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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA DE BOUMERDES FACULTÉ DES SCIENCES DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE STRUCTURE INFOTRONIQUE Domaine: Sciences et Techniques Filière: Génie Électrique Spécialité: Instrumentation et Appareillage Biomédical MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES pour l’obtention du diplôme de LICENCE Thème : Segmentation d’un signal phonocardiogramme Soutenu publiquement la date du 02- 07- 2013 par : KEDDOU Nadjet TARIKET Houria ZEREG Mounia Feriel JURY : 1- Mr. A. BOUKLACHI Maitre Assistant Président 2- Mr. N. MESSOUDI Maitre de Conférences Examinateur 3- Mr. T. OMARI Maitre Assistant promoteur

Segmentation d’Un Signal Phonocardiogramme

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Segmentation d’Un Signal Phonocardiogramme

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  • RPUBLIQUE ALGRIENNE DMOCRATIQUE ET POPULAIRE

    MINISTRE DE LENSEIGNEMENT SUPRIEUR ET DE LARECHERCHE SCIENTIFIQUE

    UNIVERSITE MHAMED BOUGARA DE BOUMERDES

    FACULT DES SCIENCESDPARTEMENT DE PHYSIQUESTRUCTURE INFOTRONIQUE

    Domaine: Sciences et TechniquesFilire: Gnie lectriqueSpcialit: Instrumentation et Appareillage Biomdical

    MMOIRE DE FIN DTUDESpour lobtention du diplme de

    LICENCE

    Thme :

    Segmentation dun signal phonocardiogramme

    Soutenu publiquement la date du 02- 07- 2013

    par :KEDDOU NadjetTARIKET Houria

    ZEREG Mounia Feriel

    JURY :

    1- Mr. A. BOUKLACHI Maitre Assistant Prsident2- Mr. N. MESSOUDI Maitre de Confrences Examinateur3- Mr. T. OMARI Maitre Assistant promoteur

  • Remerciements

    Nous tenons remercier tout d'abord DIEU le tout puissant qui nous a donn durant toutes ces

    annes la sant, le courage et la foi pour arriver ce jour.

    Nous tenons exprimer notre reconnaissance notre encadreur Mr. Omari Tahar, professeur

    au dpartement dinfotronique de luniversit de BOUMERDES pour toute sa confiance quil nous a accord,

    son aide, son encouragement et ses conseils durant la ralisation de ce travail.

    Nous tenons remercier vivement Monsieur Bouklachi, matre de confrences au dpartement

    dinfotronique de luniversit de BOUMERDES d'avoir accept de prsider le jury de ce mmoire.

    Nous adressons nos remerciements Monsieur Messoudi matre de confrences luniversit de

    BOUMERDES, davoir accept de participer dans ce jury et dexaminer ce travail.

    Un grand merci monsieur Mr. Baiche Karim, le chef de la structure dinfotronique de luniversit

    de BOUMERDES pour sa gnrosit et la grande patience dont il a su faire preuve malgr ses charges

    acadmiques et professionnelles. Un grand merci pour son respect son soutien moral que Dieu le protge.

    Nous tenons remercier particulirement tous les enseignants et les responsables de notre dpartement qui

    ont contribu notre formation.

    Nos remerciements vont galement pour le personnel du dpartement dinfotronique pour leur gentillesse

    et leur disponibilit.

    Nous adressons galement nos remerciements toute lquipe du service maintenance du CHU Mustapha

    pour leur collaboration, plus particulirement Madame Bedar et Monsieur Rebhalah Khaled.

    Nous exprimons nos profondes gratitudes Monsieur Bouratoua Rabah pour son aide, qui nous

    disons merci pour votre haute sympathie, votre respect, votre patience,

    vos encouragements et pour votre soutien moral.

    Enfin, nous tenons remercier tous ceux qui, de prs ou de loin,

    ont contribu la ralisation de ce travail.

    Merci toutes et tous.

  • Ddicaces

    Nous ddions ce travail

    nos familles , nos amis

    Et tous ceux qui nous sont chers

    Et surtout une personne trs chre nos

    curs qui nous a rcemment quitt que

    dieu bnisse son me et prions quelle

    repose en paix.

  • Table des matires

    Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii

    Ddicace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iii

    Table des matires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iv

    Table des figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vi

    Introduction gnrale

    I Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .viii

    II But du travaille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ix

    III Organisation du mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ix

    Partie Thorique Chapitre I

    Gnralits sur le systme cardiovasculaire et la phonocardiographie

    I.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 01

    I.2 Dfinition de cur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 01 I.2 .1 Anatomie de cur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 01 I.2 .2 La circulation du sang dans le cur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 02

    I.2.2.1 La grande circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 02

    I.2.2.2 La petite circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 02

    I.3 Les valves cardiaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03

    I.3.1 Physiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03

    I.4 Les bruits cardiaques et le principe de sa formation . . . . . . . . . . . . . . . 03

    I.5 Les bruits cardiaques de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 04

    I.6 Les bruits pathologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 05

    I.6.1 Les valvulopathies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 05

    I.7 Les sons et les souffles cardiaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 08

    I.7.1 Les sons cardiaques pathologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 08

    I.7.2 Les souffles cardiaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 09

    I.8 Caractristiques temporels et frquentiels du signal PCG . . . . . . . . . . . 10

    I.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    iv

  • Partie Pratique

    Chapitre II

    Segmentation du signal phonocardiogramme

    II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    II.2 Localisation des bruits cardiaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    II.3 La dtection denveloppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    II.3.1 Dtection denveloppe des diffrentes transformations . . . . . . . . . . . . . . . 13

    II.4 Algorithme de segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    II.4.1 Dtection et identification des bruits B1 et B2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    II.4.1.1 Fixation du seuil et dtection des pics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    II.4.1.2 Dtection de B1 et B2 et des minima latraux de chaque bruit . . . . 17

    II.4.2 Sparation et affichage de B1 et B2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    II.4.3 Rsultat final de segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    II.5 Caractristiques temporelles et frquentiels de quelques signaux PCG . . . . . . . . 21

    II.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

    Conclusion gnrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    Bibliographie

    v

  • Table des figures

    Figure 1.1 anatomie du cur humain...01

    Figure 1.2 La circulation sanguine.......02

    Figure 1.3 Le signal lectrocardiogramme (ECG) et le signal Phonocardiogramme (PCG) dune

    personne saine.........03

    Figure 1.4 Schma Illustrant les diffrents bruits cardiaques, et leurs causes physiologiques.

