Soutenance de thèse de Mélanie BRULC

Les maladies cardiovasculaires sont une cause de mortalité importante et concernent toutes les classes d'âge. Identifier une méthodologie de surveillance cardiaque non invasive précise, sans avoir recours à un spécialiste du milieu médical, conduirait à une avancée technologique majeure dans ce domaine. Ceci permettrait de tendre vers une démocratisation de la prévention de ces maladies auprès du grand public. L'objet des travaux de recherche exposés dans ce mémoire portent sur la faisabilité de la surveillance des mouvements cardiaques au travers d'une technologie sans contact. Cette faisabilité a pu être étudiée au travers d'études comparatives entre différents outils de référence, notamment l'électrocardiogramme, qui met en lumière la signature électrique du cœur, et la technologie émergente proposée basée sur un radar, qui permet de mesurer la signature mécanique du déplacement du myocarde. L'analyse d'écho-cardiographies effectuées sous deux différentes incidences, enregistrées en simultanée, a également permis de mettre en exergue des analogies entre les vibrations du buste capturées par le radar et le mouvement du cœur enregistré par l'échographe. Ces études ont fait l'objet de différentes campagnes de mesure effectuées sur plusieurs sujets volontaires éclairés, en accord avec les recommandations liées à la RGPD. L'acquisition de données a été effectuée sous différentes conditions d'utilisation~:~en apnée puis en prenant en compte la respiration, ce qui a ainsi permis de détecter et d’apprécier la variation du rythme sinusale en fonction de celle-ci. L'élaboration d'un protocole précis a également permis une bonne reproductibilité de l'environnement des captures au cours des différentes campagnes de mesure. L'architecture employée permet de garantir la synchronisation entre les différentes voies d'acquisition (ECG, RADAR et écho-cardiographie). La mise en place d'outils de traitement des données a permis d'extraire, à partir de données brutes fournies par le radar, le rythme cardiaque et le rythme respiratoire. L'analyse de la signature mécanique du cœur a également permis de remonter jusqu'au signal de vibration du buste induite par le myocarde au cours de ses battements. L'étude de la reproductibilité de ces derniers a été menée au travers du déploiement d'un outil de représentation graphique qui sera appelé~:~temps-pulsation. Finalement les expériences menées associées aux traitements de données effectués au cours du travail de recherche présenté dans ce mémoire ont permis de démontrer la détection, outre de la fréquence cardiaque, des différentes phases de la vibration thoracique induite par le cœur au cours d’un battement. Le nombre de sujets étudiés ainsi que les différentes captures effectuées sur chacun d’eux ont permis de vérifier la reproductibilité ainsi que la fiabilité des résultats. Ce travail de recherche ouvre de bonnes perspectives sur une étude un peu plus approfondie sur des cas cliniques.

Cardiovascular disease is a major cause of mortality and affects all age groups. Identifying a precise non-invasive cardiac monitoring method that does not require the services of a medical specialist would lead to a major technological advance in this field and would make it possible to democratise the prevention of these diseases for the general public. The research presented in this thesis focuses on the feasibility of monitoring cardiac movements using non-contact technology. This feasibility was investigated through comparative studies between different reference tools, particularly the electrocardiogram, which highlights the heart's electrical signature, and the proposed emerging radar-based technology, which measures the mechanical signature of the heart movement. Analysis of echocardiograms recorded simultaneously at two different angles also highlighted similarities between the chest vibrations captured by the radar and those of the heart recorded by the echograph. These studies were the subject of several measurement campaigns carried out on a number of informed volunteer subjects, in accordance with the recommendations relating to the RGPD. Data acquisition was carried out under different conditions of use : apnea and then taking breathing into account, enabling the variation in sinus rhythm as a function of respiration to be detected and assessed. The development of a specific protocol has also ensured good reproducibility of the capture environment during the various measurement campaigns. The architecture used guarantees synchronisation between the different acquisition channels (ECG, RADAR and echocardiography). Data processing tools were used to extract heart rate and respiratory rate from the raw data provided by the radar. Analysis of the heart's mechanical signature also enabled to trace the vibration signal of the chest induced by the myocardium during its beats. The reproducibility of the beating was studied by deploying a graphical representation tool which will be known as : pulse-period. Finally, the experiments carried out in conjunction with the data processing performed in the context of the research work presented in this report demonstrated that, in addition to heart rate, the thoracic vibration induced by the heart during a beat could also be detected. The reproducibility and reliability of the results were verified by increasing the number of subjects studied and the number of captures on each of them. This research opens up good perspectives for a more in-depth study of clinical cases.