Construction des descripteurs

Analyse des signaux d'intérêts

Diérents types de signaux d'intérêts sont analysés, en combinant les potentiels des électrodes de mesures, comme par exemple, les signaux unipolaires et les signaux bipo-laires, présentés dans la première partie de ce manuscrit 2.2. L'avantage d'analyser dié-rents types de signaux d'intérêts est de mieux comprendre, l'activité électrique cardiaque ; et d'accéder à une information électrique qui, parfois invisible sur un signal d'intérêt, ap-paraît sur un autre.

Les potentiels des 128 électrodes, représentés par un battement moyenné, peuvent donc être combinés pour créer 4 types de signaux d'intérêts, présentés Figure 10.2 :  Les signaux unipolaires correspondent aux potentiels de chaque électrode. Au total,

128 signaux unipolaires sont analysés.

 Les signaux bipolaires verticaux correspondent à la soustraction entre les po-tentiels de deux électrodes adjacentes, dans le plan vertical, comme par exemple le potentiel de l'électrode 57 et le potentiel de l'électrode 58. Au total, 99 signaux bipolaires verticaux sont créés.

 Les signaux bipolaires horizontaux correspondent à la soustraction entre les po-tentiels de deux électrodes adjacentes, dans le plan horizontal, comme par exemple le potentiel de l'électrode 57 et le potentiel de l'électrode 68. Au total, 99 signaux bipolaires horizontaux sont créés.

 Les signaux laplaciens mettent en évidence l'information locale d'une activité élec-trique ( [McFarland et al., 1997]). Un signal laplacien correspond à la soustraction entre le potentiel d'une électrode centrale et la moyenne des potentiels de ses 8 électrodes voisines. Au total, 72 signaux laplaciens sont créés.

Par simplication de langage, les termes d'unipolaire, bipole, et laplacien, pourront être employés à la place de : signal unipolaire, signal bipolaire et signal laplacien. Présentation des marqueurs analysés

Dans la partie précédente, paragraphe 8.2.4, des marqueurs électriques caractérisant les cicatrices myocardiques du modèle in silico, ont été sélectionnés. Au total, 14 marqueurs sont étudiés ici. Un marqueur est mesuré sur l'ensemble des signaux pour

10.3. Workow de conception des cartes de caractérisation électrique

Figure 10.2  Types de signaux analysés dans cette étude

4 types de signaux sont analysés dans cette étude : des unipolaires associés aux potentiels mesurés par l'électrode correspondante ; des bipôles horizontaux et verticaux correspondant à la

soustraction des potentiels de deux électrodes adjacentes ; et des laplaciens correspondant à la soustraction entre le potentiel d'une électrode centrale et la moyenne des potentiels de ses 8

électrodes voisines.

un type de signal d'intérêt choisi. Par exemple, si le signal d'intérêt choisi est le signal laplacien, le marqueur sera mesuré sur les 72 signaux laplaciens. Suivant le marqueur considéré, les signaux peuvent être ltrés (ltrage entre 40-250Hz, décomposition en ondelettes à diérents niveaux) ou non. Ces marqueurs sont présentés dans le tableau Figure 10.3.

NB : Les 14 marqueurs sont calculés similairement aux marqueurs présentés dans la partie 3 (8.2.4), à l'exception de la durée du QRS. La durée du QRS correspond à la durée entre deux indicateurs : un indicateur de début de QRS et un indicateur de n de QRS. Dans le modèle in silico, l'indicateur de début de QRS correspondait, par défaut, au début du signal simulé. En revanche, dans cette section, celui-ci correspond à l'indicateur de début du QRS mesuré sur le VM, calculé lors de la détection des PTV pour chaque patient. Les détails de l'étude des PTV sont présentés en annexe A. Pour chaque patient, la position de cet indicateur de début du QRS est la même pour chaque battement moyenné. Ainsi, seul l'indicateur de n de QRS sera variable d'un battement moyenné à l'autre. Les méthodes de placement de l'indicateur de n de QRS et de calcul de la durée du QRS sont similaires à celles utilisées dans le modèle

in silico 8.2.3.

Figure 10.3  Tableau des 14 marqueurs utilisés pour les données cliniques 14 marqueurs sont mesurés sur les diérents signaux d'intérêts.

SI : signal d'intérêt, TOD : transformée en ondelettes discrète, TOC : transformée en ondelettes continue

A ce stade, chaque patient, est caractérisé, par les distributions des valeurs de chaque marqueur mesuré sur les 128 unipolaires, les 72 laplaciens, les 99 bipoles verticaux et les 99 bipoles horizontaux.

Analyse spatiale des marqueurs : trois niveaux de granularité

An de proposer une caractérisation de la signature électrique d'un patient, la plus ne possible, une analyse à plusieurs échelles spatiales est réalisée.