    Seulement la partie gauche du cur est prsente.....05

    Figure 1.5 Valve aortique saine droite et valve svrement calcifie gauche06

    Figure 1.6 Les diffrentes pathologies rencontres dans le cur gauche suivant les deux phases

    systolique et diastolique (a) Stnose Aortique, (b) Insuffisance Aortique, (c) Stnose

    Mitrale,(d) Insuffisance Mitrale....06

    Figure 1.7 Les diffrentes pathologies rencontres dans le cur droit suivant les deux phases

    systoliques et diastoliques. (a) Stnose Pulmonaire, (b) Insuffisance Pulmonaire, (c)

    Insuffisance Tricuspide, (d) Stnose Tricuspide...07

    Figure 1.8 Doublements de B1 et de B2 li un trouble conductif intra ventriculaire particuli-

    rement important (QRS 220 ms au lieu de 100 ms) gnrant un asynchronisme

    cardiaque entre ventricule gauche et droit....08

    Figure 1.9 Cet enregistrement reprsente lauscultation cardiaque dun patient avec prothses

    aortique et mitrale (Starr - bille de carbone). On peut facilement distinguer la place

    des vnements valvulaires par les vibrations intenses qui sont gnres par les

    mouvements de la bille..09

    Figure 1.10 La forme de la chronologie des diffrents souffles cardiaques..10

    Figure 2.1 Signal phonocardiogramme dun patient sain ...12

    vi

  • Figure 2.2 Dtection denveloppe des diffrentes transformations dnergie droite et la

    transformation a gauche. a)La valeur absolue du signal .b) Energie du signal.

    c) LEnergie de Shannon. d) LEntropie de Shannon du signal .e) La reprsentation

    dEnergie de Teager.....14

    Figure 2.3 Variations des diffrentes transformations temporelles.......14

    Figure 2.4 Lalgorithme de segmentation du signal PCG....15

    Figure 2.5 Signal PCG normal.......16

    Figure 2.6 a) Algorithme de fixation de seuil. b) Les condition de dtection des pics..................17

    Figure 2 7 La fixation de seuil et dtection de pics sur lenveloppe de Shannon......17

    Figure 2.8 Algorithme de dtection de B1 et B2 (b) et des minima latraux des bruits (a)..18

    Figure 2.9 La 1re

    figure montre la dtection du dbut et de la fin des bruits, la 2eme

    montre la

    localisation des bruits B1 et B2.19

    Figure 2.10 Reprsentation des deux bruits B1 et B2 qui constitue le signale PCG sparment

    aprs lapplication de lalgorithme de segmentation....20

    Figure 2.11 Le signale PCG avant et aprs segmentation .......21

    vii

  • Introduction gnrale viii

    I. Introduction

    Selon les statistiques de l'organisation mondiale de la Sant 2003, les maladies cardiovasculaires

    (MCV) sont la cause de dcs denviron 16,7 millions personnes dans le monde, ce qui quivaut plus

    de 29% des dcs mondiaux. En Algrie Les maladies cardiovasculaires(MVC) sont la premire cause

    de mortalit. Ces statistiques montrent que la MCV est une menace mondiale majeure et par consquent

    tout dveloppement pour aider la prvention de ces maladies est d'une grande importance [1].

    L'auscultation cardiaque, la technique d'coute des bruits du cur avec un stthoscope, tait le

    moyen principal de diagnostic des pathologies cardiovasculaires (MCV) depuis le dbut du 19eme

    sicle.

    Cette technique a donc t souvent utilise et a donn de bons rsultats jusqu lavnement dans les

    annes 1970 des techniques dimagerie par chographie qui ont progressivement, surtout aprs la mise

    au point et lassociation au Doppler continu et puls, pris la place du PCG [2]. Pourtant, ces techniques

    dchocardiographie ncessitent un quipement qui reste coteux, une formation la technique

    denregistrement et linterprtation des donnes obtenues qui la rservent de fait essentiellement des

    spcialistes en cardiologie, de plus quelles ne donnent pas les mmes informations que lauscultation.

    Donc pour cela les spcialistes se sont convertis au traitement des bruits cardiaques en termes

    denregistrements qui savre trs important pour le diagnostic de diffrentes pathologies cardiaques. Le

    signal enregistr est connu sous le nom de phono-cardiogramme (PCG). Le signal PCG confirme et

    surtout, affine les donnes de lauscultation et apporte des renseignements complmentaires sur

    lactivit cardiaque. De plus, lintroduction des stthoscopes lectroniques qui fournissent une

    excellente qualit des signaux PCG et la limitation (difficult) de llectrocardiogramme dans la

    dtection des pathologies concernant le dysfonctionnement valvulaire et le dysfonctionnement

    ventriculaire (communication intra-ventriculaire) ainsi que le dysfonctionnement auriculaire

    (communication intra-auriculaire), ont contribu une meilleure performance dans le diagnostic de ces

    maladies. Lavancement de la phonocardiographie combin avec les techniques numriques de

    traitement du signal ont renouvel lintrt pour ltude de la transmission acoustique des bruits du cur

    et ont ouvert la porte des nouvelles applications [3].

    Lobjectif de notre travail est dutiliser lune de ces applications dans ltude numrique du signal

    PCG. Cette technique se base sur la localisation temporelle des bruits du cur, B1, B2, B3 et B4, le

    nombre de leurs composantes internes ainsi que leur contenu frquentiel. Et comme cest un petit projet

    notre tude va tre faite sur un bruit normal dun patient saint. Et elle va tre prsente sous formes de

    deux chapitres.

