Soutenance mémoire
Selon des rapports de statistiques récemment publiés par les Nations Unies, l’âge moyen de la population devrait croître rapidement dans les pays développés dans la prochaine décennie. Ce qui entraine une augmentation très importante du coût des soins de santé. Cependant, les dernières innovations technologiques dans les différents domaines viennent à point nommé pour la mise en place de nouvelles approches plus efficaces et à coût abordable de prise en charge sanitaire des personnes [7].
Les soins de santé constituent un élément essentiel de la vie humaine. Chacun de nous a besoin d’un suivi périodique des paramètres vitaux et traitements adéquats sur la base de ses données médicaux et son état de santé. Ces processus deviennent encore plus vitaux quand les gens atteignent un certain âge et ne sont pas en mesure de suivre leur état de santé correctement sans un personnel médical spéciale ou des équipements sophistiqués pour la surveillance. Plus une personne vieillit, plus large sera l’éventail des maladies possibles qu’il faut surveiller de prés. Les situations d’urgence imprévues peuvent se produire à tout moment. Dans cette situation, le malade doit être transporté d’urgence à l’hôpital, observé par un personnel médical et traité à temps si certains paramètres sont anormaux. Dans de nombreux cas, même un court délai du trajet pourrait conduire à des conséquences dangereuses y compris le décès du patient.
De nos jours, différents dispositifs et systèmes de surveillance de patients ont été proposés et mis en place [8] [9] [7]. Ils possèdent un certain nombre de capacités diverses et peut aider le personnel à l’hôpital pour travailler avec des personnes âgées ou handicapées. Toutefois, normalement, ces paramètres de santé de base sont surveillés et mesurés par le personnel médical seulement à des intervalles discrets. Cette approche commune peut parfois conduire à la perte de données cruciales (par exemple pendant la nuit). Par conséquent, un intérêt particulier doit être porté sur les techniques de surveillance continue. Ce type de surveillance doit être capable de fournir une information fiable et de façon continue sur le patient, et permettre d’enregistrer les situations d’urgence et réagir de manière appropriée à tout changement important dans les conditions de santé de la personne en temps réel [5].
Basé sur les éléments précédents, nous pouvons formuler l’objectif principal de notre travail, qui consiste en la combinaison des derniers développements dans le marché de la téléphonie mobile et des dispositifs de détection et de capture de signaux physiologiques de patients. Le but est de créer un système de surveillance continue et efficace.
Systèmes embarqués communicants: Applications au domaine médical
Dans ce chapitre nous nous intéressons en premier lieu aux systèmes embarqués d’une manière générale (caractéristiques, complexité, criticité, fiabilité). Suite à quoi, nous présentons les systèmes embarqués mobiles, tout en mettant l’accent sur les dispositifs médicaux de surveillance des paramètres physiologiques des patients, qu’ils soient mobiles ou fixes. Un système embarqué est un système complexe qui intègre du logiciel et du matériel conçus ensembles afin de fournir des fonctionnalités données [5]. Pour satisfaire les besoins accrus des utilisateurs en terme de mobilité, le domaine des communications mobiles a suscité un intérêt particulier en termes de recherche et de développement technologique ces dernières années. Les domaines dans lesquels on trouve des systèmes embarqués sont de plus en plus nombreux. Le système embarqué était à l’origine très présent dans les transports avec des applications telles que le pilotage automatique ou l’assistance au freinage (ABS) dans l’aviation ou l’industrie automobile. Dans le domaine de la santé avec la conception des technologies innovantes pour construire des systèmes de soin pour détecter des comportements anormaux, comme les comportements inattendus qui peuvent être liés à un problème de santé[30]. Il a depuis beaucoup évolué et a désormais pris place dans les objets de notre vie quotidienne, notamment via l’électroménager. Enfin, il a servi de base à la téléphonie mobile et plus généralement à l’informatique mobile. En effet, l’informatique mobile connaît depuis la fin des années 1990 un essor important. Deux aspects principaux contribuent à cet essor.
