METHODES ET SYSTEMES POUR LE TRAITEMENT DES SIGNAUX PHYSIOLOGIQUES * par

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SERVICES D'ELECTRONIQUE DE SACLAY

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5 juin 1975

METHODES ET SYSTEMES POUR LE TRAITEMENT DES SIGNAUX PHYSIOLOGIQUES *

par

1. de COSNAC, GARIODJ^MAXT^HONGE •»

^Ses.lwT-SEfif.^SjJ^

— U » * Ull 5.

^ • • • É B H M W H H N B M l Colloque National sur le Traitement du Signal

et ses Applications, NICE 6» 16 au 21 juin 1975.

M¹

il

ET SES APPLICATIONS

NICE du 16 au 21JUIN 75

METHODES ET SYSTEMS POUR LE TRAITEMENT HES SICrîAUX PHYSIOLOGIQUES

Nom d* TAci'itf K COSNAC * , CARIOO, MAX, KONCE **

*t Centre d'Etudes Nucléaires de Sic lay. S.E.S.. fe.P.2, 91190 GIF-sur-YVETTE

| Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble, LETI/NCTE, BP 85 Centre de Tri, 38041 GRENOBLE CEOEX

RESUME SUMMARY

• l Cette note est un aperçu d'ensemble sur l e traitement des signaux physiologiques.

| Apres une introduction sur l e s électrodes et leurs i Unitarians, un rappel Succinct expose l a nature phy- j siologique dti principaux signaux.

Sous forae d'applications aux domaines de la magnétcx- cardiojraphie, de l'électrosncéphalographie, de la cardiographie, de l'électronystasnographie, différen- tes oëthodes (aoyermage de signaux, analyse spectrale

«nalyse corphologique de courbcsAsont évoquées.

Quant aux moyens de traitement (instruments autono- Des a syscènes projranaés),ils sont présentés Oar des exemples d'application (rhéographie e t système général Plurimat'S.)

En conclusion, les méthodes semblent dominées par l e s analyses corphologiques de courbes et la ncc«s-_.

s i t e d'introduire plus encore l a c l a s s i f i c a t i o n sta- t i s t i q u e .

Onfy We sumcwry of c

Pour l e s instruments, les microprocesseurs feront peut-être leur entrée, alors que les opérateurs spé- cifiques, l i é s aux calculateurs se développeront 1 coup sûr.

This note is a general survey of the processing of ,-lysiological signals.

After an introduction about electrodes and their l i - mitations,' ue shortly recall the physiological nature of the main s i g n a l s .

Different methods (signal averaging, spectral analy- s i s , shape morphological analysis) are described as applications to the-fields of magnetocardiogriphy, electro-encephalograp.iy, cardiography, electronystag-

; aography.

i ! As for processing cleans (single portable instruments ' and programiable), they are described through the

! example of application to rheosrephy and to the

I

As a conclusion the methods of signal processing are [ , tdominat«d by the morphological analysis of curves

and by the necessity of a more important introduction

of the s t a t i s t i c a l c l a s s i f i c a t i o n . {

h paper fr^it as ij ••. ,-IJI I As for the instruments, microprocessors w i l l appear

but specific operators linked to computer w i l l c e r - tainly grow.

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La p r é s e n t e imt*- e s t d e s t i n é e Ti donner un apcrç,. o'en- semole sur K-s rwthi'Jes e t loi noyons J t i t i s é s pour l e t r a i t e m e n t dos signaux p h y s i o l o g i q u e s . C e r t a i n s c l é - B e n t s t e c h n i q u e s c''>'s sont i s s u s d ' é t u d e s cienées par l e LET1 en c o l l.iborat on avec J e s r . é i e c i n s , l e s a u t r e s éléraents proviennent en p a r t i c u l i e r des travaux tic MM. CAILLE., DL-Ci::i.rU.RE, rE!.D^-l\N, REMOND (Réf. I ) .

| l-ELECTRQIES !>E RECUEIL P^S SIC.NAI.y. PAS CONTACT - ' La r.esure d e s signaux p h y s i o l o g i q u e s e s t perturh.'e

par des grandeurs p a r a s i t e s dont l e s p r i n c i p a l e s o n t l e s o r i g i n e s s u i v a n t e s :

~ L ' i n d u c t i o n é l e c t r o m a g n é t i q u e ambiante i n d u i t une v a l e u r e. ( 5 0 Hz dominant )

- Les déplacements mécanique*; " p e a u - n i l i e u é l e c t r o - l y t i q u e - é l e c t r o d e " g é n è r e n t d e s t e n s i o n s de p e r - t u r b a t i o n e dont l e s p e c t r e correspond à c e l u i des d é p l a c e m e n t s .

