FR2901989A1 - Capteur de signaux electrophysiologiques - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un capteur de signaux électrophysiologiques, essentiellement constitué par une électrode électrophysiologique munie d'une connexion électrique (2) à un câble de liaison à un appareil d'enregistrement et/ou de traitement des signaux et d'un orifice d'introduction de gel de conduction.Capteur caractérisé en ce qu'il est pourvu, en outre, d'un moyen de localisation (4) compatible avec et repérable à l'IRM.L'invention est plus particulièrement applicable dans le domaine médical et notamment des équipements utilisés dans le domaine des investigations par imagerie par résonance magnétique et par détection de signaux électroneurophysiologiques, notamment en vue de l'établissement de diagnostics relatifs au fonctionnement du cerveau.
Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine médical et plus particulièrement des équipements utilisés dans le domaine des investigations par imagerie par résonance magnétique et par détection de signaux électroneurophysiologiques, notamment en vue de l'établissement de diagnostics relatifs au fonctionnement d'organes tels que le cerveau, par exemple, et a pour objet un capteur de signaux électrophysiologiques utilisé en relation avec les enregistrements d'imagerie par résonance magnétique ou IRM, morphologiques et fonctionnels pourvu d'un moyen de localisation compatible avec et repérable à l'IRM.
A cet effet, à titre d'exemple, on prendra en considération l'application médicale concernant la localisation du foyer épileptogène, dans le cadre des bilans pré-chirurgicaux des épilepsies partielles pharmaco-résistantes. Dans 30% des cas, les épilepsies partielles sont résistantes à un traitement médicamenteux et seul un traitement chirurgical, par exérèse de la zone épileptogène peut être envisagé, à condition que cette zone pathologique soit unique et soit située dans une région non fonctionnelle du cerveau. La localisation anatomique des activités pathologiques recueillies en surface devient, de ce fait, fondamentale dans la perspective d'une chirurgie de l'épilepsie. A cet effet, l'exploration pré- chirurgicale sera destinée à déterminer la localisation précise de la zone épileptogène, qui est à l'origine des crises d'épilepsie. L'électroencéphalographie numérisée mise en oeuvre depuis quelques années, utilise notamment une fréquence d'échantillonnage élevée, une modification du filtrage et de l'amplitude, a révolutionné la neurophysiologie et a permis une analyse plus fine des signaux recueillis à la surface du cuir chevelu. Ainsi, l'enregistrement de l'activité bioélectrique cérébrale permet la localisation des générateurs intra-cérébraux à l'origine de courants électriques recueillis en surface grâce à un procédé de localisation de source qui nécessite au préalable un repérage tridimensionnel des capteurs électroencéphalographiques. Pour la modélisation du volume cérébral des patients, ainsi que des générateurs intra-cérébraux responsables des crises d'épilepsie, des modèles biophysiques et mathématiques ont été proposés, afin de -2- déterminer de façon la plus précise possible la localisation anatomique de la zone épileptogène. L'imagerie par résonance magnétique est un examen non invasif qui permet d'obtenir des images anatomiques fines et contrastées du cerveau. Grâce à cette imagerie, il est possible, d'une part, de reconstruire virtuellement un modèle biophysique des courants de propagation électroneurophysiologique et, d'autre part, aussi d'effectuer, après traitement mathématique, un recalage des données fonctionnelles (EEG) dans l'espace anatomique du patient.
Le recalage des deux modalités, à savoir fonctionnel avec l'électroencéphalographie et morphologique avec l'imagerie par résonance magnétique, permet ainsi de définir de façon non invasive et très précise la position de la zone à opérer, afin d'aboutir à un traitement efficace de l'épilepsie.
