1.3 Définition des marqueurs - sémiologie

1.3.1 Définition des termes pour les applications liées aux sons respiratoires

Réf: A.R.A Sovijari,F. Dalmasso, J. vanderschoot, L.P Malmberg, G. Righini, S.A.T Stoneman, “Definition of terms for applications of respiratory sounds”, European Respiratory Journal, 2000.
Cet article propose une définition de 162 termes utilises couramment dans le “Computerized Respiratory Sound Analysis” (CORSA).

Figure 1: relation entre les termes sons respiratoires, sons parasites, sons pulmonaires, et sons respiratoires.

Parmi les 162 termes définis, nous avons choisi d’en expliciter quelques-uns ici:

Les sons:

• Sons pathologiques (adventitious sound): il s’agit de sons respiratoires additionnels, surimposé sur les sons respiratoires. Ils peuvent être continus (sibilants) ou discontinus (crépitants). Certains (comme les squawks) possèdent des caractéristiques des deux. La présence de tels sons est un indicateur de désordres pulmonaires;
• Sons respiratoires (breath sound): ils incluent les sons pathologiques enregistrés au niveau de la trachée, des poumons ou de la bouche. Leur génération est liée au flux d’air dans le système respiratoire. Acoustiquement, ils sont caractérisés par un large spectre de bruit avec un fréquence moyenne dépendant du point d’auscultation
• Son bronchique (bronchial sound): ce terme est utilisé dans deux acceptions:
  1) des sons respiratoires normaux sont détectés dans la partie antérieure haute des poumons. Leur intensité est a peu près identique durant la phase d’inspiration et d’expiration,
  2) des sons respiratoires anormaux sont détectés dans la partie postérieur des poumons; ils contiennent des composantes de haute fréquence et une intensité plus élevé que les sons respiratoires normaux enregistrés au même point. Le passage de sons normal à son pathologique est dû à des désordres pulmonaires. L’utilisation de ce terme n’est donc pas recommandée à cause de la confusion possible.
• Sons pulmonaires (lung sound): il s’agit de tous les sons enregistrés au niveau du thorax, qui incluent les sons de respiration normale, et les sons pathologiques.
• Sons musculaires (muscle sound): ces sons sont générés par la contraction musculaire. Ils ont généralement une fréquence faible (20Hz) et une faible intensité. L’amplitude et la fréquence des sons sont liés à la force de contraction.
• Son respiratoire normal (normal breath sound): les sons respiratoires sont détectés
  1) sur le thorax; ils sont caractérisés par une faible fréquence de bruit pendant l’inspiration, et très audibles pendant l’expiration,
  2)au niveau de la trachée&; ils sont caractérisés par un large spectre de bruit (i.e. contenant des composantes hautes fréquence), ils sont audibles à la fois durant la phase d’inspiration et celle d’expiration
• Son pleural de friction (pleural friction sound): des gros crépitants qui résultent de frottement pleuro pariétal et viscéral. Leur présence indique la présence d’une inflammation au niveau pleural.
• Sons respiratoires ( respiratory sounds): tous les sons, cela inclue les sons respiratoires, les sons pathologiques, les sons de toux, ronflement, éternuements, et sons musculaires. Les sons vocaux émis durant la respiration ne sont pas inclus dans les sons respiratoires.

Les marqueurs connus 

• Crépitant (crackle):ces sons pathologiques, discontinus, explosifs apparaissent généralement dans la phase d’inspiration. Ils sont caractérisés par leur forme d’onde, leur durée et leur position dans le cycle respiratoire. Un crépitant peut être classifié sur la base de sa durée total comme étant un crépitant fin (si sa durée est courte) ou gros (si sa durée est longue). L’apparition de crépitants révèle généralement des pathologies du tissu pulmonaire ou des voies de conduction.
• Gros crépitant (coarse crackle): crépitant avec un faible gradient, une forte amplitude et une durée longue: 2CD > 10ms.
• Crépitant fin (fine crackle): crépitant pàlus aigu, avec une faible amplitude et une durée courte: 2CD < 10ms.
• Toux (cough): il s’agit d’un réflexe respiratoire caractérisé par une soudaine expulsion d’air d’une grande vélocité, accompagné de sons transitoires de tonalité et d’intensité variable. La toux est causée par une irritation des voies de conduction. Une simple toux consiste en une phase inspiratoire suivie d’un effort expiratoire avec fermeture de la glotte; cette phase est suivie d’une soudaine réouverture de la glotte avec une rapide expiration du flux d’air. Une toux chronique indique la présence d’une pathologie des voies respiratoires ou des désordres du tissu pulmonaire.
• Son de toux (cough sound): les sons transitoires induits par les reflexes de toux ont une fréquence comprise entre 50 et 3000Hz. Les caractéristiques de ces sons varient en fonction de la pathologie pulmonaire. Ainsi, les sons de toux qui contiennent des sibilants sont typiquement des cas d’asthme.
• Rhonchis (rhonchus): il s’agit d’un sibilant grave, contenant des formes d’ondes périodiques avec une durée > 100ms et une fréquence <300Hz. Les rhonchis peuvent entre autres être trouvé chez les patients présentant des sécrétions ou des rétrécissements des voies aériennes.
• Ronflement (snoring sound): il s’agit de bruits respiratoires de basse fréquence, avec des composantes périodiques (fréquence fondamentale entre 30 et 250Hz). Ils sont en général détectés pendant la phase de sommeil, et sont induits par des vibrations anormales dans les parois ou oropharynx. En règle générale, ils sont inspiratoires; de faibles composantes expiratoires peuvent apparaître chez les patients atteints d'apnée du sommeil.
• Râle, criaillement (squawk): ces sons inspiratoires pathologiques sont relativement courts, et présentent un caractère musical. Ils sont occasionnellement trouvés chez les patients atteints de désordres pulmonaires interstitiels. Acoustiquement, leur forme d’onde ressemble à de courts sibilants, et ils sont souvent précédés de crépitants. La durée des squawk varie entre 50 et 400ms.
• Stridor (stridor): ce son fort, de basse fréquence, trouve son origine dans le larynx ou la trachée. Il apparaît souvent durant l’inspiration. Il peut être audible au niveau de la bouche, de la trachée et des poumons. Les stridors peuvent apparaître dans les toux aspirantes ou les sténoses laryngales ou trachéales.
• Sibilants (wheeze): ce son pathologique, continu présente un caractère musical. Acoustiquement, il est caractérisé par une forme d’onde avec une fréquence fondamentale généralement supérieure à 100Hz et une durée supérieure à 100ms. De plus, le son doit inclure au moins 10 vibrations successives. Les sibilants sont généralement associés à l’obstruction des voies aériennes. Les sibilants qui ne comportent qu'une fréquence fondamentale, sont dits monophoniques. S’ils ont plusieurs fréquences fondamentales, il sont dits polyphoniques.

Les méthodes d’affichage:

• Le phonopneumogramme (phonopneumogram): il s'agit de la représentation temporelle des bruits pulmonaires et du flux d'air
• Sonogramme (sonogram):Un sonagramme, ou sonogramme, est un mode de représentation en analyse spectrale C'est l'image d'un signal dans une représentation fréquence-intensité, en fonction du temps. Le temps est porté en abscisse, la fréquence en ordonnée et l'intensité de chaque composante est représentée par la couleur, la noirceur ou l'épaisseur de la trace correspondante. Un terme plus commun dans le traitement du signal est spectrogramme.

1.3.2 Etat de l’art: Sons respiratoires, progresser au-delà du stéthoscope

[28] H.Pasterkamp, S.S Kraman, G.R Wodicka,” Respiratory sounds, advances beyond the stethoscope”, American Journal of Respiratory and critical care medicine, Vol.156, 1997.

Les sons à la surface du corps peuvent être mesurés de deux manières:
- à l’aide d’un stéthoscope acoustique (celui qu'utilise votre médecin). L’amplification des basses fréquences est appréciée par les cardiologues; l’auscultation pulmonaire quant à elle pourrait bénéficier d’une restitution plus fidèle des sons que ce que fournissent les stéthoscopes actuels.
- à l’aide de capteurs pour l’enregistrement des sons pulmonaires. Deux types de transducteurs sont communément utilisés: le microphone électret et l’accéléromètre.

La qualité de la restitution du son dépend de différents facteurs ou caractéristiques:
- la réponse acoustique du stéthoscope,
- la typologie des sons, la présence ou non pathologie),
- la nature hétérogène des milieux traversés (os, muscles, peau,…)
- les sons thoraciques sont plus faibles en amplitude que les sons trachéaux

On peut catégoriser des sons respiratoires de la façon suivante:

1.3.3 Etude des sons respiratoires chez les enfants en bas âge

[31] H.E. Helphick, P. Sherlock, G. Foxall, E.J Simpson, N.A Shiell, R.A Primhak, M.L Everard, “Survey of respiratory sounds in infants”, BMJJ Journal, July 2005.

L’objectif de l’étude éatit de mieux comprendre la terminologie utilisée par les parents pour décrire les sons de leurs enfants. La méthode utilisée fut une interview des parents. Le questionnaire proposait un choix entre sibilants, ruttle (je n'ai pas trouvé de traduction pour ce terme), et stridor. Lors de l’enquête le terme le plus communément utilisé était «sibilant» à 59%. A la fin de l’étude, seuls 36% des parents utilisaient encore «sibilant», et le terme «ruttle» était utilisé deux fois plus que précédemment. Cette étude met en lumière le niveau d’infaisabilité de l’utilisation du terme «sibilants». Bon, je ne vois pas trop l'intérêt de cette étude, à part obtenir des finacements à des universitaires.

1.3.4 Conditions environnementales et manœuvres respiratoires pour l’enregistrement de sons respiratoires

[46] M. Rossi, A.R.A Sovijarvi, P. Piirila, L. Vannuccini, F. Dalmasso, J. Vanderschoot, Environmental and subject conditions and breathing manœuvres for respiratory sound recordings », ERS Journals,2000.

Cet article préconise les recommandations relatives aux conditions expérimentales nécessaires à l’enregistrement de sons respiratoires.

Les conditions expérimentales optimales et les procédures dépendent du type de sons que l’on désire enregistrer (souffles, toux, ronflements), des indications pour l’enregistrement (diagnostic, évaluation d’une thérapie, monitoring), de l’âge du sujet (bébé, enfant, adulte), et de la méthode d’enregistrement (champ libre, microphone endobronchial).

Les conditions environnementales recommandées dans l’article sont les suivantes:
- bruit ambiant:il est préférable qu’il soit inférieur à 45dBa (Accoustiques) et 60dB (linéaire). Il doit être le plus faible possible. De plus, il faut prendre en compte les sons du flux d’air à travers le transducteur
- sons non-respiratoires du sujet: là encore, il convient de minimiser ces sons parasites, y compris les sons vocaux
- autres conditions environementales: la salle doit être confortable en termes de température, humidité, luminosité, et ventilation

Pour ce qui est du sujet et des procédures, l’auteur recommande:
- préparation du sujet: les recommandations sont les même que pour les ERS (European Respiratory Society) des tests des fonctions pulmonaires
- position du corps: la position assise est recommandée pour les enregistrements courts; pour les enregistrements longs la position couchée est préférable.
- position du microphone: plusieurs positions sont possibles, que ce soit pour la trachée ou sur le thorax
- manouvres respiratoires pendant l’enregistrement: respirations périodiques, 7 à 10 cycles, avec un pic inspiratoire et un pic expiratoire.

2 Médecine à distance

Les techniques de médecine à distance ne sont pas nouvelles. La première approche de ces questions date de 1945 avec la mise en place pour les navires de procédures destinées à prodiguer des soins par radio puis, par télécopie. Une première expérience de télémédecine destinée à la lecture par VHF d'électrocardiogrammes installés dans des ambulances a été conduite en collaboration avec Marcel Dassault en 1966.

Les outils disponibles aujourd'hui vont permettre dans certains domaines un développement très rapide de l'usage d'Internet à des fins de consultation médicale car les gains pour médecins comme pour les patients sont évidents à la fois en termes de santé et d'économie. C'est particulièrement vrai pour l'urgence, le suivi de la grossesse en milieu rural ou la médecine pénitentiaire.

2.1 Les outils de mesure

Pour bien comprendre les potentialités de la télémédecine, il est indispensable d'examiner le matériel disponible.

2.1.1 Les stations de télémédecine

Nous prenons l’exemple de l'Université du Texas qui a commencé son premier projet de télémédecine en 1989. Il s'agissait de relier les quatre campus de l'université entre eux, pour des téléconférences.

Puis, l'idée d'apporter une aide médicale par cette voie, aux zones rurales éloignées a germé, et en 1990 a eu lieu la 1^ère téléconsultation entre un patient à Alpine, et un médecin à Lubbock. De 1990 à 1993, TTUHSC a développé un système portatif de Télémédecine appelé " Teledoc ". Depuis 1993, plus de 5000 téléconsultations ont été conduites. Elles ont concerné des prisonniers et des personnes habitant dans des zones rurales éloignées.