  • Introduction gnrale ix

    II. But du travail

    Lobjectif majeur de ce travail est de montrer quon peut utiliser le signal PCG comme un outil

    performant dans le diagnostic des pathologies cardiaques en utilisant les techniques avances de

    traitement du signal.

    III. Organisation du mmoire

    Le travail ralis est organis autour de deux chapitres :

    Dans le premier chapitre, nous prsenterons le principe de fonctionnement du systme

    cardiovasculaire ainsi quune reprsentation des bruits cardiaques normaux et pathologiques qui

    constituent le signal PCG et leur principe de formations et leurs proprits physiologiques. Et

    la fin nous citerons les caractristiques temporelles et frquentielles des diffrents bruits

    constituant le signal PCG.

    Le deuxime chapitre sera consacr au traitement numrique dun signal PCG par lassistance

    du logiciel Matlab et une ralisation dun organigramme rsumant les tapes suivies pour la

    segmentation de ce signal. Enfin, les rsultats obtenus par ce traitement et qui peuvent apporter

    un plus dans le diagnostic des maladies valvulaires vont tre class dans un tableau rcapitulatif.

  • Partie thorique

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 01

    I.1 Introduction

    Si le cur est souvent associ aux sentiments, la charit, au bien ou au mal par des expressions

    du style il na pas de cur ou il faut couter votre cur, il nen demeure pas moins le moteur dun

    organisme aussi complexe que le corps humain.

    Il faut savoir que le cur est lorgane principal qui assure la circulation sanguine et donc la

    survie du patient. Pour cela, ltude de lactivit cardiaque est devenue trs importante pour le

    diagnostic de diffrentes anomalies du cur.

    Puisque les souffles et les bruits cardiaques sont de faible intensit, l'analyse des bruits

    cardiaques par auscultation, base seulement sur loreille humaine, reste insuffisante pour un diagnostic

    fiable des cardiopathies, cest pour cela quil est primordial dutiliser le traitement du signal

    PhonoCardioGramme (PCG) pour un bon diagnostic de diffrentes pathologies cardiaques.

    Le premier chapitre sera consacr ltude anatomique du cur plus spcialement le systme

    cardiovasculaire (les valves cardiaques) et plus particulirement le signal phonocardiogramme et les

    diffrentes valvulopathies ainsi que le souffle et leur bruit caractristique.

    I.2 Dfinition de cur

    Le cur est llment central du systme cardiovasculaire, cest un organe creux et musculaire

    situ entre les poumons, au milieu de la poitrine. Comme tous les autres tissus de lorganisme, le cur a

    besoin doxygne et de nutriments pour fonctionner correctement et rpondre aux besoins nergtiques

    du corps. Pour cela il doit battre plus de 100 000 battements pour pomper 8 000 litres de sang [4].

    I.2 .1 Anatomie de cur

    De point de vue biologique, nous dirons que le cur comprend quatre cavits : Deux cavits

    droites, formes par loreillette et le ventricule droit et deux cavits gauches, formes par loreillette et

    le ventricule gauche. Les cavits droite et gauche sont totalement spares par une cloison (septum)

    (Voir la figure 1.1).

    Figure 1.1 : anatomie du cur humain

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 02

    I.2 .2 La circulation du sang dans le cur

    La circulation sanguine est un systme circulatoire de type circuit ferm qui assure le transport

    du sang et l'change interne des ressources (notamment les nutriments et le dioxygne) vers

    les cellules de l'organisme, ainsi que la collecte des dchets mtaboliques (comme le dioxyde de

    carbone , l'ure et l'acide urique). La circulation sanguine peut tre divise en deux circulations :

    I.2.2.1 La grande circulation

    Cette circulation a lieu dans la partie gauche du cur avec l'oreillette, le ventricule gauche et

    l'aorte (artre qui sort du ventricule gauche) qui va distribuer l'oxygne tout l'organisme en particulier

    les organes vitaux : cerveau, reins, foie ...etc.

    I.2.2.2 La petite circulation

    Cest la circulation pulmonaire. Elle comprend l'oreillette et le ventricule droit, l'artre

    pulmonaire, les poumons, et les veines pulmonaires. Elle permet au sang de se recharger en oxygne.

    Elle part du cur vers les poumons, puis elle revient au cur.

    L'oreillette droite collecte le sang qui parcourt tout le corps, et l'envoie vers le ventricule droit

    afin qu'il soit ject dans les poumons pour tre roxygn. De la mme faon, l'oreillette gauche

    collecte passivement le sang qui a travers les poumons et l'achemine au ventricule gauche qui jecte le

    sang frachement oxygn dans l'ensemble du corps [5].

    Figure 1.2 : La circulation sanguine

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 03

    I.3 Les valves cardiaques

    Les valves cardiaques sont des lments du cur sparant les diffrentes cavits. En anatomie,

    les valves sont des structures lastiques, non musculaires, sans innervation. En position ferme, leur

    jointure empche le sang de refluer dans le mauvais sens.

    Le cur contient quatre valves :

    - La valve mitrale : Elle est compose de deux feuillets, situe entre l'oreillette gauche et le

    ventricule gauche.

    - La valve tricuspide : Elle est compose de trois feuillets, situe entre l'oreillette droite et le

    ventricule droit.

    - La valve aortique : situe entre le ventricule gauche et l'aorte .

    - La valve pulmonaire : situe entre le ventricule droit et l'artre pulmonaire [6].

    I.3.1 Physiologie

    L'ouverture et la fermeture sont compltement passives. Elles dpendent de la diffrence de pression

    de chaque cte de la valve, Lorsque la pression en aval est infrieure la pression en amont, la valve est

    ouverte, dans le cas contraire, la valve est ferme. La fermeture des valves donne les bruits du cur [7].