Actuellement, pour réaliser une telle mesure, appelée électroencéphalographie haute résolution, il est nécessaire d'utiliser un casque munis d'électrodes puis de les repérer, en position, par une numérisation électromagnétique. Un tel procédé fournit les coordonnées cartésiennes de chacune des électrodes, de sorte que le problème inverse lié aux études de localisation de source peut être résolu. A ce jour, le déroulement d'un électroencéphalogramme haute résolution s'effectue par un positionnement préalable du casque sur le cuir chevelu du sujet, par un enregistrement de l'électroencéphalogramme numérisé suivi d'une sélection des événements paroxystiques. Il est alors procédé à un repérage tridimensionnel des électrodes électroencéphalographiques positionnées sur le cuir chevelu par l'intermédiaire d'un dispositif de numérisation électromagnétique, puis de manière différée à une acquisition d'imagerie par résonance magnétique anatomique ou IRM. On procède ensuite à une modélisation du volume de propagation des courants électroneurophysiologiques (volume conducteur), puis à un recalage de l'électroencéphalogramme par exploitation des coordonnées des capteurs dans le volume modélisé et, enfin, on met en oeuvre une méthode mathématique de modélisation dipolaire. Le positionnement préalable des électrodes sur le cuir chevelu du sujet s'effectue selon une nomenclature internationale définie appelée système 10/20 ou par extension système 10/10. Pour définir le plus précisément possible la zone épileptogène, il est nécessaire d'augmenter -3- l'échantillonnage spatial c'est-à-dire le nombre de capteurs à la surface du cuir chevelu ou scalp, à savoir 64 voire 128, et d'enregistrer le signal avec une fréquence d'échantillonnage élevée, par exemple de 1024 Hz. Le recalage de l'activité électrique cérébrale dans l'espace anatomique du patient, tel que défini par l'imagerie par résonance magnétique, nécessite un repérage spatial des électrodes électroencéphalographiques, par numérisation électromagnétique ou par des méthodes de mesures manuelles. Toutefois, ces procédés de repérage spatial présentent de nombreux inconvénients limitant fortement la précision, la fiabilité et la simplicité d'utilisation. En effet, ce repérage est une étape limitante de la localisation des générateurs intra-cérébraux, du fait que les mesures enregistrées ne sont pas reproductibles et précises à cause de l'influence de l'environnement sur le champ électromagnétique utilisé, ainsi que du fait de la numérisation manuelle effectuée par l'utilisateur. En outre, l'utilisation d'un tel appareillage exige une étape supplémentaire au procédé de localisation de source, qui nécessite déjà l'enregistrement de l'activité électrique cérébrale et l'enregistrement d'imagerie par résonance magnétique anatomique du patient.
Il a également été proposé dans ce type d'étude de mettre en oeuvre des capteurs qui restent en place sur le scalp pendant la réalisation de l'imagerie par résonance magnétique et permettant simultanément l'enregistrement des signaux électroencéphalographiques. Toutefois, même si de tels capteurs permettent une interpolation des données de l'imagerie avec celles des signaux, leur positionnement spatial ne peut pas être directement vérifié, du fait qu'ils ne sont pas détectables. En outre, comme ces capteurs fonctionnent simultanément à la réalisation de l'imagerie par résonance magnétique, ils sont reliés par des fils conducteurs au dispositif d'enregistrement et/ou de traitement des données et ils induisent un risque de brûlures de l'épiderme du patient par induction. Par ailleurs, dans un tel cas, la qualité des images IRM et des données EEG obtenues est également affectée par la présence des conducteurs électriques dans le champ magnétique de l'IRM. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un capteur de signaux électrophysiologiques utilisé en relation avec les enregistrements d'imagerie par résonance magnétique morphologiques et fonctionnels, permettant l'obtention des images -4- anatomiques en vue du recalage de l'activité électrique dans l'espace anatomique du patient et le repérage spatial des capteurs électrophysiologiques. A cet effet, le capteur de signaux électrophysiologiques utilisé en relation avec les enregistrements d'imagerie par résonance magnétique morphologiques et fonctionnels, est caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un moyen de localisation compatible avec et repérable à l'IRM. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un capteur équipé du moyen conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus du capteur selon la figure 1 ; 15 la figure 3 est une vue de dessous du capteur ; la figure 4 est une vue en élévation latérale de la cellule électrophysiologique seule, et la figure 5 est une vue de dessus, en perspective, du corps du capteur.