La localisation des substrats anormaux permet de caractériser certaines pathologies cardiaques. Cette observation a conduit à la division du torse en plusieurs zones d'ana-lyse. La distribution des valeurs obtenues pour chaque marqueur et pour chaque type de signal d'intérêt, peut être analysée selon trois niveaux de granularité, comme le montre la Figure 10.4.

10.3. Workow de conception des cartes de caractérisation électrique Niveau de granularité 1 : analyse globale

Les distributions des valeurs sont analysées à une échelle globale. En d'autres termes, les distributions analysées correspondent aux valeurs de chaque marqueur mesuré sur l'ensemble des signaux du torse.

Niveau de granularité 2 : analyse régionale

Pour ce second niveau de granularité, le torse est divisé en 4 régions :  une région supérieure gauche, couvrant les signaux de 30 électrodes ;  une région inférieure gauche, couvrant les signaux de 34 électrodes ;  une région supérieure droite,couvrant les signaux de 25 électrodes ;  et une région inférieure droite ; couvrant les signaux de 29 électrodes.

Ainsi, les distributions des valeurs sont analysées par région. Par exemple si le choix est d'étudier la distribution de la région supérieure droite, la distribution analysée est celle associée aux valeurs des marqueurs, mesurés uniquement sur les signaux présents dans cette région.

Niveau de granularité 3 : analyse locale

Pour ce niveau, la distribution est réduite à l'analyse d'une seule valeur pour chaque marqueur mesuré sur un unique signal. Cette analyse locale, conduira à proposer une méthodologie diérente, par rapport aux deux niveaux de granularités macroscopiques précédents.

Analyse des paramètres statistiques pour les niveaux de granularité 1 et 2 Les distributions des N valeurs, de chaque marqueur (pour chaque type de signal d'intérêt) pour les niveaux de granularité 1 et 2, peuvent être caractérisées par 6 paramètres statistiques. Le niveau de granularité 3, correspondant à l'analyse de la valeur d'un marqueur mesuré sur un seul signal, ne permet pas une étude statistique de cette distribution.

Les 6 paramètres statistiques caractérisant la distribution spatiale de chaque niveau de granularité sont :

 La moyenne ;  L'écart-type ;  La médiane ;  L'interquartile ;

 Le minimum au 5ème pourcentile ;  Le maximum au 95ème pourcentile.

Figure 10.4  Présentation des 3 niveaux de granularités étudiés

3 niveaux de granularité sont étudiés dans ce travail. Le niveau de granularité 1 correspond à une analyse globale (analyse de la distribution des valeurs d'un marqueur, sur l'ensemble du torse). La bande de 10 électrodes dans le dos n'est pas représentée ici mais est prise en compte

dans ce niveau de granularité global. Le niveau de granularité 2 correspond à une analyse régionale dans laquelle le torse est divisé en 4 régions (analyse de la distribution des valeurs

d'un marqueur pour la région considérée). Le niveau de granularité 3 est une analyse locale (analyse de la valeur d'un marqueur mesuré sur un signal).

Le choix d'étudier à la fois les couples, moyenne/écart-type et médiane/interquartile, a été fait car aucune préférence entre ces deux couples de métriques ne pouvait être rigoureusement justiée.

Création des descripteurs et construction des cartes de caractérisation électrique

Un descripteur macroscopique, représenté Figure 10.5, correspond à la valeur d'un paramètre statistique caractérisant la distribution, sur un niveau de granularité macro-scopique (niveau 1 ou 2), d'un marqueur, pour un signal d'intérêt particulier. Ainsi, à chaque fois que le terme de descripteur macroscopique sera employé, celui-ci fera référence à la combinaison de ces 4 élements. Dans les prochains chapitres, il pourra également être noté descripteurmacro.

An de ne pas multiplier le nombre de descripteurs, le choix a été de se focaliser, dans un premier temps, sur des échelles macroscopiques (niveaux de granularités 1 et 2) qui apportent une information globale de l'information, et de traiter le troisième niveau de granularité dans un second temps. En tout, 1680 descripteurs sont obtenus, permettant de créer une "carte de caractérisation électrique" complète de chaque patient. Le détail de l'obtention de ces 1680 descripteurs est représenté Figure 10.6.

10.3. Workow de conception des cartes de caractérisation électrique

Figure 10.5  Qu'est-ce qu'un descripteur macroscopique ?

Un descripteur macroscopique correspond à la combinaison de 4 éléments : un signal d'intérêt, un marqueur, un niveau de granularité macroscopique (niveau 1 global ou 2 régional), et un paramètre statistique. 128e : 128 électrode, SD : Supérieur droit, IG : Inférieur gauche, SG :

Supérieur gauche, ID : Inférieur droit

A l'issue de cette étape, chaque patient, de chaque population (contrôle, DAVD, CM, BRs et FVI) est décrit par une "carte de caractérisation électrique" constituée de 1680 descripteurs. La population contrôle peut ainsi être représentée par la distribution des cartes de caractérisation électriques de chaque patient contrôle. De ces cartes électriques, une carte électrique réduite, spécique à chaque pathologie, peut être sélectionnée.