Ces téléconsultations ont fait appels aux technologies suivantes:
- orthopédie
- chirurgie générale
- urologie
- gastro-entérologie
- psychologie, psychiatrie
- neurologie
- pédiatrie

Le matériel et la technologie utilisés dans les deux entités de téléconsultation (chez le patient aussi et chez le médecin) jouent un rôle primordial pour un bon diagnostic. La connexion est établie par le médecin grâce à un PC. Pour s'assurer la confidentialité de la consultation, les données sont cryptées, et le réseau est privé.
- Chez le médecin: le médecin visualise le patient sur plusieurs écrans larges de façon à ce qu'il puisse interpréter correctement les images qui lui parviennent. Il a la possibilité d'enregistrer la téléconsultation grâce à un magnétoscope, mais il le fait rarement.Il possède aussi un fax pour recevoir tous les documents que le patient jugera utile de lui faire parvenir et qui pourront constituer son dossier médical.
Chez le patient: Une première caméra (caméra principale) filme la salle du patient dans sa globalité. Une deuxième caméra (caméra auxiliaire) montée sur trépied, contrôlable par télécommande, permet de filmer le patient de plus près. Enfin, une troisième caméra " médicale " permet au médecin de visualiser des zones spécifiques du patient (oreilles, gorge, nez, etc.) Un stéthoscope électronique est aussi à la disposition du médecin, dans la salle du patient. Celui-ci est analogique. Pour permettre la transmission vers le médecin, l'acoustique est alors numérisée puis envoyée sur le réseau RNIS.

Pour transmettre au médecin ses documents personnels, le patient dispose d'un fax classique, et d'un " appareil de photo de document ", sorte de scanner pour les radios médicales ou autres...

La station comprend un chariot comportant tous les éléments informatiques standards pour faire de la vidéoconférence. Le système fonctionne sous Windows

L'échange entre médecin et patient sera donc visuel, auditif et même textuel: le logiciel permet l'annotation d'images tels que radios, EEG ou même documents papier scannés. Ainsi, le médecin va pouvoir mieux expliquer à son patient ces documents.

Pour l'auscultation du malade, on peut rajouter à ce système de nombreux appareils spécialisés:
- confidentialité: lors de l'installation du logiciel, un numéro de série puis un nom d'utilisateur et un mot de passe pour l'accès au site Web sont attribués à l'utilisateur. Le logiciel existe en différents niveaux de sécurité: utilisateur classique, fréquent ou administrateur. Les mises à jour téléchargeables depuis le site Web sont compressées, cryptées et protégées par un mot de passe.
- moyens de communication: la communication patient/médecin est bidirectionnelle via un système de vidéoconférence utilisant le téléphone classique. De multiples opérations peuvent être contrôlées à distance par le médecin (image, appel, état de veille, etc.).
- fichiers électroniques des patients: toutes les données concernant un patient sont datées, enregistrées dans une base de données sécurisée, et peuvent être consultées ou imprimées à tout moment. Ce sont des fichiers textes, graphiques, ou sonores. On peut capturer jusqu'à 50 images (localement ou à distance). Le médecin et le patient peuvent annoter les images, et effacer le commentaire à tout moment. Les images capturées par la caméra médicale (FDA approved) sont d'une excellente qualité pour un diagnostic.
- Interface: l'interface du «HCV imaging» est composée de 3 fenêtres: la fenêtre pour les images spéciales telles que celle obtenues grâce à la caméra médicale, la fenêtre de la liaison vidéo, on y voit le médecin et le patient. et la fenêtre des données (date, état civil, commentaires, enregistrements divers (stéthoscope, pression sanguine, etc.) et bien entendu " commencer " ou " arrêter " la vidéoconférence.

Les appareils médicaux supplémentaires peuvent considérablement améliorer le diagnostic du médecin. Logiciels et matériels sont compatibles avec:
- un appareil qui mesure le taux de glucose dans le sang,
- le stéthoscope et sa carte téléphonique; les données capturées peuvent aussi être envoyées par email,
- la caméra médicale pour examiner le nez, les oreilles et la gorge,
- le microscope et sa caméra haute résolution,
- l'ophtalmoscope pour examiner la rétine et le fond de l'oeil,
- la caméra dermatologique. Il faut noter que la dermatologie constitue l'une des spécialités le mieux adaptée à la télémédecine,
- l'écho doppler pulsé portable (ultrasons),
- le spiromètre: cet appareil mesure la capacité pulmonaire,
- l'enregistreur de paramètres vitaux: cet appareil mesure la température, la pression sanguine, etc,
- la caméra et une source de lumière pour des images de meilleure qualité

Le retour d'expérience enregistré au Texas montre que ces stations permettent d'éviter un examen physique du patient dans 60% des cas. Elles s'avèrent en termes de qualité des soins particulièrement adaptés à la dermatologie et à la psychiatrie.

2.1.2 La télé-imagerie

La téléconsultation s'appuie beaucoup sur le transfert d'images médicales. La télé-imagerie médicale est la transmission d'images numériques entre deux sites distants dans un but d'interprétation et de consultation. Elle fait partie intégrante de la télémédecine et concerne des spécialités diverses telles que la radiologie, l'échographie, l'anatomopathologie ou l'endoscopie.

La téléimagerie médicale dépend de facteurs purement technologiques et de facteurs associés:
Facteurs technologiques: les images numériques sont générées soit par l'imageur soit à partir d'un film. Toutes les modalités d'imagerie proposent aujourd'hui des imageurs numériques, de la radiologie conventionnelle aux ultrasons, mais il existe encore de nombreux systèmes produisant des films. Pour ceux-là, on utilise un numériseur qui doit fournir une image numérique dont les critères de qualité restent à définir. Par ailleurs, la transmission bénéficie des énormes progrès qui permettent maintenant d'utiliser soit les lignes téléphoniques standards, soit des lignes dédiées. Sauf dans le cas où des volumes très importants sont nécessaires, les débits sont suffisants; le problème « n'est pas celui du haut débit mais du bon débit ». Le haut débit n'est pas totalement indispensable à la transmission d'images radiologiques, et surtout les techniques de compression qui sont en train d'être développées permettront de plus en plus de s'affranchir de la nécessité d'une liaison à haut débit. La réception des images doit se faire sur une console offrant une qualité d'écran comparable à celle de l'expéditeur. Pour l'ensemble des étapes, il s'agit de vérifier qu'autant sur le plan de la transmission que sur celui de la visualisation, le système de téléimagerie médicale répond aux normes et en particulier à DICOM, standard définissant le format informatique de l'image, adopté par tous les constructeurs depuis 10 ans.
Facteurs associés: la sécurité est un élément majeur de la téléimagerie médicale. Elle est conditionnée par des facteurs techniques - encryptage, sécurisation des lignes - mais également par des facteurs organisationnels tels que le contrôle d'accès. Les temps de transmissions doivent être faibles même si les images représentent des volumes importants. Pour réduire le volume d'une image, on utilise des algorithmes de compression qui, lorsqu'ils ne dépassent pas 3, conservent l'intégralité des informations. Pour des taux de compression supérieurs, il reste à préciser les critères définissant la dégradation "acceptable" de la qualité de l'image. Pour réduire le volume d'un examen la sélection est faite par l'expéditeur et des protocoles spécifiques restent à établir; l'utilisation de ces techniques de compression relativise l'intérêt du recours au haut débit. L'utilisation du système doit être simple : ergonomie des consoles d'expédition et de réception et console proche et accessible.

2.2 Le diagnostic

Le télédiagnostic peut s'effectuer de deux manières à partir d'une station de télémédecine, avec le matériel décrit dans la section précédente où, par l'intermédiaire d'un médecin qui a besoin de consulter un confrère Selon la méthode utilisée les problèmes posés sont de nature très différentes.

2.2.1 Le télédiagnostic à partir d'une station de télémédecine

Il apparaît au vu de l'expérience américaine qu'avec la qualité des matériels disponibles actuellement le recours à l'examen clinique du patient peut être évité dans environ 60% des cas.

Ce type de consultation n'est pas autorisé en France ou plus exactement, n'est pas considéré par l'Ordre des médecins et l'assurance maladie comme une consultation médicale, pouvant donner lieu à l'établissement d'une ordonnance. L'exemple du Texas avec plus de 100 000 consultations sur les cinq dernières années montre que cette technique est au point. Or, la présence de médecin à tous les niveaux n'est pas nécessairement indispensable ; cela est par exemple le cas des centres 15.

Un nouveau texte de loi est nécessaire pour pouvoir poser un diagnostic à distance car la télémédecine n'est ni reconnue ni financée. En effet, au regard du code de déontologie, le diagnostic formulé par téléconsultation n'est pas valable; alors que la lecture par exemple d'une échographie peut se faire à distance à condition toutefois que l'acte soit exécuté par du personnel qualifié. La pratique des radiologues qui, de plus en plus, interprètent à distance les radiologies effectuées par le manipulateur, illustre la nécessité de faire évoluer cette règle, ne serait-ce que pour mettre le droit et la pratique en harmonie.

D'autre part l'expérience montre qu'en psychiatrie ou en dermatologie, par exemple, les stations de télémédecine permettent dans certains cas, d'obtenir des résultats comparables à l'examen clinique classique même s'il convient bien sûr de se garder de toute généralisation hâtive.
Le cas particulier de la psychiatrie doit être souligné, le fait de ne pas être en présence d'une personne peut aider certains patients. Peut-être pourrions nous dans cette spécialité qui enregistre un déficit très important de praticiens reconnaître la validité du recours à cet outil, car il peut être mieux adapté à certains patients que l'examen clinique habituel.

2.2.2 La télémédecine, outil d'assistance du médecin traitant.

Nous nous situons avec cette approche dans le cadre suivant: un médecin ayant un doute pour porter un diagnostic fait appel à un confrère en utilisant les moyens modernes de communication.
La télémédecine incluant le télédiagnostic, la téléconsultation et la téléexpertise, est parfaitement reconnue par le Conseil ational de l'Ordre des médecins; l'utilisation de la téléimagerie médicale répond à plusieurs articles du code de déontologie médicale et doit être exercée dans le respect des règles déontologiques, juridiques et réglementaires.
Les droits fondamentaux du patient doivent être respectés: droit à l'information et recueil explicite de son consentement (décrets d'application de la loi du 4 mars 2002, droit à la qualité des soins, droit au secret et à la confidentialité (loi du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers, aux libertés, directives européennes, code de déontologie médicale, recommandations et délibérations de la CNIL
Les rôles et obligations des acteurs doivent être définis : médecin demandeur et médecin référent, manipulateur, établissement de soins, fournisseur du système de téléexpertise, etc.
La traçabilité et l'archivage devraient être réalisés chez le médecin expert et le médecin demandeur.
Il n'existe à ce niveau aucun problème de déontologie dans la mesure où nous entrons dans un cas prévu par les textes. La vraie difficulté est plutôt d'ordre financier car rien n'est prévu pour la rémunération du spécialiste appelé en renfort.
Dans les faits cette situation engendre un gaspillage structurel des ressources de l'assurance maladie car le médecin généraliste adresse le patient à un confrère spécialiste qui facture une consultation alors qu'une assistance par téléconsultation permettrait de ne recourir qu'à un seul examen.
Dans un certain nombre de cas simple, où il s'agit d'interpréter un résultat, il est probable que le médecin pourrait adresser le document à son confrère qui oralement ou par courriel pourrait lui répondre. Cela ferait gagner du temps à tout le monde dans le cadre d'une relation placée sous le contrôle d'un médecin.
Ce type d'organisation permettrait à des médecins qui le souhaitent de s'organiser autrement (par exemple des spécialistes pourraient travailler à leur domicile par téléconsultation). Il faciliterait la synergie entre la médecine libérale et hospitalière en désengorgeant les services de consultation externe des hôpitaux. Le problème est double : financier et organisationnel.
C'est en l'état actuel des structures de la médecine française avec des outils de diagnostic de ce type que la télémédecine pourrait le mieux se développer.
Le recours à cette technique peut conduire à établir de véritables co-diagnostics et des expériences ont d'ores et déjà été conduites dans des lieux où il est difficile de se déplacer tel que les prisons.
Le télédiagnostic constitue certainement une des réponses à la crise de la démographie médicale qui, dans certaines régions, est aujourd'hui sensible.

L'exemple de la cancérologie à l'hôpital Rothschild montre l'intérêt du recours à ces méthodes. Le service de chirurgie digestive et générale et de gastroentérologie de l'hôpital Rothschild utilise la visioconférence à deux fins:
- un téléstaff programmé une fois par quinzaine, pour examiner conjointement avec le service d'oncologie de Saint-Antoine et de radiothérapie de Tenon les protocoles thérapeutiques pour des patients atteints de cancer. La télémédecine permet ainsi de reconstituer un fonctionnement de comité et une démarche pluridisciplinaire, avec des spécialistes distants,
- 130 dossiers ont été examinés à fin 1998: 62 dossiers pour lesquels le protocole avait été déjà élaboré par le service de chirurgie / gastroentérologie de Rothschild et était proposé au téléstaff; 68 autres dossiers pour des demandes d'avis.
Une deuxième application consiste, pour des patients opérés à Rothschild et qui doivent être ensuite hospitalisés dans un des deux autres établissements pour un traitement complémentaire (par exemple une chimiothérapie), à organiser une consultation conjointe par le biais de la télémédecine : le patient et le chirurgien qui l'a opéré ont un échange par visioconférence avec le praticien qui va prendre en charge le patient pour sa séquence thérapeutique suivante dans l'hôpital distant. L'objectif visé est de montrer au patient, de manière visible, que la continuité de ses soins est organisée, et de le rassurer. À la fin 98, cette application avait concerné 15 patients.

