WO2012052642A1 - Method and device for predicting the risk and/or recurrence of a heart attack on the basis of at least one value of a parameter that can be extrapolated from an electrocardiogram wave - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a method for predicting the risk and/or recurrence of a heart attack, including the steps of: selecting at least one electrocardiogram (ECG) wave; segmenting said wave; parameterizing said wave selected from the electrocardiogram into a plurality of parameters; selecting parameters and calculating the values thereof for two groups of people that are at risk and not at risk, respectively, wherein the first three steps are used on each electrocardiogram of said persons, and the values of one or more parameters representing one of the groups, respectively, are determined; selecting at least one of said values for a given patient; and using the first three steps on at least one wave of the electrocardiogram thereof, obtaining at least one selected value, referred to as the patient value, and comparing the patient value with all the values obtained for each person from the two groups so as to determine the group to which said patient belongs. The present invention also relates to a device for implementing such a method.

Description

« Procédé de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive en fonction d'au moins une valeur d'un paramètre extrapolable d'une onde d'un électrocardiogramme »  "Method for predicting a cardiac risk and / or recurrence according to at least one value of an extrapolatable parameter of a wave of an electrocardiogram"

DOMAI NE TECHNIQUE ET ETAT DE LA TECHNIQUE : DOMAI TECHNICAL NODE AND STATE OF THE ART:

La présente invention se rapporte au domaine de la prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive en fonction d'au moins un paramètre extrapolable d'une onde d'un électrocardiogramme (ECG), représentative de la fonction du cœur.  The present invention relates to the field of prediction of a cardiac risk and / or recurrence as a function of at least one extrapolatable parameter of a wave of an electrocardiogram (ECG), representative of the function of the heart.

Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé permettant la prédiction d'un risque cardiaque d'un patient en comparant la valeur dite valeur patient d'au moins un de ses paramètres directement ou indirectement extrapolables d'une onde de son électrocardiogramme avec les valeurs correspondantes d'au moins ledit paramètre d'un premier groupe de personnes à non risque cardiaque et d'un second groupe de personnes à risque cardiaque, le ou les paramètres étant choisis car présentant des valeurs sensiblement différentes selon les deux groupes, ce qui permet de déterminer l'appartenance du patient à l'un des deux groupes.  More particularly, the present invention relates to a method for predicting a patient's cardiac risk by comparing the so-called patient value value of at least one of its directly or indirectly extrapolatable parameters of a wave of his electrocardiogram with the values corresponding to at least said parameter of a first group of non-cardiac risk persons and a second group of cardiac risk persons, the parameter or parameters being chosen because having substantially different values for the two groups, allowing determine the patient's affiliation to one of the two groups.

Par directement extrapolable, il est entendu respectivement un ou des paramètres directement obtenus de l'électrocardiogramme, par exemple la durée ou l'amplitude de l'onde sélectionnée ou d'autres paramètres similaires et par indirectement extrapolable, il est entendu un paramètre obtenu après traitement mathématique de l'onde sélectionnée.  By directly extrapolable, it is understood respectively one or parameters directly obtained from the electrocardiogram, for example the duration or amplitude of the selected wave or other similar parameters and indirectly extrapolable, it is understood a parameter obtained after mathematical treatment of the selected wave.

Dans ce qui va suivre, la présente invention va être décrite en relation avec un risque de fibrillation auriculaire. Il est cependant à garder à l'esprit que la présente invention n'est pas limitée uniquement à ce risque cardiaque mais comprend tous les risques cardiaques qui peuvent être reconnus lors d'une étude d'un électrocardiogramme, ceci avec ou sans traitement mathématique d'au moins un paramètre d'une onde sélectionnée de l'électrocardiogramme.  In what follows, the present invention will be described in connection with a risk of atrial fibrillation. It should be borne in mind, however, that the present invention is not limited solely to this cardiac risk but includes all the cardiac risks which can be recognized during an electrocardiogram study, this with or without a mathematical treatment. at least one parameter of a selected wave of the electrocardiogram.

Il est connu que la contraction du cœur est contrôlée par des impulsions électriques qui naissent dans le cœur lui-même. Certaines cellules musculaires cardiaques sont dites autorythmiques, c'est-à-dire qu'elles sont capables de s'auto-exciter spontanément et de produire des décharges électriques à une fréquence spécifique. Ces cellules autorythmiques sont situées dans la paroi de l'oreillette droite près de l'abouchement de la veine cave supérieure dans une région appelée "le Noeud Sino-Auriculaire ou nœud sinusal et en abrégé, N.S.A. L'excitation créée à l'origine par les cellules du N.S.A. est ensuite capable de se propager à l'ensemble des cellules. La transmission de l'excitation dans les fibres cardiaques s'effectue de proche en proche. It is known that the contraction of the heart is controlled by electrical impulses that are born in the heart itself. Some cardiac muscle cells are said to be autorhythmic, that is, they are capable of spontaneously self-exciting and producing electrical specific frequency. These autorhythmic cells are located in the wall of the right atrium near the entrance of the superior vena cava in a region called the Sino-Auricular Node or sinus node and abbreviated as NSA. The excitement originally created by The cells of the NSA are then able to spread to all the cells.The transmission of the excitation in the cardiac fibers is carried out step by step.

Ainsi, à chaque instant, une impulsion électrique est générée au niveau de ce noeud sino-auriculaire et se propage aux deux oreillettes qui se contracteront sous l'effet de ce courant électrique. En même temps, le courant électrique se dirige jusqu'au noeud auriculo-ventriculaire. Au niveau de ce noeud, le courant est retardé pour permettre à la contraction des oreillettes de s'achever, puis il est retransmis aux deux ventricules par les deux branches du faisceau de Purkinje. C'est alors que le courant se propage aux deux ventricules qui se contracteront à leur tour. Finalement, après la contraction, les cellules retournent au repos et se repolarisent.  Thus, at each instant, an electrical pulse is generated at this sino-atrial node and propagates to the two atria that will contract under the effect of this electric current. At the same time, the electric current goes to the atrioventricular node. At this node, the current is delayed to allow the contraction of the atria to be completed, then it is transmitted to both ventricles by the two branches of the Purkinje beam. It is then that the current propagates to the two ventricles which will contract in turn. Finally, after the contraction, the cells return to rest and repolarize.

Grâce à cette activité électrique, on peut contrôler le bon fonctionnement du cœur. Par exemple, un mauvais fonctionnement du N.S.A. peut entraîner certains problèmes au niveau de la fréquence et du rythme. Une fréquence trop lente (brachycardie) ou trop rapide (tachycardie) peut avoir des incidences sur le travail cardiaque.  Thanks to this electrical activity, we can control the proper functioning of the heart. For example, a malfunction of the N.S.A. can cause some problems with frequency and rhythm. Too slow (brachycardia) or too fast (tachycardia) may affect cardiac work.

L'étude des variations de l'enregistrement de l'activité électrique des cellules cardiaques s'appelle l'électrocardiographie. Le signal graphique enregistrable est l'électrocardiogramme (ECG). L'électrocardiogramme est l'enregistrement en des points de référence (les dérivations cardiaques) par l'intermédiaire d'électrodes placées à la surface du corps, de différences de potentiels électriques provoquées par la propagation de l'influx électrique au sein du cœur. Lors d'une observation de l'électrocardiogramme, il peut être reconnu principalement une onde P, un complexe QRS et une onde T qui constituent un battement cardiaque. L'onde P correspond à la contraction des oreillettes, le complexe QRS correspond à la contraction des ventricules, l'onde T correspond au relâchement des ventricules. Ceci est montré à la figure 1 .  The study of variations in the recording of the electrical activity of cardiac cells is called electrocardiography. The recordable graphic signal is the electrocardiogram (ECG). The electrocardiogram is the recording at reference points (the cardiac leads) by means of electrodes placed on the surface of the body, differences in electrical potentials caused by the propagation of the electrical impulse within the heart. During an observation of the electrocardiogram, it can be recognized mainly a P wave, a QRS complex and a T wave which constitute a heartbeat. The P wave corresponds to the contraction of the atria, the QRS complex corresponds to the contraction of the ventricles, the T wave corresponds to the relaxation of the ventricles. This is shown in Figure 1.

L'électrocardiogramme est devenu incontournable en cardiologie. Néanmoins, il ne donne qu'une information limitée sur les phénomènes de propagation, dans la mesure où il s'agit d'une moyenne pondérée de l'activation et qu'elle est perturbée de manière inhomogène par des organes du voisinage, aux propriétés de conduction différentes. The electrocardiogram has become essential in cardiology. Nevertheless, it gives only limited information on the phenomena of propagation, insofar as it is a weighted average of the activation and is inhomogeneously disturbed by neighboring organs with different conduction properties.

