Ecole Doctorale
SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
Spécialité
Sciences pour l'ingénieur : spécialité Micro et Nanoélectronique
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Signaux physiologiques,Traitement du signal,L'interface peau-électrode,Algorithme de compensation,
Keywords
Physiological signals,Signal processing,Skin-electrode interface,Compensation Algorithm,
Titre de thèse
Analyse des mécanismes bio-éléctriques à linterface peau-électrode pour lacquisition nomade de signaux physiologiques : Application à la mesure dECG pour la prévention des maladies cardiovasculaires
Analysis of bioelectric mechanisms at the skin-electrode interface for mobile acquisition of physiological signals: Application to ECG measurement for the prevention of cardiovascular diseases
Date
Mardi 5 Janvier 2021 à 10:30
Adresse
Polytech Bâtiment Fermi, Technopôle de Château Gombert, 5 rue E. Fermi,
13013 Marseille
Amphi NEEL
Jury
Directeur de these |
M. Wenceslas RAHAJANDRAIBE |
Aix Marseille Université |
Rapporteur |
M. Serge BERNARD |
LIRMM UMR CNRS 5506 |
Rapporteur |
M. Luc HEBRARD |
Laboratoire ICube Iniversité de Strasbourg |
Examinateur |
Mme Patricia DEGREYS |
Telecom Paris - Institut Polytechnique de Paris |
Examinateur |
Mme Marie-Minerve LOUËRAT |
Laboratoire LIP6- Sorbonne Université |
CoDirecteur de these |
M. Rachid BOUCHAKOUR |
Witmonki |
CoDirecteur de these |
M. Rémy VAUCHÉ |
IM2NP Aix Marseille Université |
Résumé de la thèse
Les maladies cardiovasculaires deviennent de plus en plus préoccupantes dans le monde entier. En 2020, le monde souffre de la crise du coronavirus Covid-19, dont le fort rythme de la contagion et les symptômes ont déjà provoqué la mort de plus de 700 000 personnes (évolutifs à lheure décriture de ces lignes). Les résultats cliniques ont prouvé que le coronavirus et le médicament thérapeutique (chloroquine) peuvent tous deux endommager le cur de manière irréversible, sous forme darythmies.
Par rapport à lappareil dECG utilisé dans les hôpitaux, qui demande beaucoup de temps et dargent aux patients, les appareils dECG mobiles à simple dérivation sont la meilleure solution pour surveiller la santé cardiaque à tout moment et en tout lieu. Cependant, la plupart de ces appareils de surveillance ECG portables sur le marché nont pas passé les tests cliniques en raison du manque de précision et dexactitude des mesures, principalement dû au fait que le faible signal ECG est facilement perturbé par le mouvement de lutilisateur et par lenvironnement.
Cette thèse étudie tout dabord le matériau le plus approprié pour lélectrode à simple dérivation. Par la suite, des expériences approfondies ont été élaborées et réalisées pour analyser les sources dinterférence du signal ECG en sappuyant sur un modèle physico-chimique de limpédance peau-électrode proposé. Enfin, des méthodes de compensation directes et indirectes (fonction de transfert / intelligence artificielle) sont proposées pour éliminer les interférences dû au mouvement dans le signal ECG.
Lobjectif de cette recherche est dappliquer ces résultats à loptimisation du produit "Witcard" et de fournir des informations expérimentales précieuses à dautres chercheurs qui travaillent à lamélioration de la qualité de lenregistrement des signaux ECG avec des équipements mobiles à simple dérivation.
Mots-clés : Signaux physiologiques; Traitement du signal ; l'interface peau-électrode ;Algorithme de compensation
Thesis resume
Cardiovascular diseases are becoming increasingly serious in worldwide. Especially in the year 2020, when the world is suffering from the coronavirus. Clinical results have proved that both coronavirus and the therapeutic drug (chloroquine) can irreversibly damage the heart, such as arrhythmias.
Compared to the ECG machine used in the hospitals that consumes plenty of patients time and money, single-lead mobile ECG monitors are the best solution for monitoring heart health anytime, anywhere. However, most of the handheld ECG monitoring devices on the market have not passed clinical testing due to the lack of accuracy and precision of measurement, mainly caused by the fact that the weak ECG signal is easily disturbed by the subjects movement and the surrounding environment.
This thesis investigates the most suitable material for the single-lead electrode at first.Secondly, extensive experiments have been designed and practiced to analyze the sources of ECG noise interference. The physicochemical model of the skin-electrode impedance is proposed at the same time. Finally, directly and indirectly method with the corresponding algorithm (transfer function/artificial intelligence) has been used to eliminate the interference in ECG signal when the motion artifact exists.
The object of this research is to apply these findings to the optimization of the product Witcard and provide valuable experimental information to other researchers who work to improve the quality of ECG signal recording with signal-lead mobile ECG equipment.
Keywords: Physiological signals;Signal processing ;skin-electrode interface;Compensation Algorithm