Les troubles respiratoires du sommeil ont une prévalence élevée dans la population générale, l’apnée obstructive du sommeil étant le plus important de ces troubles. Malgré tout, une grande proportion des patients avec apnée ne sont pas diagnostiqués. La méthode la plus complète pour diagnostiquer l’apnée est l’enregistrement d’une nuit de sommeil par polysomnographie, aussi appelée enregistrement de type 1, qui est un processus long et coûteux. Pour surmonter ces difficultés, des appareils d’enregistrements portables (ou de type 3) ont été développés. Toutefois, ces enregistrements de type 3 ne capturent pas l’activité cérébrale, mesurée avec l’électroencéphalographie (EEG). Le présent mémoire décrit une étude comparative entre les enregistrements de type 1 et de type 3. Tous les événements respiratoires d’apnée, d’hypopnée et d’éveils liés à un effort respiratoire (RERA, en anglais) seront analysés ainsi que les éveils cérébraux (ou éveils EEG) et les éveils autonomiques. Ces éveils autonomiques se définissent par une hausse de la fréquence cardiaque suite à un événement respiratoire. Pour enrichir les analyses, les variables respiratoires suivantes ont été étudiées : une chute de la saturation en oxygène de 4 % (ODI), l’index d’apnée-hypopnée (IAH), l’indice de perturbations respiratoires avec apnées + hypopnées + RERAs et les éveils EEG (RDIe, en anglais) et le RDI incluant les éveils autonomiques définis par une augmentation de la fréquence cardiaque de 5 bpm (RDIa5). L’objectif de la présente étude est d’évaluer la proportion d’événements respiratoires avec éveils autonomiques ainsi que leur impact sur le RDI des enregistrements de type 1 et 3. L’hypothèse suggère que les événements avec éveils autonomiques auraient un plus grand impact sur le RDI des enregistrements de type 3 contrairement au type 1. Cette étude inclut 72 sujets ayant suivi un enregistrement de polysomnographie complète de type 1 ainsi que 79 sujets différents ayant suivi un enregistrement ambulatoire de type 3. Les analyses suivantes ont été effectuées : 1) les pourcentages d’événements associés avec seulement des éveils autonomiques dans les enregistrements de type 1 et de type 3 ; 2) les fréquences de migration entre les catégories basses et élevées de sévérité de l’AHI en prenant en compte les événements associés avec seulement des éveils autonomiques ; 3) les Bland-Altman (B-A) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3) et ; 4) les corrélations de Pearson et les coefficients de corrélation intraclasse (ICC) pour mesurer l’accord entre l’AHI, le RDIe et le RDIa5 (type 1), et entre l’AHI et le RDIa5 (type 3). L’utilisation du critère de RDIa5 permet d’ajouter 49 % d’événements comptés avec l’AHI pour les enregistrements de type 1, et 51 % d’événements pour ceux de type 3. La présente étude montre que les éveils autonomiques ont un impact similaire autant pour le RDI des enregistrements de type 3 que de type 1. En conclusion, on peut affirmer que le RDIa5 est acceptable et fiable pour les enregistrements de type 3. / The general adult population has a high prevalence of sleep breathing disorders, of which obstructive sleep apnea is the most common, yet many cases remain undiagnosed. Although overnight laboratory polysomnography, called type 1 recording, is the most effective diagnostic tool, it is expensive and time-consuming. To overcome these disadvantages, several portable home (type 3) recording devices have been developed. However, they do not measure brain activity (with EEG). This study presents a comparison between type 1 and type 3 recordings. All apnea, hypopnea, and RERA respiratory events were analyzed, as well as cerebral arousals (EEG arousals) and autonomic arousals. Autonomic arousals are defined by increased heart rate following a respiratory event. To enrich the analysis, the following respiratory outcome measures were included: 4% oxygen saturation index (ODI), apnea-hypopnea index (AHI), respiratory disturbance index with apneas + hypopneas + RERAs including EEG arousals (RDIe), and RDI including autonomic arousals scored as an increase of 5 bpm (RDIa5). The objective of this study was to determine the proportion of respiratory events associated with autonomic arousals and the impact on RDI detected with type 1 compared to type 3 recordings. The hypothesis is that respiratory events with autonomic arousals will have a greater impact on RDI using type 3 compared to type 1 recordings. This study included 72 subjects who underwent type 1 full polysomnography recording and 79 different subjects underwent type 3 ambulatory recording. The following analyses were performed: 1) percentage of events associated with only autonomic arousals in type 1 and type 3 studies; 2) frequency of migration from lower to higher AHI severity category when accounting events associated with only autonomic arousals; 3) Bland-Altman (B-A) for agreement between AHI, RDIe, and RDIa5 (type 1) and AHI and RDIa5 (type 3) and; 4) Pearson correlations and intraclass coefficient correlation (ICC) for agreement between AHI, RDIe and RDIa5 (type 1) and between AHI and RDIa5 (type 3). The use of the RDIa5 criterion increased the number of AHI scoring events by 49% for type 1 recordings and by 51% for type 3 recordings. These results show that autonomic arousals have a similar impact on RDI data using both type 3 and type 1 recordings. We conclude that RDIa5 is a suitable and reliable criterion for type 3 recordings.

