Tremplin Carnot Interfaces | La détection automatique de l'apnée du sommeil avec l'IA
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La détection automatique de l’apnée du sommeil

La détection automatique de l’apnée du sommeil

Andrea Pinna, enseignant-chercheur à Carnot Interfaces/ LIP6 et Anatole LePrevost, Ingénieur pour le centre de développements technologiques de Carnot Interfaces nous parlent du projet d’Interface logiciel pour la classification Automatique et Personnalisée des Stades du Sommeil (ILCAPSS).

Andrea et Anatole, projet ILCAPSS

Andrea, pouvez-vous nous expliquer, en quelques mots, votre projet ILCAPSS ?

ILCAPSS répond à un besoin et à un enjeu économique de santé : l’analyse et la classification des différents stades de sommeil pour le diagnostic et le suivi de différentes pathologies, comme l’apnée. Parmi les examens prévus pour le suivi de ces pathologies, il y a la polygraphie et la polysomnographie (PSG). La différence entre les deux réside dans le nombre et la nature des signaux acquis. En 2010, il y a eu 48 336 PSG en ambulatoire qui ont demandé une répétition de l’examen à l’hôpital (ceci correspond environ à un surcoût de 8 M€).
Cette analyse est très chronophage, peu de médecins peuvent la faire et le taux d’erreur est important. Nous souhaitons donc développer un outil d’aide au diagnostic capable de générer, à partir d’un enregistrement PSG, un hypnogramme automatique. Ceci permettra de ne plus avoir de problème de « intra-score » et de limiter les problèmes de « inter-score » mais aussi de simplifier l’analyse et la prise de décision dans le cadre d’un diagnostic.
Ce travail fait suite à plusieurs projets internes, depuis 2011, grâce auxquels nous avons fait un dépôt de logiciel concernant la détection de certains grapho-éléments (K-complex, spindles) utiles pour la classification du sommeil. Dans le cadre de ces travaux, nous avons obtenu des financements de l’IUIS (Institut Universitaire Ingénierie en Santé) , de Sorbonne Université (SU), et du labex SMART. Ils ont permis la collaboration entre le Lip6, le LIMICS et l’unité sommeil de l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière dirigée par le Prof. Isabelle Arnalf.
Nous avons réalisé une nouvelle base de données (gold standard) établie grâce aux évaluations de deux médecins pour les enregistrements de 100 patients avec un Index variable d’apnée-hypopnée ainsi qu’une double évaluation sur un groupe de 10 témoins (sujets sains). C’est sur cette base que nous avons pu développer notre système basé sur la fusion symbolique. Nous avons pris les règles de l’AASM (Amercian Academy of Sleep Medicine) et, à travers une interprétation sémantique, nous les avons formalisées et traduites en ensemble d’algorithmes pour la génération automatique d’un hypnogramme.
Ces avancées nous ont permis d’enregistrer deux nouveaux dépôts logiciels.

En quoi le centre de développements technologiques de Carnot Interfaces vous aide-t-il et quelles sont les étapes de votre projet ?

Depuis deux ans, nous sommes en contact avec des industriels (Essilor, Air Liquide et BioSerenity) qui expriment différents besoins. Nous devons adapter le logiciel à leurs attentes spécifiques et pour cela, il nous faut un objet (logiciel et matériel) permettant de faire une proposition de transfert de technologie (niveau de TRL 5 ou 6) ou un partenariat plus spécifique. Ce projet va désormais se diviser en trois étapes principales :
1. La prise en main du sujet par l’ingénieur Carnot,
2. La finalisation d’un cahier des charges et la proposition de feuille de route dans la mesure où l’ingénieur ne travaille pas que sur un seul sujet,
3. A court terme, nous voudrions avoir l’objet en test chez l’expert (médecin).
Cette démarche est très intéressante car l’ingénieur est en contact avec les médecins spécialistes du sommeil, les scientifiques et les experts en sciences humaines.  A  plus long terme, il travaillera également avec un ingénieur en ergonomie.

Anatole, pouvez-vous nous expliquer votre rôle dans le cadre de ce projet ?

Dans le cadre de ce projet, il y a un besoin d’ingénieur en développement, de travail sur le software et un peu de composante embarquée. Ma mission principale consiste à passer d’un logiciel de recherche, Matlab, à un langage plus largement utilisable (python) et sans licence payante. L’ingénieur est donc le lien entre la recherche et l’ingénierie projet. Il est celui qui relie la recherche du traitement de signal et l’acquisition des données aux prémices d’un développement logiciel à plus haut niveau de TRL.
Dans le cadre d’ILCAPSS, je travaille l’aspect global de la recherche avec Andrea et l’aspect logiciel avec une ancienne Doctorante du LIP6 dont le sujet de thèse était « An E-health System for Personalized Automatic Sleep Stages ».

Quel rôle a le développement suite à la recherche ?

Cette phase de développement permet de porter l’algorithme sur une carte embarquée tout en augmentant le TRL. Cela vise à rendre l’outil compréhensible par une plus grande communauté scientifique et donc utilisable par d’autres personnes en recherche et développement, sans pour autant compromettre l’information de l’algorithme. Dans le cas d’ILCAPSS, il s’agit de proposer un outil d’aide au diagnostic des différents stades du sommeil et d’en détecter les éventuelles anomalies afin d’aider le médecin dans son diagnostic ou même de faire un transfert de recherche afin d’aider les entreprises.