La télémédecine ne permet pas seulement de substituer une organisation (éventuellement plus économique) à une autre pour le même service: elle permet aussi d'augmenter le champ des possibles, en l'occurrence d'offrir des services dont le coût serait prohibitif sans ce moyen de communication.

Cette réflexion n'est pas nouvelle : il est évident qu'au rang des utilisations les plus évidentes de la télémédecine figure l'accès aux soins pour des patients très isolés géographiquement, voire pour lesquels la distance est infranchissable (navette spatiale, sous-marin, ...), et dans ce cas l'enjeu de la télémédecine est bien de «  faire quelque chose » au lieu de «  ne rien faire ». Mais ce que montre cette expérience, c'est que l'augmentation du champ des possibles ne concerne pas seulement ces situations extrêmes, mais aussi des situations plus banales, dans lesquelles un service pourrait être offert matériellement mais est considéré comme trop coûteux pour être pris en charge et n'est, dans les faits, pas disponibles.

2.2.3 Le télé encadrement

Le télé encadrement permet de développer la multidisciplinarité, car il consiste à mettre en relations le détenteur du savoir (par exemple le médecin spécialiste) et celui qui exécute l'acte (médecin ou infirmière). Ce type de pratique peut être particulièrement intéressant pour les personnes qui souffrent de pathologies multiples ou les personnes âgées dépendantes qui peuvent difficilement se déplacer.
Dans un continent comme l'Afrique, où le nombre de médecins spécialistes par habitants est limité, la télémédecine est une chance indéniable, dans la mesure où elle permet de bénéficier des conseils de médecins expérimentés sur des domaines particuliers (par exemple, le 29 octobre 2000, des opérations d'endoscopie ont été réalisées par télémédecine à Yaoundé). Toutefois, l'absence de réseau à haut débit, l'instabilité et la faiblesse des réseaux de télécommunication constituent une réelle entrave au bon déroulement de ce type d'opération.
Il constitue un facteur d'amélioration de la connaissance des médecins qui, sous la direction et le contrôle d'un confrère « expert » peuvent prendre en charge des pathologies qui leur étaient jusque là peu familières.

2.3 Robot auscultant à distance

Les robots "de santé" arrivent dans les blocs opératoires et les services hospitaliers, entre les mains des chirurgiens ou au chevet des patients. Plusieurs projets mondiaux voient le jour depuis plusieurs années. En France, la réforme du DMP (Dossier Médical Personnel) réveille les "foules" et stimule les projets informatiques.
On peut citer l’exemple de la télé-échographie robotisée développée par France Télécom, associant 3 établissements hospitaliers (l'Institut Mutualiste Montsouris à Paris, le CHU de Nimes et la clinique mutualiste de Ganges) où se trouvaient les patients  examinés à distance. Là,le robot n'a pas "forme humaine"; il assure un geste "simple" médical d'auscultation piloté par le médecin à distance. En France, deux programmes de "robots chirurgicaux" sont aussi à l’essai. Zeus est déjà largement utilisé. Plus récent, le système Da Vinci qui comporte deux innovations : un poignet artificiel et une caméra 3D. Derrière sa console, le chirurgien fait virtuellement l’intervention avec de petites manettes.

3 Outils de capture du son auscultatoire

3.1 Le marché des stéthoscopes électroniques

3.2 Analyse automatique des sons pulmonaires de patients atteints de pneumonie

[35] R.LH Murphy MD, A. Vyshedskiy PhD, V.A Power-Charnitsky MSc, D.S Bana MD, P.M Marinelli RN, A. Wong-Tse RN, R. Paciej, “Automated lung sound analysis in patients with pneumonia”, Respiratory Care, Vol.49, N°12, Dec.2004.

L’objectif de cette étude est de diagnostiquer de façon objective les patients atteints de pneumonie dont les sons pulmonaires sont significativement différents des sujets asymptomatiques. Un analyseur multi-chaines a été utilisé pour réaliser les mesures. Une quantification et caractérisation automatique des sons pulmonaires, communément associés à la reconnaissance de pneumonie, ont été utilisées pour générer un « score acoustique pneumonique ».

Le cas A représente un sujet atteint de pneumonie au niveau du lobe inférieur gauche ; des crépitants ont été entendu au dessus du lobe inférieur gauche.

Le cas B représente un sujet sain ; on ne détecte ni crépitant, ni sibilant. Le modèle temps / fréquence est relativement uniforme d’un site à l’autre du thorax.

Par ailleurs, on peut noter que le signal enregistré au niveau de la trachée est plus long et plus fort que ceux du thorax.

L’étude a montré que cet analyseur de sons pulmonaire est capable de détecter des différences significatives entre les sons pulmonaires de patients atteints de pneumonie et les patients ne présentant pas de symptômes. L’analyse informatique de sons pulmonaires peut, par conséquent, fournir un support objectif pour le diagnostic de la pneumonie, et cela, de manière totalement non invasive. De plus, ces informations seront utiles pour l’enseignement au diagnostic de cette pathologie.

3.3 Numérisation des données relatives aux enregistrements de sons auscultatoires respiratoires

[37] B.M.G Cheetham, G. Charbonneau, A. Giordano, P. Helisto, J. Vanderschoot, “Digitalization of data for respiratory sound recordings”, European Respiratory Journal, 2000.

Les points importants relatifs à la numérisation des enregistrements des sons auscultatoires sont la fréquence d’échantillonnage, le filtrage, la résolution analogique / numérique, l’échelle d’entrée analogique/numérique, les procédures de tests et calibration.

L’article nous fournit un résumé des recommandations des auteurs:
- fréquence d’échantillonnage du son: généralement 11,025kHz, parfois 5,5125kHz, 22,05 kHz, 44,1kHz,
- filtre anti aliasing analogique,
- longueur des mots: 16 bits par canal, complément à deux, big endian

3.4 Capture et pré-traitement de sons respiratoires

[47] L. Vanuccini, J.E Earis, P. Helisto, B.M.G Cheetham, M. Rossi, A.R.A Sovijarvi, J. Vanderschoot, “Capturing and preprocessing of respiratory sounds”, ERS Journals, 2000.

Cet article contient une description détaillée de la partie analogique de la chaine d’acquisition d’un son, avec utilisation de capteurs de type condensateurs ou piézoélectriques

3.5 Le stéthoscope : quelques investigations préliminaires

[53]P.D Welsby, G.Parry, D Smith, « The stethoscope : some preliminary investigations », PMJ Online, July 2006.

Les propriétés acoustiques des stéthoscopes Littmann Classic 11 SE ont été étudiées en utilisant l’appareillage décrit sur la figure ci dessous.

Il était nécessaire pour l’étude, de pouvoir fournir un signal d’entrée standard et reproductible pour la cloche ou le pavillon du stéthoscope. Plusieurs méthodes peuvent être appliquées pour définir les vibrations des poumons humains.

On peut conclure de l’étude que la cloche du stéthoscope fournit une meilleure détection des sons respiratoires normaux, dans la mesure où la majorité de l’énergie se situe dans les basses fréquences.

Par ailleurs, l’apprentissage dépend fortement de l’enseignement (livre lu ou de enseignant), les recommandations sur l’utilisation de la cloche et du pavillon variant d’un enseignent à l’autrE.

Le pavillon est capable de détecter les sons respiratoires normaux sans augmenter les basses fréquences masquantes. Le pavillon peut ainsi être utilisé pour caractériser et localiser faiblement à la fois les sons respiratoires normaux et pathologiques.

En conclusion, l’article explique que l’’utilisation de la cloche pour l’auscultation pulmonaire n’est donc pas recommandée, et ne devrait pas être enseignée comme étant un mode préféré pour l’auscultation pulmonaire.

3.6 Système informatique simple de mesure de d’analyse des sons auscultatoires pulmonaires

A simple computer-based measurement and analysis system of pulmonary auscultation sounds”, Journal of Medical Systems, Vol.28,2004.

Il s’agit de l’étude d’un système permettant de mesurer et analyser simplement les sons pulmonaires, en utilisant un package logiciel DasyLAB.

L’acquisition du son est réalisée à l’aide d’un micro électret. Le signal est ensuite amplifié et filtré par un filtre passe haut afin de supprimer les bruits musculaire et cardiaque, puis par un filtre passe bas à 2kHz afin d’empêcher le phénomène d’aliasing. Le signal est ensuite échantillonné à 8kHz avec une résolution de 16 bits.

Le système présente des fonctionnalités suivantes:
- enregistrement numérique des sons captés par un stéthoscope électronique connecté à la carte sons d’un PC portable
- affichage de la représentation temporelle d’un son pulmonaire pour les différents points d’auscultation
- reproduction acoustique des sons pulmonaires
- édition et impression des courbes
- calcul de la FFT
- affichage du spectrogramme

Le système obtenu au final est un système de mesure non invasif, peu cher et modulaire (ce qui permet une mise à jour logicielle et matérielle aisée).

3.7 Mesure de signaux respiratoires - influence du microphone

S.S Kraman, G.R Wodicka, Y. Oh, H. Pasterkamp, “Measurement of respiratory acoustic signals. Effect of microphone air cavity width, shape, and venting”, CHEST, March 2007.

L’étude s’intéresse aux effets du type de microphone.

Un simple microphone électret a été utilisé pour les tests, avec une variété de membranes plastiques. Le diamètre des chambres utilisé variait entre 5, 10 et 15mm. Les spectres des sons inspiratoires obtenus ont été comparés. Les auteurs ont également étudié la tendance qu’avaient certains percuteurs à transmettre le bruit ambiant dans la chambre du microphone.

Les expérimentations fournissent les résultats suivants:

- la forme et le diamètre ont peut d’importance sur le spectre des sons pulmonaires qui sont inférieurs à 500Hz;
- de 500 à 1500Hz, un coupleur d’un diamètre de 5mm se montre sensiblement moins efficace qu’un coupleur de 10 ou 15mm;
- tous les coupleurs coniques fournissent environ 5 à 10 dB de plus que les coupleurs cylindriques;
- tous laissent plus ou moins passer le bruit ambiant

L’article conclue que le microphone électret optimal pour l’acquisition de sons pulmonaires est composé d’un coupleur conique, d’un diamètre de 10 à 15mm.

4 Les outils d’analyse et de détection des marqueurs connus

Deux études ont été menées dans le cadre du projet ASAP afin de mettre aux points des algorithmes d'identification des phases dans les sons respiratoires. Une étude théorique, menée par ULP/ENSPS/CNRS pour laquelle je n'ai pas eu la chance de voir une réalisation pratique qui fonctionne. La seconde étude a été menée par notre équipe projet télésanté d'Alcatel. Cette étude a conduit à une réalisation qui est décrite dans la rubrique "outil Alcatel"; 3 algorithmes ont été validés: le premier identifie les cycles respiratoires, le second reconnait les crépitants et le troisième identifie les sibillants. Les articles mentionnés ci-dessous décrivent des algorithmes différents, qui conduisent à un taux de réussite plus ou moins bon.

4.1 Détection des phases inspiration /expiration

4.1.1 Deux étapes de classifications des sons respiratoires en phases d’inspiration / expiration

E.C Guler, B. Shankur, Y.P Kahya, S. Raudys, “Two-stage classification of respiratory sound patters”, Elsevier, 2003.

Le problème de la classification (phases inspiration / expiration) des sons respiratoires a été considéré en prenant en compte leur cycle naturel et un nouveau schéma hiérarchique de décision, basé sur la coopération des classificateurs. Les signaux respiratoires de trois classes différentes (début, milieu, fin) sont partitionnés en segments qui seront ensuite fusionnés pour former six différentes phases du cycle respiratoire. Le cycle respiratoire a été décomposé en six phases : début, milieu, fin d’inspiration, et début, milieu, fin d’expiration.

Des classificateurs à perceptrons multicouche classent les segments paramétriques de chaque phase. Chaque vecteur décision obtenu (qui correspond à chaque phase) est combiné à l’aide d’une fonction combinatoire non linéaire. On obtient ainsi la décision finale pour chaque sujet.

De plus, de nouveaux schémas de régulations sont appliqués aux données pour stabiliser l’entrainement et la consultation.

Il existe deux difficultés majeures au développement d’un tel outil:
- les signaux respiratoires ne sont pas stationnaires à cause du changement de volume dans les poumons
- ces sons présentent une grande variabilité d'un sujet à l'autre due à l’âge, la masse,…et au sein même d'une classe de sujets due au stade d’évolution de la pathologie.