Le Syndrome d’Apnée Obstructive du Sommeil affecte 4 à 6 % de la population en France soit près de 3 millions de personnes. Toutefois, les techniques de diagnostic usuelles ne permettent pas de déterminer de façon précise les sites d’occlusion ni de décrire les interactions fluide-paroi qui jouent un rôle important dans les processus de fermeture des voies aériennes supérieures. Au cours de ce travail, un ensemble d’outil a été mis en œuvre pour explorer les mécanismes sous-jacents conduisant à une apnée obstructive. La détermination géométrique et la caractérisation mécanique des voies aériennes supérieures, d’une part, la mesure des écoulements dans ces dernières, d’autre part, ont été réalisées par imagerie par résonance magnétique de l’hydrogène, pour les tissus, de l’hélium-3 et du fluor-19 pour les gaz. Les données obtenues ont été exploitées tout d’abord dans un modèle numérique statique pour estimer les lois d’état locales et caractériser la compliance des voies aériennes supérieures, puis, dans un modèle monodimensionnel, prenant en compte l’interaction fluide-structure et la limitation de débit au cours de l’inspiration, pour localiser les sites potentiellement responsables d’un éventuel collapsus. Par ailleurs, les écoulements de gaz d’hélium-3 et d’hexafluorure de soufre ont été simulés afin de déterminer le potentiel de ces deux modalités d’imagerie de gaz pour l’étude des obstructions des voies aériennes. La faisabilité d’une imagerie statique et dynamique par résonance magnétique du fluor a été démontrée. Avec une densité du gaz traceur bien plus importante, cette dernière technique présente une plus grande sensibilité à l’obstruction. Cette thèse ouvre ainsi une nouvelle voie de diagnostic et de guide thérapeutique personnalisé pour ce syndrome. / Obstructive Sleep Apnea (OSA) is a common disorder occurring in almost 3 million French people. However, current diagnosis methods are not sufficient to precisely define obstructing sites and doesn't take into account the fluid structure coupling which plays an important role during upper airway closing. During this thesis, we developed a series of tools exploring upper airway closing process. On the one hand, a screening tool of the structure and the mechanical properties of the upper airway, and on the other hand, a screening tool exploring with dynamic images of inert gases flow into the upper airway, were obtained using conventional hydrogen MRI coupled to magnetic resonance elastography (MRE) and helium-3 or fluor-19 gases MRI, respectively. Geometric and biomechanical data obtained using MRI/MRE are injected into a numerical model given the compliance and the state law of upper airway. Contributions of anatomical restriction on airway collapse are also investigated using a multi-compartmental two-dimensional fluid structure interaction model during a breath inspiration to predicted airway mechanical changes and collapse pressures. Furthermore, helium 3 and sulfur hexafluoride flow was modeled at steady state using commercial finite volume software to evaluate potential feasibility to image upper airway collapsibility during OSA. First dynamic MR imaging using sulfur hexafluoride (SF6) was obtained showing the feasibility of this technique. Using SF6, 6 times denser than air, shows a higher sensibility to upper airway obstruction. This thesis opens a new imaging modality to probe and to diagnose upper airway obstruction.

