz dans certains pays) et
des rayonnements électromagnétiques environnants, comme il est illustré dans la figure ci-dessous.
Figure 4:Les artefacts visibles sur l’électrocardiogramme
I.2) Analyse spectrale du signal ECG
Nous remarquons que notre spectre s’étend entre une fréquence nulle et environ 80 Hz.
Figure 5:Densité spectrale de puissance d’un enregistrement
Sur cette figure, on voit que l’énergie de l’ECG est repartie dans la bande [2Hz, 40Hz] qui recouvre
celle des bruits cliniques typiques [4]. On peut constater de ce spectre de fréquence, que notre signal
téléchargé présente que le bruit [5] du aux dérivés de la ligne de base caractérisé par une bande
de fréquence inferieure à 5Hz. Comme vous remarquez il ne contient pas le bruit d’interférence
50Hz, Alors nous avons pensées d’ajouter cette bande de fréquence pour vous faire voyer comment
peut on la filtrer.
10. 10
Figure 6:Représentation temporelle de l’enregistrement « sel117 »perturbé
I.3) Filtrage numérique
La plupart des bruits son situés à des fréquences inferieures à 2Hz et supérieure à 50Hz.
La solution à ce problème revient donc à filtrer le signal ECG par un filtre passe bande avec de
fréquence de coupure égale au deux fréquences précédente.
Filtrage de bruit interférence secteur f=50HZ :
Nous avons utilisé un filtre numérique Butterwoorth [6] passe-bas de fréquence de coupure
normalisé fc=50/100=0.5Hz.
Filtrage de bruit de la ligne de base f<1.5Hz :
On a utilisé un filtre numérique Butterwoorth passe-haut de fréquence de coupure normalisé
fc=2/100=0.02Hz.
Figure 7:Représentation temporelle du signal avant et après filtrage
Et pour améliorer de plus la qualité de notre ECG, nous avons abordées à la transformation en
ondelettes discrètes : [7] daubechies ‘db4’ à 8 niveaux (8=log2(Fe)) de décomposition.
Transformation en ondelette discrète
La transformée en ondelettes discrète (DWT, Discrete Wavelet Transform) est une implémentation
utilisant un ensemble discret d'échelles et de translations d'ondelettes obéissant à certaines règles.
En d'autres termes, cette transformée décompose le signal en un ensemble d'ondelettes
mutuellement orthogonales, ce qui constitue la différence principale avec la transformée en
ondelettes continue.
11. 11
Elle a été développé comme une approche alternative à la transformé de Fourier pour surmonter le
problème des résolutions temporelle et fréquentielle d’un coté et la non stationnarité des signaux de
l’autre coté. Aussi elle permet de séparer le bruit du reste du signal et fournit une évaluation du
niveau de bruit qui aide à trouver un seuil optimal pour la détection [8].
Il existe plusieurs formes d’ondelette. L’ondelette de Daubechies dbN (où db symbolise le nom
Daubechies et N l’ordre de l’ondelette) est conçue parmi mais la meilleure ondelette dans les
recherches.
L’ondelette Db4 permet d’avoir une bonne représentation du complexe QRS.
Figure 8:Les familles d'ondelette Daubechies
La commande wavedec sous matlab qui permet la décomposition en ondelette.
- ddencmp : permet le lissage de notre signal.
Et enfin la commande wdencmp permet la compression de notre signal afin de réduire la taille
d'information numérique (qualité de l'information compressée à partir de l'information complète),
mais aussi d'accélérer l'affichage d'information (qualité de l'affichage à partir d'un fichier
compressé).
Apres le filtrage, le spectre de puissance sera plus proche du spectre d’un ECG non bruité comme il
est illustré dans la figure ci-dessous.
Figure 9:Densité spectrale après filtrage
12. 12
I.4) Détection de quelques pathologies
Détermination de l’intervalle R-R et fréquence cardiaque
Pour déterminer l’intervalle RR nous avons suivit cette démarche [9] :
-Seuillage absolue : On choisit une valeur de seuil supérieure au maximum des ondes P et T.
-On fait un balayage de l’ECG pour déterminer les points d’amplitude supérieure à ce seuil et
remettre à zéros les autres points pour garder seulement l’onde R.
- Ensuite, on utilise la commande findpeaks pour déterminer la position de chaque pic R et son
amplitude.
- l’intervalle RR est la différence entre deux pics R successives multiplié par la période
d’échantillonnage.
- Fréquence cardiaque : est la division de 60 par l’intervalle RR.
Figure 10:Détection des pics R
Diagnostic
Pour le premier enregistrement « sel 177 » nous avons trouvé :
-L’intervalle RR=1.17 ms
-La fréquence cardiaque= 51 battement/min
La fréquence cardiaque « normale » est estimée entre 60 et 90 battements par minute [10]. Comme
nous remarquons la fréquence cardiaque de notre enregistrement est inferieure à 60 battements par
minute. Donc cet homme souffre de Bradycardie.
La bradycardie [11] se caractérise par un ralentissement du rythme cardiaque, qui devient trop bas
par rapport à la normale.
Pour le deuxième enregistrement «sel213 » :
-L’intervalle RR=1.17 ms
-La fréquence cardiaque= 51 battement/min.
Comme nous remarquons que la fréquence cardiaque de notre enregistrement est supérieure à
100 battements par minute. Donc cet homme souffre de Tachycarardie.
La tachycardie [12] est une arythmie cardiaque : elle se manifeste par l'accélération du rythme
cardiaque.
13. 13
I.5) Présentation de l’interface
Nous avons élaborées notre interface graphique par l’environnement de développement GUI sous
matlab [13].
Cette interface permet tout d’abord de :
-Introduire le signal à traité soit manuellement (éditions des champs) ou bien automatiquement
(téléchargement a partir d’une base de données d’extension .txt).
-Traitement automatique d’enregistrement ECG :
-Représentation temporelle et fréquentielle.
-Filtrage et diagnostique (nature d’anomalie, fréquence cardiaque).
Figure 11:Interface élaboré
14. 14
Conclusion et perspectives
Ce travail, par ces multiples aspects nous a permis de nous rendre compte sur le traitement
d’un signal biomédical ECG.
Il a fallu d’abord réfléchir sur la problématique du sujet et effectuer une recherche bibliographique
avant la mise en place de notre traitement. Cette recherche nous a été utile aussi bien pour le bon
choix du type filtrage d’ECG pour un prétraitement pertinent. Cette recherche bibliographique nous
a guidées aussi bien pour les méthodes de détection de pics R.
Ce projet nous a permis de nous familiariser avec le logiciel : Matlab et l’environnent GUI
avec lequel nous avons implémenté notre interface de traitement.
Ainsi nous avons pu appréhender les différentes étapes nécessaires à la conception et à la mise en
place d’un système de traitement de données biomédicales.
Ce système peut être amélioré par la détection des autres ondes forment le signal ECG, pour un
diagnostic judicieux.
Et aussi par la conception d’un système de surveillance ECG sans fil consiste à remplacer les
conducteurs utilisés dans un système de surveillance ECG normal par une solution sans fil. Le but
ultime serait que le patient aurait simplement des correctifs électroniques sur et donc être libre de se
déplacer.
À la fin de ce rapport, nous tenons à remercier notre cher tuteur Mme. Imen Ben Ameur
pour la passion qu’il nous a communiquée pour ce travail et nous espérons être à la hauteur de ses
attentes.