    I.4 Le bruit cardiaque et le principe de sa formation

    Les bruits cardiaques sont des signaux non- stationnaires (dont les proprits spectrales varient

    donc en fonction du temps), enregistrs et connus sous le nom du signal phonocardiogramme (PCG)

    permettant de donner plus d'informations sur le fonctionnement mcanique du cur et sont situs dans

    la gamme des basses frquences, approximativement entre 10 et 300 Hz. [8]

    Le phonocardiogramme ou PCG peut tre obtenue lors dune auscultation o le signal sonore, qui

    traduit lactivit mcanique du cur est transform en impulsions lectriques de faon pouvoir tre

    enregistr sur un trac.

    Dans une auscultation cardiaque, on peut distinguer deux bruits principaux B1 et B2, un

    troisime et un quatrime bruit (B3 et B4) peuvent aussi exister.

    Figure 1.3: Le signal lectrocardiogramme (ECG) et le signal Phonocardiogramme (PCG) dune personne saine.

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 04

    Le bruit cardiaque est gnralement le rsultat de louverture et la fermeture des valves cardiaques,

    mais beaucoup de thories ont t labores pour expliquer les origines de ces derniers. Maintenant

    laide de la technologie moderne les chercheurs ont pu prouver que lorigine de ces bruits peut tre

    dcrite comme suit :

    Les bruits cardiaques sont forms par larrt ou le ralentissement soudain de la circulation du

    sang pendant louverture ou la fermeture des valves. Lintensit du bruit dpendra alors de la pression

    sanguine. La dclration soudaine cause une dissipation dnergie et produit une vibration de la masse

    myocardique. Les facteurs qui agissent sur lacclration et la dclration du sang sont impliqus dans

    la formation des diffrents bruits cardiaques [9].

    I.5 Les bruits cardiaques de base

    Il existe quatre diffrents bruits cardiaques, connus par B1, B2, B3 et B4, qui peuvent tre reprs

    sur un signal phonocardiogramme. B1 et B2 sont les deux principaux sons entendus dans un bruit

    cardiaque normal, ces derniers ressemblent aux onomatopes "toc tac". Le "toc" est le premier bruit

    cardiaque B1, alors que le "tac" reprsente le deuxime bruit B2. Lintervalle entre le premier et le

    deuxime bruit dfinit la systole (jection ventriculaire), tandis que lintervalle entre le deuxime et le

    premier bruit suivant dfinit la diastole (remplissage ventriculaire) [9].

    Le premier bruit B1 peut tre divis en quatre composantes (figure 1.4). Les vibrations initiales

    sont produites par linfiltration du sang dans les oreillettes juste avant la fermeture totale des

    valves (mitrale et tricuspide) et cela au dbut de la systole ventriculaire.

    La deuxime composante de B1 peut tre attribue la clture des valves AV qui cause une

    augmentation brutale du sang infiltr aux oreillettes.

    La contraction du cur fait augmenter la pression dans les ventricules, cette dernire force les valves

    aortique et pulmonaire souvrir. Les turbulences produites au moment de louverture de ces valves

    sont lorigine de la troisime composante de B1.

    La quatrime composante peut tre attribue lcoulement turbulent du sang dans laorte et le tronc

    pulmonaire.

    Le deuxime bruit cardiaque B2 se compose de deux trains dondes de haute frquence, li la

    fermeture des valves sigmodes, aortique dabord (A2), puis pulmonaire(P2).

    Il ya galement un troisime et un quatrime bruit cardiaque (B3 et B4) qui peuvent parfois tre

    reprs sur un signal phonocardiogramme pendant la phase diastolique.

    Le bruit B3 survient en 12 14/100 secondes aprs A2. la fin de la phase de remplissage

    ventriculaire rapide.

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 05

    Le quatrime bruit (B4) dbute juste avant le premier bruit (B1), environ 4/100 seconde aprs le

    dbut de londe P de lECG (ElectoCardioGramme). Il est particulirement enregistr chez le

    sujet normal, habituellement de basse frquence [10].

    Figure 1.4 : schma Illustrant les diffrents bruits cardiaques, et leurs causes physiologiques. Seulement la partie gauche du

    cur est prsente.

    I.6 Les bruits pathologiques

    Ce sont les bruits partir desquels un mdecin ou bien un clinicien peut diagnostiquer avec les

    souffles et les valvulopathies durant une auscultation. Mais avant dentamer ce point, nous devons jetez

    un coup dil sur les pathologies majeurs qui peuvent compromettre les fonctionnalits des valves

    cardiaques.

    I.6.1 Les valvulopathies

    Nous avons dj vu dans ce chapitre que les valves cardiaques sont des structures souples qui

    sparent les quatres cavits du cur, leur seul rle est dviter le retour du sang en arrire, elles jouent

    un rle de valve anti-retour. Il arrive que lune ou plusieurs de ces valves ne fonctionnent pas

    correctement, deux types daffection peuvent les toucher:

    un manque de continence sa fermeture provoquant une fuite (appele galement insuffisance).

    un rtrcissement de la valve (appel galement stnose).

    Actuellement lge adulte, les valvulopathies les plus frquemment rencontres sont le

    rtrcissement de la valve aortique et linsuffisance de la valve mitrale.

    Les autres valvulopathies sont linsuffisance aortique, linsuffisance tricuspide et le rtrcissement

    mitral. Les pathologies de la valve pulmonaire sont rares [11].

    B4

    B1 B2

    B3

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 06

    La Stnose Aortique (SA) : est dfinit comme tant la diminution de louverture utile de lorifice

    sigmodien sparant le ventricule gauche (VG) de laorte, ralisant un obstacle a ljection du VG

    (figure 1.6). Gnralement la stnose aortique rsulte de trois conditions : soit un patient souffre dune

    stnose congnitale ou attrape une stnose par des conditions secondaires telle que les maladies

    cardiaques rhumatismales ou la calcification idiopathique des valves (figure1.5)

    Figure 1.5 : valve aortique saine droite et valve svrement calcifie a gauche

    Insuffisance Aortique (IA) : est la fermeture incomplte des valves aortiques. Elle entrane une

    incontinence de lappareil valvulaire ce niveau et aboutit un reflux (rgurgitation) de sang de laorte

    vers le ventricule gauche au moment de la diastole (figure1.6).