- L ' é v o l u t i o n de !a ddp e^c due 1 l ' é v o l u t i o n é l e c - trochimique du m i l i e u p e r t u r b e l e s composantes T . B . F . du s i g n a l .

t

£ ^-A/WW-

Chaque domaine physiologique utilise des électro- dés adaptées allant d'aiguilles de quelques mi- crons 4 des bandes de quelques en².

Les progrès -le la microélectronique permettent déjà de placer un préaeiplificatear intégré contre l'électrode,et,pour accroître la sécurité,de réa- liser l'isolation galvanique entre le patient et l'instrument de mesure.

. 2" LES SIGIAL'X PHVSIOLOGIQCES - ^!

• L'origine et les valeur* doyennes des principaux

• igtiaux sont résuméa ci-dessous :

2.1- 0£isisS5_éS?_ïÎ3D5!iï-EÎ!2îi2i23i9ïî2 "

* Le «pike -

Une cellule nerveuse ou musculaire au repos possède une différence de potentiel de part et d'autre de sa membrane. Elle correspond ^: I une accumulation de charges négatives a l'intérieur de la cellule, et positives â l'extérieur. Cette différence de potentiel est d'environ -90 mv. Lorsque la membrane est excitée, sa perméabilité aux ions aug- mente et le potentiel ce membrane passe 3 environ • 40 ov. Ce phénooène de membrane de dépolarisation se propage dans la cellule nerveuse ou la fibre musculaire a une vites- se de 4 i 5 m par seconde. A la dépolarisa- tion fai'. suite la phase de repolarisation qui ramène la cellule a son potentiel de repos. Le spike est le signal électrique résultant-de ce phénomène. Il est recueilli par des électrodes i l'échelon d'une cellu-

le Ou plus globalement d'un nerf. , : T. E.E.C. - Electroencéphalogramme - •

I'

Le* cellule* du système nerveux central en ^; activité permanente sont soumises i des cy- cle* de dépolarisition. Ces états de pola- risation» cel lulaires différentes, dans une

•Sise région, créent des champs électriques qui sont captés â la surface du cuir cheve- lu par les électrode* d'E.E.C. Différentes paires d'électrodes interceptent l'interfé- rence des champ* électrique* du tissu ner- veux avec prédominance de l'activité de*

régions qui leur sont les plus proches.

X E.K.C. - Electroi-.irdio-.T.i-r-c - ' L ' e x c i t a t i o n p é r i o d i q u e d e s f i b r e s musculai-

r e s c a r d i a q u e s prennant n a i s s a n c e dans l ' o - r e i l l e t t e d r o i t e e s t c o n d u i t e dans la paroi i n t e r v c n t r i c u l a i r c par l e f a i s c e a u de (lis j u s q u ' à la p o i n t e d» c o e u r . L'onde de d é p o - l a r i s a t i o n v e n t r i t u l a i r e débute a l o r s A la p o i n t e du coeur e t remonte v e r s l a b a s e . Cet é t a t de d é p o l a r i s a t i o n d i f f é r e n t à un i n s t a n t donné pour l ' e n s e m b l e des f i b r e s m u s c u l a i r e s , du f a i t de la v i t e s s e de propa- g a t i o n Je l ' o n d e de d ë p o l a r i s a t i o n , c r é e un d i p o l e é l e c t r i q u e c o n s t i t u é par l e c e n t r e d e s c h a r g e s p o s i t i v e s d e s c e l l u l e s au r e p o s e t l e c e n t r e d e s c h a r g e s n é g a t i v e s des c e l - l u l e s e x c i t é e s . Ce d i p o l e é t a b l i un chanp é l e c t r i q u e c a p t é â l a s u r f a c e t e l a peau par l e s é l e c t r o d e s d ' E . K . C .

