M´ethodologie de comparaison

Pour effectuer cette comparaison, nous avons s´electionn´e des r`egles repr´esentant des arythmies reconnaissables `a la fois par Kardio et par Calicot : le rythme sinusal (rs), le bloc de branche gauche (lbbb) et le mobitz de type II. Le but est de transformer chacune de ces r`egles en chroniques CRS pour tester les performances des deux syst`emes avec le reconnaisseur de chroniques. Dans le cas de Calicot, la transformation est automatique (cf Section 2.2.2). Dans le cas de Kardio, il est tout d’abord n´ecessaire de transformer les r`egles de pr´ediction causales en r`egles de classification transposables en chroniques.

Soit A ⇒ D une r`egle de pr´ediction de Kardio o`u A est une arythmie et D = a1∧, . . . ∧ an une description de l’ECG. Soient A1 ⇒ D, A2 ⇒ D, . . . , An ⇒ D toutes les autres r`egles de pr´ediction dans lesquelles toute la description de l’ECG D est impliqu´ee par une arythmie A_i.

On a donc A ∨ A₁∨ A2∨ . . . ∨ An⇒ D.

Si on consid`ere que la th´eorie de Kardio est compl`ete, on peut utiliser l’hy-poth`ese du monde clos [Genesereth et Nilsson, 1987] et compl´eter la r`egle pr´ec´e-dente : D ⇔ A ∨ A1∨ A2∨ . . . ∨ An.

Le fait de s´electionner, pour la comparaison des deux syst`emes, seulement trois arythmies dans la base de connaissance de Kardio exclut la possibilit´e d’utiliser l’hy-poth`ese du monde clos pour l’interpr´etation des r`egles de Kardio. En particulier, lorsque l’on ignore volontairement les connaissances concernant A<sub>1</sub>, A<sub>2</sub>, . . . , A<sub>n</sub>, on ne peut pas r´eduire la r`egle D ⇒ A ∨ A1∨ A2∨ . . . ∨ An `a D ⇒ A. Par cons´equent, nous utilisons un nouveau symbole N C (pour “Non Connu”) repr´esentant la connaissance possiblement perdue et notons la r`egle pr´ec´edente D ⇒ A ∨ N C. Cette r`egle est inter-pr´et´ee comme suit : “si D est une description de l’ECG alors A est un trouble possible”. Si une chronique construite `a partir d’une r`egle de classification de Kardio est recon-nue, cela ne signifie donc pas que l’arythmie associ´ee est l’unique diagnostic possible correspondant `a une description d’ECG donn´ee. On peut en revanche conclure que, si la chronique n’est pas reconnue, l’arythmie associ´ee n’est pas un diagnostic possible.

Exemple 5 (R`egle de pr´ediction de Kardio pour l’arythmie lbbb)

[bundle_branches = lbbb] => [dominant_QRS = wide_LBBB] &

[rate_of_QRS = under_60..between_100_250]&

[ectopic_QRS(1) = wide_LBBB \/ wide_non_specific \/ absent] \/

[dominant_QRS = wide_LBBB]&

[ectopic_PR(1) = meaningless \/ after_QRS_is_P]& [ectopic_QRS(1) = wide_RBBB ]

\/

M´ethodologie de comparaison de deux syst`emes de monitoring des arythmies cardiaques45

[ectopic_QRS(1) = wide_LBBB ] \/

[rhythm_QRS = regular]&

[relation_P_QRS = meaningless \/ after_P_always_QRS \/ independent_P_QRS]& [dominant_PR = meaningless \/ after_QRS_is_P]&

[dominant_QRS = wide_RBBB \/ wide_non_specific] & [ectopic_QRS(1) = wide_LBBB ]

Pour la r`egle de pr´ediction de l’exemple 5, un grand nombre de chroniques vont ˆetre construites. En particulier, pour la premi`ere partie de la r`egle, l’attribut under_60..between_100_250du langage de Kardio qui signifie que l’intervalle RR est soit inf´erieur `a 60 ms soit compris entre 100 et 250 ms ne peut pas ˆetre repr´esent´e par une seule r`egle de classification. De plus, dans cette premi`ere partie, la r`egle ne donne aucune information sur le comportement de l’onde P . Nous avons donc consid´er´e que cette onde n’´etait pas significative. Du point de vue de la reconnaissance de chroniques, cela revient `a dire qu’on autorise toutes les ondes P possibles entre les complexes QRS. L’exemple 6 donne un ensemble de r`egles P rolog correspondant `a la premi`ere partie de la r`egle de pr´ediction de l’exemple 5 pour un rythme inf´erieur `a 60 ms. Le pr´edicat non representative(p) signifie que l’onde P peut intervenir `a n’importe quel moment et sous n’importe quelle forme durant la s´equence d´ecrite par le r`egle. wide LBBB et wide other sont des caract´eristiques du complexe QRS.