La prévention du vieillissement pathologique est au coeur de l’actualité et comprendre les différents facteurs déterminants du vieillissement réussi est une priorité. La pathologie du sommeil de par sa fréquence, son retentissement sur la mortalité, de ses conséquences sur la survenue de comorbidités et sur la qualité de vie, doit être prise en compte pour promouvoir le bien vieillir. Nos travaux ont permis de démontrer l’importance d’un des aspects qualitatifs du sommeil : la plainte de sommeil. Nous avons pu montrer un lien entre plainte de sommeil et plainte de mémoire et ce finalement, quel que soit l’outil utilisé. L’ajustement sur les paramètres respiratoires du sommeil n’interférait en rien sur la relation décrite. La qualité subjective du sommeil jouait un rôle dans la perception qu’avait chaque individu de son état de santé ou de sa satisfaction de vie. Ces résultats permettent d’insister sur l’importance du management correct de la plainte de sommeil et du traitement adapté de celle-ci. Le syndrome d’apnée obstructive du sommeil (SAOS) est une entité clinique largement sous diagnostiquée chez le sujet âgé. Cependant, il a été largement démontré l’intérêt de sa prise en charge adaptée notamment en termes de bénéfices sur la mortalité cardiovasculaire. Nos travaux se sont intéressés de façons plus spécifiques au SAOS et à l’impact potentiel de son traitement par Pression Positive Continue (PPC) sur les capacités cognitives. Nous avons pu démontrer que les sujets porteurs d’un SAOS sévère retiraient un bénéfice à long terme de leur traitement par PPC sur leurs capacités mnésiques. En effet, les sujets traités maintenaient leurs performances mnésiques notamment en terme de mémoire épisodique et de fonctions exécutives dans le temps, en comparaison aux sujets non traités et ce sur le long terme. D’autres travaux sont en cours, notamment chez les sujets présentant une pathologie dégénérative démentielle, afin de mettre en évidence l’impact du dépistage et du traitement d’un SAOS sévère sur cette population / One of our public health priorities is at present the prevention of pathological aging and this implies the comprehension of the different determinants of successful aging. Sleep disorders because of its frequency, its impact on mortality, its consequences on the occurrence of comorbidities and on quality of life, must be taken into account to promote successful aging. Our research has demonstrated the importance of one aspect of sleep: the sleep complaint. We have shown a significant link between sleep complaints and memory complaints. The adjustment on the respiratory sleep parameters have not modified the relationship described. The subjective quality of sleep played a role in the individual's self perception of health status or self perception of life satisfaction. Thus, these results show the importance of the management of sleep complaint in the elderly population which must be adapted and correctly treated. Obstructive Sleep Apnea Syndrome (OSAS) is a clinical entity, frequently under diagnosed in the elderly population. However, the benefit of treatment has been widely demonstrated, especially in terms of cardiovascular mortality. Our studies have focused on the cognitive consequences of OSAS and the potential impact of its treatment by Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) on cognitive abilities. We have shown that elderly subjects with severe OSAS could have a clinical benefit of long term treatment on their cognitive capacities, using CPAP therapy. Indeed, treated subjects could maintain their memory performances over time, particularly in terms of episodic memory and executive functioning, compared to untreated subjects. Further studies must be made to confirm these results. Subjects with dementia must be included to evaluate the benefit of the treatment of OSAS in this population

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L’objectif de ce travail de thèse était d’évaluer le bénéfice d’une activité physique régulière sur le syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil (SAHOS). Pour répondre à notre objectif, cinq études ont été conduites pendant cette thèse et seront présentées au cours de ce manuscrit. Ces études se sont déroulées dans deux contextes de pratique distincts : un contexte associatif au sein de la Fédération Française d’Éducation Physique et de Gymnastique Volontaire (FFEPGV) et un contexte hospitalier au sein de l’Unité de réhabilitation cardio-respiratoire du CHU de Saint-Etienne. Notre étude principale, l’étude EXESAS, a évalué le bénéfice d’un programme d’activité physique pratiqué au sein de la FFEPGV (programme NeuroGyV™) dans une étude contrôlée randomisée incluant 96 patients avec un SAHOS modéré et âgés de 40 à 80 ans. Nous avons montré que neuf mois de ce programme, incluant trois heures d’activité physique par semaine, permettait de « guérir » 58% des patients du groupe exercice alors que seulement 20% des patients du groupe contrôle ayant bénéficié de conseils diététiques et de recommandations de bonne pratique en activité physique étaient considérés comme guéris (index d’apnées-hypopnées [IAH] < 15 évènements/heure). A l’issue du programme, les patients du groupe exercice amélioraient également leur qualité de vie et réduisaient leur somnolence. Au-delà de