    Stnose Mitrale (SM) : sur le plan anatomo-physiopathologique, il y a une stnose mitrale lorsque

    lorifice auriculo-ventriculaire gauche ne prsente pas de surface normale 4 6 cm2 et quil en rsulte un

    obstacle au remplissage du ventricule gauche (voir la figure1.6).

    Insuffisance Mitrale (IM) : est un reflux anormal de sang du ventricule gauche vers loreillette gauche

    pendant la systole (voir figure 1.6). La perte dtanchit de la valve mitrale est la cause principale de

    cette insuffisance.

    Figure 1.6: les diffrentes pathologies rencontres dans le cur gauche suivant les deux phases systolique et diastolique (a)

    Stnose Aortique, (b) Insuffisance Aortique, (c) Stnose Mitrale, (d) Insuffisance Mitrale.

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 07

    Stnoses et Rgurgitations Pulmonaire et Tricuspide : ce sont des maladies rencontres dans le ct

    droit du cur. Elles ont la mme dfinition et les mmes causes que celles de leurs homologues dans le ct gauche (figure 1.7) [9].

    Figure 1.7: les diffrentes pathologies rencontres dans le cur droit suivant les deux phases systoliques et diastoliques.

    (a) Stnose Pulmonaire, (b) Insuffisance Pulmonaire, (c) Insuffisance Tricuspide, (d) Stnose Tricuspide.

    Il existe dautres troubles valvulaires tels que :

    Stnose valvulaire pulmonaire : est un rtrcissement ou une obstruction qui bloque partiellement ou

    entirement le flux sanguin. Les occlusions peuvent se produire au niveau des valvules, des artres ou

    des veines cardiaques. La valvule pulmonaire (qui permet au sang de circuler de la cavit infrieure

    droite du cur aux poumons) est rtrcie. Par consquent, la cavit infrieure droite (le ventricule droit)

    doit pomper plus fort que la normale pour compenser locclusion. Cette situation peut occasionner une

    tension ou lhypertrophie du ventricule droit.

    Prolapsus (glissement vers le bas) :

    En prsence dun prolapsus valvulaire, les feuillets de la valvule ne se referment pas facilement de

    manire uniforme. Ils ont plutt tendance saffaisser vers larrire, lintrieur de la cavit cardiaque

    quils sont censs sceller. Cela produit parfois un dclic, en plus pour permettre une petite quantit de

    sang de retourner en arrire travers la valvule. Ce groupe de problmes est galement connu sous les

    noms suivants : prolapsus de la valvule mitrale, syndrome du souffle et du clic mso-tlsystolique,

    syndrome de Barlow, ballonnement de la valve mitrale, syndrome du clic msosystolique et syndrome

    de la valve flasque [12].

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 08

    I.7 Les sons et les souffles cardiaques

    I.7.1 Les sons cardiaques pathologies

    a. Les sons cardiaques surnumraires diastoliques :

    Les bruits du cur surnumraires diastoliques sont lis des pathologies valvulaires ou

    pricardiques. La pathologie valvulaire en cause est gnralement une pathologie rhumatismale

    stnosante de la valve mitrale et le claquement douverture du mitral est le fait des valves rigidifies. Le

    claquement douverture mitrale disparat ou sattnue avec la survenue plus tardive des calcifications

    des valves. Le claquement est prsent au moment de louverture de la valve, donc environ 80 ms aprs

    B2. Il est ou non associ un roulement qui suit le claquement et signe un remplissage ventriculaire

    gauche travers un orifice rtrci avec une forte pression auriculaire.

    b. Les sons cardiaques surnumraires systoliques :

    On peut observer de faon isole un bruit systolique de haute frquence rarement

    protosystolique aprs B1 beaucoup plus frquemment mso- ou tlsystolique suivi ou non dun souffle.

    Le bruit ou click mso- ou tlsystolique- est li la mise en tension dune valve mitrale dysplasique et

    prcde le plus souvent la rgurgitation valvulaire.

    Figure 1.8 : Doublements de B1 et de B2 li un trouble conductif intra ventriculaire particulirement important (QRS 220

    ms au lieu de 100 ms) gnrant un asynchronisme cardiaque entre ventricule gauche et droit.

    La prsence de bruits surnumraires nest pas exclusivement un phnomne diastolique. Il est

    possible davoir, dans le contexte dune pricardite aigu inflammatoire, un frottement dorigine

    pricardique prsent en systole et en diastole. Il ne sagit pas de bruits au sens propre, mais plutt de

    vibrations lies un frottement des feuillets pricardiques, audibles sous forme de lger chuintement

    dans les deux phases du cycle cardiaque. Ces frottements sont fugaces, leur dcouverte lors de

    lauscultation cardiaque en apne, est pathognique de cette pathologie.

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 09

    c. Le cas particulier des prothses valvulaires cardiaques :

    Les bio-prothses, sauf lorsquelles sont atteintes de pathologies dgnratives, ont en gnral une

    auscultation normale. La situation gnre par les prothses mcaniques valvulaires est tout autre.

    Depuis les prothses bille type valve de Starr qui pouvant trs facilement tre identifies (Figure

    1.9), ainsi dailleurs que leur lieu dimplantation, par les claquements douverture et de fermeture

    valvulaires, les nouvelles prothses, du fait de leur construction (clapet, ailettes) et des matriaux utiliss

    (titane, carbone) ont des auscultations particulires et ont peut tre une signature acoustique

    propre[2].

    Figure 1.9 : Cet enregistrement reprsente lauscultation cardiaque dun patient avec prothses aortique et mitrale (Starr - bille de carbone). On peut facilement

    distinguer la place des vnements valvulaires par les vibrations intenses qui

    sont gnres par les mouvements de la bille.

    I.7.2 Les Souffles cardiaques

    Les souffles cardiaques sont une consquence dune modification de lcoulement des flux dans le

    cur. La prsence dun souffle dans le signal phono-cardiogramme est le tmoin dune des pathologies

    prcdemment dcrites. Les causes principales dans la cration dun souffle sont :

    - Un coulement rapide du sang travers les valves.

