Soutenance mémoire
Extraction de règles de classification à partir d’un arbre de décision
Anatomie du cœur :
Le cœur humain est un organe creux qui mesure en moyenne 13 cm de long sur 8 cm de large, et qui pèse environ 300 grammes chez l‟homme adulte, et 250 grammes chez la femme adulte. Il se situe dans la partie antérieure caudale du médiastin, la partie centrale du thorax (vers le front de la cavité thoracique et il est légèrement déplacé vers la gauche) [6].Le cœur propulse le sang grâce aux contractions de son tissu musculaire appelé myocarde (Figure 0.1). Une épaisse cloison le divise en deux moitiés (cœur gauche/cœur droit), et chacune d‟elles comporte deux cavités : l‟oreillette et le ventricule. À chaque battement, le myocarde suit la même séquence de mouvement : le sang pauvre en oxygène arrive au cœur par la veine cave, il y entre par l‟oreillette droite, et en est chassé par sa contraction appelée systole auriculaire qui le déplace dans le ventricule droit. La systole ventriculaire (contraction des ventricules) propulse à son tour le sang du ventricule droit vers les poumons où il va se charger en oxygène. De retour au cœur par les veines pulmonaires, le sang s‟accumule dans l‟oreillette gauche puis, lors de la systole auriculaire, passe dans le ventricule gauche qui lors de la systole ventriculaire l‟envoie vers les organes par l‟artère aorte (Figure 0.1)
Principe de l’électrocardiogramme (ECG)
Un signal ECG est très utilisé dans la routine clinique par les cardiologues afin de connaître les origines des anomalies cardiaques, il mesure l‟activité électrique du cœur par l‟emploi d‟électrodes externes mises au contact de la peau sur le torse. L‟activité mesurée,formée d‟ondes qui permettent d‟identifier les phases de systoles et diastoles des oreillettes et des ventricules, rend compte de l‟activité cardiaque sous-jacente.Les processus de dépolarisation et repolarisation des structures myocardiques se présentent dans l’ECG comme une séquence de déflections ou ondes superposées à une ligne de potentiel zéro, appelée ligne isoélectrique. L’ordre et la morphologie de ces ondes dépendent de deux aspects fondamentaux : la structure anatomique d’initiation de l’impulsion électrique (i.e. le nœud sinusal, une structure jonctionelle, . . .) et la séquence de conduction à travers le myocarde.Dans le cas physiologique, comme il a déjà été présenté, l’impulsion est initiée dans le nœud sinusal. Le front de dépolarisation auriculaire résultant est représenté dans l’ECG par l’onde P. Cette onde se caractérise au niveau spectral par une composante basse fréquence de faible énergie, qui limite souvent son observation dans plusieurs dérivations ECG, spécialement dans des conditions de bruit. La repolarisation auriculaire est représentée par l’onde Ta et sa direction est opposée à celle de l’onde P. Généralement l’onde Ta n’est pas visible dans l’ECG car elle coïncide avec le complexe QRS d’amplitude plus importante. Ce dernier correspond à la dépolarisation ventriculaire et représente la déflection de plus grande amplitude de l’ECG.Il est constitué de trois ondes consécutives (les ondes Q, R et S. Le processus de repolarisation ventriculaire est reflété par l’onde T. Dans certaines occasions, une onde, dite onde U, de très basse amplitude peut être observée après l’onde T. Bien que son origine physiologique n’ait pas encore été démontrée, l’onde U (fréquemment observée chez les athlètes) est souvent associée aux processus de repolarisation ventriculaire tardive.La figure 1.3 présente la génération d’une activité électrique corrélée aux diastoles et systoles par le cœur. A gauche, formation d’une onde P lors de la systole des oreillettes. A droite, formation d’une onde R par la systole des ventricules. T correspond à la repolarisation du tissu cardiaque
Rythme cardiaque :
Le rythme cardiaque est – au sens médical du terme – le mécanisme électro physiologique à l‟origine de la contraction des ventricules. Définir le rythme est le préambule à toute interprétation de l‟électrocardiographie [5].Dans le sens commun, le rythme (fréquence) est le nombre de battements cardiaques (pulsations) par unité de temps (généralement la minute). Un synonyme usuel est le pouls, bien que ce dernier terme désigne plus précisément la perception au toucher de l’artère battante,permettant, certes d’évaluer les battements cardiaques, mais apportant également d’autres renseignements. Chez l’adulte en bonne santé, au repos, le pouls se situe entre 50 (sportif pratiquant l’endurance) et 80 pulsations par minute. Pendant un effort, la fréquence cardiaque maximale théorique est de 220 moins l’âge (exemple : 18 à 40 ans) [8].Plusieurs conditions peuvent faire accélérer ou ralentir le rythme cardiaque. Sa mesure est un outil diagnostique très important [7].L’analyse du rythme cardiaque sur l’électrocardiogramme se fait en 2 étapes, vérifiant d’une part la régularité du rythme et d’autre part l’origine du rythme cardiaque qui peut être généré par 5 centres stimulateurs:
Sinusal (du nœud sinusal)
Jonctionnel (du nœud atrio-ventriculaire)
Ventriculaire (myocytes ventriculaires)
Ectopique (foyer auriculaire)
Artificiel (pace maker)
Arythmie ou Troubles du rythme cardiaque
Le rythme est dit régulier lorsque l’espace R-R entre 2 complexes QRS consécutifs reste le même sur tout le tracé ECG. Il est irrégulier si l’espace R-R n’est pas constant. Ceci arrive en de nombreuses circonstances:
arythmie respiratoire
extrasystoles
arythmie complète par fibrillation auriculaire …
L’arythmie, qui peut être bénigne ou maligne, est un trouble du rythme cardiaque, c’est-à-dire une irrégularité des contractions du cœur [8].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 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, on peut faire de l’arythmie sans faire de palpitations (on ne sait donc pas que le cœur bat de façon anormale). La palpitation est le principal symptôme de l’arythmie. Il est à noter que la palpitation peut également se manifester chez les personnes qui présentent une très grande sensibilité psychologique ou qui souffrent d’anxiété, sans pour autant faire de l’arythmie.
