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Système embarqué pour la compression des signaux EEG

Sujet proposé par
Directeur de thèse:
Encadré par
Doctorant: Laurent LAMBERT
Unité de recherche UMR 7606 Laboratoire d'informatique de Paris 6

Domaine: Sciences et technologies de l'information et de la communication

Projet

La thèse s'inscrit dans le cadre du projet FUI15 Projet Smart-EEG "Système d’Acquisition et de Télétransmission d’Electroencéphalogramme (EEG) Multimodal Synchronisé". La situation des explorations fonctionnelles en neurophysiologie s’aggrave d’une manière préoccupante. D’une part, le nombre d’examen croit, en particulier du fait du vieillissement de la population, qui induit une augmentation du nombre de personnes atteintes de maladie neurologique. D’autre part, le nombre de médecins formés en neurophysiologie décroît. De ce fait, certains hôpitaux ou services hospitaliers se trouvent privés, de manière temporaire ou permanente, de médecins capables d’interpréter les examens neurophysiologiques. Pourtant l'OMS a identifié cette discipline comme une des spécialités médicales fondamentales compte tenu des nombreuses pathologies invalidantes et graves où elle intervient. Seul l’électroencéphalogramme (EEG) permet le diagnostic et l’appréciation de la sévérité d’un certain nombre de pathologies (situations d’urgence et de réanimation – texte souligné): • Épilepsie, état de mal épileptique • Diagnostic d'un état de mort cérébrale (tracé plat) • Troubles de la conscience et de la vigilance (coma, confusion) • Troubles du sommeil • Encéphalites nécrosantes comme la méningo-encéphalite herpétique, encéphalopathies 
métaboliques ou toxiques • Maladie de Creutzfeldt Jakob • Suivi de l'enfant prématuré • Retentissement de lésions cérébrales (hémorragie cérébrales, ...) En France uniquement, 500 000 patients souffrent d’épilepsie pour un coût annuel estimé à 3,5 milliards d’euros incluant environ 500 000 consultations. De plus, 90% des greffes sont réalisées à la suite d’un don d’organe provenant d’un sujet en mort encéphalique validé par deux EEG avec tracé plat à 4 heures d’intervalle. Il y a donc aujourd’hui un enjeu de santé publique pour assurer l’interprétation des examens neurophysiologiques dans les délais compatibles avec les exigences médicales compte tenu des moyens humains existants. À l'image d'autres spécialités médicales, l’interprétation à distance apporte une réponse à cet enjeu. Pour cela, il est nécessaire que le neurophysiologiste qui fait une expertise à distance dispose d’un enregistrement complet de l’examen qui a été effectué. Cet enregistrement doit inclure les tracés EEG, un tracé ECG, les annotations du médecin ou du technicien qui a procédé à l’examen, et un enregistrement audio et vidéo de l’examen, indispensable pour connaître les conditions de son déroulement. La vidéo permet de faire le lien entre la survenue de mouvements anormaux du patient et la modification du signal EEG, permettant ainsi le diagnostic des artéfacts (bâillement, sursaut quand interaction avec l’environnement de type claquement de porte, etc....). D’autres types d’informations comme l’historique thérapeutique ou la mesure de signaux physiologiques sont également nécessaires pour poser le diagnostique. Enfin la mesure de l’observance et un plus important.

Enjeux

La thèse s'inscrit plus particulièrement dans le sous-programme 4 du projet Smart-EEG qui concerne la compression des signaux EEG et vidéo. Elle pour objectif d'étudier la compression multimodale des ces signaux en se basant sur la technologie Waaves de la société CIRA. Le but des travaux est de permettre une télétransmission des examens EEG et de leur enregistrement audio-video en conservant la qualité de diagnostic tout en minimisant la bande passante nécessaire à cette transmission. Un des verrous principaux à lever est la synchronisation des signaux EEG et Vidéo qui doit avoir lieu au dixième de seconde près. Cette synchronisation est fondamentale pour guider le neurophysiologiste dans son diagnostic. Le travaux porteront sur la conception, la réalisation et l'intégration d'un système électronique embarqué de compression multimodale en temps réel. Ces travaux doivent aboutir à un démonstrateur de laboratoire fonctionnel pour la compression des signaux multimodaux synchronisés, incluant des signaux physiologiques EEG, ECG, l’audio et la vidéo des examens.