Dans le cas d'une fibrillation auriculaire, cette fibrillation étant choisie pour illustrer la présente invention, celle-ci correspond à une désorganisation complète de l'activité électrique cardiaque qui induit une activité atriale anarchique, irrégulière et extrêmement rapide. La transmission aux ventricules est également anarchique. Cette fibrillation se traduit sur l'électrocardiogramme par la disparition des ondes P organisées au profit d'une activité continue ressemblant à une sorte de sinusoïde irrégulière. La fréquence de dépolarisation est variable d'un point à l'autre au sein des oreillettes, mais de toute façon le plus souvent très élevée. De multiples fronts de dépolarisation se présentent ainsi au niveau du nœud auriculo-ventriculaire qui remplit son rôle de « filtre » en ne laissant passer de façon aléatoire que quelques fronts, la fréquence des ventricules devenant de la sorte irrégulière, généralement entre 90 et 140 coups par mn en fonction de l'état de perméabilité du nœud. On parle d'arythmie complète par fibrillation auriculaire.  In the case of atrial fibrillation, this fibrillation being chosen to illustrate the present invention, it corresponds to a complete disorganization of the cardiac electrical activity which induces anarchic, irregular and extremely rapid atrial activity. Transmission to the ventricles is also anarchic. This fibrillation is reflected on the electrocardiogram by the disappearance of organized P waves in favor of a continuous activity resembling a sort of irregular sinusoid. The frequency of depolarization is variable from one point to another within the atria, but in any case most often very high. Multiple depolarization fronts thus appear at the level of the atrioventricular node which fulfills its role of "filter" by randomly passing only a few fronts, the frequency of the ventricles becoming irregular, generally between 90 and 140 strokes. by mn depending on the state of permeability of the node. It is called complete arrhythmia by atrial fibrillation.

D'autres ondes de l'électrocardiogramme peuvent être affectées par la présence d'une fibrillation auriculaire et donc peuvent être aussi prises en considération. Par exemple, l'onde sélectionnée peut être l'onde P, le complexe QRS, l'onde T, l'onde U, un ou des segments QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS. Ainsi le mot onde doit être pris dans un sens large dans la présente demande et concerne toute partie de l'électrocardiogramme pouvant être exploitée et pas seulement les ondes P et T ou le complexe QRS.  Other waves of the electrocardiogram may be affected by the presence of atrial fibrillation and therefore may also be considered. For example, the selected wave may be the P wave, the QRS complex, the T wave, the U wave, one or more QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS segments. Thus the word wave must be taken in a broad sense in the present application and concerns any part of the electrocardiogram that can be exploited and not only the P and T waves or the QRS complex.

Actuellement, les méthodes utilisées pour la détection d'une fibrillation auriculaire ne permettent sa détection que quand elle est établie, c'est-à-dire essentiellement par l'absence de l'onde P. Ceci nécessite que le patient porte sur lui un appareil ECG (holter) pendant une journée ou plus dans l'espoir qu'un épisode de fibrillation auriculaire se manifeste pendant cette période et que l'algorithme d'analyse arrive à le détecter.  Currently, the methods used for the detection of atrial fibrillation allow its detection only when it is established, that is to say essentially by the absence of the P wave. This requires the patient to carry a ECG (holter) device for a day or more in the hope that an episode of atrial fibrillation will occur during this time and the analysis algorithm will be able to detect it.

Le document WO/9841 144 concerne un appareil et un procédé destinés à déterminer un pronostic en fibrillation auriculaire non vulnérante consistant en la détection de l'activité électrique du coeur avec des électrodes externes, telles que des fils d'ECG. Le système, l'appareil et le procédé de diagnostic constituent une technique non vulnérante de classification de l'intensité de la fibrillation auriculaire selon des valeurs de mesure d'au moins un paramètre prédéterminé de la fibrillation telle qu'elle est observée dans le domaine fréquentiel. L'appareil comprend un convertisseur A-N, un détecteur de fréquence de crête, un processeur de signal, un circuit de filtrage et une mémoire. Le procédé et l'appareil utilisent des corrélations observées entre le paramètre mesuré et le succès ou les échecs avec diverses modalités de traitement, afin d'obtenir des informations utiles de traitement de la fibrillation auriculaire, notamment la prédiction de la conversion avec des médicaments anti-arythmiques tels que l'ibutilide et l'estimation d'un temps de récurrence après cardioversion. WO / 9841144 relates to an apparatus and method for determining a non-invasive atrial fibrillation prognosis comprising detecting the electrical activity of the heart with external electrodes, such as ECG leads. The system, the apparatus and the method of diagnosis constitute a non-invasive technique for classifying the intensity of atrial fibrillation according to measurement values of at least one predetermined parameter of fibrillation as observed in the frequency domain. The apparatus includes an AN converter, a peak frequency detector, a signal processor, a filter circuit and a memory. The method and apparatus utilize observed correlations between the measured parameter and success or failures with various treatment modalities to obtain useful atrial fibrillation treatment information, including prediction of conversion with anti-inflammatory drugs. -arythmics such as ibutilide and the estimation of a recurrence time after cardioversion.

Dans ce document, il n'est pas fait référence à la constitution de groupes de personnes respectivement saines et à risque avec un nombre de personnes assez nombreuses permettant de déterminer avec fiabilité si un patient est à risque ou non. Le classement du patient est plutôt effectué selon le critère d'être susceptible de réagir à un traitement donné ou non. De plus, le procédé de prise de décision n'est pas divulgué dans ce document.  In this document, there is no reference to the constitution of groups of people respectively healthy and at risk with a sufficiently large number of people to reliably determine whether a patient is at risk or not. The classification of the patient is rather carried out according to the criterion of being able to react to a given treatment or not. In addition, the decision-making process is not disclosed in this document.

Le document ECG Segmentation and P-Wave Feature Extraction : Application to Patients Prone to Atrial Fibrillation », IEEE, 25 oct 2001 , pages 298-301 montre une méthode d'analyse basée sur la méthode d'analyse discriminante. La segmentation utilisée dans ce document est basée sur un algorithme d'arbre de Markov caché qui n'est pas optimum. Ce document ne permet pas également d'obtenir une réactualisation de la composition des groupes de patients sains ou à non risque et un groupe de patients à risque cardiaque afin d'avoir une mesure de confiance et de crédibilité de la prise de décision.  The ECG Segmentation and P-Wave Feature Extraction: Application to Patients Prone to Atrial Fibrillation, IEEE, Oct. 25, 2001, pages 298-301 shows an analysis method based on the discriminant analysis method. The segmentation used in this document is based on a hidden Markov tree algorithm that is not optimal. This document also does not provide an update of the composition of groups of healthy or non-risk patients and a group of patients at cardiac risk to have a measure of confidence and credibility of decision-making.

Le problème à la base de la présente invention a pour but l'élaboration d'un procédé de traitement du signal et de classification appliqué à l'analyse de l'électrocardiogramme des patients pour une évaluation du risque de subir un épisode de maladie cardiaque.  The object of the present invention is to provide a method of signal processing and classification applied to the analysis of patients' electrocardiograms for assessing the risk of experiencing an episode of heart disease.

EXPOSE DE L'INVENTION : SUMMARY OF THE INVENTION

La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive comprenant les étapes suivantes : - sélection d'au moins une onde d'un électrocardiogramme (ECG), susceptible d'être particulièrement représentative dudit risque cardiaque, The present invention intends to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a method for predicting a cardiac risk and / or recurrence comprising the following steps: selecting at least one wave of an electrocardiogram (ECG), which may be particularly representative of said cardiac risk,

- segmentation de ladite onde après élimination des fluctuations de la ligne de base, élimination du bruit de fond et détermination d'un élément de référence dans l'électrocardiogramme,  segmentation of said wave after removal of baseline fluctuations, removal of background noise and determination of a reference element in the electrocardiogram,

- paramétrisation de ladite onde sélectionnée d'un électrocardiogramme en plusieurs paramètres,  parameterizing said selected wave of an electrocardiogram into several parameters,

- sélection des paramètres avec calcul de leurs valeurs pour deux groupes de personnes, les personnes d'un des groupes étant non disposées à un risque cardiaque tandis que les personnes de l'autre groupe étant à risque, avec l'application des trois premières étapes sur chaque électrocardiogramme des personnes et détermination des valeurs d'un ou des paramètres respectivement représentatives d'un des groupes,  - selection of the parameters with calculation of their values for two groups of people, the people of one of the groups being not disposed to a cardiac risk while the people of the other group being at risk, with the application of the first three stages on each electrocardiogram of the persons and determination of the values of one or the parameters respectively representative of one of the groups,

- sélection d'au moins une desdites valeurs,  selecting at least one of said values,

- pour un patient donné, application des trois premières étapes sur au moins une onde de son électrocardiogramme et obtention d'au moins une valeur sélectionnée dite valeur patient,  for a given patient, applying the first three steps to at least one wave of his electrocardiogram and obtaining at least one selected value called the patient value,

- comparaison de la valeur patient avec l'ensemble des valeurs obtenues pour chaque personne des deux groupes pour la détermination du groupe d'appartenance dudit patient, ladite détermination du groupe d'appartenance dudit patient est réalisée par un modèle SVM transductif, ce modèle permettant une réactualisation de la composition des groupes à risque et non disposés à un risque cardiaque et/ou une réactualisation d'au moins un paramètre sélectionné.  comparing the patient value with the set of values obtained for each person of the two groups for the determination of the group belonging to said patient, said determination of the group of membership of said patient is carried out by a transductive SVM model, this model allowing an updating of the composition of the risk groups and not disposed of a cardiac risk and / or a refresh of at least one selected parameter.