Ainsi, un classifieur à deux phases a été proposé:
- la première phase se concentre sur les modèles temporels des waveforms
- la seconde phase se concentre les modèles de décision à six dimensions issu de la première phase.

La classification proposée pour être aisément appliquée à d’autres données biologiques telles que la pression sanguine, l’ECG, …

4.1.2 Caractérisation non linéaire multi-phase des sons respiratoires ( détection inspiration / expiration)

E.C Guler, B. Shankur, Y.P Kahya, S. Raudys, ”Mutli-stage nonlinear cliassification of respiratory sounds”, University of Istanbul, Vilnuis Institute of Mathematics.

On considére ici le problème de la reconnaissance en 3 classes (début, milieu, fin) des sons respiratoires, qui est basé sur des décisions multi-phases. La méthode consiste à diviser les cycles respiratoires des patients en phases, et à classifier chaque phase à l’aide d’un perceptron multicouches appelé phase expert.

Les décisions expertes sont ensuite combinées à un schéma de fusion de décisions simulant ainsi une session de consultation.

La caractérisation statistique du processus évolue dans un cycle respiratoire. En effet, les signaux respiratoires sont non stationnaires notamment à cause du changement du volume pulmonaire et du niveau de flux dans un cycle.

En résumé, cet article présente une étude de la classification des modèles de cycles respiratoires basée sur la coopération de réseaux neuronaux. Le taux moyen de bonnes classifications avoisine les 60% pour la phase experte sur segments individuels. Le taux monte à 80% pour lorsque l’on utilise les schémas de consultation, c’est-à-dire la fusion des décisions de classes fournies par les phases experts.

Les résultats obtenus via les schémas de décision multi-phase sont prometteurs en ce qui concerne le développement d’outils d’aide au diagnostic bon marché, non invasif, basés sur l’auscultation.

4.1.3 Détection automatisée des phases de respiration par une moyenne acoustique

J.S Chuah, Z.K Moussavi “Automated respiratory phase detection by acoustical means”, University of Manitoba, Dept. of Electrical and Computer Engineering.

Cette étude se focalise sur l’automatisation de la détection acoustique des phases respiratoires, sans l’aide de mesure du débit d’air. L’algorithme utilise les enregistrements acoustiques de la trachée et des poumons.

La détection des phases respiratoires de façon acoustique simplifie le dispositif expérimental et fournit un timing précis des souffles. Basés sur ces résultats, les signaux pulmonaires peuvent être utilisés pour détecter les pics dans les phases d’inspiration.

La moyenne de la puissance spectrale pulmonaire est utilisée pour détecter les phases de respiration, alors que la moyenne de la puissance spectrale trachéale est utilisée pour déterminer le début des respirations.

4.2 Détection des crépitants

4.2.1 Simulation de la détection auditive de crépitants dans les sons respiratoires

H.Kiyokawa, M. Greenberg, K. Shirota, H. Pasterkamp, “Auditory detection of stimulated crackles in breath sounds”, Chest- the cardiopulmonary and critical journal, 2006.

Cette étude consiste à tester la capacité de l’oreille humaine à percevoir des crépitants; le test est réalisé en superposant des “clics” artificiels aux enregistrements de sons respiratoires. Les sons sont ensuite écoutés par des médecins pour déterminer s’ils parviennent ou non à identifier les crépitants.

La méthode utilisée est la suivante : les crépitants (fins, moyens et gros) ont été générés par ordinateur. L’amplitude des crépitants fins a été définie à la limite du seuil de perception audible. Les crépitants sont ensuite superposés à des sons respiratoires réels. Cinq médecins ont participés à l’étude.

Les résultats montrent que les erreurs de détections les plus significatives dépendent des facteurs suivants:
- l’intensité du son respiratoire: on constate notamment que les respirations profondes masquent d’avantage les crépitants que les respirations de faible intensité;
- le type de crépitants: les crépitants fins sont plus facilement reconnaissable car leur forme d’onde différe d’avantage de celle des sons pulmonaires classiques;
- l’amplitude des crépitants.

L'étude conclue que la détection des crépitants est facilitée lorsque le patient respire lentement et profondément, car cela génère des petits sons respiratoires. Ainsi, cette étude permet d’appréhender les mesures acoustiques de sons respiratoires et de mieux comprendre les aspects psycho-acoustiques de l’auscultation; ce qui permettra d’augmenter la fiabilité et donc la valeur de ces examens médicaux.

De plus, sur base de cette étude, la validation des algorithmes de détection de crépitants pulmonaires ne devrait pas se reposer sur l’auscultation comme unique référence.

4.2.2 Génération et propagation des crépitants et leurs relations avec la structure des poumons

[50] B. Suki, A.M Alencar, Z. Hantos, H.E Stanley, “Generation and propagation of crackle sound and it’s relation to lung structure”, Bioengineering Conference, BED-Vol.50,ASME, 2001.0.

Cette l’étude confirme que les crépitants fournissent une information importante quant à l’état des voies aériennes. Les informations contenues dans les propriétés statistiques des crépitants, associées à une modélisation adaptée pourrait permettre :
- la caractérisation de la structure des voies aériennes
- une estimation de la localisation de la fermeture des voies aériennes des patients, à partir de mesures non invasives réalisées à l’ouverture des voies aériennes.

4.2.3 Crépitants: enregistrement, analyse et importance clinique

P.Piirila, A.R.A Sovijarvi, “Crackles: recording, analysis and clinical significance”, European Respiratory Journal, Serie Chest physical examination, 1995.

Il est généralement admis que les crépitants sont générés lorsqu’une voie de conduction anormalement bouchée s’ouvre durant l’inspiration ou se referme à la fin de l’expiration. Le timing des crépitants dans les cycles respiratoires peut être évalué à l’aide d’un pneumophonographe, leur durée à l’aide d’un analyseur de forme d'onde et leur hauteur à l’aide d’une analyse spectrale. La durée, la hauteur et la forme d'onde des crépitants diffèrent selon les désordres pulmonaires et reflètent différentes pathologies physiologiques pulmonaires.

Le nombre de crépitants est un indicateur possible de la sévérité d’une affection pulmonaire. Etant donné que l’oreille humaine n’est pas capable de quantifier les crépitants, des outils de comptage automatiques ont été développés.

Dans l’analyse du sonogramme, les crépitants peuvent être distingués comme des peaks étroits à fréquence élevée et de faible durée.

L’article décrit ensuite les applications cliniques des crépitants. Ainsi, des crépitants sont détecté dans les cas suivants:

• fibrose pulmonaire ( 2CD < 8ms, et l’intensité maximale de fréquence est de l’ordre de 200Hz)
• asbestoses (exposition prolongée à l'amiante)(durée des crépitants d’environ 10ms)
• bronchiectasies (ou bronchectasie ou dilatation des bronches (DDB); il s'agit d'une affection chronique, le plus souvent acquise à la suite d'une maladie des bronches, du poumon ou de la plèvre. Elle est caractérisée par une dilatation des bronches de petit et moyen calibre et s'accompagne souvent d'une expectoration muco-purulente abondante, qui traduit l'infection surajoutée.) 2CD > 9ms, ils les crépitants apparaissent plutôt tardivement dans le cycle inspiratoire et on un durée relativement longue par rapport à la phase respiratoire)
• BPCO (source Wikipédia: La broncho-pneumopathie chronique obstructive, abrégée BPCO, est un groupe de maladies chroniques systémiques d'origine respiratoire, atteignant les bronches. Au Québec, la maladie est appelée maladie pulmonaire obstructive chronique, ou MPOC; parmi les causes de la maladie, on note le tabagisme, qui est la principale cause de la broncho-pneumopathie chronique obstructive et est responsable de 80 % de ces dernières. Le tabagisme passif augmente également les risques de développer la maladie. Un asthme chronique peut également évoluer vers une BPCO. La pollution atmosphérique joue un rôle certain. Habitations chauffées au bois, dans certains cas d'installations vétustes. L'activité et l'environnement professionnel jouent également leur rôle. Les industries chimique, pétrochimique, pharmaceutique, des solvants, des fabrications d'encres, le travail en milieu/salle stérile - froide, humide et en air conditionné. Les patients atteints de BPCO peuvent alors être relativement jeunes.
  L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) estime à 2,7 millions le nombre de morts dus à la BPCO en 2000 dans le monde. Pire, elle prévoit qu'en 2020, cette affection sera la troisième cause de mortalité par maladie dans le monde en raison du tabagisme, notamment celui des femmes. En France, la BPCO concerne 3 à 4 millions de personnes, soit 6 à 8 % de la population adulte. La BPCO est la 3e cause de mortalité en France. 100 000 personnes sont au stade de l'insuffisance respiratoire chronique. 16 000 en meurent chaque année (Source : Ministère de la Santé, juillet 2005). En 1993, 20 % des patients atteints de BPCO étaient des femmes. Aujourd'hui, les femmes constituent 40 à 45 % des malades. Cela s'explique par le fait que les femmes sont de plus en plus nombreuses à fumer. Actuellement, 30 % des Françaises fument.)
  Les crépitants qui accompagnent la BPCO sont caractérisés par 2CD>9ms, ils débutent généralement tôt dans l’inspiration et de terminent avant le milieu de l’inspiration)
• Troubles cardiaques (2CD>10ms)
• Pneumonie (2CD entre 9 et 11ms, ils apparaissent en milieu d’inspiration)
• Sarcoïdoses (Wikipédia: la sarcoïdose ou maladie de Besnier-Boeck-Schaumann (communément dénommée BBS) ou lymphogranulomatose bénigne est une maladie inflammatoire systémique de cause inconnue, qui atteint préférentiellement les poumons, mais peut atteindre n'importe quel autre organe. Généralement sans gravité, elle guérit spontanément sauf chez 20 % des malades, chez lesquels elle provoque des complications respiratoires menaçantes, ce qui justifie un diagnostic précoce et un suivi régulier. Il n'existe pas à ce jour de traitement spécifique et les indications pour débuter un traitement sont rares. Le risque de développer la maladie semble augmenter en cas d'exposition à des insecticides ou une vie en milieu agricole.

4.2.4 Analyse des crépitants pour l’auscultation pulmonaire et comparaison avec les résultats de tomographies informatiques hautes résolution (TIHR)

T.Kawamura, T. Matsumoto, N. Tanaka, S. Kido, Z. Jiang, N. Matsunaga, “ Crackle analysis for chest auscultation and comparison with high-resolution CT findings”, Radiation medicine, Vol.21, N°6, 2003.

L’objectif de l’étude est de clarifier la corrélation entre les sons respiratoires et la détermination TIHR (tomographie informatique haute résolution) de maladies pulmonaire. Deux paramètres, deux cycles, et la largeur de la déflexion intiale des crépitants ont été induits par l’analyse du signal temporel. Les résultats indiquent que les deux paramètres des crépitants étaient significativement plus courts dans le cas de patient atteint de pneumonie interstitielle que dans le groupe témoin.

La figure à gauche illustre la largueur de déflexion initiale (IDW) et durée de deux cycle (2CD)
IDW est la durée du début du crépitant jusqu’à la première déflexion. 2CD représente la durée du début du crépitant jusqu'au point où la forme d’onde du crépitant à fait deux cycles complets.

4.2.5 Tri entre les crépitants et le murmure vésiculaire en utilisant une transformation en ondelettes par paquets

M.Bahoura, X. Lu, « Separation of crackles from vesicular sounds using wavelet packet transform”, Acoustics, Speech and Signal Processing ICASSP 2006 Proceedings vol.2 pp.1076-1079, 2006.

Les sons anormaux peuvent être divisés en deux sous classes:

• les sons continus (stationnaires) : on peut citer les sibilants, les rhonchis,
• les sons discontinus (non stationnaires): on peut citer les crépitants fins et gros.

Le filtre proposé est basé sur une transformée en ondelette par paquets, et l’utilisation de deux filtres qui sont définis dans le domaine fréquentiel et le domaine temporel. Ce filtre fourni des résultats plus fiables et efficaces que ses rivaux; les résultats expérimentaux ont démontrés de très bonnes performances. De plus, la technique proposée permet de mieux préserver les caractéristiques des signaux stationnaires (sons normaux et sibilants).

L’algorithme est un filtrage par ondelettes, basé sur le fait que les pics explosifs dans le domaine temporel (crépitants) ont de grands coefficients sur plusieurs niveaux d’ondelettes; au contraire les sons vésiculaires ont des coefficients qui tendent vers zéro lorsque le rang d’ondelette augmente. L’idée de base est de séparer les coefficients relatifs aux crépitants et ceux du mumure vésiculaire, à l’aide d’un seuillage dans le domaine des ondelettes. La WTST-NST est une méthode itérative basé sur un seuillage fort des coefficients en ondelettes. La méthode WPST-NST réalise un double seuillage mais pas de manière itérative.

4.2.6 Système automatique pour la détection et la classification des crépitants

M.Bahoura, X.Lu, “ An automatic system for crackles detection and classification”, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 2006.