X Le M.C.C. - Jfa^netorardiograiTCTe -

Le champ é l e c t r i q u e c a r d i a q u e c r é e dans l e m i l i e u b i o l o g i q u e conducteur des c o u r a n t s i o n i q u e s locaux qui é t a b l i s s e n t un chazin ma- g n é t i q u e . C e l u i - c i e s t c a p t é 2 p r o x i m i t é du t h o r a x par un m a g n é t o a è t r e .

t E.M.C. - Electronyoçraiane -

A l a c o n t r a c t i o n d'un m u s c l e o b t e n u / v o l o n t a i - rement ou par s t i m u l a t i o n n e r v e u s e ou muscu- l a i r e , correspond l a m i s e en jeu d'un c e r - t a i n nombre de f i b r e s m u s c u l a i r e s qui s e d é - p o l a r i s e n t p u i s r e v i e n n e n t a l ' â t a t de repos.

L ' e f f e t g l o b a l du champ é l e c t r i q u e r é s u l t a n t e s t c a p t é par l e s é l e c t r o d e s de a y o g r a p h i e p l a n t é e s dans l e a i ' i c l e ou p l a c é e s î sa s u r - f a c e , e t s e t r a d u i t par un s i g n a l de p o t e n - t i e l d ' a c t i o n qui témoigne de l ' a c t i v i t é de t o u t e s l e s u n i t é s m o t r i c e s répondant s i m u l -

• t a n é o e n t .

i

* E.H.C. - Elcctronystajpogratrcne -

L ' o e i l e s t un s y s t è m e p o l a r i s é , s a p a r t i e p o s t é r i e u r e r é t i n i e n n e e s t n é g a t i v e par r a p - p o r t 1 s a p a r t i e a n t é r i e u r e c o r n é e n n e . Le p o t e n t i e l c o r n é o - r é t i n i e n i n d u i t au n i v e a u de l a r é g i o n c r a n i o - f a c i a l e a n t é r i e u r e e t p l u * p a r t i c u l i è r e m e n t d e s r é g i o n s p e r i - o r b i - t a i r e s , ' un champ é l e c t r i q u e inhomogène dont l e * l i g n e s i s o p o t e n t i e l l e s s o n t s e n s i b l e m e n t s y m é t r i q u e s par rapport au p l a n s a g i t a l de l a t ê t e . L e s v a r i a t i o n s d e c e champ é l e c t r i - que dues aux déplacements d e l ' o e i l s o n t r e - c u e i l l i e s par d e s é l e c t r o d e s c u t a n é e s p é r i - j o r b i t a i r e s e t donnent l i e u au s i g n a l é l e c - tronyetagmographique .

* R.H.C. - Rhéograrme -

Les v a r i a t i o n s p é r i o d i q u e s e n volune s a n g u i n d e s a r t è r e s s e t r a d u i s e n t é l e c t r i q u e m e n t par d e s v a r i a t i o n s d'impédance d e s r é g i o n s a n a -

tbmique* q u ' e l l e s t r a v e r s e n t . Lorsqu'un chanp é l e c t r i q u e e s t é t a b l i uniformément, l e s v a - r i a t i o n s de p o t e n t i e l r e c u e i l l i e s i l a s u r - * f a c e d e l a peau par d e s é l e c t r o d e s s o n t l i é e s . aux v a r i a t i o n s en volume sanguin d e s r é g i o n s q u ' e l l e s d é l i m i t e n t . Le s i g n a l de p é r i o d i c i t é c a r d i a q u e c o n s t i t u e l e rhcogra.me.

% E.K.C. - E l e c t r o r é t i n o ' î r a m n e -

L ' a c t i v i t é é l e c t r i q u e de l a r é t i n e t o u s l ' e f f e t de s t i m u l a t i o n s lumineuses (mono- Chromatiques) donne l i e u à d e s p o t e n t i e l s d ' a c t i o n q u i s o n t r e c u e i l l i s dan* l'examen d ' é l r c t r o r é t i n o g r a p h i e à la s u r f a c e du g l o b e o c u l a i r e . Le s i g n a l c a r a c t é r i s t i q u e e s t l ' é - lectrorétinogramro'!.

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1 3-LES METHODES DE TRAITEMENT ET D'ANALYSE DU SIGNAL . - Le traitèrent du signal dont le but e s t d'améliorer ' le rapport signal sur bruit fournit: t o i t au mê~

j decin une information topologique globale u t i l i -

! sable 1 l ' o e i l directement, s o i t au système auto- matique d'analyse un signal suffi«arment dégagé du bruit.