l’amélioration de l’IAH, nous avons mis en évidence une augmentation de la consommation maximale d’oxygène, suggérant une réduction du risque cardiovasculaire. L’étude EXESAS s’est par ailleurs intéressée à l’effet du programme NeuroGyV™ sur l’activité du système nerveux autonome (SNA) mesurée par la variabilité de fréquence cardiaque (VFC). Il a été montré que l’activité du SNA était préservée chez les patients SAHOS ayant bénéficié du programme d’activité physique. En revanche, le groupe contrôle présentait quant à lui une charge hypoxémique plus importante et une variabilité de fréquence cardiaque diminuée, suggérant que le SAHOS et le risque cardiovasculaire associé s’aggravaient spontanément en l’absence d’une activité physique régulière. Le screening de l’étude EXESAS a permis de réaliser un abstract sur le choix du questionnaire de dépistage du SAHOS le plus pertinent en population générale. Nous avons alors montré que le questionnaire STOP-BANG avait une meilleure sensibilité que le questionnaire de Berlin et qu’il devrait être privilégié en dépistage clinique même si sa spécificité reste faible.Enfin, nos travaux de recherche en réhabilitation cardiaque ont permis de confirmer le bénéfice du réentrainement à l’effort sur la sévérité du SAHOS et le rééquilibrage du SNA chez des patients coronariens. Par contre, les résultats préliminaires de l’étude RICAOS ont révélé que le renforcement des muscles inspiratoires chez les patients coronariens souffrant d’un SAHOS modéré n’apportait pas de bénéfice supplémentaire par rapport à un programme de réhabilitation cardiaque classique.En conclusion, l’activité physique régulière réduit efficacement la sévérité du SAHOS chez des patients avec ou sans antécédents cardiaques. Les résultats des différentes études conduites au cours de cette thèse suggèrent que l’activité physique régulière devrait être considérée comme une pierre angulaire dans la prévention et dans la prise en charge des formes légères et modérées. De futurs études devraient être conduites afin d’explorer plus en détail les mécanismes physiologiques sous-jacents et déterminer quels patients doivent bénéficier en priorité de cette alternative thérapeutique. / The main purpose of this thesis was to assess the benefit of regular physical activity on obstructive sleep apnea (OSA). A total of five studies were conducted during this thesis and will be presented during this manuscript. These studies took place in two different practice settings: a community setting within the French Federation of Physical Education and Voluntary Gymnastics (FFEPGV) and an in-hospital setting into the Cardiopulmonary Rehabilitation Unit of the University Hospital of Saint-Etienne.Our main study, EXESAS, evaluated the benefit of a community physical activity program practiced within the FFEPGV (NeuroGyV™ program) in a randomized controlled trial including 96 patients aged from 40 to 80 years with moderate OSA. We demonstrated that nine months of NeuroGyV™ program, including three hours of physical activity per week, could "cure" (apnea-hypopnea index [IAH] <15 events/hour) 58% of patients in the exercise group while only 20% of patients in the control group who received dietary advice and physical activity recommendations were considered cured. At the end of the program, patients in the exercise group also improved their quality of life and reduced their sleepiness. Beyond the improvement of the AHI, we demonstrated an increase in the maximum oxygen consumption during exercise test, suggesting a cardiovascular risk reduction.The EXESAS study also investigated the effect of the NeuroGyV™ program on autonomic nervous system (ANS) activity as measured by heart rate variability (HRV). We showed that ANS activity is preserved in OSA patients who benefited from the physical activity program. In contrast, patients in the control group had a greater hypoxemic load and decreased heart rate variability, suggesting that OSA and the associated cardiovascular risk worsened spontaneously in absence of regular physical activity.The screening of the EXESAS study led to an abstract on the choice of the most relevant OSA screening questionnaire in the general population. We showed that the STOP-BANG questionnaire had a better sensitivity than the Berlin and thus STOP-BANG questionnaire should be preferred in clinical screening even if its specificity remains low.Finally, our trial in cardiac rehabilitation confirmed the benefit of exercise training on OSA severity and on the rebalancing of ANS in coronary arterial disease (CAD) patients. Yet, preliminary results from the RICAOS study showed that inspiratory muscles training in CAD patients with moderate OSA do not provide additional benefits over a standard cardiac rehabilitation program.In conclusion, regular physical activity effectively reduces the severity of OSA in patients with or without a history of heart disease. The results of the five studies conducted during this thesis suggest that regular physical activity should be considered as a cornerstone in the prevention and management of mild and moderate forms.Future studies should be conducted to explore in more detail the underlying physiological mechanisms and determine which patients should better benefit from this therapeutic alternative as a matter of priority.