Dans le contexte de la présente invention, on entend par paramétrisation une sélection de paramètre susceptible de recevoir une valeur constante pour un cas déterminé. Une telle paramétrisation peut se faire en plusieurs paramètres voire en un seul.  In the context of the present invention, parametrization is understood to mean a parameter selection capable of receiving a constant value for a given case. Such parameterization can be done in several parameters or even in one.

Selon des caractéristiques avantageuses de la présente invention :  According to advantageous features of the present invention:

- la détermination du groupe d'appartenance dudit patient se fait par le traçage d'au moins une courbe de séparation non linéaire entre les valeurs obtenues, d'une part, par les personnes du groupe à non risque et, d'autre part, par les personnes du groupe à risque.  the determination of the group of membership of said patient is done by tracing at least one nonlinear separation curve between the values obtained, on the one hand, by the persons of the non-risk group and, on the other hand, by people in the at-risk group.

- la détermination du groupe d'appartenance dudit patient est réalisée par un modèle SVM transductif, ce modèle permettant une réactualisation de la composition des groupes à risque et non disposés à un risque cardiaque et/ou une réactualisation d'au moins un paramètre sélectionné. the determination of the group belonging to said patient is carried out by a transductive SVM model, this model allowing an updating of the composition of risk groups and not at risk of cardiac risk and / or a refresh of at least one selected parameter.

- deux courbes de séparation sont tracées, l'une avec la valeur patient incluse dans le groupe à risque et l'autre avec la valeur patient incluse dans le groupe à non risque, le groupe d'appartenance du patient étant le groupe présentant la valeur patient qu'il contient la plus éloignée de la courbe de séparation respective.  - two separation curves are drawn, one with the patient value included in the risk group and the other with the patient value included in the non-risk group, the patient's group being the group presenting the value patient it contains furthest from the respective separation curve.

- la valeur patient est incluse dans son groupe d'appartenance pour les déterminations futures d'appartenance d'au moins un autre patient.  - the patient value is included in its home group for future membership determinations of at least one other patient.

- les paramètres de l'onde sélectionnée sont discrétisés avant d'être utilisés par le modèle SVM.  - the parameters of the selected wave are discretized before being used by the SVM model.

- l'onde sélectionnée est l'onde P, le complexe QRS, l'onde T, l'onde U, un ou des segments QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS.  the selected wave is the P wave, the QRS complex, the T wave, the U wave, one or more QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS segments.

- l'élimination des fluctuations de la ligne de base se fait à l'aide d'un algorithme basé sur une transformée en ondelettes discrètes (TOD).  the elimination of the fluctuations of the baseline is done using an algorithm based on a discrete wavelet transform (TOD).

- la ligne de base est estimée à l'aide d'une décomposition multirésolution de l'électrocardiogramme sur une base d'ondelettes de Daubechies, de Haar ou de Meyer.  - The baseline is estimated using a multiresolution decomposition of the electrocardiogram on a wavelet basis of Daubechies, Haar or Meyer.

- lors de la segmentation, il est procédé à la modélisation des ondes de l'électrocardiogramme est réalisée selon un arbre de Markov caché des ondelettes, l'arbre de Markov étant avantageusement combiné avec une base d'ondelettes de Haar.  during the segmentation, the electrocardiogram waves are modeled according to a Markov tree hidden from the wavelets, the Markov tree being advantageously combined with a Haar wavelet base.

- lors de l'étape de segmentation, la détection de début et de fin d'une onde sélectionnée est faite selon le critère de maximum de vraisemblance des observations aux modèles des différentes ondes et segments de l'électrocardiogramme.  during the segmentation step, the detection of the beginning and end of a selected wave is made according to the maximum likelihood criterion of the observations to the models of the different waves and segments of the electrocardiogram.

- la distribution statistique des observations de l'onde P de l'électrocardiogramme est basée sur la distribution statistique des observations de l'onde T, l'onde P étant alors assimilée à une onde T de faible amplitude.  the statistical distribution of the observations of the P wave of the electrocardiogram is based on the statistical distribution of the observations of the T wave, the P wave being then assimilated to a low amplitude T wave.

- la distribution statistique des observations de la ligne isoélectrique de l'électrocardiogramme est basée sur la distribution statistique des observations du segment ST.  - the statistical distribution of observations of the electrocardiogram isoelectric line is based on the statistical distribution of ST segment observations.

L'invention concerne aussi un appareil de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive, comprenant un électrocardiogramme et des moyens électroniques de traitement d'au moins une onde de l'électrocardiogramme avec des moyens de mémorisation des paramètres de cette onde pour un groupe de personnes à risque et un groupe de personnes à non risque ainsi que pour au moins un patient afin d'obtenir un diagnostic concernant ledit patient concernant son appartenance à un des deux groupes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de traitement sont sous forme de composants électroniques ou d'un logiciel compris ou reçu dans ledit appareil, lesdits moyens permettant la mise en œuvre d'un tel procédé. The invention also relates to an apparatus for predicting cardiac risk and / or recurrence, comprising an electrocardiogram and means electronic treatment of at least one wave of the electrocardiogram with storage means of the parameters of this wave for a group of people at risk and a group of people at no risk and for at least one patient to obtain a diagnosis concerning said patient concerning his belonging to one of the two groups, characterized in that the electronic processing means are in the form of electronic components or software included or received in said apparatus, said means allowing the implementation of a such a method.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES : BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES:

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite ci-après d'un mode de mise en œuvre donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées suivantes :  The invention will be better understood from the description given below of an embodiment given by way of non-limiting example, with reference to the following appended figures:

La figure 1 est une courbe illustrant les diverses ondes d'un électrocardiogramme lors d'un battement cardiaque,  FIG. 1 is a curve illustrating the various waves of an electrocardiogram during a heart beat,

La figure 2 est un schéma illustrant le principe de l'élimination des fluctuations de la ligne de base d'un électrocardiogramme,  FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of eliminating fluctuations in the baseline of an electrocardiogram,

La figure 3 est un schéma illustrant le principe du système de filtrage d'un électrocardiogramme,  FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the filtering system of an electrocardiogram,

La figure 4 est un schéma illustrant un modèle pour la segmentation l'électrocardiogramme,  FIG. 4 is a diagram illustrating a model for the segmentation of the electrocardiogram,

La figure 5 illustre une répartition des valeurs mesurées d'un paramètre pour des patients à non risque et des patients à risque,  Figure 5 illustrates a breakdown of the measured values of a parameter for non-risk and at-risk patients,

La figure 6 illustre une répartition des valeurs mesurées d'un paramètre pour des patients à non risque et des patients à risque avec l'introduction d'une valeur patient d'un paramètre d'un patient dont on a à déterminer l'appartenance dans la courbe selon la figure 5, cette intégration de la valeur patient se faisant dans le groupe à non risque,  Figure 6 illustrates a distribution of the measured values of a parameter for non-risk patients and at-risk patients with the introduction of a patient value of a parameter of a patient whose membership is to be determined. the curve according to FIG. 5, this integration of the patient value occurring in the non-risk group,

La figure 7 illustre une répartition des valeurs mesurées d'un paramètre pour des patients à non risque et des patients à risque avec l'introduction d'une valeur patient d'un paramètre d'un patient dont on a à déterminer l'appartenance dans la courbe selon la figure 5, cette intégration de la valeur patient se faisant dans le groupe à risque, La figure 8 illustre une répartition des valeurs mesurées d'un paramètre pour des patients à non risque et des patients à risque avec l'introduction d'une autre valeur patient d'un paramètre d'un patient dont on a à déterminer l'appartenance dans la courbe selon la figure 5. Figure 7 illustrates a distribution of the measured values of a parameter for non-risk and at-risk patients with the introduction of a patient value of a parameter of a patient whose membership is to be determined. the curve according to FIG. 5, this integration of the patient value occurring in the risk group, Figure 8 illustrates a distribution of the measured values of a parameter for non-risk patients and at-risk patients with the introduction of another patient value of a parameter of a patient whose membership is to be determined. in the curve according to Figure 5.

