Contribution a la modelisation et au traitement de signaux electrophysiologiques

Contribution to the modeling and the processing of electrophysiological signals

• Auteur / Autrice : Jean-Jacques Bellanger
• Direction : Jean-Louis Coatrieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Rennes 1

Résumé

Trois classes de signaux biomedicaux sont considerees dans ce travail: les signaux electroencephalographiques (eeg et seeg), electromyographiques (emg) electrocardiographiques (ecg). La demarche proposee met l'accent sur l'importance d'une articulation entre les mecanismes a l'origine des processus, leur modelisation et les methodes algorithmiques traitant les observations. Une telle approche ne peut etre abordee que progressivement compte tenu, entre autres, de la complexite des generateurs, de leurs voies de propagation et de leurs modes de couplage d'une part, des difficultes de choix des echelles de description appropriees d'autre part, des nombreux facteurs determinant les observations enfin. La mise a jour d'organisations dans le temps ou de relations entre canaux reste cependant fortement dependante de l'elaboration d'outils performants de traitement du signal permettant de les apprehender. Un schema global, s'apparentant a l'expose d'un projet de recherche long terme, en est une premiere illustration. Il s'appuie sur la notion de reseau epileptogene pouvant etre explicative des epilepsies partielles. Seules deux facettes sont ensuite traitees: (1) la detection d'evenements transitoires (evenements paroxystiques intercritiques) ; elle est developpee sur la base d'une transformee temps-echelle et ses performances sont comparees a celles de plusieurs familles de detecteurs ; (2) la recherche de sequences reproductibles entre crises (ou periodes critiques) ; elle repose sur un codage symbolique des segments stationnaires par morceaux et procede par mise en correspondance de matrices de symboles, l'analyse etant multivoies. La seconde etude concerne la decomposition de signaux emg multi-unitaires observes en contraction volontaire faible. Le cadre general dans lequel le diagnostic des pathologies neuromusculaires est d'abord rappele. Il souligne le caractere subordonne du signal emg par rapport aux signes cliniques et l'interet d'une integration des connaissances neuro-anatomiques. Un modele statistique des intervalles entre dates d'occurence de potentiels d'unites motrices, representant l'essentiel du travail realise, est developpe et compare aux travaux theoriques faisant reference dans la litterature. Son encapsulation dans un systeme intelligent, pouvant etre qualifie de systeme expert bas niveau et concu en dehors de ce travail, est decrite. L'analyse du signal ecg est principalement consacree a la detection et la reconnaissance des complexes qrs. Elle se situe dans un contexte de monitoring en unites de soins intensifs dont l'introduction souligne le caractere fondamentalement multimodal et les contraintes specifiques en particulier temps reel. La detection fait appel de nouveau a une transformee en ondelettes couplee a des analyses factorielles d'une part et aux chaines de markov cachees d'autre part