L’article propose un système automatique de détection et de classification(fin/gros) des crépitants. Le système proposé est précedé d’un filtre stationnaire-non stationnaire basé sur la transformée en ondelettes par paquets (WPST-NST) qui permet d’isoler les crépitants des sons vésiculaires. L’analyse des crépitants est constituée de trois étapes principales:
> - un filtre de suppression de bruit est appliqué pour supprimer le bruit résiduel stationnaire dans un signal non stationnaire
- une nouvelle version de détection des crépitants, basée sur la dimension fractale
- les crépitants détectés sont classifiés en catégories: fins, gros.

Schéma complet de du système d’analyse des crépitants

L’article fournit également les caractéristiques temps-fréquence des crépitants. Dans la table ci-dessous, TDW représente la largueur de déflection totale, MDW représente la largeur de déflection maximale, PF est le pic de fréquence, GB est la bande passante gaussienne. L’analyse temps-fréquence, le modèle Prony et l’analyse en ondelettes sont testés et comparés.

La comparaison des résultats de différentes méthodes donne les résultats suivants:

Acronymes:
WPST-NST: transformée en ondelettes par paquets
GBW: Gaussian band width
PF: peak frequency
TDW: total deflection width
MDM: maximal deflection width

Conclusion de la'article: les meilleurs résultats de classification sont obtenus en utilisant l’analyse par ondelettes.

4.2.7 Modélisation des crépitants respiratoires

Y.Kahya, C.Yilmaz, “ Modeling of respiratory crackles”, Engineering in Medicine and Biology Society IEEE-EMBS vol.1 pp.632-634, 2000.

Article qui conclue que les représentations des paramètres de Prony indiquent une corrélation entre le type de pathologie, l’occurrence des crépitants par rapport au volume pulmonaire et la fréquence de Prony.

4.2.8 Outil basée sur les ondelettes pour la détection des crépitants pulmonaires

Y.Kayha, S.Yerer, O.Cerid, “A Wavelet-based instrument for detection of crackles in pulmonary sounds”, Engineering in Medicine and Biology Society IEEE-EMBS vol.4 pp.3175-3178, 2001.

Cet article décrit un système à base de DSP, séparant les crépitants des sons stationnaires pulmonaires et permettant de quantifier les caractéristiques.

L’algorithme de détection est basé sur l’augmentation des phénomènes transitoires à l’aide d’un filtre adaptatif et l’implémentation d’opérateurs ( non linéaires) aux compositions en ondelettes.

La figure représente le diagramme bloc de l’algorithme de détectionimplémenté avec DSP

4.2.9 Modélisation de crépitants pulmonaires en utilisant des réseaux d’ondelettes

M.Yeginerand, Y.P Kahya, “Modeling of pulmonary crackles using wavelet networks”, Engineering in Medicine and Biology Society IEEE-EMBS pp.7560-7563, 2005.

Les crépitants débutent généralement par une deflection forte, suivit d’une onde sinusoidale longue et réduite. La durée d’un crépitant est inférieure à 20ms, et sa fréquence est comprise entre 100 et 200Hz.

Cet article décrit l’utilisation de réseaux d’ondelettes pour modéliser les crépitants pulmonaires. Les informations utiles sur les crépitants incluent le début, et la date d’apparition du crépitant dans le cycle respiratoire.

4.2.10 Système basé sur la logique floue pour la séparation temps-réel des crépitants et du son vésiculaire

Y.Tolias, L.Hadjileontiadis, S.Panas, “ A fuzzy rule-based system for real-time separation of crackles from vesicular sounds”, Engineering in Medicine and Biology Society Proceedings of the 19^th annual International Conference of IEEE vol.3 pp.1115-1118, 1997.

Les crépitants fins sont caractérisés par IDW=0,90ms, 2CD=6,0ms et sont excluvisement inspiratoires, alors que les gros crépitants sont caractérisés par IDW=1,25ms, 2CD=9,50ms, ils sont généralement inspiratoires, mais peuvent également être expiratoires.

L’algorithme proposé s’intéresse aux crépitants non stationnaires et à des règles floues afin de créer un filtre stationnaire-non stationnaire flou (FST-NST).
Le filtre FST-NST est appliqué à des sons provenant de trois bases de données. Les crépitants sont séparés par des sons vésiculaires.27 règles flous de type « if-then » ont été utilisées.

Les résultats de la séparation sont fiables, objectifs et de haute qualité étant donné que le filtre FST-NST identifie automatiquement la localisation des crépitants  dans le signal original.

4.2.11 Détection de sons pulmonaires explosifs et de sons intestinaux par la moyenne de dimension fractale

L.Hadjileontiadis, L.Rekanos, “ Detection of explosive lung and bowel sounds by means of fractal dimension”, Signal Processing Letters IEEE vol.10 pp.311-314, 2003.

Les crépitants fins sont caractérisés, selon les articles, par «IDW=0,50ms, 2CD=3,3ms, TDW=4ms» ou par «IDW=0,90ms, 2CD=6,0ms»;
Les gros crépitants sont caractérisés quant à eux par «IDW=1,0ms, 2CD=5,1ms, TDW=6,7ms» ou «IDW=1,25ms, 2CD=9,50ms» selon les auteurs.

Cet article présente une méthode efficace de détection des sons pulmonaires explosifs (LS) (fins/gros crépitants et squawks) ou des sons intestinaux (BS) dans les enregistrements d’auscultation. La technique est basée sur l’analyse de la dimension fractale des enregistrements.

Les résultats expérimentaux furent très concluants, même lors des variations de durée et amplitude du signal. Un test a également démontré la robustesse au bruit, ce qui pourrait indiquer l’utilisation potentielle de cette technique dans la pratique médicale journalière.

4.3 Détection des sibilants

4.3.1 Analyse des sons respiratoires chez les jeunes enfants asthmatiques

I. Mazic, S. Sovilj, R. Magjarevic, “Analysis of respiratory sounds in asthmatic infants”, Polytechnic of Dubrovnik, Measurement Science Review, Vol.3, Sec.2, 2003.

L’objectif de cette étude est de valider un système de monitoring pour asthmatiques basé sur la détection des sibilants dans les pneumophonogrammes.

Un groupe constitué de 26 enfants, de 1 à 7 ans, asthmatiques a été soumis à une auscultation « électronique » et un enregistrement des sons respiratoires. L’objectif est de détecter la présence de sibilants et de déterminer les paramètres du spectre respiratoire adaptés à détection précoce des crises d’asthmes.
Les enregistrements ont été réalisés à l’aide de deux types de transducteurs : des micros électrets (plus sensibles) et des accéléromètres (plus isolé du bruit ambiant), positionnés sur la trachée et sur la poitrine.

L’analyse a été réalisée à l’aide de Matlab.

La figure à gauche représente le périodogramme, avec une fenêtre de Hamming de 100ms. Des sibilants sont présents pendant la phase d’inspiration. Lorsque l’on ajoute du bruit, les sibilants deviennent indétectables. Des sibilants ont été détecté dans 70% chez les patients pendant la phase de crise asthmatique, et aucun sibilant n’a été détecté lorsqu’aucune obstruction pulmonaire n’était présente.

A une époque où le diagnostique à distance est en pleine expansion, notamment avec les spiromètre qui sont communément utilisés par les patients adultes et considérés par les cliniciens comme non utiles pour les enfants en bas âge, des méthodes plus objectives pourraient être utilisées, notamment pour la détection automatique des sibilants lors de respirations forcées. Néanmoins, suite aux résultats de cette étude, il semblerait que cette méthode ne pourrait être utilisée que pour les enfants de plus de 3 ans.

L’article fournit par ailleurs des résultats obtenus lors du monitoring d’enfant asthmatiques.

4.3.2 Détection de sibilants pendant l’exhalation de force maximale chez des patients ayant les voies aériennes obstruées

J.A Fiz, “Detection of wheezing during maximal forced exhalation in patents with obstructed airways”, Chest, Apr.2002.

Les sibilants sont des sons difficiles à percevoir et surtout à quantifier pendant une auscultation. C’est pour remédier à cette difficulté que cette étude a été lancée. La population de patient considérée est composée d’asthmatiques, de personnes atteintes de BPCO et de personnes saines. La détection des sibilants fut menée à l’aide d’un algorithme modifié de fréquence- temps spatial après avoir appliqué une FFT.

Spectrogramme d'un patient atteint d'asthme, durant une expiration forcée; les sibilants sont représentés par le trait rouge	Relation entre le niveau d'obstruction (FEB%) et le nombe de sibilants durant une manoeuvre forcée est linéaire pour tous les sujets

Les résultats de l’étude montrent que plus de sibilants ont été détectés dans les enregistrements des patients ayant les voies aériennes obstruées que chez les patients sains. De plus, les sibilants des personnes saines ont, en moyenne, une fréquence plus élevée que ceux des personnes malades. Enfin, le nombre de sibilants, après inhalation de terbutaline, a été plus fortement modifié chez les personnes malades que chez les sujets sains.

En conclusion, la méthode utilisée permet d’identifier clairement et objectivement la présence d’une pathologie obstructive. Cette technique pourrait par conséquent être utilisée dès qu’une analyse objective est nécessaire, à savoir aussi bien dans la pratique clinique que dans le domaine de la recherche.

4.3.3 Reconnaissance de sibilants basée sur un filtrage bilatéral 2D des spectrogrammes

BS. Lin, HD. Wu, FC. C, SJ Chen, "Wheeze recognition based on 2D bilateral filtering of spectrogram”,Biomedical Engineering-Application, Basis& Communications , 18, PP. 128-137, June 2006.

Cet article décrit un système peu couteux et de haute performance pour la reconnaissance de sibilants. Tout d’abord, les sons respiratoires sont capturés, amplifiés et filtrés par un circuit analogique. Ils sont ensuite numérisés à travers la carte son d’un ordinateur et enregistrés en accord avec les standards «computerized respiratory sound analysis» (CORSA). L’algorithme de détection des sibilants est basé sur le traitement du spectrogramme des sons respiratoires. Les sons enregistrés sont par conséquent filtrés par un filtre bilatéral 2D afin de préserver le lissage aux bords. Enfin, une détection de contours est appliquée au résultat pour trouver les sibilants.

L’algorithme ne renvoie pas uniquement un diagnostic automatique, mais également, des données traitées pour les médecins. Etant donnée la haute efficacité de ces fonctions, ce système de détection de sibilants pourrait s’avérer intéressant dans le domaine du monitoring clinique de l’asthme, et l’étude des mécanismes physiologiques dans voies aériennes respiratoires.

4.3.4 Sibilants

N. Meslier, G. Charbonneau, J-L Racineux « Wheezes », Chest, 1995.

Le monitoring continu des sibilants pourrait être un outil utile pour l’évaluation de l’asthme nocturne et son traitement. L’analyse et la quantification automatique de sibilants est habituellement basée sur l’apparence spectrale. La quantification des sibilants utilise généralement les techniques de FFT.

Les systèmes cliniques peuvent être très différents. Ils estiment la sévérité des sibilants par leur durée(longueur) et leur intensité. D’un autre coté, la caractérisation spectrale automatique des sibilants, qui dépend du traitement du signal et des algorithmes utilisées, peut s’avérer moins sensible que l’oreille humaine, ou peut être responsable de faux positifs.

Par ailleurs, il est nécessaire de standardiser l’analyse de sons auscultatoires: points d’auscultation, type de capteurs, application et filtrage, fréquence d’échantillonnage, technique de FFT, moyenne du spectrogramme, utilisation de taux de flux standards. Cette standardisation aidera au développement de critères de diagnostiques pour l’identification de sibilants. Le projet européen, appelé « computer respiratory sound analysis » (CORSA) a réuni une douzaine d’équipes afin de proposer une telle standardisation. Les résultats étaient attendus pour fin 1996.

Enfin, l’article décrit les conditions cliniques qui sont associées à la présence de sibilants; les pathologies concernées sont:
- les infections telles que croup, toux aspirante, laryngite, trachéo-bronchite aigue,
- tumeurs laryngale ou trachéales,
- sténoses trachéales,
- sténoses laryngale émotionnelle,
- aspiration d’un corps étranger,
- compression des voies aériennes,
- asthme,
- BPCO,
- états bronchorrhée telles que les bronchites chroniques, fibroses cystiques, bronchiectasies,
- fibroses interstitiel, pneumonies hypersensibles,
- Œdème pulmonaire,
- expiration forcée chez les sujets sains.

4.3.5 Détection automatique de sibilants base sur la modélisation auditive

Y. Qiu, AR Whittaker, M Lucas, K Anderson, “Automatic wheeze detection based on auditory modeling”, Proceedings of the Intitution of Mechanical Engineers, Part H : Journal of Engineering in Medicine 219(3):pp. 219-227, 2005

Les tentatives préalables de détection automatiques des sibilants ont été des succès partiel, ils ne possédaient cependant pas une fiabilité suffisante pour être largement acceptés comme un outil utile et utilisé. Cette article décrit un nouvel algorithme basé sur la modélisation auditive, appelé algorithme fddt ou « frequency and duration dependent threshold ». Les paramètres de fréquence moyenne et durée de sibilants sont obtenus automatiquement. Les sibilants détectés sont affichés sur le spectrogramme.