MODE DE REALISATION PREFEREE DE L'INVENTION : PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Le procédé de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive selon la présente invention peut se présenter sous la succession de plusieurs étapes : The method for predicting cardiac risk and / or recurrence according to the present invention may be in the following succession of several steps:

- sélection d'au moins une onde d'un électrocardiogramme (ECG), susceptible d'être particulièrement représentative dudit risque cardiaque,  selecting at least one wave of an electrocardiogram (ECG), which may be particularly representative of said cardiac risk,

- segmentation de ladite onde après élimination des fluctuations de la ligne de base, élimination du bruit de fond et détermination d'un élément de référence dans l'électrocardiogramme,  segmentation of said wave after removal of baseline fluctuations, removal of background noise and determination of a reference element in the electrocardiogram,

- paramétrisation de ladite onde sélectionnée d'un électrocardiogramme en plusieurs paramètres,  parameterizing said selected wave of an electrocardiogram into several parameters,

- sélection des paramètres avec calcul de leurs valeurs pour deux groupes de personnes, les personnes d'un des groupes étant non disposées à un risque cardiaque tandis que les personnes de l'autre groupe étant à risque, avec l'application des trois premières étapes sur chaque électrocardiogramme des personnes et détermination des valeurs d'un ou des paramètres respectivement représentatives d'un des groupes,  - selection of the parameters with calculation of their values for two groups of people, the people of one of the groups being not disposed to a cardiac risk while the people of the other group being at risk, with the application of the first three stages on each electrocardiogram of the persons and determination of the values of one or the parameters respectively representative of one of the groups,

- sélection d'au moins une desdites valeurs,  selecting at least one of said values,

- pour un patient donné, application des trois premières étapes sur au moins une onde de son électrocardiogramme et obtention d'au moins une valeur sélectionnée dite valeur patient,  for a given patient, applying the first three steps to at least one wave of his electrocardiogram and obtaining at least one selected value called the patient value,

- comparaison de la valeur patient avec l'ensemble des valeurs obtenues pour chaque personne des deux groupes pour la détermination du groupe d'appartenance dudit patient.  comparing the patient value with the set of values obtained for each person of the two groups for determining the group of membership of said patient.

Avantageusement, la comparaison de la valeur patient se fait à l'aide d'un système transductif comme il sera expliqué ultérieurement.  Advantageously, the comparison of the patient value is done using a transducer system as will be explained later.

Ces diverses étapes vont maintenant être détaillées.  These various steps will now be detailed.

La première étape consiste en la sélection d'au moins une onde de l'électrocardiogramme susceptible d'être particulièrement représentative dudit risque cardiaque qu'on veut étudier. Par exemple pour une fibrillation auriculaire, il est connu que celle-ci se traduit par une onde P modifiée sur l'électrocardiogramme d'un patient. Cependant, d'autres ondes de l'électrocardiogramme peuvent être affectées par la présence d'une fibrillation auriculaire et donc peuvent être aussi prises en considération. Par exemple, l'onde sélectionnée peut être l'onde P, le complexe QRS, l'onde T, l'onde U, un ou des segments QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS. Ainsi le mot onde doit être pris dans un sens large dans la présente demande et concerne toute partie de l'électrocardiogramme pouvant être exploitée et pas seulement les ondes P et T ou le complexe QRS. The first step consists in selecting at least one wave of the electrocardiogram that may be particularly representative of said heart risk we want to study. For example, for atrial fibrillation, it is known that this results in a modified P wave on the electrocardiogram of a patient. However, other waves of the electrocardiogram may be affected by the presence of atrial fibrillation and therefore may also be considered. For example, the selected wave may be the P wave, the QRS complex, the T wave, the U wave, one or more QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS segments. Thus the word wave must be taken in a broad sense in the present application and concerns any part of the electrocardiogram that can be exploited and not only the P and T waves or the QRS complex.

La seconde étape consiste dans la segmentation de ladite onde après élimination des fluctuations de la ligne de base, élimination du bruit de fond et détermination d'un élément de référence dans l'électrocardiogramme,  The second step consists in segmenting said wave after removing baseline fluctuations, eliminating background noise and determining a reference element in the electrocardiogram.

Un mode de réalisation de l'élimination des fluctuations de la ligne de base est donné par le schéma de la figure 2. Pour l'élimination des fluctuations de la ligne de base il peut être utilisé un algorithme basé sur la transformée en ondelettes discrètes (TOD).  One embodiment of the elimination of baseline fluctuations is given by the scheme of Figure 2. For the elimination of baseline fluctuations an algorithm based on the discrete wavelet transform can be used ( TOD).

Avantageusement, on applique une transformée en ondelette au signal ECG brut (d'origine), l'ondelette utilisée peut être sous une base d'ondelettes de Daubechie, notamment d'ordre 8. Ensuite, une estimation de la ligne de base LB est donnée par l'approximation de l'ECG à l'échelle 10. Enfin, on soustrait la ligne de base LB au signal ECG pour obtenir le nouveau signal d'électrocardiogramme NECG.  Advantageously, a wavelet transform is applied to the raw (original) ECG signal, the wavelet used may be under a Daubechie wavelet base, in particular of order 8. Next, an estimate of the baseline LB is given by the 10-scale ECG approximation. Finally, the baseline LB is subtracted from the ECG signal to obtain the new NECG electrocardiogram signal.

Alternativement ou en association, il peut être utilisé une ondelette de Haar ou de Meyer.  Alternatively or in combination, a wavelet of Haar or Meyer can be used.

Ce traitement permet d'améliorer la segmentation de l'ECG pour certains types d'ondes.  This treatment improves the segmentation of the ECG for certain types of waves.

Une fois les fluctuations de la ligne de base éliminées, le signal obtenu est ensuite filtré pour éliminer les autres types de bruit. Le système du filtrage utilisé, donné par la figure 3, est avantageusement composé de deux étages : le premier étage sert à estimer le signal ECG utile et le bruit et le deuxième étage réalise un filtrage MAP (Maximum a posteriori) dans le domaine des ondelettes.  Once the baseline fluctuations have been eliminated, the signal obtained is then filtered to eliminate other types of noise. The filtering system used, given in FIG. 3, is advantageously composed of two stages: the first stage is used to estimate the useful ECG signal and the noise, and the second stage performs MAP (Maximum a posteriori) filtering in the wavelet domain. .

Pour obtenir une estimation du signal ECG utile, on applique une transformée en ondelette discrète W1 au signal ECG, l'ondelette utilisée pouvant être celle de Haar. Ensuite, un seuillage dur est appliqué aux coefficients d'ondelettes. Enfin, une transformée d'ondelette inverse WV¹ permet d'obtenir le Signal pilote. Ainsi, on pourra aussi estimer le bruit ECG - Signal pilote. To obtain an estimate of the useful ECG signal, a W1 discrete wavelet transform is applied to the ECG signal, the wavelet used being able to to be that of Haar. Then, hard thresholding is applied to the wavelet coefficients. Finally, a WV ¹ inverse wavelet transform makes it possible to obtain the pilot signal. Thus, it will also be possible to estimate the ECG noise - Pilot signal.

Le filtre MAP maximise la probabilité a posteriori d'obtenir les valeurs utiles, étant données les observations bruitées. Dans ce cas, le filtrage est appliqué dans le domaine de la transformée en ondelettes discrète invariante à la translation W2.  The MAP filter maximizes the posterior probability of obtaining the useful values, given the noisy observations. In this case, the filtering is applied in the domain of the discrete wavelet transform invariant to the translation W2.

Comme élément de référence dans l'électrocardiogramme, il peut être pris par exemple le Pic R du complexe QRS.  As a reference element in the electrocardiogram, it can be taken, for example, the peak R of the QRS complex.

Consécutivement à ces trois sous-étapes d'élimination des fluctuations de la ligne de base, d'élimination du bruit de fond et de détermination d'un élément de référence dans l'électrocardiogramme, il est procédé à la segmentation proprement dite de l'électrocardiogramme.  As a result of these three substeps of eliminating baseline fluctuations, eliminating background noise and determining a reference element in the electrocardiogram, the actual segmentation of the electrocardiogram is performed. electrocardiogram.

