Modélisation de l'atténuation du signal EMG diaphragmatique de surface

par Cheick-Suhaibou Konté

Thèse de doctorat en Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, sante et environnement

Sous la direction de Pierre-Yves Guméry et de Hervé Roux-Buisson.

Soutenue en 2010

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble) .

mots clés

• Électromyographie
• Traitement du signal

Résumé

Le recueil du signal EMG diaphragmatique par voie de surface est une mesure délicate. L'atténuation induite par les différents tissus se situant sur le trajet diaphragme-électrode et la faiblesse de l'amplitude des potentiels générés sont à l'origine d'un rapport signal sur bruit qui rend l'analyse de ce signal particulièrement difficile. Dans ce travail de thèse, nous proposons d'évaluer cette atténuation à deux niveaux d'échelles : Une première échelle appelée " grand volume " consiste à considérer la cage thoracique comme homogène et constituée de tissu pulmonaire et d'évaluer l'atténuation du signal diaphragmatique en fonction de la distance fibre électrode et de la conductivité du tissu pulmonaire. La volonté de confronter les résultats de modélisation avec des mesures expérimentales, nous a conduit à considérer le cas spécifique de la mesure œsophagienne couplée à une stimulation phrénique. Nous avons utilisé un plan d'expériences pour analyser les différents paramètres d'influence. Cette première approche était basée sur un modèle analytique. Une deuxième échelle, consiste à prendre compte l'effet d'inhomogénéités sur le trajet fibre-électrode. Cette étape, conduite à titre prospectif, est ici centrée sur l'analyse de l'influence des cotes sur l'atténuation du signal. A cette échelle, la confrontation avec la mesure devient plus délicate et nous proposons une étude basée sur la seule modélisation. Cette dernière est conduite ici à l'aide des éléments finis.

Résumé

The detection of diaphragmatic EMG signal by surface is a hard measure. The attenuation induced by the different tissues lying on the way diaphragm electrode and low amplitude potentials are generated to cause a signal to noise ratio which makes the analysis of the signal difficult. In this thesis, we propose to evaluate the levels of attenuation at two steps: A first level called "large volume" of considering the thorax as homogeneous and consists of lung tissue and to assess the diaphragmatic attenuation as a function of distance fiber electrode and the conductivity of the lung tissue. The desire to compare modeling results with experimental measurements, led us to consider the specific case of measuring esophageal coupled with phrenic nerve stimulation. We used an experimental design to analyze the different parameters of influence. This first approach was based on an analytical model. A second level is to take into account the effect of inhomogeneities on the path fiber electrode. This stage, conducted prospectively, is here focused on the analysis of the influence of ratings on the signal attenuation. At this scale, the confrontation with the measurement becomes more difficult and we propose a study based solely on modeling. The latter is conducted by using finite elements.