La notion de seuil dépendant de la fréquence et de la durée a été introduite dans le nouvel algorithme pour la détection de sibilants. Fddt diffère des précédents en basant les seuils sur de la modélisation auditive. Ainsi, plutôt que d’utiliser la puissance globale, on utilise ici uniquement l’énergie issue de la plage de fréquence sélectionnée par les filtres auditif passe bande. Le choix de l’énergie au lieu de la puissance a été fait suite aux résultats des études antérieures indiquant qu’un seuil énergétique est plus adapté pour détecter les sons de courtes durées (inférieur à 200ms)

Les méthodes précédentes de détection des sibilants ont mis en évidence des paramètres caractéristiques des sibilants tels que la fréquence, la durée, le nombre de sibilants, et une description de leur évolution. Etant donné qu’il y a un manque de standards validés dans les méthodes de détection des sibilants, certains résultats de publications sont comparés avec l’avis d’un expert. Les difficultés apparaissaient si le système informatique détecte des sibilants inaudibles à l’oreille humaine, car il n’y a pas de méthode pratique pour valider leur présence ou absence.

Les algorithmes de détection des sibilants existants sont basés sur la définition d’un seuil au dessus duquel les signaux de sibilants, détecté grâce à la présence de peaks dans un domaine de fréquence, sont distinguables de sons pulmonaires normaux. Ces seuils sont spécifiés selon des critère différents en fonction des articles ( un peak 15 fois supérieur à la puissance moyenne est un peak, un peak 3 fois supérieur à la puissance de fond, des règles basées sur des paramètres empiriques,…). Toutes ces études sont basées sur des seuils constants, basés sur de mesures globales de puissance.

La détection automatique de sibilants amène deux problèmes:
- comment détecter des sibilants: dans un domaine de fréquence, il s’agit de trouver des peaks dans le spectre
- comment distinguer des sibilants: il s’agit de définir un seuil qui garantisse que le peak est bien un peak signal.

L’algorithme a été testé sur 36 sujets, dont 11 présentaient des sibilants. Les résultats indiquent une augmentation de la fiabilité de la détection de sibilants par rapport aux algorithmes existants.

4.3.6 Analyse des signaux acoustiques respiratoires: contribution à la détection automatique des sibilants par paquets d’ondelettes

M. Bahoura, ;Thèse Doctorat Analyse des signaux acoustiques respiratoires: contribution à la detection automatique des sibilants par paquets d’ondelettes», Univ. Rouen, 1999.

Ce document décrit tout d’abord les caractéristiques acoustiques des sons respiratoires. Nous n’allons pas les redétailler ici. La chaîne de capture du son est ensuite détaillée ; elle comprend les éléments suivants :
- Capture du son : Le positionnement du microphone est important; en effet la paroi de la poitrine agit comme un atténuateur et un filtre passe bas,
- Amplification du signal,
- Filtrage et échantillonnage : on utilise un filtre passe bas, et généralement également un filtre passe haut
- Réduction du bruit cardiaque: les auteurs ont réussi à réduire ces bruits de 50 à 80% à l’aide d’un filtre passe haut ou d’un filtre adaptatif
- Enregistrement du son

Une fois le signal enregistré, il s’agit de l’analyser. Pour cela, il existe différentes méthodes :
- l’analyse temporelle: phonopneumographie, représentation en temps étendu,…
- l’analyse fréquentielle: Le spectre des sons trachéaux s’étend principalement de 60 à 600Hz pour l’inspiration et de 60 à 700Hz pour l’expiration. On réalise une FFT à 4096 points. Il y a deux méthodes de représentation principale : la méthode « chute d’eau » avec une représentation du spectre en 3 dimensions (amplitude, fréquence, temps), et la méthode du sonagramme, avec le temps sur l’axe des abscisses et la fréquence sur l’axe des ordonnées, l’intensité est traduite par la couleur des points.

Par ailleurs, il existe des éléments, qualifiés de perturbateurs, pour l’analyse spectrale:
- la non standardisation des systèmes d’acquisition,
- le point de prise de son,
- le débit de ventilation,
- l’âge et la taille du patient

Les techniques d’analyse utilisées sont l’analyse de Fourier et la densité de puissance spectrale. Les principaux paramètres du spectre sont: la fréquence moyenne du spectre de puissance, la fréquence de la puissance maximale, le nombre de pics dominants, le facteur de décroissance exponentielle. Enfin, l’analyse temps-échelle et temps-fréquence est réalisée à l’aide de transformée en ondelettes.

L’article s’intéresse également à la réduction de bruit. Elle peut être réalisé de deux manières différentes: la réduction du bruit par filtrage adaptatif (suppression du bruit blanc gaussien, du signal vocal, des erreurs de mesure), la réduction du bruit par paquets d’ondelettes (méthode de Donoho, et une nouvelle méthode proposée dans ce document).
Par ailleurs, cet article mentionne différents élément de l’état de l’art:
- Baugman et Loudon ont développé un algorithme pour évaluer la proportion du cycle respiratoire occupé par le sibilant. Le critère utilisé pour la détection d’un sibilant est la présence d’un pic aigu à une fréquence comprise entre 150 et 1000Hz, et dont l’intensité atteignait 3 fois au moins le bruit de fond respiratoire.
- Fenton et al. ont étudié les sibilants chez les enfants et les adolescents asthmatiques (10-16ans). Un sibilant a été défini par la présence de pics dont l’intensité est 15 fois plus grande que l’intensité moyenne du spectre courant, et dont la fréquence est supérieure à 200Hz.
- Charbonneau et al. ont utilisé comme critère de détection d’un sibilant l’existence d’un pic ayant une intensité supérieure à 75% de l’intensité maximale du spectre, et dont la fréquence est supérieure à 350Hz.
- Un système automatisé pour l’analyse et la quantification des sibilants a été développé par Lens et al. Les sons sont enregistrés à la trachée. Le système utilise un analyseur de Fourier et un micro-ordinateur, mais l’algorithme spécifique d’identification et de quantification n’a pas été mentionné. Ce système calcule la proportion de temps occupé par les sibilants.
- Un autre système présenté par Qian utilise un micro-ordinateur pour surveiller les sibilants produits par des asthmatiques durant leur sommeil. Les sons respiratoires sont enregistrés sur la trachée à une fréquence d’échantillonage de 5120Hz. Le spectre est divisé en trois bandes de fréquence 0-260Hz, 260-400Hz et 400-1680Hz. Pour chaque bande de fréquence, l’intensité maximale et la fréquence correspondante sont calculées, ainsi que l’intensité moyenne du spectre dans la bande. Le système calcule le nombre de sibilants, la durée cumulée et sibilance, la fréquence moyenne de tous les sibilants, le nombre d’épisodes de sibilants et la proportion de la durée totale des sibilants sur la durée de l’enregistrement.

Les difficultés rencontrées dans l’automatisation de la détection des sibilants peuvent être surmontées par une analyse conjointe temps - fréquence. Le principe est le suivant: la détection dans le domaine fréquentiel d’un pic susceptible de correspondre à un sibilant sera suivie d’un second test dans le domaine temporel pour confirmer les vrais sibilants et rejeter les faux.

Une nouvelle procédure de détection automatique des sibilants a été proposée, elle est basée sur la décomposition par paquets d’ondelettes, en deux étapes, comportant en premier lieu, une détection fréquentielle avec extraction des sibilants, puis après transformation inverse et reconstruction du signal utile, une détection temporelle permettant d’éliminer les fausses détections résultant d’une superposition des domaines spectraux de certains sons normaux avec des sibilants.

En fait, afin de caractériser le sibilant dans le domaine temporel, on peut l’extraire du reste du son respiratoire. Pour cela, on réalise une transformée inverse des coefficients du bloc contenant le sibilant. La qualité de cette estimation dépend de la largueur de la bande de fréquence correspondant à ce bloc, et par conséquent elle dépend de la fréquence d’échantillonnage et de la profondeur de l’arbre de décomposition.

De plus, le test de détection temporel a été introduit dans le but de supprimer les fausses détections, ou du moins de les réduires. Les critère de détection temporelle doit tenir compte de l’évolution morphologique des sibilants pour mieux différencier les vrais sibilants des faux. Apres plusieurs réalisation pratiques, l’auteur a adopté le critère suivant: le rapport de la valeur moyenne des amplitudes des sibilants reconstruits sur l’amplitude maximale doit être supérieur à un certain seuil.

4.3.7 Application d’une transformée en ondelettes continue pour l’identification de sibilants

L.Hadjileontiadis, K.Panoulas, T.Penzel, V.Gross, S.Panas, “On applying continuous wavelet transform in wheeze analysis”, Engineering in Medicine and Biology Society EMBC 2004 Conference Proceedings 26^th annual Conference vol.2 pp.3832-3835, 2004.

La durée des sibilants est supérieure à 100ms (mais inférieure à 250ms) , et la plage de fréquence est comprise en 100 et 2500Hz, avec cependant un partie plus significative se situe entre 100 et 1000Hz. Il est prouvé que l’utilisation de transformée en ondelettes continues, combinée avec un seuil dépendant de l’échelle, est un outil valable dans la détection des sibilants. L’analyse de sons pulmonaires de patients présentant des sibilances indiquent des performances prometteuses dans la détection et l’extraction des sibilants du bruit ambiant.

4.4 Divers

4.4.1 Analyse de sons respiratoires et de déglutition

“Respiratory and swallowing sound analysis”University of Manitoba, Biomedical Enginnering Lab.

L’objectif du projet est tout d’abord de détecter les phases d’inspiration et d’expiration. La puissance spectrale des sons pulmonaires est supérieure pendant la phase d’inspiration que pendant celle d’expiration ; on peut donc utiliser cette information pour la détection de phases.

Le second point important concerne la suppression des sons cardiaques. En effet, la majeure partie des composants des sons cardiaques sont situées entre 20 et 100Hz. La suppression des bruits cardiaques à l’aide d’un filtre passe haut (à 70 ou 100Hz ) n’est pas une solution pertinente dans la mesure où la plage concernée embarque des composantes énergétiques importantes du signal pulmonaire.

Différentes méthodes ont par conséquent été testées: ondelettes, filtrage adaptatif avec algorithme des moindres carrés récursifs, filtrage temps / fréquence et reconstruction, estimation AR / MA en temps / fréquence avec des coefficients d’ondelettes, analyse des composantes indépendantes, méthodes d’entropie. Parmi ces méthodes, les meilleurs résultats ont été obtenus à l’aide du filtrage adaptatif, du filtrage temps/fréquence et de l’estimation AR/MA. Le filtrage temps/fréquence était la méthode la plus rapide.

4.4.2 Une boîte à outils logiciels pour l’analyse des sons respiratoires

G.A.Yi, “A software toolkit for respiratory analysis”. Massachusetts institute of technology,2004.

Une “boite à outils logiciels”, utilisant Matlab, a été créée pour caractériser objectivement les sons pulmonaires. L’approche utilisée est un traitement du signal et des calculs de FFT.
- cette boite à outils inclue la détection des phases de respiration inspiration / expiration
- elle utilise la caractérisation des fréquences des sons trachéaux, et est fondée sur des méthodes de classifications statistiques. Le comptage du nombre de cycles (inspiration / expiration) consiste à identifier les pics (c’est-à-dire les maximaux locaux), et les vallées (c’est-à-dire les minimaux locaux). Par ailleurs, un point important consiste à déterminer les débuts de respiration.

La détection des crépitants: leurs nombre, durée, positionnement dans le temps. L’approche est fondée sur la forme d’onde particulière que forme la courbe temporelle du signal lors de l’apparition d’un crépitant.

La détection des sibilants : leur nombre, positionnement dans le temps, la fréquence fondamentale, l’énergie (qui est un pourcentage de l’énergie totale du signal). Les sibilants sont caractérisés par un pic à une fréquence fondamentale comprise entre 100 et 1600Hz et d’une durée supérieure à 50ms.

Il est également possible de rejouer les sons, et de zoomer afin d’obtenir une meilleure visualisation.

4.4.3 Combiner réseau neuronal et algorithme génétique pour identifier les crépitants et les sibilants

I. Guler, H. Polat,U.Ergun, “ Combining neural network and genetic algorithm for prediction of lung sounds”, Journal of Medical Systems, Vol.29, 2004.

Il s’agit d’une étude sur les réseaux de neurones et les algorithmes génétiques, afin d’aider à classifier les sons pulmonaires. Afin de réaliser cette étude, des sons pathologiques d’une durée de 15 à 20s ont été enregistrés. On a sélectionné des cycles complets sur lesquels on a appliqué une PSD ( power spectrum density) de 256.

Un perceptron multicouche (MLP) du réseau de neurone a ensuite été utilisé pour prédire la présence ou l’absence de bruits pathologiques (crépitants, sibilants). La recherche des paramètres optimaux a été faite par une méthode d’apprentissage.

Un son est associé à plusieurs caractéristiques et un diagnostic. 129 caractéristiques spécifiques ont été recensée (PSD0,….PSD128). On prend ensuite les différentes règles d’apprentissage afin d’associer les caractéristiques au diagnostic.