Les dysfonctions cardiovasculaires et cérébrovasculaires constituent une des principales causes de morbidité et de mortalité à l'échelle mondiale. Ce travail s'inscrit clans une logique descriptive à finalité préventive, analysant les différents désordres physiologiques liés au syndrome métabolique (MetS), défini suivant les critères du NCEP, sur un échantillon de plus mille sexagénaires bien portants choisis dans la liste électorale de la ville de Saint-Etienne. A l'issue des différentes évaluations, il ressort que 1) le tour de taille, l'un des composants du MetS, constitue le principal lien d'association indépendant entre le MetS et un témoin de l'inflammation, la protéine c-réactive (CRP) 2) l'index de désaturation nocturne de l'oxyhémoglobine est le principal témoin des interactions entre le MetS et le syndrome d'apnées du sommeil ; 3) la sensibilité du baroréflexe est largement affaiblie par le MetS, et ce en fonction de sa sévérité 4) l'évaluation de la variabilité de la fréquence cardiaque à partir d'enregistrements de 24 heures, reste le meilleur témoin de sa diminution, plus encore chez les femmes ; 5) l'obésité évaluée par le body fat index, nouvel indice créé par notre équipe, explique mieux les associations avec la baisse de l'activité autonomique. Le MetS est un ensemble de facteurs interactifs responsables ou consécutifs aux dysfonctionnements métaboliques multiples. Dans cette optique, c'est souvent leur combinaison qui est le plus redoutable. Notre travail démontre la forte association entre le MetS et l'activité autonomique. Toutes ces observations apportent un complément d'information clans la compréhension des conséquences du MetS chez le sujet âgé

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La prévention du vieillissement pathologique est au coeur de l'actualité et comprendre les différents facteurs déterminants du vieillissement réussi est une priorité. La pathologie du sommeil de par sa fréquence, son retentissement sur la mortalité, de ses conséquences sur la survenue de comorbidités et sur la qualité de vie, doit être prise en compte pour promouvoir le bien vieillir. Nos travaux ont permis de démontrer l'importance d'un des aspects qualitatifs du sommeil : la plainte de sommeil. Nous avons pu montrer un lien entre plainte de sommeil et plainte de mémoire et ce finalement, quel que soit l'outil utilisé. L'ajustement sur les paramètres respiratoires du sommeil n'interférait en rien sur la relation décrite. La qualité subjective du sommeil jouait un rôle dans la perception qu'avait chaque individu de son état de santé ou de sa satisfaction de vie. Ces résultats permettent d'insister sur l'importance du management correct de la plainte de sommeil et du traitement adapté de celle-ci. Le syndrome d'apnée obstructive du sommeil (SAOS) est une entité clinique largement sous diagnostiquée chez le sujet âgé. Cependant, il a été largement démontré l'intérêt de sa prise en charge adaptée notamment en termes de bénéfices sur la mortalité cardiovasculaire. Nos travaux se sont intéressés de façons plus spécifiques au SAOS et à l'impact potentiel de son traitement par Pression Positive Continue (PPC) sur les capacités cognitives. Nous avons pu démontrer que les sujets porteurs d'un SAOS sévère retiraient un bénéfice à long terme de leur traitement par PPC sur leurs capacités mnésiques. En effet, les sujets traités maintenaient leurs performances mnésiques notamment en terme de mémoire épisodique et de fonctions exécutives dans le temps, en comparaison aux sujets non traités et ce sur le long terme. D'autres travaux sont en cours, notamment chez les sujets présentant une pathologie dégénérative démentielle, afin de mettre en évidence l'impact du dépistage et du traitement d'un SAOS sévère sur cette population