Pratiquement, outre l e f i l t r a g e classique analo- gique systématiquement o i s en oeuvre, la moyenne par accumulation e s t quelquefois u t i l i s é e . - t'analyse du signal r e l i e généralement certains

paramètres du signal aux caractéristiques physio- logiques recherchées.

.1* paramétrage des signaux par calculs de cohérence, densité spectrale énergétique, spectre instantané, n'est guère u t i l i s é qu'en EEC e t

• plus en recherche qu'en clinique. ; . 1 * paramétrage morphologique est par contre

t r i s employé.

. .La reconnaissance de forme par f i l t r a g e adapté est rarement envisagée.

» Wotons enfin que la c l a s s i f i c a t i o n s t a t i s t i q u e , principalement au niveau des recherches, e s t de

| plus en plus u t i l i t é s .

A-HACSETOCARPTOGRAPHIE KCC (Exemple de moyeime par accumulation)

L'objectif de l'étude (réf.2) e s t la recherche d'informations complémentaires à l'EKG.

Le calcul de l a moyenne par 'ccuuilation permet une extraction f a c i l i t é e pat une bonne synchronisa- tion avec l'EKC.

Amplifi- cateur

. Filtres 50Hi- I001U . F i l t r e O.OWOHz

Inté- grateur

EKG Accumu- lation Synoptique du système

h

Gfc*5P?

^

p t i & 4

^\~iM

fc*

- - • - - - • • - ' - - ^ - i

S, Signal • Bruit $2 après accumulation

Notons que la principale difficulté a résidé dans l'étude d'un capteur magnétique adapté au milieu clinique normal. Le signal moyen maintenant t r i s u t i l i s a b l e , permet la,recherche d'une méthodologie

en «agnltocardiographie. '

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HETKODES ET SYSTEMS POUR LE TÀAIT£>CNT DES SIGNAUX PltYSlOLOCIQLES

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5-AÎ:ALYSE srtriKALF DE L'E'C (extspl* de traitement

direct du signal) 2 1

5-1. Kesure d«- la densité sport raie ! La te sure de la der.sicé spectrale de l'EEC

est u t i l i s é e essentiellement pour évaluer l e s modificationsglobales et lentes de l ' a c t i v i t é

cérébrale. i Par sa définition nî=e la densité spectrale ne

peut rendre compte d'uro anomlic brève ; au contraire, c e l l e - c i est noyée dans la masse.

Par contre, la densité spectrale de différen- tes séquences de l'EEC pereet de rendre plus évidentes l e s variations de l'énergie contenue dans l e s différents rythmes.

Remarquons tout de suite que, pour représenter l'évolution des différents rythmes une analyse fine en fréquence n'est pas nécessaire. De nombreux auteurs partagent l'étendue spectrale de l'EEC (1 â 25 Hz) en 8 i 12 bandes.

La encore, bien qu'une analyse en bandes aussi larges puisse paraître rudicentaire, e l l e n'en (St pas moins efficace (Mr.e SAMSON-DRTFUSS, Hôpital de ROUEN) et apporte une aide clinique au diagnostic non négligeable.

Bien sûr, la tendance actuelle serait de donner une représentation tenps- fréquence de l'EEC ou spectre instantané, e t , aussi curieux que cela paraisse, ce qui empêche d'avancer dans ce domaine c'est l e problème "trivial" de la présentation des r é s u l t a t s .

Le médecin autant que le physicien, souhaite avoir l e s résultats globaux sous forne gra- phique, et l e s graphiques en perspective cavalière ne sont pas aisés à réaliser auto- matiquement et a peu de f r a i s .

M'oublions pas que^ pour qu'un d i s p o s i t i f de i traitement puisse véritablèrent rendre s e r v i c e ,

i l ne s u f f i t pas qu'il s o i t dans un hôpital (ou dans plusieurs hôpitaux quand tout e s t pour 1* mieux) mais a la portée du praticien. Pour ce qui e s t des études sur l e s divers traitements de l'EEC, i l faut i n s i s t e r sur la place impor-

tante qu'a su acquérir l'équipe des Professeurs HVTEÎfEt:, RCBICr , BiOR, DE VOS, de la fi roe

SANDOZ-AC 2 BALE ' I l faut noter le crès haut niveau du récent

s'ymposium international sur la quantification de l'EEG qui s'est tenu du 1 au 4 Mai 1975 a JONSNY/VEVEY (Suisse).