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Table des matières
TABLE DES MATIERES
TABLE DES FIGURES
RESUME
ABSTRACT
CHAPITRE 1 LE CŒUR ET L’ELECTROCARDIOGRAPHIE
PRESENTATION
1.1 LE SYSTEME CARDIOVASCULAIRE
1.2 ANATOMIE DU CŒUR :
1.3 FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE
1.4 L’ELECTROCARDIOGRAPHIE : (OU L‟ART D‟ENREGISTRER L‟ACTIVITE ELECTRIQUE DU CŒUR) :
1.4.1 Principe de l’électrocardiogramme (ECG)
1.5 ONDES CONSTITUANTS UN ECG :
1.5.1 Onde P :
1.5.2 Le complexe QRS :
1.5.3 L’onde T :
1.5.4 L’intervalle PR
1.6 RYTHME CARDIAQUE :
1.6.1 Origine sinusale :
1.6.2 Origine jonctionnelle
1.6.3 Origine ventriculaire :
1.6.4 Origine ectopique auriculaire
1.6.5 Origine artificielle (pace maker)
1.7 ARYTHMIE OU TROUBLES DU RYTHME CARDIAQUE
1.7.1 Extrasystole :
1.7.2 Bradycardie :
1.7.3 Fibrillation auriculaire
1.7.4 Tachycardie ventriculaire
1.7.5 Tachycardie paroxystique (c’est-à-dire qui arrive par crise)
1.7.6 Fibrillation ventriculaire
1.8 EXTRASYSTOLES
1.8.1 Cause des extrasystoles :
1.9 TYPES D‘EXTRASYSTOLES:
1.9.1 Extrasystoles auriculaires (ESA):
1.9.2 Extrasystoles nodales (ou jonctionnelles) (ESJ)
1.9.3 Extrasystoles ventriculaires (ESV):
CHAPITRE 2 LES ARBRES DE DECISION CLASSIQUES ET FLOUS
PRESENTATION
1.10 ARBRE DE DECISION CLASSIQUE
1.10.1 Construction d’un arbre de décision
1.10.1.1 Bases de règles :
1.10.1.2 Prétraitements
1.10.1.3 Algorithme de l’arbre de décision:
1.10.1.4 Phase d’apprentissage
1.10.2 Elagage d’un arbre de décision
1.10.2.1 Le pré-élagage :
1.10.2.2 Le post-élagage
1.10.3 Algorithme de création de l’arbre
1.10.3.1 Algorithme ID3 (Induction of Decision Tree)
1.10.4 Autres algorithmes
1.10.4.1 Algorithme C4.5
1.10.4.2 Algorithme CART (Classification and Regression Tree)
1.11 ARBRE DE DECISION FLOU :
1.11.1 Concepts de la logique floue:
1.11.1.1 Historique:
1.11.1.2 Sous-ensembles flous
1.11.1.3 Opérations de base sur les sous-ensembles flous :
1.11.2 Principes d’un arbre de décision flou
1.11.2.1 Construction des arbres de décision flous :
1.11.3 Caractéristiques principales d’un arbre de décision flou:
1.11.4 Induction d’un arbre de décision flou
1.11.5 Optimisation de l’arbre de décision flou:
1.12 RESUME :
CHAPITRE 3 RESULTATS ET INTERPRETATIONS
PRESENTATION
3.1 CHOIX DES VARIABLES D’ENTREE
3.1.1 Caractérisation du vecteur d’entré
3.1.2 Présentation de la base de données
3.1.3 Caractérisation du signal ECG
3.1.4 Analyse des variables d’entrée
3.1.5 Analyse de l’importance des variables :
3.1.6 Présentation du logiciel FisPro :
3.1.7 Exploration de la base de données
3.1.7.1 Représentation bidimensionnelle
3.1.7.2 Représentation tridimensionnelle :
3.2 CONSTRUCTION DU SYSTEME D’INFERENCE FLOU (SIF) :
3.2.1 Choix des modalités floues et de quelques paramètres :
3.2.2 Critères de performances
3.2.3 Étape de construction et d’analyse de l’arbre de décision flou :
3.2.3.1 Lecture de l’arbre :
3.2.3.2 Extraction de règles de classification à partir d’un arbre de décision
3.2.4 Choix initiaux des modalités floues :
3.2.4.1 1ere expérimentation :
3.2.4.2 2ième expérimentation
3.2.4.3 3ième expérimentation
3.2.4.4 4ième expérimentation
3.2.4.5 5ème expérimentation
4.CONCLUSION GENERALE
5. A BASE DE DONNEES MIT-BIH :
BIBLIOGRAPHIE
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