Détection des variations de synchronies : application aux signaux électroencéphalographiques en épilepsie

Guidini, Aude (2008). Détection des variations de synchronies : application aux signaux électroencéphalographiques en épilepsie. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce projet de recherche a pour principal objectif l'étude des signaux bioélectriques cérébraux chez les patients souffrant d'épilepsie, dans le but d'extraire des informations qui permettent de détecter et prédire les crises sur une fenêtre de temps raisonnable, de l'ordre de quelques minutes avant la crise. Les signaux électroencéphalographiques (ou EEG) sont des mesures de potentiel électrique acquises généralement à la surt'ace du scalp ou dans le cerveau grâce à des électrodes intracrâniennes, dans une investigation clinique préopératoire chez certains patients épileptiques. Au cours des 5 dernières années, plusieurs approches du domaine du traitement du signal (et de l'information) ont été développées pour analyser le contenu informationnel des EEG durant la période précédent la crise. La prédiction fiable et robuste d'une crise à partir des ces signaux demeure un problème non-résolu dont on propose ici un élément de solution basé sur les systèmes dynamiques non linéaires. La prédiction des crises d'épilepsie permet d'envisager des interventions médicamenteuses ou comportementales qui enrayent la progression vers la crise. 11 est donc nécessaire de bâtir un système de traitement du signal pour extraire, dans une fenêtre de temps inférieure à une heure, les signes avant-coureurs d'une crise. Après une recherche bibliographique sur les travaux les plus récents dans le domaine, on propose d'analyser les signaux EEG dans leur représentation temps-fréquence obtenue par une transformée en ondelettes analytiques. On met ici l'accent sur les variations de synchronies inter-électrodes en développant une approche globale sur l'ensemble de tous les canaux. La méthodologie suivie pour mesurer les synchronies consiste à les détecter dans le plan temps-fréquence et à les quantifier avec un indice de 'phaselocking'.

Après validation, la méthode est appliquée aux données réelles: des signaux EEG intracrâniens chez 5 patients. Pour quantifier les variations de synchronies entre les électrodes, plusieurs mesures ont été étudiées. Ces mesures de variations de synchronies sont mises en correspondance avec les signes cliniques du décours temporel des signaux EEG. Nous avons trouvé que certains signes cliniques correspondent à des variations de synchronies. En particulier, nous avons trouvé que TÉnergie de crêtes' permet de détecter le début de la crise avec une grande précision. Nous avons également trouvé que la synchronie permet de mesurer des variations pré-ictale mais qu'elle ne constitue pas un indice suffisant pour prédire la crise. L'évaluation est faite en collaboration avec des neuro-cliniciens spécialistes en épilepsie au Montréal Neurological Institute (MNI).

Résumé traduit

This project has for main objective the study of cerebral bioelectric signal with patient suffers from epilepsy, in the goal to extract information which will allow detecting and predicting crisis on a reasonable time window, in the order of a few minutes before the crisis. Electroencephalographic (EEG) signals are measures of electric potential generally acquired at the surface of scalp or in the brain by dint of intracranial electrodes, in a preoperative clinical investigation with some epdeptic patient. During the 5 last years, several approaches of the field of signal treatment (and information) are been developed for analyze the informational content of EEG during the period preceding crisis). The reliable and hardy prediction of crisis from this signals remain no-resolute problem of which we propose here an element of solution based on no linear dynamic systems. The epilepsy crisis prediction allows foreseeing medicinal or behavioral interventions which stop progression toward crisis. It is also necessary to build a system of signal treatment for extract, in a temporal window inferior to one hour, forerunners of crisis. After a bibliographic research of most recent work of researcher in the field, we propose to analyze EEG signals in their temporal-frequency representation get by an analytic wavelet transformation. We will emphasize on interelectrodes synchrony variations by developed a global approach on the set of all channels.

The methodology sustained to measure synchrony consists in detecting them in the temporal-frequency plane and to quantify them with an index of 'phase-locking' index. After validation, the method is applied to real data: intracranial EEG signals with five patients. To quantify variations of synchrony inter electrodes, several measure have been investigated. This synchrony variations measures are put in correspondence with clinical sign of time domain of EEG signal. We have found certain clinical signs synchrony variations. In particular, we have found the 'Energy of ridges' allows detecting the beginning of the crisis with a large accuracy. We have found too the synchrony allows measure variations pre-ictal but it doesn't account for a sufficient index to predict crisis. The valuation is made in collaboration with neuron- clinician expert in epilepsy to Montreal Neurological Institute (MNI). Results of this analysis are introduced in this memoir.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique." Bibliogr : f. [91]-93.
Mots-clés libres:	application, bioelectrique, cerebral, crise, detection, eeg, electroencephalographique, epilepsie, frequence, onde, prediction, scalp, signal, synchronie, temps, temps-frequence, variation
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lina, Jean-Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	09 août 2010 14:27
Dernière modification:	17 déc. 2016 01:05
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/149

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