Une approche hybride entre algorithme génétique et réseau de neurones a également été étudiée. L’algorithme génétique utilise la procédure de recherche du « survivant à la fonction fittess » ; cette dernière est calculée en utilisant l’erreur moyenne au carré. Les opérateurs génétiques sont la sélection, le croissement et la mutation. Puis, la classification des sons est réalisée en fonction des paramètres suivants : contient des crépitants, contient des sibilants, sons pulmonaire normal.

Les résultats semblent indiquer que l’approche hybride entre algorithme génétique et réseau de neurone est plus performante que toute approche utilisant simplement les réseaux de neurones. Cependant des travaux complémentaires sont nécessaires pour déterminer quel modèle fourni la classification la plus précise lorsqu’elle est utilisée en conjonction avec une autre.

4.4.4 Variations dépendantes du volume de sons pulmonaires régionaux, d’amplitude et de phase

H.Kiyokawa, H. Pasterkamp, “Volume-dependent variations of regional lung sound, amplitude and phase”, Journal of Applied Technology, July 2006.

La figure à gauche est un diagramme schématique d’un capteur localisant et enregistrant les sons à la surface du thorax.
Le plethysmographe est un instrument de mesure du changement de volume dans un organe ou dans le corps.

Les mécanismes intégrés dans les différences phases et amplitudes des sons pulmonaires, variant en fonction du volume, sont complexes et nécessitent des explorations plus poussées avec des modèles physiques. La visualisation des changements géométriques et de ventilation régionale dans les voies aériennes pendant l’enregistrement de sons à de multiples sites à la surface du thorax devrait être poursuivit, mais cela pose de réels défis techniques. Cependant, la variation du volume d’air dans les sons respiratoires illustre un diagnostic potentiel de l’état de la surface acoustique des poumons. Cette constatation devrait être d’autant plus apparante avec l’avancée de la compréhension de sons respiratoires.

4.4.5 Détection acoustique des conditions de respiration

M. Hussein, S. Richard, “Acoustic detection of respiratory conditions”, patent US6443907, 2002

L’objectif est de déterminer si un patient souffre de conditions respiratoires anormales. Pour cela, on réalise une exploration des voies aériennes en analysant la propagation et la déformation d’ondes sonores injectées dans la bouche du patient.

Les techniques de diagnostic analysent les ondes sonores ou les vibrations qui interagissent avec les conditions de respiration du patient. Les ondes sonores peuvent être émises par un haut parleur qui émet vers la bouche du patient, ou par des percutions sur le thorax du patient.

En analysant les ondes sonores, le système calcule des ratios d’énergie, les délais de latence du signal, ou les fréquences dominantes. Les résultats sont ensuite comparés à des seuils de références afin de fournir des indicateurs de sortie sur les conditions respiratoires du patient.

4.4.6 Méhodes habituelles pour l’analyse informatique des sons respiratoires

J.E Earis, B.M.G Cheetham, “ Current methods for computerized respiratory sound analysis”, ERS Journal, 2000

Il y a un intérêt croissant pour l’analyse des sons respiratoires, en tant que mesure de physiologie régionale.

Plus de 60% des publications de ces 10 dernières années concernent les sons provenant des voies aériennes hautes. De plus, il y avait des variations très conséquentes dans la manière de traiter et d’analyser les sons. On en conclue qu’il y a un réel besoin de développer des lignes directives pour l’enregistrement, le traitement et l’analyse des sons respiratoires, de façon à simplifier l’échange des données et de permettre une comparaison des résultats entre les différentes équipes de recherches.

Cette étude montre qu’il y a des similitudes marquées dans les méthodes basiques d’analyse des sons respiratoires. Cependant de grandes disparités persistent en se qui concerne les détails de la capture du son et les techniques d’analyse. Ces différences rendent les comparaisons des résultats entre les équipes de recherches très difficiles.

Une description claire de la méthodologie est essentielle. De plus, cette étude confirme la nécessité de développer des lignes de conduites pour l’enregistrement, le traitement et l’analyse des sons respiratoires. Ce développement permet un échange plus facile des données et une meilleure comparaison des résultats entre les centres de recherche.

4.4.7 Caractérisiques des sons respiratoires et sons respiratoires imprévus

A.R.A Sovijarvi, L.P Malmberg, G. Charbonneau, J. Vandershoot, “ Characteristics of breath sounds and adventitious respiratory sounds”, ERS Journal,2000.

Les sons respiratoires contiennent de précieuses informations sur la physiologie et les pathologies des poumons et des voies aériennes.

La fréquence spectrale et l’amplitude des sons (ie trachéaux ou pulmonaires sans éléments anormaux tels que les sibilants ou crépitants) peut refléter la dimension des voies aériennes et leurs modifications pathologiques (ie obstruction des bronches).

Parmi les sons pathologiques, on peut citer : les crépitants, les squawks, les sibilants, les snores, et les stridors.

La figure ci-contre représente un exemple de pneumophonogramme des sons pulmonaires.

En a), on a l’enregistrement d’un sujet sain

En b), on observe un patient atteint d’asthme et présentant des sons avec des sibilants

Enfin, en c), on est en présence d’un patient atteint d’alvéolites avec des crépitants.

Les caractéristiques des crépitants, leur durée dans le cycle respiratoire, et la forme de leur signal sont significativement différents dans les désordres pulmonaires.

Enfin, les sibilants peuvent présenter des composantes acoustiques indiquant, non seulement la présence d’anormalités dans le système respiratoire, mais également la sévérité et la localisation des obstructions dans voies aériennes les plus fréquemment rencontrées dans l’asthme et les sténoses respiratoires.

En conclusion, il existe une large variété de sons respiratoires caractéristiques, qui peuvent être typiques d’une pathologie.

4.4.8 Techniques de base dans l’analyse de sons respiratoires

G. Charbonneau, E. Ademovic, B.M.G Cheetham, L.P Malmberg, J. Vanderschoot, A.R.A Sovijarvi, “Basic techniques for respiratory sound analysis”, ERS Journals, 2000.

L’objectif de cet article est de fournir des recommandations concernant les techniques d’analyse de base des sons respiratoires.

Résumé des recommandations étudiées dans l’article:

PSD: densité de puissance spectrale       IDW: largeur de déflexion initiale       2CD: deux durées de cycle       IDW: largeur de déflexion maximale       STFT: short-time transformée de Fourier

crépitant dans le domaine temporel	estimation de la puissance spectrale d’un crépitant avec la technique du périodogramme
analyse d’un stridor. A) spectrogramme. B) cascade

4.5 Validation objective des outils d’analyse

4.5.1 Validité et fiabilité d’une analyse acoustique de sons respiratoires chez les enfants en bas âge

H.E Elphick, G.A Lancaster, A. Solis, A. Majumdar, R. Gupta, R.L Smyth, “ Validity and reliability of acoustic analysis of respiratory sounds in infants”, Bmjjounals.com, 2006.

L’objectif est d’étudier la validité et la fiabilité d’une analyse acoustique des sons respiratoires chez les enfants en bas âges afin de détecter des bruits anormaux.

Les méthodes utilisées sont la comparaison prospective, en aveugle, d’une analyse acoustique et d’un examen au stéthoscope. La validité et la fiabilité ont été déterminées en calculant le degré de concordance en utilisant « k statistique » avec des intervalles de confiance de 95%. L’étude comporte une centaine de patients.

Les signaux analysés ont tout d’abord été amplifiés et filtrés. L’analyse comprend une FFT, un affichage de la frorme d'onde, du spectrogramme et du sonogramme, l’identification de crépitants, sibilants et rattles.

Pour ce qui est des analyses « classiques » au stéthoscope, les définitions des différents sons respiratoires ont été harmonisées avant de commencer l’étude.

Les résultats de l’analyse d’une centaine de sons ont montré que la concordance entre un examen au stéthoscope et un analyse acoustique était faible en ce qui concerne les sibilants et les rattles, mais exacte pour ce qui est des crépitants.

Il ressort également de cette étude que le stéthoscope est peu fiable pour évaluer les sons respiratoires des enfants en bas âges. Ce résultat a d’importantes implications en ce qui concerne l’utilisation de cet outil pour le diagnostic de pathologies pulmonaires chez les enfants en bas âge. De plus, étant donné le peu de fiabilité du stéthoscope, la validité des analyses acoustiques ne peut pas être démontrée; cependant, il est possible de classifier aisément les sons. En ce qui concerne l’analyse acoustique de sons, les méthodes d’apprentissage et le développement de modèles devraient améliorer la fiabilité de façon à pouvoir être, à terme, utilisés dans la pratique clinique.

4.5.2 Quand un sibilant n’est pas un sibilant: analyse acoustique de sons respiratoires d’enfants en bas âge

H.E Elphick, S. Ritson, H. Rodgers, M.L Everard, “ When a wheeze is not a wheeze: acoustic analysis of breath sounds in infants”, European Respiratory Journal, 2000.

Les sons respiratoires de 15 enfants en bas âge ont été enregistrés : 8 présentant des sibilants et 7 des ruttles. Le signal a été recueilli à l’aide de petits accéléromètres piézoélectriques et l’information a été ramenée au cycle respiratoire de façon à obtenir une plethysmographie à induction. Les signaux acoustiques ont ensuite été analysés à l’aide d’une FFT. Le signal a été filtré par un filtre de Butterworth passe bande de 50Hz (pour atténuer les bruits cardiaques) et 2500khz (pour éviter l’aliasing)

Waveform & sonogramme
a)enregistrement normal,
b) sibilants avec modèle sinusoïdal,
c) ruttles, avec modèle non sinusoïdal et irrégulier

Les propriétés acoustiques des deux bruits ont montré de fortes différences ; les sibilants classiques sont caractérisés par une forme d’onde sinusoïdale, avec un ou plusieurs peak distinct dans l’affichage de puissance spectrale ; les ruttles au contraire, présentent une forme d’onde irrégulière, avec des peaks diffus et qui augmentent avec l’intensité du son, à une fréquence inférieure à 600Hz

En conclusion, il est important pour les cliniciens et épidémiologistes de reconnaître que les caractéristiques de marqueurs pulmonaires pour la petite enfance sont différents de celles de marqueurs des autres tranches d’âges.

5 Représentation visuelle des sons auscultatoires

5.1 Image acoustique des poumons humains

M. Kompis, H. Pasterkamp, G.R Wodicka, “Acoustic imaging of the human chest“, Chest-The cardiopulmonary and critical care journal, 2006.

L’étude propose un système d’imagerie utilisant simultanément plusieurs capteurs de sons thoraciques. La figure à gauche illustre une reconstruction à partir de 8 microphones.

Des simulations sur ordinateurs et des enregistrements sur des modèles du thorax humain à base de gélatine ont été utilisés pour évaluer le système in vitro. Des représentations spatiales des sons thoraciques ont été réalisées à partir d’enregistrements avec 8 et 16 microphones sur 5 sujets afin d’évaluer le système in vivo. Le placement des microphones est important pour une bonne analyse.

Il existe différents algorithmes pour traiter des signaux provenant de plusieurs microphones, telles que l’holographie acoustique. Cependant, ces méthodes ne peuvent pas être utilisées directement dans les cas de l’imagerie des sons thoraciques. Un nouvel algorithme fut donc développé; cet algorithme est basé sur le calcul d’un tableau de données 3 dimensions, et la représentation graphique de ce tableau.

5.2 Présentation multimédia des sons pulmonaires pour l’aide à l’apprentissage pour les étudiants en médecine

P. Sestini, E. Renzoni, M. Rossi, V. Beltrami, M. Vagliasindi, “Multimedia presentation of lung sounds as learning aid for medical students”, European Respiratory Journal, 1995.

Lors de l’étude 48 étudiants en médecine ont été suivi: la moitié a suivi un enseignement de l’auscultation multimédia, l’autre moitié, un enseignement classique.

Aucune différence dans l’inexactitude des scores n’a été observée entre les deux groupes lors du test préliminaire. Cependant, suite à l’intervention (cours d’auscultation multimédia ou classique), le taux d’erreur des étudiants ayant suivi le séminaire multimédia était significativement plus faible que celui du groupe témoin.

Les résultats ont confirmé qu’une grande majorité des étudiants ont trouvé qu’une association entre signal acoustique et image visuelle était utile pour l’apprentissage et la compréhension des sons pulmonaires.

On peut donc conclure que la représentation multimédia des sons pulmonaires améliore l’apprentissage à des étudiants en médicine inexpérimentés.

Ces résultats, promus par le Dr. Kehayoff, avaient été intégrés dans le projet ASAP; en effet, la finalité du projet était la création d'une école de l'auscultation, avec une infrastructure multimédia créée et hébergée par l' IRCAD.