Exemple 6 %RR1 short = under 60 rule(lbbb) :-non_representative(p), qrs(R0, wide_LBBB), qrs_ectopic(R01,X), suc(R01,R0), in(X,[wide_LBBB,wide_other]), qrs(R1,wide_LBBB), R0 \== R1, rr1(R0,R1,short). rule(lbbb) :-non_representative(p),

qrs(R0, wide_LBBB), %qrs_ectopic absent qrs(R1,wide_LBBB),

R0 \== R1,

rr1(R0,R1,short).

%RR1 normal = between 100-250 ....

Nous avons utilis´e le mod`ele cardiaque Carmen (cf. Section 1.2.1) pour la premi`ere partie de nos exp´erimentations afin de simuler des ´electrocardiogrammes. Carmen

fournit ´egalement la repr´esentation des signaux sous forme symbolique comme le fait le module d’abstraction temporelle de Calicot. La synth`ese des repr´esentations symbo-liques se fait en trois ´etapes. Avant de commencer la simulation, le mod`ele cardiaque Carmen est initialis´e. Un ensemble de param`etres identifi´es comme d´eclencheur de pathologies cardiaques (comme lbbb ou mobitz ) est charg´e dans Carmen. Puis, des sc´enarios associ´es aux pathologies voulues sont g´en´er´es al´eatoirement par le mod`ele en modifiant les param`etres physiologiques du mod`ele toutes les quatre secondes. Enfin, `a la fin de chaque simulation, la repr´esentation symbolique interne de chaque onde g´e-n´er´ee par le mod`ele est transform´ee en ´ev`enements d´ecrits `a la fois dans un langage propre `a Calicot mais aussi dans un langage propre `a Kardio. La figure 2.6 montre un exemple de telles repr´esentations symboliques dans le cas de Kardio et de Calicot. Ces ´ev`enements sont les entr´ees du reconnaisseur de chroniques.

KARDIO CALICOT 4377 qrs[abnormal] 5208 qrs[abnormal] 5239 p_wave[normal] 6323 p_wave[abnormal] 6525 qrs[abnormal] 7408 p_wave[normal] 7618 qrs[abnormal] 8111 qrs[abnormal] 8493 p_wave[abnormal] 4377 qrs[wide_LBBB] 5208 qrs_ectopic[wide_LBBB] 5239 p_wave[normal] 6323 p_wave[abnormal] 6525 qrs[wide_LBBB] 7408 p_wave[normal] 7618 qrs[wide_LBBB] 8111 qrs_ectopic[wide_LBBB] 8493 p_wave[abnormal] ... ...

Fig. 2.6 – Exemple de descriptions d’ECG correspondant `a des s´equences (Instant d’apparition ´Ev`enement correspondant) pour Kardio et Calicot pour une arythmie de type mobitz.

Les r´esultats de la reconnaissance de chroniques sont ensuite utilis´es pour ´evaluer les performances des deux syst`emes. Pour compenser la diff´erence de s´emantique des r`egles de classification provenant des deux syst`emes, nous avons d´ecid´e de compter comme bonne reconnaissance (vrai positif : V P ) une arythmie qui est dans l’ensemble des diagnostics possibles et qui devrait ˆetre reconnue, comme faux n´egatif (F N ) une arythmie qui n’est pas dans l’ensemble des arythmies reconnues alors qu’elle devrait s’y trouver, comme faux positif (fausse alarme), une arythmie qui est dans l’ensemble des arythmies reconnues alors qu’elle ne devrait pas y ˆetre. Dans le cas de faux posi-tifs, lorsque l’arythmie annot´ee n’est pas l’une des trois arythmies ´etudi´ees (les fichiers d’annotations m´edicales n’ont bien sˆur pas ´et´e modifi´es et contiennent d’autres aryth-mies), elle est exceptionnellement compt´ee comme V P si l’arythmie d´etect´ee `a la place est un rythme sinusal. En effet, dans les r`egles du syst`eme Kardio, le rythme sinusal peut tr`es souvent ˆetre combin´e `a d’autres troubles du rythme et dans ce cas, il est possible que la bonne arythmie ait ´et´e reconnue avec la base de connaissances com-pl`ete. En pratique, la d´etection des vrais n´egatifs (V N ) est calcul´ee par la formule V N = T ot − V P + F P + F N ou T ot est le nombre total de reconnaissances.

M´ethodologie de comparaison de deux syst`emes de monitoring des arythmies cardiaques47

Les crit`eres de comparaison utilis´es sont la sensibilit´e qui donne la probabilit´e de bonne classification d’un rythme observ´e et la sp´ecificit´e qui refl`ete la capacit´e du syst`eme `a ne pas proposer un rythme particulier si le rythme observ´e n’est pas le rythme annot´e. Ces mesures sont respectivement calcul´ees par les formules :

SEN S = _{V P}^{V P}_{+F N}, SP EC = _{F P}^{V N}_{+V N}.