5-2. Utilisation des paramétres de BO HJORTH BO HJORTH considère l'EEC conae un signal a12atoire qu'il caractérise par trois grandeurs relativement simples :

«oit x ( t ) 1 . signai * S(v) sa densité spectrale

BO HJORTH définit t-T

(*(e))' dt

X Cl o

r t >.

O

<g>'«

• i f

t -

t-T

on oontre aisément que :

a

- J s ( i ) d

- *„

a - - £ V * S(v)d« - sij 2

-.0*

°dd

-J

S(V)dv - o

où B , • - , m. sont l e s moments d'ordre 0 , 2,

• t 4 de ta densité spectrale énergétique (S(v) 1 partir de ces 3 grandeurs BO HJORTH définit l e s paraaùtres de BO HJORTH

Activité 2 Mobilité

A M

a

Complexité C - / a 2 7dd_

1°A

"d*

on remarque que l a mobilité a l a forme mathe- matique d'un rayon de giration

, fv

S(v)d

puisque H

J'

'Les paramètres de BO HJORTH prennent tout leur intérêt s i l ' o n suppose que le signal EEC se présente coesse une sonne de bouffée*, d'ondes sinusoïdales plus ou moins amorties.

6-ANALYSE DE L'ELECTROttYSTAOKICEAJiME POUR L'EXPLORA- TION FONCTIONNELLE DE LA FONCTION EQUILIBRATION (Exemple d'analyse morphologique)

U encore,-ce qui a é t é f a i t s e prête mal 1 un f o r - aalisme mathématique, la forme de l a secousse nys- tagtnique e s t simple ; une "dent de s c i e " donc fréquence, auplitude, durée, sont comprises entre deux l i m i t e s . Hais c e t t e "forme" peut avoir diverses positions dans l e plan, eC, de plus e l l e est pertur- bée par beaucoup de parasites qu'il est impossible d'éliminer par f i l t r a g e l i n é a i r e . I l a donc f a l l u U t i l i s e r des systèmes non l i n é a i r e s , essentiellement des systèmes 2 s e u i l s (haut e t b a s ) . La pente de

la partie lente de la dent de scie comporte une information importante pour le médecin ORL, mais cette pente ne peut ?rre mesurée par l e s méthodes habituelles (dérivation), 11 encore i l a fallu, adopter des méthodes i n u s i t é e s , adaptées 2 l a forme

êv signal, I

•*«^.****^:**$-'$«ws#» *sfw:afv* z>s!mm*m&x*aam**XM*a tâa&m ^nrfr. - . ~ . , . . . i —

METHOl>KS ET SYSTEMS POUR LF TRATTFVFNT nFS ^TCMALX Pi'.ïSÎCLCCIQUES

Les résultats ont etc très p o s i t i f s et ont permis de dî te miner les parant tre s s i çnif icati f s de la secousse nyst.-.f.T.ique, de calculer autonatiquetuent ce» pari.tiCtrès, rendant ainsi beaucoup plus f a c i l e l'usage clinique de l'élcctror.ystagrographie.

Malheureuse rvnt, l ' é t a t actuel des théories non linéaires ne peruet pas encote de formaliser d'une Daniere comode c: type de problèce.

7-ANALYSE AUTOMATIQUE D5 L'E.K.C. (exenple d'analyse corphologique}

Le paramétrage des EKC (reconnaissance des complexes rapides Q.P..S. et des ondes T et P) a fai{ l'objet d'un notr.bre inportant de travaux tendant 3 fournir au cédecin des éléments de diagnostic par des mé- thodes automatiques.

I i

9 s

Période cardiaque

Après un lissage des signaux pour é l i a i n e r les ' parasites induits, les algorithmes u t i l i s e n t l e s

valeurs des seuils d'anplitude, des durées, des dérivées premières. Seule la détemination de l'onde P nécessite un t r - i t e o e n t par filtrage adapté (intercom'lation entre uns branche de sinusoïde comprise entre la fin de l'onde T et le début de Q.R.S., et la branche du signal corres- pondant 2 cet espace) (réf.A ) .