Les résultats des études menées par l'équipe du projet ASAP ont ensuite été décrits dans une publication qui reprend ce qui a été décrit ici. Des étudiants du deuxième cycle des études médicales au CHRU de Strasbourg ont établi des diagnostics pour une auscultation pulmonaire et pour une auscultation cardiaque, avant toute action pédagogique, puis après 28 jours d'une formation classique et 28 jours de formation, en utilisant des moyens multimédia (sons et visualisation des sons). L'article mentionné indique les résultats suivants:

	J0, avant toute action pédagogique	J28, sans les outils de visualisation	J28, avec les outils de visualisation
Pourcentage de bons diagnostics pour la totalité des sons	45 % (136)	64 % (191)	80% (239)
Pourcentage de bons diagnostics pour les sons ou bruits respiratoires	51 % (76)	61 % (92)	70% (105)
Pourcentage de bons diagnostics pour les sons ou bruits cardiaques	40 % (60)	66 % (99)	89% (135)

L'apport de la visualisation simultanée du phonogramme et du spectrogramme est indéniable, notamment en auscultation cardiaque, et confirme les résultats des études menées en particulier par Alcatel dans le cadre des projets ICARE, STETAU et ASAP.

5.3 Analyse par ondelettes de sons pulmonaires

“ Wavelet analysis of lung sounds”, www.uinet.or.jp

Cet article présente une représentation en ondelettes de différents sons pulmonaires

	les 2 figures à gauche représentent respectivement un son vésiculaire normal, suivi d’une représentation de sibilants
	A gauche, une représentation de geignement expiratoire de deux manières distinctes

6 Expérimentations cliniques

6.1 Efficacité de l’inhalation de stéroïdes chez les sujets non diagnostiqués et à risque élevé de BPCO : résultats de la détection, intervention, monitoring de BPCO et asthme

M. Albers, “ Efficacy of inhaled steroids in undiagnosed subjects at high risk for COPD: results of the detection, intervention, and monitoring of COPD and asthma”, Chest, Dec.2004.

Il est préconisé de commencer les traitements pour la BPCO aussi tôt que possible, d’où l’intérêt d’un diagnostic précoce.
Les sujets faisant partie de l’étude sont des personnes ayant montré un rapide déclin des fonctions respiratoires et chez qui on n’avait jamais diagnostiqué d’asthme ou de BPCO.
L’étude a été réalisée sur 2 ans, aléatoire et en double aveugle, avec du fluticasone propionate et un placebo.
Les résultats après 31 mois, on montré qu’il n’y avait pas de différence statistique entre le groupe témoin et le groupe d’intervention. Statistiquement, aucune différence de symptômes, de qualité de vie, d’exacerbation, n’a été constatée, même si les tendances allaient en faveur du traitement.
En conclusion, il n’y a pas d’indications particulières pour commencer précocement un traitement à base de corticoïdes inhalés afin de modifier la rapidité de déclin des fonctions respiratoires, des symptômes ou de la qualité de vie.

6.2 Monitoring des sibilants chez les enfants pour l’évaluation de l’asthme nocturne et la réponse à la thérapie

L. Bentur, R. Beck, M. Shinawi, T. Naveh, N. Gavriely, “ Wheeze monitoring in children for assessment of nocturnal asthma and response to therapy”, European Respiratory Journal, 2003.

Les sons pulmonaires d’enfants asthmatiques ont été enregistrés pendant la nuit via un système de détection automatique des sibilants (PulmoTrack©).

Toutes les 30s, le système calcule le pourcentage de sibilants dans un cycle respiratoire et un indice de sibilance nocturne (NWI) est calculé pour la nuit totale.

Les signaux acoustiques ont été obtenus à l’aide de 5 capteurs piézoélectriques phonopneumographes, placés sur la trachée et sur le torse.

Les capteurs étaient connectés à PulmoTrack® qui convertit le signal analogique en signal numérique

Les résultats ont été comparés avec ceux des indices spirométriques (volume expiratoire forcé en une seconde, FEV1, capacité vitale forcée), de la réactivité bronchique et des scores symptomatiques journaliers qui ont été déterminés en parallèle à cette étude.

La valeur du NWI avant le traitement était de 814+-898, elle tombe à 318+-199 après seulement 2 jours, et à 137+-101 6 semaines après le traitement.

La figure à gauche représente l'activité des sibilants d’un enfant asthmatique.
a) avant le traitement,
b) 2 jours après le début du traitement.
Chaque barre représente le % cumulé de sibilants sur les différents canaux.

Le monitoring des sibilants fournit de manière non invasive une information quantitative sur l’étendue de sibilants nocturnes chez les enfants. Cette information se corrèle bien avec les indices conventionnels de l’activité asthmatique et peut s’inscrire dans un traitement efficace.

7 Perspectives futures pour la recherche dans le domaine des sons respiratoires

J.E Earis, B.M.G Cheetham, “Future perspectives for respiratory sound research”, ERS Journal, 2000.

Cet article fournit quelques perspectives indiquant comment l’analyse moderne des signaux pourrait être utilisée dans le milieu clinique. Les applications, y compris l’évaluation du diagnostic, le monitoring et l’échange de données par internet sont considérables. Aujourd’hui, le facteur limitant n’est plus la puissance, la capacité de stockage ou la rapidité des ordinateurs (oui, bon, l'article a été publié en 2000); les futurs développements et traitement devraient exploiter ces techniques pour réaliser les progrès futurs.

Les applications cliniques sont variées; on peut citer:
- le diagnostic fondé sur les sons respiratoires (leurs amplitudes, fréquences spectrales)
- le diagnostic fondé sur les sons pulmonaires pathologiques (crépitants, sibilants)

Comparés aux stéthoscopes acoustiques multifonctions, les ordinateurs équipés d’un système d’acquisition du son offrent des résultats quantitatifs sous forme graphique, un stockage longue durée, des communications instantanées et de nombreuses autres fonctionnalités. Les inconvénients tels que l’augmentation du coût, et la taille physique des équipements sont compensés par la réduction des coûts des ordinateurs portables et des téléphones mobiles.
Des études plus poussées devraient être menées pour déterminer l’utilisabilité de PC grand public tels que ceux installés chez la majorité des médecins.
Des avantages encore plus importants pourraient être trouvés dans l’utilisation de ces techniques pour l’examens des enfants et nourrissons qui sont généralement peu coopératif avec les techniques standards.
L’analyse informatique est la suite idéale pour le monitorage longue durée des patients à l’hôpital ou à domicile. Cela pourrait également être une solution utile pour les pays en voie de développement ou les communautés reculées.
Les aires de recherches qui sont exploitable rapidement sont probablement les problèmes liés aux voies aériennes hautes pour les patient atteintes d’apnée du sommeil, de snoring aigu, de toux et le monitoring des sibilants.
Une autre perspective intéressante est liée à la miniaturisation des appareils portables capables de capturer à la fois des sons et des flux d’air, et qui implémentent des fonctionnalités d’analyses utiles pour le milieu médical. De plus, si nécessaire, ces appareils pourront communiquer (via téléphone mobile) les données à un centre spécialisé dans un hôpital local.
Tout ceci pourrait être un produit grand public présenté comme un « stéthoscope informatique » multi fonctions, qui pourrait, de plus, remplacer le stéthoscope acoustique classique des médecins et ainsi devenir leur futur outil classique.
Bon, je suis d'accord avec vous, c'et resté au domaine académique

8 Les sites pertinents

Télé-consultation
[TC1] http://www.senat.fr/rap/r04-370-1/r04-370-16.html

Télé-auscultation - Stéthoscopes existants :
[CAR1] http://www.hc-sc.gc.ca/hcs-sss/pubs/chipp-ppics/2004-temiscamingue/appx-annx_e.html
[CAR2] http://www.cardionics.com/telemedicine/
[ROB1] http://echangeurbn.blogs.com/le_blog_de_lchangeur_bass/cat3579311/index.html
[AND1] http://web.crim.ca/oxygene/pages/accueil-salle-de-presse.epl?mode=read&id=2519
[JAB] Jabes http://www.rdsm.fr/stethoscope/jabes.html
[STE] Stethoflux http://www.odvi.com/
[ZAR] Zargis http://medgadget.com/archives/2006/09/cardioscan.html
[BIO] Biosignetics http://www.bsignetics.com/products.htm
[WEL] WelchAllyn http://www.welchallyn.com/medical/
[LIT] 3M Littmann http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_WW/global-littmann/home/
[STG] Stethographics http://www.stethographics.com/

Algorithmes d’analyse et de traitement :

"Wavelet analysis of lung sounds”, www.uinet.or.jp

"Lung sound detection and method”www.freepatentonline.com, United States Patent 5165417

“Device for analysing auscultation sounds, in particular respiratory sounds”, 2004, patent US6699204

ANNEXE

Article 33 du code de déontologie médicale effectué par le Conseil national de l'Ordre des médecins:

« Le médecin doit toujours élaborer son diagnostic avec le plus grand soin, en y consacrant le temps nécessaire, en s'aidant dans toute la mesure du possible des méthodes scientifiques les mieux adaptées et, s'il y a lieu, de concours appropriés.

La démarche diagnostique est la première étape de toute prise en charge d'un patient. Certaines constatations initiales, consciencieusement consignées, permettent à elles seules d'affirmer ou d'orienter le diagnostic étiologique. C'est donc un temps important dont la qualité conditionne toute la démarche du médecin et souvent de ceux qui y contribueront.

Depuis l'avènement de la méthode anatomo-clinique (Morgagni, Bichat, Laennec), une "médecine de diagnostic" s'est imposée contre la "médecine des symptômes" qui consistait à indiquer un remède en regard d'un symptôme sans trop savoir ce que l'on soignait. Le diagnostic de Laennec était celui de la lésion. Avec l'évolution scientifique, il s'agit aussi du diagnostic d'une perturbation physiopathologique ou biologique.

La médecine demande que l'on reconnaisse la nature et l'origine du mal, pour le soigner d'une manière adéquate. Cela est particulièrement souhaitable pour les cas graves, mais, parfois, dans l'immédiat, on ne peut faire que le diagnostic d'un état, ce qui justifie momentanément la mise en oeuvre d'un traitement seulement symptomatique. Il en va ainsi notamment en cas de défaillance vitale pour laquelle un traitement d'urgence peut être salvateur ; le diagnostic des lésions ou de l'affection causale est remis à plus tard par nécessité ; l'étape initiale que représente la démarche diagnostique est différée par la hiérarchie des problèmes à résoudre.

Le diagnostic est parfois difficile ; même à l'époque actuelle les médecins les plus expérimentés peuvent être embarrassés. L'hésitation dans le diagnostic, l'absence de diagnostic initial ou l'erreur ne sont pas répréhensibles si l'examen a été bien fait et la réflexion convenable. Le médecin n'est pas non plus répréhensible s'il est obligé de donner, dans l'incertitude où il se trouve, une thérapeutique d'attente.

Ce qui constitue une faute c'est de ne pas chercher à faire le diagnostic, avec tout le soin nécessaire, de rester dans le vague en confiant au hasard les suites, de prescrire un traitement standard sans discrimination, de ne pas adapter un protocole diagnostique ou thérapeutique aux circonstances et à la situation personnelle du patient à qui on l'applique. Un interrogatoire minutieux, comme la prise en compte des constatations antérieures, peut être d'un secours important au cours de cette étape initiale de la prise en charge du patient.

Le recours aux investigations et examens complémentaires de toute nature ne doit pas être retardé dans la mesure où ils sont nécessaires et logiquement orientés. Ceux-ci ne peuvent pas être codifiés. Cet article recommande bien : "les méthodes scientifiques les mieux adaptées" selon les cas. Les examens inutiles doivent être évités aux patients, de même que les examens dangereux ou pénibles s'ils ne sont pas indispensables au diagnostic. Il en est de même pour les examens redondants. Un "acharnement diagnostique" est louable en principe, mais déraisonnable s'il a pour mobile la curiosité scientifique, ou si le patient ne bénéficie pas des conséquences auxquelles il conduit, notamment si l'aboutissement est seulement un traitement palliatif ne modifiant pas le pronostic.

Tout examen entraînant une sujétion, des contraintes ou des désagréments pour le patient, son opportunité doit être discutée préalablement à la décision, en évaluant bien le bénéfice qu'on peut en attendre au regard des contraintes qu'on impose, de ce fait, au patient.

Si le médecin est embarrassé pour établir un diagnostic, il doit faire appel à un consultant, à un spécialiste, ou prescrire la mise en observation du malade. C'est une règle de déontologie qui, dès l'Antiquité, était suggérée au médecin. Cet appel implique que le médecin choisisse soigneusement, et en vertu de leurs seules compétences, les confrères auxquels il présentera ou adressera son patient, avec l'accord de celui-ci, et cela à l'exclusion de toute considération étrangère à l'intérêt du patient dans la situation donnée.

La télématique est un moyen nouveau de faire appel à un consultant, plus ou moins éloigné, dont la compétence est requise dans une situation particulière. Cette pratique >soulève des difficultés d'application déontologique. Il ne s'agit pas seulement de l'envoi de données à distance, pour interprétation par des experts dans le cadre du télédiagnostic ou d'aide à la décision, mais aussi des nouvelles possibilités de téléconsultation et de téléassistance, dès lors que le patient, pour des raisons d'éloignement ou d'isolement, ne peut bénéficier de l'intervention d'un médecin. Les moyens modernes de communication (téléphone, liaison radio...) peuvent, dans une telle situation, permettre une certaine prise en charge médicale ... »