Comme montré à la figure 4, pour la segmentation de l'ECG, il est possible de décomposer l'électrocardiogramme en 5 classes : une première classe ISO-C1 - avant l'onde P, une seconde classe P-C2- constituée de l'onde P, une troisième clase QRS-C3- constituée du complexe QRS, une quatrième classe ST-C4- entre complexe QRS et onde T et une cinquième classe T-C5- constituée de l'onde T.  As shown in Figure 4, for the segmentation of the ECG, it is possible to break down the electrocardiogram into 5 classes: a first class ISO-C1 - before the P wave, a second class P-C2- consisting of 1 P wave, a third class QRS-C3- consisting of the QRS complex, a fourth class ST-C4- between QRS complex and T wave and a fifth class T-C5- consisting of the T wave.

Le principe de base est de caractériser chaque onde (classe) par ses coefficients d'ondelettes en utilisant le modèle d'arbre de Markov caché dans le domaine des ondelettes, autrement appelées Ondelettes-AMC tirant ainsi le maximum d'informations de ces coefficients. Ainsi, à chaque classe C, on associe un vecteur 9_C comprenant les paramètres du modèle Ondelettes-AMC qui la caractérisent le mieux. The basic principle is to characterize each wave (class) by its wavelet coefficients using the Markov tree model hidden in the wavelet domain, otherwise known as Wavelets-AMC thus extracting the maximum information of these coefficients. Thus, each class C, we associate a vector 9 _C including settings Wavelet-AMC model that characterize the best.

Une fois ces vecteurs calculés, la segmentation de l'électrocardiogramme sera basée sur la vraisemblance des coefficients d'ondelettes de chacune des classes.  Once these vectors are calculated, the segmentation of the electrocardiogram will be based on the likelihood of the wavelet coefficients of each class.

Une des phases de la segmentation est l'apprentissage. A l'issue de cette phase, chaque onde et segment de l'électrocardiogramme ont été modélisés par un arbre de Markov caché avec différents modèles:  One of the phases of segmentation is learning. At the end of this phase, each wave and segment of the electrocardiogram were modeled by a hidden Markov tree with different models:

Ligne isoélectrique : Modèle Ondelette-AMC 1 (M1 )  Isoelectric line: Wavelet model-AMC 1 (M1)

Onde P : Modèle Ondelette-AMC 2 (M2)  Wave P: Wavelet Model-AMC 2 (M2)

Complexe QRS : Modèle Ondelette-AMC 3 (M3) Segment ST : Modèle Ondelette-AMC 4 (M4) QRS complex: Ondelette-AMC 3 (M3) model ST segment: Wavelet-AMC 4 (M4) model

Onde T : Modèle Ondelette-AMC 5 (M5)  Wave T: Wavelet Model-AMC 5 (M5)

Pour segmenter l'ECG d'un nouveau patient, la détection de l'onde P est réalisée non pas avec les modèles M1 et M2 mais avec les modèles M4 et M5. Ceci donne plus de robustesse pour la détection de début et fin de l'onde P. Ainsi, la distribution statistique des observations de l'onde P de l'électrocardiogramme (ECG) peut être basée sur la distribution statistique des observations de l'onde T, l'onde P étant alors assimilée à une onde T de faible amplitude.  To segment the ECG of a new patient, P-wave detection is performed not with the M1 and M2 models but with the M4 and M5 models. This gives more robustness for the detection of the beginning and end of the P wave. Thus, the statistical distribution of the observations of the P wave of the electrocardiogram (ECG) can be based on the statistical distribution of the wave observations. T, the P wave being then assimilated to a low amplitude T wave.

La détection du complexe QRS est réalisée non pas avec les modèles M3 et M4 mais avec les modèles M1 et M3. Ceci donne plus de robustesse pour la détection de début et fin du QRS. Ainsi, la distribution statistique des observations de la ligne isoélectrique de l'électrocardiogramme (ECG) peut être basée sur la distribution statistique des observations du segment ST. Les phases suivies pour segmenter l'ECG sont les suivantes :  The detection of the QRS complex is carried out not with the models M3 and M4 but with the models M1 and M3. This gives more robustness for the detection of beginning and end of the QRS. Thus, the statistical distribution of observations of the electrocardiogram (ECG) isoelectric line can be based on the statistical distribution of ST segment observations. The phases followed to segment the ECG are as follows:

- une phase d'apprentissage qui consiste à calculer pour chaque classe C_l les paramètres du modèle ondelettes-AMC qui la caractérisent le mieux. Ces paramètres seront stockés dans un vecteur 9_C . Cette phase est réalisée grâce à l'algorithme EM, a learning phase which consists in calculating for each class C _l the parameters of the wavelet-AMC model which characterize it best. These parameters will be stored in a 9 _C vector. This phase is carried out thanks to the EM algorithm,

- une phase de segmentation proprement dite. Pour un électrocardiogramme à segmenter, il est calculé sa transformée en ondelettes et la vraisemblance de chaque coefficient à chaque classe. Puis, en se basant sur le critère de maximum de vraisemblance, il est procédé à une classification des coefficients de chaque échelle. Ceci permet de déterminer le début et la fin de chaque onde de l'électrocardiogramme aux différentes échelles,  - a phase of segmentation proper. For an electrocardiogram to be segmented, it is calculated its wavelet transform and the likelihood of each coefficient to each class. Then, based on the maximum likelihood criterion, the coefficients of each scale are classified. This makes it possible to determine the beginning and the end of each wave of the electrocardiogram at the different scales,

- une phase de fusion entre échelles, dans laquelle il est exploité la dépendance des coefficients d'ondelettes entre les différentes échelles pour raffiner la classification peut aussi être utilisée. Pour ceci, il est défini pour chaque coefficient d'ondelettes un contexte qui tient compte de l'état des coefficients qui lui sont associés à l'échelle précédente en utilisant par la suite un algorithme de fusion entre échelles.  - a phase of fusion between scales, in which it is exploited the dependence of the coefficients of wavelets between the different scales to refine the classification can also be used. For this, a context is defined for each wavelet coefficient that takes into account the state of the coefficients associated with it at the previous scale, using a merge algorithm between scales.

Avantageusement, l'arbre de Markov peut être avantageusement combiné avec une base d'ondelettes de Haar. La troisième étape consiste en la paramétrisation de ladite onde sélectionnée en plusieurs paramètres. Par exemple, dans le cas d'une détection d'une fibrillation auriculaire pour laquelle l'onde P peut être l'onde de l'électrocardiogramme sélectionnée, il convient de définir des paramètres de cette onde. Advantageously, the Markov tree can be advantageously combined with a Haar wavelet base. The third step consists of the parametrisation of said selected waveform into several parameters. For example, in the case of a detection of atrial fibrillation for which the wave P can be the wave of the electrocardiogram selected, it is necessary to define parameters of this wave.

Plusieurs exemples de paramètres possibles vont maintenant être donnés dans le cadre d'une détection d'une fibrillation auriculaire. Ces exemples sont non limitatifs.  Several examples of possible parameters will now be given in the context of a detection of atrial fibrillation. These examples are non-limiting.

Comme premier paramètre, par exemple, un allongement de la durée de l'onde P peut être révélateur de la présence de troubles de conduction électrique au niveau des oreillettes. En effet, la durée de l'onde P chez les patients normaux est inférieure à 130 ms. Ce paramètre est calculé directement à partir des données de la segmentation. Pour caractériser la forme de l'onde P deux méthodes peuvent être utilisées.  As a first parameter, for example, an increase in the duration of the P wave may be indicative of the presence of electrical conduction disorders in the atria. Indeed, the duration of the P wave in normal patients is less than 130 ms. This parameter is calculated directly from the segmentation data. To characterize the shape of the P wave two methods can be used.

Dans la première méthode, il est recherché la meilleure approximation polynomiale de l'onde P au sens des moindres carrés. Les coefficients du polynôme considéré représenteront les paramètres retenus.  In the first method, the best polynomial approximation of the P wave in the least squares sense is sought. The coefficients of the polynomial considered will represent the parameters retained.

Dans la seconde méthode, chaque onde P est assimilée à une densité de probabilité à laquelle il est associé une fonction de répartition. Pour caractériser la forme de cette onde, on la compare à une forme de référence. La comparaison se fait en calculant une fonction qui lie les deux fonctions de répartition.  In the second method, each wave P is likened to a probability density with which it is associated a distribution function. To characterize the shape of this wave, it is compared to a reference form. The comparison is done by calculating a function that links the two distribution functions.

Comme seconds paramètres, il peut être utilisé des paramètres dits spectraux, ces paramètres étant notamment relatifs à la fréquence.  As second parameters, it is possible to use so-called spectral parameters, these parameters notably relating to the frequency.

Il peut par exemple être possible de générer un spectre puissance relative par rapport à la fréquence, ceci par transformée de Fourier.  For example, it may be possible to generate a relative power spectrum with respect to the frequency by Fourier transform.

