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Analyse fonctionnelle des traitements

(dessin issu du rapport
de stage de Mickael Lasnes)

La création d'un logiciel s'est imposée pour réaliser le traitement mathématique des données collectées auprès de volontaires regroupés en famille au cours d'un ou plusieurs projets.

Un projet correspond à des expériences réalisées dans le cadre d'un programme de recherche  pendant une période  donnée. Par exemple les 120 volontaires, que l'INRA a sollicités en 2009, font partie du projet nommé ModelHeart.

Le logiciel peut gérer simultanément plusieurs projets et stocker toutes les informations des projets.

Une famille correspond à des expériences définies par un type de test et des volontaires sélectionnés généralement sur des critères biologiques tels le sexe, l'âge, l'indice de masse corporelle et le niveau d'entraînement physique. On constitue par exemple la famille des "femmes sportives de plus de 30 ans", des "hommes très sportifs de 20 à 30 ans"...

L'étude de la dépense énergétique et des paramètres physiologiques associés portent sur un volontaire et/ou sur une famille.



(dessin issu du rapport de stage de Mickael Lasnes)  
Avant d'arriver à évaluer la qualité d'une formule de prédiction de la dépense énergétique, le logiciel réalise 5 traitements différents pendant la création du projet:

Standardisation
Extraction  des données commençant et finissant à des heures communes déterminées par l'utilisateur.

Remplacement des valeurs manquantes
Il existe dans les fichiers des  minutes pour lequelles il n'y a pas de mesure (capteur enlevé ou mauvais contact).  Si peu de lignes sont manquantes,  une interpolation est faite. Dans le cas contraire, des méthodes de régression sont
appliquées.

Lissage
Les fichiers contiennent des artefacts de mesure en raison de l'imperfection  des capteurs. Le lissage fait disparaitre les artefacts.  Le filtre de Savitzky - Golay basé sur une approche de type moindre-carrés a été choisi pour effectuer le lissage.

Calcul du CCR (Coût Cardiaque Relatif)
Le CCR est une mesure réprésentative de l'effort cardiaque. Il se calcule comme suit :
 




Calcul de la dépense énergétique estimée à partir des données des capteurs de la chambre
Chaque capteur (Actiheart et Armband) produit une estimation de la dépense énergétique. Une troisième référence est élaborée à partir des données de la chambre en appliquant le principe de la calorimétrie indirecte (formule de Weir, 1949).





Exemple du lissage de la fréquence cardiaque


(dessin issu du rapport de stage de Mickael Lasnes)  
Les courbes ci-contre montrent la variation de la fréquence cardiaque au cours du temps.

La courbe en bleu représente les données brutes.

La courbe rouge représente les données après lissage.

Cette figure montre que les artefacts (valeurs aberrantes) sont lissées.





(dessin issu du rapport de stage de Mickael Lasnes)  
Le projet étant créé, on  définit une ou plusieurs familles.
Une famille 
correspond à des expériences définies par un type de test et de volontaires. Le test est défini par la réalisation d'activités programmées dans un planning.

 la création de la famille permet d'accéder aux indices statistiques de
chaque paramètre physiologique collecté: minimum, maximum, premier quartile, médiane, moyenne, écart-type... pendant l'activité réalisée par un volontaire ou par l'ensemble de la famille.




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