D’une part le développement des calculateurs mobiles : ordinateurs portables, assistants numériques, téléphones mobiles, outils de navigation GPS sont autant de formes des calculateurs qui peuvent être embarqués par un utilisateur aujourd’hui. D’autre part les infrastructures de communication pour terminaux mobiles sont également en plein essor, en particulier les réseaux téléphoniques cellulaires. En outre, on observe depuis quelques années, grâce à la démocratisation d’internet puis des appareils mobiles de type Smartphones, à une multiplication des outils connectés de suivi à distance des paramètres physiologiques de personnes à des situations mobiles ou fixes. La technologie des systèmes embarqués pour la santé contribue de façon significative aux progrès médicaux. Multidisciplinaires, elle couvre une très grande variété d’applications (outils informatiques, diagnostic, outils et réactifs de recherche, imagerie, automatisme, robotique, micro et nanotechnologies appliquées à la médecine, chirurgie, etc.) et représentent une des voies majeures de progrès dans les domaines du diagnostic, de la thérapeutique, de l’information en médecine, de la chirurgie et de la médecine supplétive.[31] Grâce aux nouvelles technologies de l’information et de la communication, particulièrement les systèmes embarqués communicants et facilitant la mobilité, la télémédecine prend de plus en plus d’importance. A l’aide de capteurs disséminés dans la maison ou embarqués sur la personne suivie, relever un ensemble de données, qui sont traitées et analysées localement par un système d’informations [32]. Ces données sont ensuite relayées par un centre de télésurveillance, grâce à Internet par exemple où elles sont redistribuées aux personnes ressources.
Caractéristiques et exigences des systèmes embarqués
Les systèmes embarqués sont désormais utilisés dans des applications diverses telles que le transport (avionique, espace,automobile, ferroviaire), dans les appareils électriques et électroniques (appareils photo, postes de télévision, électroménager, systèmes audio, téléphones portables), dans la distribution d’énergie, dans l’automatisation, etc. (Figure 1). L’attrait principal des systèmes embarqués vient du fait qu’ils permettent d’implémenter à faible coût des fonctions complexes dont la réalisation était inimaginable il y a quelques années seulement.
Généralement, un système embarqué contient un ou plusieurs microprocesseurs destinés à exécuter un ensemble de programmes définis lors de la conception et stockés dans des mémoires. Le système matériel et l’application (logiciel) sont intimement liés et immergés dans le matériel et ne sont pas aussi facilement discernables comme dans un environnement de travail classique de type ordinateur de bureau PC (Personal Computer). [33] Le logiciel a une fonctionnalité fixe à exécuter qui est spécifique à une application. L’utilisateur n’a pas la possibilité de modifier les programmes. Bien souvent, il n’a pas conscience d’utiliser un système à base des microprocesseurs.
Les systèmes embarqués fonctionnent généralement en Temps Réel (TR): les opérations de calcul sont alors faites en réponse à un événement extérieur (interruption matérielle). La validité et la pertinence d’un résultat dépendent du moment où il est délivré. Une échéance manquée induit une erreur de fonctionnement qui peut entraîner soit une panne du système (plantage), soit une dégradation non dramatique de ses performances.[36] Dans les systèmes embarqués autonomes, la consommation d’énergie est un point critique pour le coût. En effet, une consommation excessive augmente le prix de revient du système embarqué, car il faut alors des batteries de forte capacité. Les systèmes embarqués requièrent souvent un faible encombrement (faible poids) tels que pour les systèmes de PDA(Personal Digital Assistant), de tablette, de téléphone mobile, etc… Leur technologie fait alors appel à une électronique et à des applications portables où l’on doit minimiser aussi bien l’encombrement que la consommation électrique.[34] En même temps que s’accroît leur sophistication, leur portabilité et la mobilité des produits dans lesquels ils sont incorporés, les systèmes embarqués sont utilisés dans des applications de plus en plus critiques dans lesquels leur dysfonctionnement peut générer des pertes économiques ou des conséquences inacceptables pouvant aller jusqu’à la perte de vies humaines [37]. C’est le cas, par exemple, des applications médicales ou celles de transports pour lesquelles une défaillance peut avoir un impact direct sur la vie d’êtres humains. Ce type de systèmes doit garantir une très haute fiabilité et sécurité des informations privées. Il doit pouvoir réagir en cas de panne de l’un de ses composants.