Sur le plan fréquentiel, l'information utile dans l'électrocardiogramme se situe entre 0 et 40 Hz en particulier l'essentiel de l'information de l'onde P est localisée principalement entre 0 et 25 Hz.  In terms of frequency, the useful information in the electrocardiogram is between 0 and 40 Hz, in particular most of the information of the P wave is located mainly between 0 and 25 Hz.

Afin d'explorer le contenu fréquentiel de l'onde P, on peut utiliser l'ondelette de Morlet. On découpe ainsi le plan temps-fréquences en plusieurs sous bandes où il est calculé trois types d'énergies relatifs à :  In order to explore the frequency content of the P wave, one can use the Morlet wavelet. The time-frequency plane is thus divided into several sub-bands where three types of energies relating to:

- l'énergie de début, allant du début de l'onde P au début+60 ms,  - the start energy, from the beginning of the P wave to the beginning + 60 ms,

- l'énergie de fin, allant de la fin l'onde P-60 ms à la fin de l'onde P et - the end energy, going from the end the P-60 ms wave to the end of the P wave and

- l'énergie de l'onde P, allant du début de l'onde P à sa fin. Comme troisièmes paramètres, il peut être utilisé des paramètres ondelettes-entropie. Pour ceux-ci, il est calculé l'entropie dans un plan d'ondelette par la formule suivante :

avec w_{i (fc} les coefficients d'ondelettes à l'échelle s à la position k calculés par un banc de filtres bi-orthogonal d'ondelettes. the energy of the wave P, from the beginning of the wave P to its end. As third parameters, it can be used wavelet-entropy parameters. For these, the entropy in a wavelet plane is calculated by the following formula:

with w _{i (fc} the _wavelength coefficients on the scale s at the position k calculated by a bi-orthogonal wavelet filter bank.

Comme quatrième paramètre, il peut être utilisé un paramètre de couplage forme-durée. Pour le calcul de ce paramètre, on commence par calculer un paramètre intermédiaire R représentant le rapport de la surface de l'onde P par sa durée au carré. Ensuite, le paramètre de couplage est obtenu par le rapport de la surface moyenne sur la moyenne du paramètre R.  As a fourth parameter, a form-duration coupling parameter can be used. For the calculation of this parameter, we start by calculating an intermediate parameter R representing the ratio of the surface of the wave P by its duration squared. Then, the coupling parameter is obtained by the ratio of the average surface area to the average of the R parameter.

Ainsi lors de la paramétrisation d'une onde P, il a été déterminé 122 paramètres (durée, forme, énergie, entropie,...), ces paramètres étant directement extrapolables de l'électrocardiogramme ou indirectement extrapolables en pouvant être obtenus après transformation mathématique.  Thus, during the parametrization of a P wave, 122 parameters (duration, shape, energy, entropy, ...) have been determined, these parameters being directly extrapolatable from the electrocardiogram or indirectly extrapolable, which can be obtained after mathematical transformation. .

Il est à garder à l'esprit que ces paramètres ne sont pas tous informatifs. En effet, certains d'entre eux peuvent être peu significatifs, corrélés ou non pertinents pour la détection d'un risque cardiaque, par exemple la fibrillation auriculaire. Ainsi, une étape de sélection des paramètres pertinents est nécessaire. Mais avant cette étape les paramètres peuvent être discrétisés, ce qui peut être fait notamment par l'algorithme de discrétisation CAIM.  It should be kept in mind that not all of these parameters are informative. Indeed, some of them may be insignificant, correlated or irrelevant for the detection of a cardiac risk, for example atrial fibrillation. Thus, a step of selecting the relevant parameters is necessary. But before this step the parameters can be discretized, which can be done in particular by the CAIM discretization algorithm.

Il est ensuite procédé à une réduction du nombre de paramètres par des approches de filtrage, ce qui permet de passer de 122 paramètres à 43. Ensuite une approche de sélection enveloppante utilisant un algorithme génétique (AG) et l'algorithme de classification SVM a été utilisée. L'algorithme génétique permet d'explorer l'espace des solutions possibles et l'algorithme de classification sert à calculer les performances de classification.  The number of parameters is then reduced by filtering approaches, which makes it possible to go from 122 parameters to 43. Then an enveloping selection approach using a genetic algorithm (AG) and the SVM classification algorithm was used. The genetic algorithm makes it possible to explore the space of the possible solutions and the classification algorithm is used to calculate the classification performance.

A titre indicatif et non limitatif, il a été ainsi obtenu un ensemble de paramètre formé de douze paramètres comprenant la durée, le coefficient du polynôme ax⁴ , le coefficient du polynôme ax² , le coefficient du polynôme ax ,la forme par la méthode des fonctions de répartition, l'entropie par la transformée de Wigner Ville, l'énergie moyenne de la fin de l'onde P entre 0.9 à 1 .9 Hz, l'énergie moyenne de la fin de l'onde P entre 1 .9 à 7.8 Hz, l'énergie moyenne de la fin de l'onde P entre 7.8 à 15.9 Hz, la variance de l'énergie de début de l'onde P, la variance de l'énergie de la fin de l'onde P. Il est à noter que ces paramètres peuvent être combinés entre eux, avec par exemple différents coefficients, pour établir un paramètre sensé être plus représentatifs du fonctionnement du cœur. By way of nonlimiting indication, a parameter set consisting of twelve parameters comprising the duration, the coefficient of the polynomial ax ⁴ , the coefficient of the polynomial ax ² , the coefficient of the polynomial ax, the form by the method of distribution functions, the entropy by the Wigner Ville transform, the average energy of the end of the P wave between 0.9 to 1 .9 Hz, the average energy of the end of the wave P between 1 .9 to 7.8 Hz, the average energy of the end of the P wave between 7.8 to 15.9 Hz, the variance of the energy of beginning of the P wave, the variance of the energy of the end It should be noted that these parameters can be combined with each other, for example with different coefficients, in order to establish a parameter that would be more representative of the functioning of the core.

La quatrième étape du procédé selon la présente invention réside dans la sélection des paramètres et de leurs valeurs avec leur calcul pour deux groupes de personnes, les personnes d'un des groupes étant non disposées à un risque cardiaque tandis que les personnes de l'autre groupe étant à risque, avec l'application des trois premières étapes sur chaque électrocardiogramme des personnes et détermination de valeurs d'un ou des paramètres respectivement représentatives d'un des groupes  The fourth step of the method according to the present invention resides in the selection of the parameters and their values with their calculation for two groups of people, the persons of one of the groups being not disposed to a cardiac risk while the persons of the other group being at risk, with the application of the first three steps on each electrocardiogram of persons and determination of values of one or more parameters respectively representative of one of the groups

En prenant le cas de la fibrillation auriculaire, afin de démarrer cette étape, il est possible de former une base de données comprenant des patients. Cette base de données peut être répartie en deux groupes. Le premier groupe est le groupe de contrôle composé des patients sans épisode de fibrillation ou tachycardie connue et présentant une échographie normale des oreillettes. Le second groupe est le groupe d'étude composé des patients ayant au moins un épisode de fibrillation auriculaire documenté.  Taking the case of atrial fibrillation, in order to start this step, it is possible to form a database comprising patients. This database can be divided into two groups. The first group is the control group consisting of patients without known fibrillation or tachycardia and having normal atrial ultrasound. The second group is the study group consisting of patients with at least one documented atrial fibrillation episode.

Ce choix est basé sur l'hypothèse suivante: les électrocardiogrammes de tels patients présentent les mêmes caractéristiques que celles qui précédaient la fibrillation.  This choice is based on the following hypothesis: the electrocardiograms of such patients have the same characteristics as those preceding the fibrillation.

Disposant d'une telle base de données et des douze paramètres retenus caractérisant l'onde P de chaque patient, il est recherché un modèle mathématique qui permet de discriminer entre le groupe à risque et le groupe à non risque. Pour cela, on a utilisé les supports vecteurs machines (SVM). Le modèle SVM a été fixé par une étude expérimentale : fonction noyau gaussien, d'écart type 160 et borne C infinie. Ceci a permis d'atteindre une spécificité (SP) moyenne de 88% et une sensibilité (SE) moyenne de 82%.  Having such a database and the twelve selected parameters characterizing the P wave of each patient, a mathematical model is sought which makes it possible to discriminate between the risk group and the non-risk group. For this purpose, the machine vector carriers (SVM) were used. The SVM model was fixed by an experimental study: Gaussian kernel function, of standard deviation 160 and infinite bound C. This resulted in an average specificity (SP) of 88% and an average sensitivity (SE) of 82%.

Il est avantageux d'utiliser un modèle SVM transductif afin d'avoir une mesure de confiance et de crédibilité de la prise de décision. Un tel modèle transductif permet la réactualisation des valeurs des paramètres en tenant compte des nouvelles mesures effectuées sur l'électrocardiogramme. It is advantageous to use a transductive SVM model in order to have a measure of confidence and credibility of decision-making. Such a model transductive allows the reactualization of the values of the parameters taking into account the new measurements made on the electrocardiogram.

