Simulation de la propagation de l'activité électrique intra-cérébrale par un réseau de résistances : validation, application aux pathologies, approche inverse

par Xavier Franceries

Thèse de doctorat en Rayonnements et imagerie en médecine

Sous la direction de Bernard Doyon et de Jean-Pierre Morucci.

Soutenue en 2003

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le cerveau, siège de nos pensées et de nos actes, est certainement l'organe le plus complexe du corps humain. Comprendre son fonctionnement passe par le développement d'outils en imagerie cérébrale de plus en plus sophistiqués. Dotés d'une résolution temporelle à l'échelle de la milliseconde, les potentiels évoqués (PE) permettent une localisation de l'activité cérébrale par la résolution d'un problème inverse, grâce aux potentiels enregistrés aux électrodes posées à la surface du scalp. La présente thèse est une nouvelle approche du problème avec une méthode fondée sur la création et l'utilisation de réseaux de résistances, méthode hybride entre les méthodes de différences finies (FDM) et de transmission-ligne-matrice (TLM). Après la description détaillée des différents modèles de tête existants et des étapes successives de construction des réseaux, cette méthode est validée par comparaison à la solution analytique. L'application de cette méthode à différents modèles de tête et à différents modèles de source a permis de conclure qu'une bonne estimation des épaisseurs de l'os et du scalp et la prise en compte de l'anisotropie du crâne sont primordiales, afin d'éviter des localisations de l'activité cérébrale erronées. En outre, la prise en compte d'un volume d'activation est nécessaire pour obtenir une distribution spatiale des potentiels correcte au voisinage de la source. Cette méthode est ensuite utilisée pour résoudre le problème inverse, par l'emploi de techniques classiques et par un nouvel algorithme basé sur les lois de Kirchhoff. Cet algorithme permet de reconstruire sur une certaine profondeur la distribution spatiale des valeurs de potentiel, uniquement à partir des potentiels de la surface du scalp et sans aucun à priori. De façon générale, les résultats permettent de conclure à une utilisation simple et robuste, en direct et en inverse, de cette méthode, complémentaire des méthodes existantes.

  • Titre traduit

    Simulation of the propagation of brain electrical activity using a resistor Mesh : validation, application to pathologies, inverse approach


  • Résumé

    The brain, center of our thoughts and of our acts, is certainly the most complex organ of the human body. Its fine comprehension goes through the development of tools in cerebral imaging increasingly powerful. With a temporal resolution of about one millisecond, the event related potentials (ERP) allow a localization of cerebral activity thanks to the potentials recorded at the electrodes on the scalp surface, thanks to the resolution of an inverse problem. The present thesis is a new approach of the problem with a method based on creation and utilisation of resistance networks, resulting in an hybrid method between the methods of finite differences (FDM) and transmission-line-matrix (TLM). After the detailed description of the various models of head existing and the presentation of successive steps of construction of the networks, this method is validated by comparison with the analytical solution, even for sources of strong eccentricity. Applying this method to various models of head and various models of source made it possible to conclude that a good estimation of the thicknesses of skull and scalp and the introduction of the skull anisotropy are of primary importance to avoid erroneous localizations of cerebral activity. . .

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Informations

  • Détails : 334 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 251-560

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003TOU30094
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 2293
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