'• notons que le diagnostic autoc.it ique u t i l i s a n t ces paramétrages pour aboutir ft un classement "normal- anoroal" donne comparativement (réf. I) aux

diagnostics directs portant sur l<>0 ca»/2 Z de faux anomaux, 3 X de faux normaux, donc un total

correct de 95 Z pour une population comportant une

• a j o r i t é de fuists anormaux. _ }

t

«- fPYKNS INSTRUMENTAUX DE TRAtTEl'ETfr - { Les aqyens instrumentaux de tr.jitenent et d'analyse

du signal (nous ne considérons pas i c i l e * centres

| de calcul) sont très variables selon q u ' i l s sont destinés a la rechercha ou la c l i n i q u e .

Les uns sont ceractérisés par l a souplesse et l ' é - , largissenent de lours p o s s i b i l i t é s , les autres par '

l a s i o p l i c i t e et sûreté, de leur emploi. j Essayons d'envisager l ' é v o l u t i o n technologique de

ees instruments.

;

$. I- Is2!£u2;oï£_êL^,i2222£ï_!i22i£ï_E2iiI_i2,Sii!;i3!!S Exemple : ïrrigrapiic (Réf. 6)

L'irrigraphe u t i l i s e des signaux rhéographi- ques (R.H.C.). Après l'évaluation des paramè- tres R, AR, T sur le segment étudié (résistan- ce électrique, amplitude des variations de ré- sistance fonction de l-'irrigation, période Cardiaque), i l calcule sur demande de l'onéra- teur, par une technique analogique un'indice d'irrigation & R

1 " R T T T T

Un autre exemple pourrait inclure l e s d i f f é - rents instruments u t i l i s é s en Electronystag- nographie (amplificateurs corrigeant les déri- ve* d'électrodes, pentetnètres, cunulomètre).

On pense iiMiédiatemcnt à ce que pourraient ê t t e dans l'avenir ces types d'instruments avec l'avènenent des nicroprocesseurs intê- grés . . . nais sans oublier dans l e dotaaine clinique que l'évolution ne doit pas se f a i r e au octrirjcnt.de la sûreté de fonctionrx.-r.ent ou du coût.

Dans ce donaine des instruments autonomes, i l faut ajouter que le paramétrage morphologique e s t très u t i l i s é et que des circuits analogi- ques ort fait leur preuve et rendent la vie d i f f i c i l e au microprocesseur, ce qui e s t le cas en oonitoring simple de surveillance.

La majorité des instruments médicaux bénéfi- cieront des améliorations des composants i n t é - gras électroniques sans pour cela que la com- plexité de ceux-ci a i l l e jusqu'à c e l l e des mi- croprocesseurs.

. 2 - lnstrunents_gro2rarrnes_de_traite3ient des s i - Une concurrence certaine est f a i t e aux centres de calcul par l'augmentation de la puissance des oiniordinateurs associés a des ooérnteurs spécifiques de traitement du signal.

Il e x i s t e par exemple des systèmes spécifiques t e l s que SYSCOIIOXV! (SKIAS Aquitaine) pour l e cathétérisne cardiaque ou des systèmes plus généraux tels que PIXRIMAT'S (Intertechnique) munis d'opérateurs spécifiques fonctionnant pour le* signaux en périphériques de l ' u n i t é centrale.

Opérateurs r.ni'cifigues (Exemple du Plurimc'S) '^ÇPirJlSyfe? * * c e l l u l e s de 128 points de

corrélation peuvent être cora- binées pour calculer sur 2 voies de tie sure X et Y échan- tillonnées i I '!Hz.

-L'auto corrélation Cx x ou CV ¥

d'un signal 512 points -L'inter correlation Cx v asy-

dftrique de 2 signaux 512 pts -L'inter correlation CxyX s y -

mCtrique de 2 lignaux 51? pts -Cxx 'î 3 ooints., Cyy 123 points

Cxyx 256 points

-L'intercorrélaiion norme»

I !