En partant d'une base d'apprentissage formée par I observations de x_l ,...,x_l et leurs classes correspondantes j_; e {- 1, 1} , pour classer une nouvelle observation ou éventuellement plusieurs observations, un nouveau modèle est construit afin de permettre la prise de décision. Ainsi, pour une méthode transductive il pourra y avoir autant de modèles qu'il y aura de points à estimer. Ce type de modèle permet aussi de calculer une mesure de confiance et de crédibilité de la décision prise. Starting from a learning base formed by the observations of x _l , ..., x _l and their corresponding classes j _; e {- 1, 1}, to classify a new observation or possibly several observations, a new model is built to allow decision-making. Thus, for a transductive method there can be as many models as there are points to estimate. This type of model also makes it possible to calculate a measure of confidence and credibility of the decision taken.

Un mode de réalisation particulièrement préféré de la présente invention pour la détermination du groupe d'appartenance du patient et avantageusement sa classification dans ce groupe pour une détermination ultérieure à effectuer pour un autre patient va être décrit au regard des figures 5 à 8.  A particularly preferred embodiment of the present invention for determining the patient's home group and advantageously its classification in this group for subsequent determination to be made for another patient will be described with reference to Figures 5 to 8.

Comme précédemment mentionné, cette étape de détermination et de classification du patient s'effectue après l'élimination du bruit et de la fluctuation de la ligne de base, la segmentation de l'ECG en détectant par exemple les ondes P, QRS et T, la caractérisation d'une onde, par exemple l'onde P, par extraction d'un jeu de paramètres pertinents pour la détection du risque cardiaque, par exemple un risque de fibrillation auriculaire et la discrétisation de ce jeu de paramètres.  As previously mentioned, this step of determining and classifying the patient is carried out after the elimination of the noise and the fluctuation of the baseline, the segmentation of the ECG by detecting for example the P, QRS and T waves, the characterization of a wave, for example the P wave, by extracting a set of relevant parameters for the detection of cardiac risk, for example a risk of atrial fibrillation and the discretization of this set of parameters.

Donc, on dispose maintenant d'une base de données formée par un groupe de patients sains ou à non risque et un groupe de patients à risque cardiaque, par exemple celui d'une fibrillation auriculaire. Par exemple, chaque patient est caractérisé par un jeu de paramètres de son onde P. Pour un nouveau patient, on commence par appliquer les étapes précédemment indiquées à son signal ECG. Puis, pour le classifier comme « sain » ou « à risque de fibrillation auriculaire », comme le montre la figure 5, où les valeurs du groupe sain sont symbolisées par des cercles et où les valeurs du groupe à risque sont symbolisées par des carrés, on utilise un modèle SVM transductif.  So, we now have a database consisting of a group of healthy or non-risky patients and a group of patients at cardiac risk, such as atrial fibrillation. For example, each patient is characterized by a set of parameters of his P wave. For a new patient, one begins by applying the previously indicated steps to its ECG signal. Then, to classify it as "healthy" or "at risk of atrial fibrillation," as shown in Figure 5, where the values of the healthy group are symbolized by circles and where the values of the risk group are symbolized by squares, a transductive SVM model is used.

La valeur patient du nouveau patient est symbolisée aux figures 5 à 8 par un triangle.  The patient value of the new patient is symbolized in Figures 5 to 8 by a triangle.

Le principe de la classification est le suivant : On suppose que le nouveau patient introduit appartient au groupe de patients sains, comme il est montré à la figure 6. Puis on utilise l'algorithme SVM pour déterminer une courbe de séparation S1 entre les deux groupes à non risque ou à risque. Enfin on calcule une valeur P1 représentant le degré d'appartenance du patient au groupe sain. Cette valeur est fonction de la position du patient par rapport à la courbe de séparation S1 , cette courbe étant le plus fréquemment non linéaire. The principle of classification is as follows: It is assumed that the new introduced patient belongs to the group of healthy patients, as shown in Figure 6. Then we use the SVM algorithm to determine a curve of S1 separation between the two groups at no risk or at risk. Finally, a value P1 is calculated representing the degree of belonging of the patient to the healthy group. This value is a function of the position of the patient with respect to the separation curve S1, this curve being the most frequently non-linear.

On effectue la même opération mais cette fois on suppose que le nouveau patient introduit appartient au groupe de patients à risque. Ceci est montré à la figure 7. Donc, on utilise l'algorithme SVM pour déterminer une courbe de séparation S2 entre les deux groupes à non risque et à risque. Enfin on calcule une valeur P2 représentant le degré d'appartenance du nouveau patient au groupe à risque. Cette valeur est fonction de la position du nouveau patient par rapport à la courbe de séparation.  The same operation is performed, but this time it is assumed that the new patient entered belongs to the group of patients at risk. This is shown in FIG. 7. Thus, the SVM algorithm is used to determine a separation curve S2 between the two non-risk and at-risk groups. Finally, we calculate a value P2 representing the degree of belonging of the new patient to the group at risk. This value is a function of the position of the new patient with respect to the separation curve.

Il est procédé alors à la prise de la décision : Si la valeur P1 de la figure 6 est supérieure à la valeur P2 de la figure 7 alors le patient est sain et donc inclus dans le groupe à non risque. Sinon le patient est à risque cardiaque.  The decision is then made: If the value P1 of FIG. 6 is greater than the value P2 of FIG. 7, then the patient is healthy and therefore included in the non-risk group. Otherwise the patient is at risk of heart failure.

Il peut être défini aussi une valeur de confiance, dite Confiance, de la décision comme :  It can be defined also a confidence value, called Trust, of the decision like:

Confiance = [1 - min (P1 , P2)]. 100 %.  Confidence = [1 - min (P1, P2)]. 100%.

min étant la valeur minimale de P1 ou P2  min being the minimum value of P1 or P2

Par exemple, dans le cas des figures 6 et 7, le patient est sain avec une confiance de 70 %.  For example, in the case of Figures 6 and 7, the patient is healthy with a confidence of 70%.

On peut définir aussi une valeur de crédibilité (confiance de la confiance), dite Crédibilité, avec :  We can also define a credibility value (trust confidence), called Credibility, with:

Crédibilité = max(P1 , P2).  Credibility = max (P1, P2).

max étant la valeur maximale de P1 ou P2  max being the maximum value of P1 or P2

Cette valeur sert pour faire la différence entre le cas des figures 6 et 7 et le cas des figures 7 et 8. Dans les deux cas, le patient est classé comme à non risque avec une Confiance de 70 %. Mais on remarque que le patient appartient plus au groupe sain dans la figure 6 que dans la figure 8. Donc si on calcule la Crédibilité, on trouve 75% dans le premier cas et 41 % dans le second cas.  This value serves to differentiate between the case of Figures 6 and 7 and the case of Figures 7 and 8. In both cases, the patient is classified as not at risk with a confidence of 70%. But we note that the patient belongs more to the healthy group in Figure 6 than in Figure 8. So if we calculate the Credibility, we find 75% in the first case and 41% in the second case.

Comme le modèle est transductif, la valeur patient est incluse dans son groupe d'appartenance pour les déterminations futures d'appartenance d'au moins un autre patient. Ainsi, le modèle SVM transductif permet une réactualisation de la composition des groupes à risque et non disposés à un risque cardiaque et/ou une réactualisation d'au moins une valeur sélectionnée. La présente invention concerne aussi un appareil de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive, comprenant un électrocardiogramme et des moyens électroniques de traitement d'au moins une onde de l'électrocardiogramme avec des moyens de mémorisation des paramètres de cette onde pour un groupe de personnes à risque et un groupe de personnes à non risque ainsi que pour un patient afin d'obtenir un diagnostic concernant ledit patient concernant son appartenance à un des deux groupes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de traitement sont sous forme de composants électroniques ou d'un logiciel compris ou reçu dans ledit appareil, lesdits moyens permettant la mise en œuvre d'un tel procédé. Since the model is transductive, the patient value is included in its home group for future membership determinations of at least one other patient. Thus, the transductive SVM model allows an updating of the composition of the groups at risk and not disposed to a cardiac risk and / or a refresh of at least one selected value. The present invention also relates to an apparatus for predicting a cardiac risk and / or recurrence, comprising an electrocardiogram and electronic means for processing at least one wave of the electrocardiogram with means for memorizing the parameters of this wave for a group of people at risk and a group of non-risk persons as well as for a patient to obtain a diagnosis concerning said patient concerning his belonging to one of the two groups, characterized in that the electronic means of treatment are in the form of electronic components or software included or received in said apparatus, said means allowing the implementation of such a method.