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'apnée est une complication fréquente chez les nouveaux-nés prématurés. L'un des problèmes les plus fréquents est l'épisode d'apnée bradycardie dont la répétition influence de manière négative le développement de l'enfant. C'est pourquoi les enfants prématurés sont surveillés en continu par un système de monitoring. Depuis la mise en place de ce système, l'espérance de vie et le pronostic de vie des prématurés ont été considérablement améliorés et ainsi la mortalité réduite. En effet, les avancées technologiques en électronique, informatique et télécommunications ont conduit à l'élaboration de systèmes multivoies de monitoring néonatal de plus en plus performants. L'un des principaux signaux exploités dans ces systèmes est l'électrocardiogramme (ECG). Toutefois, même si l'analyse de l'ECG a évolué au fil des années, l'ensemble des informations qu'il fournit n'est pas encore totalement exploité dans les processus de décision, notamment en monitoring en Unité de Soins Intensifs en Néonatalogie (USIN). L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer la prise en compte des dynamiques multi-dimensionnelles en proposant de nouvelles approches basées sur un formalisme bayésien, pour la détection précoce des apnées bradycardies chez le nouveau-né prématuré. Aussi, dans cette thèse, nous proposons deux approches bayésiennes, basées sur les caractéristiques de signaux biologiques en vue de la détection précoce de l'apnée bradycardie des nouveaux-nés prématurés. Tout d'abord avec l'approche de Markov caché, nous proposons deux extensions du Modèle de Markov Caché (MMC) classique. La première, qui s'appelle Modèle de Markov Caché Couplé (MMCC), créé une chaîne de Markov à chaque dimension de l'observation et établit un couplage entre les chaînes. La seconde, qui s'appelle Modèle Semi-Markov Caché Couplé (MSMCC), combine les caractéristiques du modèle de MSMC avec le mécanisme de couplage entre canaux. Pour les deux nouveaux modèles (MMCC et MSMCC), les algorithmes récursifs basées sur la version classique de Forward-Backward sont introduits pour résoudre les problèmes d'apprentissage et d'inférence dans le cas couplé. En plus des modèles de Markov, nous proposons deux approches passées sur les filtres de Kalman pour la détection d'apnée. La première utilise les modifications de la morphologie du complexe QRS et est inspirée du modèle générateur de McSharry, déjà utilisé en couplant avec un filtre de Kalman étendu dans le but de détecter des changements subtils de l'ECG, échantillon par échantillon. La deuxième utilise deux modèles AR (l'un pour le processus normal et l'autre pour le processus de bradycardie). Les modèles AR sont appliqués sur la série RR, alors que le filtre de Kalman suit l'évolution des paramètres du modèle AR et fournit une mesure de probabilité des deux processus concurrents. / Apnea-bradycardia episodes (breathing pauses associated with a significant fall in heart rate) are the most common disease in preterm infants. Consequences associated with apnea-bradycardia episodes involve a compromise in oxygenation and tissue perfusion, a poor neuromotor prognosis at childhood and a predisposing factor to sudden-death syndrome in preterm newborns. It is therefore important that these episodes are recognized (early detected or predicted if possible), to start an appropriate treatment and to prevent the associated risks. In this thesis, we propose two Bayesian Network (BN) approaches (Markovian and Switching Kalman Filter) for the early detection of apnea bradycardia events on preterm infants, using different features extracted from electrocardiographic (ECG) recordings. Concerning the Markovian approach, we propose new frameworks for two generalizations of the classical Hidden Markov Model (HMM). The first framework, Coupled Hidden Markov Model (CHMM), is accomplished by assigning a Markov chain (channel) to each dimension of observation and establishing a coupling among channels. The second framework, Coupled Hidden semi Markov Model (CHMM), combines the characteristics of Hidden semi Markov Model (HSMM) with the above-mentioned coupling concept. For each framework, we present appropriate recursions in order to use modified Forward-Backward (FB) algorithms to solve the learning and inference problems. The proposed learning algorithm is based on Maximum Likelihood (ML) criteria. Moreover, we propose two new switching Kalman Filter (SKF) based algorithms, called wave-based and R-based, to present an index for bradycardia detection from ECG. The wave-based algorithm is established based on McSarry's dynamical model for ECG beat generation which is used in an Extended Kalman filter algorithm in order to detect subtle changes in ECG sample by sample. We also propose a new SKF algorithm to model normal beats and those with bradycardia by two different AR processes.