^xyx

VeioT c

-J.* fonction de cohérence

r- . J hst IV

V*

M Iï2Sïl2£5ï£_iï-Ei?l!ïiSÎ

Résumons l e s performances en indiquant que la transformée de Fourier sur 1024 points:

réels ou 512 points complexes s'effectua jusqu'à des fréquences d'échantillonnage de l'ordre de 50 KHz. . ! c) 2Es£atjur_d«_reçonnaissançc_de_forno_oour

ll2n2iï5r.^£5-C2£S0li!;IS_Ël2£ii2D (X£(. 7) L'évolution prévisible des instrument!- pro- grammés ira a coup sûr vers la créntien d'opérateurs spécifiques do plus en pljs Spécialisés, citons l'opérateur qui suit çosne exemple.

s<*^^.-? "i*w2<i0ij

wmmwBwmwmvmmt^imtovAim^'**** •* ^ " * W » S » i , * ' S , - - " - - '

METHODES ET SYSTE.'TS POUR LK IRA ITEM NT DES SIGNAUX PHYSIOLOCIQUES

crzn;

Cette étude consiste en la nisc au point d'un opérateur piT.Tctt.int de reconnaître et de classer des potentiels d'action émis par

les neuror.es et r e c u e i l l i s par une micro- électrode ipplantée, placée dans l e milieu

extracellulaire. { Les forres attendues des potentiels d'action

sont de type mono et biphasique à déclenche- ment positif ou n.'v.atit. Chaque type e s t s t i b l e dans sa structure :

- l a figure | donne la forne des potentiels d'action dans chaque type,

- l a figure 2 rtor.r.c un exenplc d'enreçi stre- ment où on peut noter des potentiels d'ac- tion monophasiques et biphasiques dans leur environneaent.

J.b.e »plk*» bljAisliiue» p o s i t i f s J spik.e aonoph-islque n*-jutlf

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Lorsque l'on examine ces enregistrements a l ' o e i l , on s'aperçoit que c e l u i - c i les dé- couvre d'après l e s critères suivants :

< P.A. swnophasique • > ï < monotonie c r o i s - sant* > • < monotonie décroissante >

< P.A. biphasique - > s < monotonie dé- croissante > • < monotonie croissante >

• < oonotonie décroissante >

monotonie croissante ou décroissante -. frag- ment de aignal croissant ou décroissant

• I opérateur de concaténation

D'autre part, l ' o e i l élimine les monotonies

• caracrér isées par une durer (D et une am- plitude (A) qui ne sont pas comprises dans un certain intervalle.

Le principe de l'opérateur que nous avons réalisé suit ces principe4- dr c l a s s i f i c a - tion : i l échantillonne le signal, cherche les monotonies successives.

L'analyse de la suite des monotonies v a l i d é s suivant les principes énoncés précéderment permet de déterminer les potentiels d'action siono et biphasiques a deelenehioent p o s i t i f et négatif.

Connaissant l e s caractères descriptifs de chaque potentiel d'action, i l est possible de déterminer des classements plus fins en sous classes par la méthode de nuées dynami- ques par exemple.

ment du sirnal

L'évoluticn des opérateurs destinés aux s y s - tèmes programmés u t i l i s é s en recherche ira probablement vers la création d'opérateur reconfigurable (Réf.8) qui pourrait s u c c e s - sivement réaliser les fonecions non l i m i t a - tives suivantes :

- F i l t r e numérique linéaire du second ordre (fréquence d'échantillonnage 14A KHz) - F i l t r e linéaire du 8ème ordre (fréquence

d'échantillonnage 41 Kilz)

-Trancformée de Fourier rapide (1024 points complexes jans un te::ps t - 37,2 msec • 2,8 d) (d " nor.brc de cadrages effectué*) - « t e . . .

CONCLUSIONS

- Les méthodes sont tiarquêes par la prédominance des analyses morphologiques des signaux qui offrent une . relation généralement plus directe entre les "acci-

dents" des formes et leur origine physiologique.

- Les diagnostics automatiques s'appuient sur les méthodes statistiques de classification, et même au niveau des recherche?, cette stratégie fait sou- vent défaut. Il conviendrait de rendre opérationnel sur mini calculateurs, actuellement bien répandus, ' des programmes de classification adaptés au domaine

du génie biologique et médical pour faciliter cette demarche. Le paramétrage des signaux devrait être I tris dépendant de la classification.

!

! - Si l e s mini calculateurs -.estent préférables en i recherche par l e gain de temps de leur mise en oeu-

vre par des langages plus évolués que ceux admir ' dans, les microprocesseurs, il n'empêche que Iqs

instruments complexes pour la clinique inclueront sûrement quelques microprocesseurs. Mais s i l'on r e t i e n t l e critère Prix-Performances, les cmtcricls plus conventionnels actuels rendront la percée des microprocesseurs d i f f i c i l e .