    - Un coulement travers une stnose ou une insuffisance ou une combinaison entre les deux

    (stnose et insuffisance)

    - Un shunt anormal entre le cot gauche et le cot droit du cur (dfaut septal).

    - Une diminution dans la viscosit du sang.

    Lidentification des diffrentes pathologies valvulaires est base essentiellement sur la forme et la

    chronologie du souffle rencontr. Ce dernier peut tre systolique ou diastolique selon la phase

    dapparition, comme il peut avoir diffrentes formes : crescendo, decrescendo, crescendo-decrescendo et

    en plateau. La figure ci-dessous montre les diffrentes pathologies valvulaires avec la forme et la

    chronologie du souffle rencontr dans chacune delle. Selon la place et la dure des souffles, ces

    derniers sont appels :

  • Chapitre I. Gnralits sur Le systme cardiaque et la phonocardiographie 10

    - Proto-systolique/diastolique : dbut de la systole/diastole ;

    - Mso- systole/diastole : milieu de la systole/diastole ;

    - Tl- systole/diastole : fin de la systole/diastole ;

    - Holo- systole/diastole : de dbut la fin de la systole/diastole.

    Figure 1.10 : la forme de la chronologie des diffrents souffles cardiaques.

    I.8 Caractristiques temporels et frquentiels du signal PCG

    Comme dj vu prcdemment, pour chaque anomalie cardiaque correspond un bruit bien

    spcifi o la frquence et le temps dapparition diffrent dun cas un autre. Les caractristiques

    temporelles et frquentielles des diffrents bruits sont affiches dans le tableau ci-dessous [9].

    Les bruits Localit (ms) La dure (ms) Bande de frquence

    B1 10-50 aprs le pic R dans lECG. 100-160 10-140

    B2 280-360 aprs le pic R dans lECG. 80-140 10-400

    B3 440-460 aprs le pic R dans lECG

    ou 120-180 aprs la clture des

    valves sigmodes.

    40-80 15-60

    B4 40-120 aprs londe P de lECG. 30-60 15-45

    I.9 Conclusion

    Nous avons prsents dans ce chapitre la nature et lorigine des bruits cardiaques, comme nous

    avons dcrit les pathologies cardiaques principales et leurs bruits reprsentatifs. Enfin nous avons vu

    une reprsentation des caractristiques temporelles et frquentielles des bruits de base. Dans le chapitre

    suivant nous allons prsenter une tude temporelle et frquentielle laide dun algorithme de

    segmentation du signal phono-cardiogramme.

  • Partie Pratique

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 11

    II.1 Introduction

    Comme nous avons vu dans le chapitre prcdent, la phonocardiographie peut tre un moyen simple

    et efficace dans le diagnostic des pathologies cardiaques et surtout dans lestimation du degr de svrit

    de cette dernire.

    Lanalyse des bruits cardiaques par auscultation, base seulement sur loue humaine, reste

    insuffisante pour un diagnostic fiable des cardiopathies et pour quun clinicien puisse obtenir toutes les

    informations qualitatives et quantitatives de lactivit cardiaque. Ces informations comme la localisation

    temporelle des bruits du cur, le nombre de leurs composantes internes, leur contenu frquentiel,

    limportance des souffles diastoliques et systoliques peuvent tre tudie directement sur le signal PCG

    par lutilisation de mthodes de techniques numriques du traitement de signal.

    Dans ce chapitre nous allons prsenter les tapes ncessaires pour la segmentation de notre signal PCG.

    La segmentation du signal phono-cardiogramme (PCG) est la premire tape de lanalyse et la plus

    importante procdure dans le diagnostic automatique des bruits cardiaques. Ce chapitre prsente

    limplmentation dun algorithme de segmentation bas sur la dtection denveloppe du signal (PCG),

    dans le but de procder une possible discrimination entre les bruits B1 et B2 et de donner les

    paramtres temporels et frquentiels de ces deux bruits.

    II.2 Localisation des bruits Cardiaques

    La phase de Localisation des Signaux Cardiaques (LSC) consiste localiser temporellement le

    premier et le deuxime bruit cardiaque (B1 et B2). Cest lune des premires phases avant la

    segmentation ; qui consiste diviser le signal cardiaque en quatre parties : B1, systole, B2 et diastole.

    Cela facilite la tche de classification en apportant au clinicien et au systme de classification

    automatique, les informations ncessaires sur les diffrentes composantes du signal.

    Lapproche principale utilise dans les mthodes LSC directe, est lextraction de lenveloppe

    damplitude. Le but est de maximiser la distance entre les bruits cardiaques et les autres bruits qui

    correspondent aux bruits de diverses origines (bruits pathologiques, bruits ambiants, bruits pulmonaires,

    frottement du stthoscope, position du patient ). Pour cela, les transformations mathmatiques

    appliques peuvent tre classifies en quatre groupes [2] :

    - transformations temporelles et morphologiques.

    - transformations frquentielles.

    - transformations temps-frquence.

    - transformations bases sur la complexit du signal.

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 12

    Dans notre projet nous allons se focalis seulement sur la transformation temporelle et comme notre

    tude sera faite sur un signal dun patient sain (figure 2.1) on va procder de la manire suivante :

    Aprs le chargement, lacquisition et le filtrage du signal PCG, nous allons appliquer plusieurs

    transformations qui gnrent la mesure de distance pour mettre en exergue les composantes principales

    du signal, puis nous allons appliquer un filtre de lissage pour liminer les composantes hautes

    frquences et afin de donner une bonne dtection denveloppe. Enfin, un seuil et un algorithme de

    dtection des maxima locaux va tre appliqu sur lenveloppe du signal, afin de dtecter B1 et B2.

    0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

    x 104

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1signal PCG Normal

    Nbr Echantillons

    Am

    plitu

    de N

    orm

    alis

    Figure 2.1 : signal phonocardiogramme dun patient sain.