Systèmes embarqués mobiles
D’une manière générale, les systèmes informatiques mobiles incluent des dispositifs tels que des assistants personnels numériques (PDA), des ordinateurs portables, des voitures intelligentes, etc. qui se déplacent tout en étant connectés aux réseaux au moyen de liens sans fil. L’informatique mobile connaît depuis le début des années 1990 un essor important. Elle implique une capacité importante à pouvoir se déplacer pour les dispositifs [17]. Les technologies mobiles et leur large adoption par les nouvelles générations, sont appelées à transformer notre mode de vie par l’invention de nouveaux services adaptables au contexte utilisateur, facilement accessibles en mobilité, et très pratiques pour une utilisation courante dans la vie quotidienne moderne.
L’arrivée des téléphones intelligents (en anglais Smartphones) sur le marché de la téléphonie mobile a ouvert de nouvelles perspectives à leurs utilisateurs. En effet, ces Smartphones doivent leur succès aux nombreuses applications qu’ils proposent. A l’origine réservées au seul iPhone, elles sont aujourd’hui accessibles sur l’ensemble de ces terminaux mobiles via des places de marché. Pour toucher un plus large public, l’application développée doit être disponible au plus tôt pour un maximum de Smartphones, quelque soit leur système d’exploitation (iPhone, Android, Windows Phone7 ou autre). [2] Les appareils mobiles combinent la technologie informatique et la technologie mobile. Depuis quelques années, les équipements mobiles sont de plus en plus complexes et robustes [3]. Ils peuvent même remplacer l’ordinateur portable. C’est pourquoi, les systèmes d’exploitation pour les mobiles (SE) sont de plus en plus importants, particulièrement pour les fournisseurs, les développeurs et les éditeurs d’application pour mobiles.
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Table des matières
Chapitre 1 Introduction Générale
Chapitre 2 Systèmes embarqués communicant : Application au domaine médical
1. Introduction
2. Caractéristiques et exigences des systèmesembarqués
3. Système embarqué mobile
3.1. Infrastructure pour la mobilité
3.2. Services importants
4. La technologie de communication sans fil
4.1. Le réseau local sans fil (WLAN)
4.2. Le réseau personnel sans fil (WPAN)
4.3. Les réseaux cellulaires
5. Concepts de base pour la surveillance de processus
5.1. Extraction d’information
5.2. Détection d’évènements
5.3. Fusion des informations
5.4. Modèle de connaissances
5.5.Systèmes de surveillance médicale de patients à domicile
6. Discussion
7. Conclusion
Chapitre 3 Système Mobile de Surveillance de patient: Conception Architecturale
1. Introduction
2. Spécification des besoins
2.1.Le diagramme des cas d’utilisation
3. Architecture du système
3.1.Réseau local sans fil (RLSF)
3.2.Serveur local à domicile (SLD)
3.3.Serveur médical distant (SMD)
4. Détection de diabète : approche par Data Mining
4.1.Introduction
4.2.Data Mining
4.2.1.Les arbres de décision
5. Conclusion
Chapitre 4 Conception détaillée et implémentation
1. Introduction
2. Environnement de travail et outil de développement
2.1. Développement sur Labview
2.1.1. Caractéristique de LabView
2.2. Présentation d’un SGBD « ORACLE »
2.3. Présentation de Weka
2.3.1. Diagnostic de diabète par arbre de décision de Weka
3. Le diagramme de classes
4. Conception des maquettes
5. Conclusion
Conclusion