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METHODES ET SYSTEMS ~MR LE TRAITEMENT DES SIGNAUX PHYSIOLOGIQUE;

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I REÏTRTVCKj;

| l | Dr E . J . CAILLE - D i r e c t e u r du CEKPA - 83S0O TOLLO:: Naval

P. OUCl.'ETIERE - U n i t é de Rcrherchi; S t a t i s t i q u e de l'INSLRM - 94 VH.LEJUIF

J . F . FELDMAN - Tcléi-.ôcanique E l e c t r i q u e 38130 ECHIKOLLES

Dr A. REÎMNI» - L.E.N.A. H ô p i t a l de la S a l p é t r i è r . 75013 PARIS

| 2 ] C. FAVIER - Laboratoire d ' E l e c t r o n i n u e e t de j T e c h n o l o g i e de l ' Inforr..i t i q u e au CEN-CREN03I.E I B. DENIS - . MATELIN - Centre H o s p i t a l i e r i U n i v e r s i t a i r e de C!î£NCiLt

l "La Magnetocardiographie à b o b i n e s "

Journal de P h y s i o l o g i e de P a r i s 1974, 69 ( I )

| 3 | J . K\X - L a b o r a t o i r e d ' F l e c t r o n i q u e e t de Techno l o g i e de l ' I n f o r m a t i q u e au CEN-CRESOBLE

" L ' a p p a r e i l l a g e é l e c t r o n i q u e en é l e c t r o n y s t a g n o ' g r a p h i e " - Note LETI-MCTE 1039

Cours de v e s t i b u l o a ê t r i e - Strasbourg - O c t . 1 9 7 4 j

; | * | P. DUCIHETÏEUE e t L. COIOT - P r i n c i p e d ' u n e mé- j thode de d é t e c t i o n de l ' o n d e P dans un système

d ' » r 3 l y 3 e automatique de l ' E . C . C . j Htv. Inform, « é d . , V o l . 2 N*2, J u i n 1971

\5\ Jean CELIN Boucicauc -

- C l i n i q u e C a r d i o l o g i q u e de l ' H ô p i t a l

PARIS L I (Computer a p p l i c a t i o n ou E.C.C. e t V.C.C. a n a l y -

' « i s - North Holland P u b l i s h i n g Company 1979)

; | 6 | J . F . PIQUAKD - L a b o r a t o i r e d ' E l e c t r o n i q u e e t de :i T e c h n o l o g i e de l ' I n f o r m a t i q u e du CEN-CRE:i03LE

"Mesure d ' i r r i g a t i o n s-inf.uine par c é t h o d e r h é o - ' graphique" - Rapport CEA - R-4250

' | 7 | J . COSTA, J . F . VIBERT, A. HUGELIN, G. DUPOIRIER, P . ROCHE (C.H.U. St Antoine - PARIS)

A. PASCAL (CEA/SAC1.AY/SES)

"Traitement d i g i t a l en temps r é e l de s i g n a u x n e u r o p h y s i o l o g i q u e s m u l t i c e l l u l a i r e s "

Colloque IRIA - Infortu»ciq<i" Médicale - TOULOUSE 5 - 8 o a r s 1974.

l| E . MITRA.NI (CE:»/CREK0BLE/LETI-MCTE) | T h i s e Ing. Docteur sur l e s o p é r a t e u r s a d a p t é s au ;

t r a i t e m e n t du s i g n a l - GRENOBLE, 1975. j J . HONGE (CEN/CRENOBLE/LETI-MCTE) | S t r u c t u r e s d ' o p é r a t e u r s microprogrammes pour l e !

t r a i t e m e n t du s i g n a l .

_ «rë*.-*™*.-*. ^^•i[~^^*^fm^,^^f^v^mim^s^^

DJFFUSIOX :

- M. le Chef d e s S . K . S .

- M. l ' A d j o i n t au Chef des S . K . S . - M. le Chef du S . K . R . F .

- M. l e Chef du S . A . I . - M. l e Chef de l a S.E.G.

- M. l e Chef d e la S.G.M.

- M . B. de COSNAC

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