    II.3 La dtection denveloppe

    Il existe divers mthodes pour extraire lenveloppe, lune de ces approches est le calcul des nergies

    temporelles qui comportent les transformations cits ci-dessous, ainsi quune autre mthode dvelopp

    par Teager (equation2.5) peut tre utilis dans la dtection denveloppe [2]:

    La valeur absolue :

    E(t) S(t) (2.1)

    Lnergie du signal :

    E(t) = S(t)2 (2.2)

    Entropie de Shannon:

    E(t) S(t) logS(t)(2.3)

    Energie de Shannon :

    E(t) S(t) log S(t) (2.4)

    Energie de Teager :

    E(t)S(t) S(t -1).S(t+1) (2.5)

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 13

    II.3.1 Dtection denveloppe des diffrentes transformations Pour un signal

    PCG Normal

    Afin d'liminer les bruits et lisser l'enveloppe, le rsultat de calcule des diffrentes nergies sera

    soumis un filtre passe-bas .La morphologie de cette enveloppe nous permettra par la suite dappliquer

    les tests ncessaires pour la localisation des bruits cardiaques B1 et B2.

    Voici les rsultats obtenues partir de la dtection de lenveloppe des diffrentes transformations faite

    sur un signal PCG normal.

    (a)

    (b)

    (c)

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    Valeur Absolue

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    Valeur Abs

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Energie

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7Envelope Energie

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Energie de shanone

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9Enveloppe Energie de shanone

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 14

    (d)

    (e)

    Figure 2.2 : Dtection denveloppe des diffrentes transformations dnergie droite et la transformation a gauche.

    a)La valeur absolue du signal .b) Energie du signal .c) LEnergie de Shannon. d) LEntropie de Shannon du signal .e) La

    reprsentation dEnergie de Teager.

    Dans la figure 2.3, les 4 nergies en fonction du signal dentr damplitude normalise sont

    compares. Lnergie et la valeur absolue montre une amplification monotone croissante, ayant pour

    rsultante une mise en exergue identique pour le signal et le bruit. Lentropie de Shannon valorise

    les faibles variations du signal. Alors que lnergie de Shannon met en exergue les amplitudes moyennes

    du signal dans laquelle est contenue linformation utile et lnergie des petites et grandes amplitudes est

    rduite. Ceci est trs intressant dans le contexte des mthodes de localisation des bruits cardiaques.

    Figure 2.3 : variations des diffrentes transformations temporelles.

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Entropie de shannon

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alise

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1Envelope Entropie de shannon

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alise

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1Energie de Teager

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5-0.01

    0

    0.01

    0.02

    0.03

    0.04

    0.05

    0.06

    0.07

    0.08Enveloppe Energie de Teager

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 15

    II.4 Algorithme de segmentation

    Afin de dcrire plus prcisment notre algorithme de segmentation un organigramme prsent dans la

    figure 2.4 a t effectu. Nous allons utiliser lnergie de Shannon Pour la suite de notre segmentation

    et surtout pour la dtection de B1 et B2.

    Figure 2.4 : Lalgorithme de segmentation du signal PCG

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 16

    II.4.1 Dtection et identification des bruits B1 et B2

    Aprs la normalisation du signal (figure 2.5), le calcul de lnergie de Shannon et la dtection de son

    enveloppe, notre signal PCG sera soumis un filtre passe bas afin d'liminer les bruits et lisser

    lenveloppe. Un seuil est fix partir de la valeur maximale selon le choix pour liminer leffet des

    bruits et des trs faibles intensits du signal. Lapplication de ce seuil nous permettra aussi de dtecter

    les minima latraux de chaque pic de lenveloppe (le dbut et la fin du bruit), les instants de ces points

    seront dtermins par la suite pour pouvoir localiser les bruits et les souffles cardiaques.

    Lidentification des bruits est accomplie par la comparaison des carts entre deux bruits conscutifs,

    base sur les critres suivants :

    - Le bruit B1 se trouve entre deux bruits dont lcart avec le suivant est infrieur lcart du

    prcdent.

    - De mme pour le deuxime bruit B2, il se trouve entre deux bruits dont lcart avec le suivant est

    suprieur lcart du prcdent.

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    signal original

    Figure 2.5 : Signal PCG normal

    II.4.1.1 Fixation du seuil et dtection des pics

    Le choix du seuil est trs important pour avoir des rsultats fiables. En effet, la dure du bruit peut

    changer en fonction du seuil choisi. Les pics dont leurs niveaux dpassent le seuil sont pris en

    considration et assums pour tre le premier bruit B1 ou le deuxime B2. Donc, nous devons le choisir

    de manire prendre en considration tous les pics reprsentatifs

    La figure 2.6 montre les conditions de dtection de seuil et des pics de lenveloppe. S : le seuil est

    fix et a une valeur donn, p(i) : les pics dtect, Env (i) : la frquence du signal au point i. Le rsultat

    aprs est illustr dans la figure 2.7.

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 17

    Figure 2.6 : a) Algorithme de fixation de seuil. b) Les condition de dtection des pics.

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    enveloppe de shannon

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    Figure 2 .7 : la fixation de seuil et dtection de pics sur lenveloppe de Shannon.

    II.4.1.2 Dtection de B1 et B2 et des minima latraux de chaque bruit

    Lenveloppe dnergie de Shannon affich par la figure 2.2 (c) peut tre un paramtre trs efficace

    dans lidentification de B1 et B2 et dans la dtection des minima latraux de chaque bruit.

    Cette procdure est ralise par lalgorithme affich dans la figure2.8 ;qui rsume les conditions de

    dtection du dbut et de fin du bruit (figure 2.8 (a)) et les conditions de localisation de B1 et B2

    (figure2.8(b)) .Le rsultat final obtenu est affich dans la figure 2.9.

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 18

    Figure 2.8 : algorithme de dtection de B1 et B2 et des minima latraux des bruits.

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 19

    Figure 2.9 : la 1re

    figure montre la dtection du dbut et de la fin des bruits, la 2eme

    montre

    la localisation des bruits B1 et B2.