Comme précédemment mentionné, le logiciel peut être intégré dans l'appareil ou introduit dans celui-ci, par exemple en étant dans un support tel qu'un CD ou une clé USB. Il peut aussi être sous la forme d'un circuit électronique embarqué dans ledit appareil.  As previously mentioned, the software can be integrated in the device or introduced into it, for example by being in a medium such as a CD or a USB key. It can also be in the form of an electronic circuit embedded in said apparatus.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive comprenant les étapes suivantes : 1 - A method for predicting cardiac risk and / or recurrence comprising the following steps:

- sélection d'au moins une onde (P, T, QRS) d'un électrocardiogramme, susceptible d'être particulièrement représentative dudit risque cardiaque, selecting at least one wave (P, T, QRS) of an electrocardiogram, which may be particularly representative of said cardiac risk,

- segmentation de ladite onde (P, T, QRS) après élimination des fluctuations de la ligne de base, élimination du bruit de fond et détermination d'un élément de référence dans l'électrocardiogramme, paramétrisation de ladite onde sélectionnée d'un électrocardiogramme en plusieurs paramètres,  segmentation of said wave (P, T, QRS) after elimination of baseline fluctuations, elimination of background noise and determination of a reference element in the electrocardiogram, parameterization of said selected wave of an electrocardiogram into several parameters,

- sélection des paramètres avec calcul de leurs valeurs pour deux groupes de personnes, les personnes d'un des groupes étant non disposées à un risque cardiaque tandis que les personnes de l'autre groupe étant à risque, avec l'application des trois premières étapes sur chaque électrocardiogramme des personnes et détermination des valeurs d'un ou des paramètres respectivement représentatives d'un des groupes,  - selection of the parameters with calculation of their values for two groups of people, the people of one of the groups being not disposed to a cardiac risk while the people of the other group being at risk, with the application of the first three stages on each electrocardiogram of the persons and determination of the values of one or the parameters respectively representative of one of the groups,

- sélection d'au moins une desdites valeurs,  selecting at least one of said values,

- pour un patient donné, application des trois premières étapes sur au moins une onde de son électrocardiogramme et obtention d'au moins une valeur sélectionnée dite valeur patient,  for a given patient, applying the first three steps to at least one wave of his electrocardiogram and obtaining at least one selected value called the patient value,

- comparaison de la valeur patient avec l'ensemble des valeurs obtenues pour chaque personne des deux groupes pour la détermination du groupe d'appartenance dudit patient, ladite détermination du groupe d'appartenance dudit patient est réalisée par un modèle SVM transductif, ce modèle permettant une réactualisation de la composition des groupes à risque et non disposés à un risque cardiaque et/ou une réactualisation d'au moins un paramètre sélectionné.  comparing the patient value with the set of values obtained for each person of the two groups for the determination of the group belonging to said patient, said determination of the group of membership of said patient is carried out by a transductive SVM model, this model allowing an updating of the composition of the risk groups and not disposed of a cardiac risk and / or a refresh of at least one selected parameter.

2- Procédé selon la revendication 1 , pour lequel la détermination du groupe d'appartenance dudit patient se fait par le traçage d'au moins une courbe de séparation non linéaire (S1 , S2) entre les valeurs obtenues, d'une part, par les personnes du groupe à non risque et, d'autre part, par les personnes du groupe à risque. 2. The method of claim 1, for which the determination of the group belonging to said patient is done by the tracing of at least one nonlinear separation curve (S1, S2) between the values obtained, on the one hand, by the persons in the non-risk group and, on the other hand, by the persons in the at-risk group.

3- Procédé selon la revendication précédente, pour lequel deux courbes de séparation (S1 , S2) sont tracées, l'une (S2) avec la valeur patient incluse dans le groupe à risque et l'autre (S1 ) avec la valeur patient incluse dans le groupe à non risque, le groupe d'appartenance du patient étant le groupe présentant la valeur patient qu'il contient la plus éloignée de la courbe de séparation (S1 ou S2) respective. 3- Method according to the preceding claim, for which two separation curves (S1, S2) are plotted, one (S2) with the patient value included in the risk group and the other (S1) with the patient value included in the non-risk group, the patient's group being the group having the patient value it contains furthest from the respective separation curve (S1 or S2).

4- Procédé selon la revendication précédente, pour lequel la valeur patient est incluse dans son groupe d'appartenance pour les déterminations futures d'appartenance d'au moins un autre patient. 4- Method according to the preceding claim, wherein the patient value is included in its home group for future membership determinations of at least one other patient.

5- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel les paramètres de l'onde sélectionnée sont discrétisés avant d'être utilisés par le modèle SVM. 5. Method according to any one of the preceding claims, wherein the parameters of the selected wave are discretized before being used by the SVM model.

6- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel l'onde sélectionnée est l'onde P, le complexe QRS, l'onde T, l'onde U, un ou des segments QT, ST, RT, PT, PQ, PR, PS . 6. Process according to any one of the preceding claims, for which the selected wave is the P wave, the QRS complex, the T wave, the U wave, one or more QT, ST, RT, PT segments. PQ, PR, PS.

7- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel l'élimination des fluctuations de la ligne de base se fait à l'aide d'un algorithme basé sur une transformée en ondelettes discrètes. 8- Procédé selon la revendication précédente, pour lequel la ligne de base est estimée à l'aide d'une décomposition multirésolution de l'électrocardiogramme sur une base d'ondelettes de Daubechies, de Haar ou de Meyer. 7. A method according to any one of the preceding claims, wherein the elimination of baseline fluctuations is done using an algorithm based on a discrete wavelet transform. 8- Method according to the preceding claim, wherein the baseline is estimated using a multiresolution decomposition of the electrocardiogram on a basis of wavelets Daubechies, Haar or Meyer.

9- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel, lors de l'étape de segmentation, il est procédé à la modélisation des ondes de l'électrocardiogramme est réalisée selon un arbre de Markov caché des ondelettes, l'arbre de Markov étant avantageusement combiné avec une base d'ondelettes de Haar. 9- Method according to any one of the preceding claims, for which, during the segmentation step, it is proceeded to the electrocardiogram waves are modeled according to a hidden Markov tree of wavelets, the Markov tree being advantageously combined with a Haar wavelet base.

10- Procédé selon la revendication précédente, pour lequel, lors de l'étape de segmentation, la détection de début et de fin d'une onde sélectionnée est faite selon le critère de maximum de vraisemblance des observations aux modèles des différentes ondes et segments de l'électrocardiogramme. 10- Method according to the preceding claim, wherein, during the segmentation step, the detection of the beginning and end of a selected wave is made according to the maximum likelihood criterion of the observations to the models of the different waves and segments of the electrocardiogram.

1 1 - Procédé selon la revendication 9 ou 10, pour lequel la distribution statistique des observations de l'onde P de l'électrocardiogramme est basée sur la distribution statistique des observations de l'onde T, l'onde P étant alors assimilée à une onde T de faible amplitude. 1 1 - Method according to claim 9 or 10, for which the statistical distribution of the observations of the P wave of the electrocardiogram is based on the statistical distribution of the observations of the T wave, the P wave being then assimilated to a T wave of small amplitude.

12- Procédé selon la revendication 9 ou 10, pour lequel la distribution statistique des observations de la ligne isoélectrique de l'électrocardiogramme est basée sur la distribution statistique des observations du segment ST. 12- Method according to claim 9 or 10, wherein the statistical distribution of the observations of the isoelectric line of the electrocardiogram is based on the statistical distribution of observations of the ST segment.

13- Appareil de prédiction d'un risque cardiaque et/ou de récidive, comprenant un électrocardiogramme et des moyens électroniques de traitement d'au moins une onde (P, T, QRS) de l'électrocardiogramme avec des moyens de mémorisation des paramètres de cette onde (P, T, QRS) pour un groupe de personnes à risque et un groupe de personnes à non risque ainsi que pour au moins un patient afin d'obtenir un diagnostic concernant ledit patient concernant son appartenance à un des deux groupes, caractérisé en ce que les moyens électroniques de traitement sont sous forme de composants électroniques ou d'un logiciel compris ou reçu dans ledit appareil, lesdits moyens permettant la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 13- Apparatus for predicting a cardiac risk and / or recurrence, comprising an electrocardiogram and electronic means for processing at least one wave (P, T, QRS) of the electrocardiogram with means for memorizing the parameters of this wave (P, T, QRS) for a group of people at risk and a group of non-risk persons as well as for at least one patient in order to obtain a diagnosis concerning said patient concerning his belonging to one of the two groups, characterized in that the electronic processing means are in the form of electronic components or software included or received in said apparatus, said means allowing the implementation of the method according to any one of claims 1 to 12.