    II.4.2 Sparation et affichage de B1 et B2

    Aprs avoir effectu la localisation de B1 et B2 il est temps dafficher les deux bruit sparment pour

    cela nous allons utiliser un logarithme qui consiste afficher tout dabord lenveloppe de B1 et B2

    sparment Puis, afficher leurs signaux quivalents.la figure 2.10 montre le signal B1 et B2 sparment.

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    enveloppe de shannon

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alise

    envelope d'energie

    debut du bruit

    fin du bruit

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    1

    enveloppe de shannon

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alise

    enveloppe d'energie

    bruit B2

    bruit B1

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 20

    Figure 2.10 : Reprsentation des deux bruits B1 et B2 qui constitue le signale PCG sparment aprs

    lapplication de lalgorithme de segmentation

    II.4.3 Rsultat finale de segmentation

    Le rsultat final de notre algorithme de segmentation est illustr dans la figure 2.11 .en faisant la

    comparaison entre le signal PCG original et le rsultat aprs la segmentation, nous trouvons que le

    signal segment est moins bruit que le signal original. Nous voyons aussi que le B1et le B2 sont assez

    visible et sont plus facile identifier, de plus une telle reprsentation permet dextraire prcisment la

    dure de chaque bruit cardiaque, des phases systoliques et diastoliques ainsi que du cycle cardiaque.

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 21

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    temps

    Am

    plitu

    de n

    orm

    alis

    e

    signal original

    Figure 2.11 : Le signale PCG avant segmentation en haut et aprs segmentation en bas.

    II.5 Caractristique temporels et frquentiels de quelque signaux PCG

    Pour achever cette partie nous allons prsenter un tableau reprsentant quelques caractristiques du

    signal phonocardiogramme de diffrents bruits normaux.

    Tableau reprsentatif des caractristiques temporelles et frquentiel de diffrents bruits cardiaques.

    Bruits normaux Dure de B1

    (ms)

    Dure de B2

    (ms)

    Etendue frquentiel

    (Hz) Energie

    B1 B2 B1 B2

    Bruit 1 72.3 66.8 55.85 59.88 0.0116 0.0042

    Bruit 2 69.8 49.3 52.32 162.59 0.0076 0.0055

    Bruit 3 142 121 81.42 113.38 0.0295 0.0123

    Bruit 4 97.8 80.9 69.98 101.94 0.0292 0.0121

  • Chapitre II. Segmentation du signal phonocardiogramme 22

    Daprs les rsultats qui figurent sur le tableau ci-dessus, nous remarquons que les signaux tudis

    prsentent une dure et une nergie du bruit B1 lgrement suprieur celle du bruit B2. Lactivit

    daiguillage du sang dans le myocarde ainsi que ljection du sang au cours du bruit B1 dure plus

    longtemps que pour le bruit B2. La dure de chaque bruit semble proportionnelle la quantit du sang

    jecte.

    Nous remarquons aussi que le bruit B2 possde une tendue frquentielle plus importante que celle

    du bruit B1.Ltude et la mesure de cette dure est trs importante pour les spcialistes en cardiologie

    pour le dpistage de certaines maladies cardiaques.

    II.6 Conclusion

    Nous avons prsent dans ce chapitre L'algorithme dvelopp pour segmenter le signal

    phonocardiogramme. Ce dernier nous a permis de bien dtecter les bruit B1 et B2, de les sparer et de

    calculer par la suite diffrents paramtres frquentiels tel que ltendue frquentiel et temporels : les

    dures des bruits cardiaques B1 et B2 et leur nergie.

    Cet algorithme est bas essentiellement sur la dtection denveloppe issue de la transforme dnergie

    de Shannon et dpend donc de la valeur du seuil fix partir de la valeur maximale de lenveloppe. Cela

    a fait que nous obtenons des rsultats trs satisfaisant et des informations supplmentaire qui peuvent

    donner un plus dans le diagnostic des pathologies cardiaques.

  • Conclusion gnrale 23

    Conclusion gnrale

    Le travail men au cours de ce projet a permis de proposer certaines mthodes indispensables pour

    un systme daide au diagnostic des signaux PCG. Lapproche globale est de dvelopper des mthodes

    de traitement du signal ; qui peuvent tre une alternative dautres mthodes pouvant tre plus coteuse

    et de longue dure comme lcho doppler.

    Ceci sinscrit dans un contexte doutillage totalement automatis et qui peut tre appliqu dans des

    conditions cliniques ou autres.

    Laxe principal de ce projet sarticule autour des bruits cardiaques B1 et B2. Ces deux principaux

    signaux, sont au cur du problme, leur localisation, leur segmentation et leur classification sont des

    tapes cruciales dans lanalyse des bruits cardiaques, ils reprsentent la rfrence sur laquelle toute

    tude de pathologie sera base.

    Dans un premier temps nous nous sommes intresss la localisation des signaux B1 et B2.

    Cest une premire tape de la phase de segmentation. Nous avons divis les mthodes qui existent dans

    la littrature en fonction de leurs domaines o elles sappliquent (temporel, frquentiel, temps-frquence

    et non-linaire). Aprs une phase dexploitation des mthodes existantes, nous avons choisi dutiliser la

    mthode temporelle qui se base sur le calcul de diffrentes nergies, puis nous avons propos la

    mthode de localisation qui est bases sur la dtection denveloppe du signal, cette dernire a t

    applique lnergie de Shannon comme tant le signal qui ne comporte que les informations utiles

    pour notre diagnostic.

    Ensuite, nous avons prsent notre algorithme de segmentation sous forme dorganigramme ; notre

    algorithme consiste procder la fixation du seuil de lenveloppe, la dtection des pics et dtection de

    B1 et B2. Puis la sparation des bruits B1 et B2 pour enfin arriver au rsultat final qui est le signal

    phonocardiogramme segment.

    Enfin, nous avons termin ce travail par dresser un tableau comparatif entre diffrents paramtres de

    diffrents bruits normaux.

    Les rsultats obtenus par notre algorithme son trs satisfaisons, et apportent un plus dans ce domaine

    de recherches. Ces programmes ont t effectus par l'assistance du logiciel Matlab.

  • Bibliographie

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