20 Les figures 1 à 3 des dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un capteur de signaux électrophysiologiques essentiellement constitué par une électrode électrophysiologique, en particulier une électrode électroencéphalographique 1, munie d'une connexion électrique 2 à un câble de liaison à un appareil de d'enregistrement et/ou de traitement 25 des signaux et d'un orifice 3 d'introduction de gel de conduction. De manière connue, l'électrode 1 est réalisée sous forme d'une cupule concave en argent/argent chloruré, impolarisable, à laquelle est soudée la connexion électrique 2 (figure 4). Le câble de liaison à un appareil de d'enregistrement et/ou de traitement des signaux est relié à la connexion électrique 2 par un 30 connecteur de type microfiche. Conformément à l'invention, ce capteur est pourvu, en outre, d'un moyen de localisation 4 compatible avec et repérable à l'IRM. De préférence, l'électrode électrophysiologique, en particulier l'électrode électroencéphalographique 1, est montée dans un support 5 logeant 35 simultanément le moyen de localisation 4 (figures 1 et 2). Ce support 5 présente, à cet effet, une partie inférieure ou base 5' de logement et de maintien de l'électrode électrophysiologique, en particulier l'électrode -5- électroencéphalographique 1, et une partie supérieure 5" de fixation et de maintien du moyen de localisation 4 (figure 1 à 3 et 5). Le moyen de localisation 4, compatible avec et repérable à l'IRM, consiste en une substance détectable en IRM, à titre d'exemple un produit de contraste à l'IRM, de préférence intégré dans un volume en matière synthétique, tel qu'une bille, un cylindre, un cube, etc. Le produit de contraste à l'IRM est avantageusement constitué par du gadolinium. Le support 5, logeant simultanément l'électrode électrophysiologique, en particulier l'électrode électroencéphalographique 1, et le moyen de localisation 4, est avantageusement réalisé en une matière synthétique et l'électrode électrophysiologique, en particulier l'électrode électroencéphalographique 1, est maintenue dans la base 5' du support 5 par encastrage, collage ou moulage, alors que le moyen de localisation 4 est maintenu dans la partie supérieure 5" dudit support 5 par enclenchement à déformation élastique. Ainsi, l'ensemble du capteur est parfaitement homogène et les différentes pièces constitutives sont solidement reliées entre elles, un démontage facile du moyen de localisation 4 restant possible. Le capteur conforme à l'invention permet, à titre d'exemple, la mise en oeuvre d'un procédé de réalisation d'une électroencéphalographie haute résolution consistant à positionner des capteurs sur le scalp ou cuir chevelu d'un patient, à réaliser un enregistrement de l'électroencéphalogramme numérisé, puis à acquérir l'IRM anatomique et la localisation spatiale des capteurs et, enfin, à modéliser le modèle de propagation des courants électroneurophysiologiques (volume conducteur) et à appliquer une méthode mathématique de modélisation dipolaire. Ainsi, le procédé est simplifié par rapport aux procédés mis en oeuvre jusqu'à ce jour, tout en permettant, par maintien des capteurs en place pendant l'IRM, ce sans effets perturbateurs sur la réalisation de l'imagerie par résonance magnétique, une amélioration du traitement des données aboutissant à une meilleure précision de la localisation desdits capteurs. Le capteur conforme à l'invention permet donc, contrairement aux capteurs existant à ce jour, un repérage spatial précis, reproductible et simple, du fait qu'il est compatible avec et repérable à l'IRM. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de 35 réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers -6- éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (7)
1. Capteur de signaux électrophysiologiques, essentiellement constitué par une électrode électrophysiologique (1) munie d'une connexion électrique (2) à un câble de liaison à un appareil de d'enregistrement et/ou de traitement des signaux et d'un orifice (3) d'introduction de gel de conduction, caractérisé en ce qu'il est pourvu, en outre, d'un moyen de localisation (4) compatible avec et repérable à l'IRM.
2. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode électrophysiologique (1) est montée dans un support (5) logeant simultanément le moyen de localisation (4).
3. Capteur, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le support (5) présente une partie inférieure ou base (5') de logement et de maintien de l'électrode électrophysiologique (1) et une partie supérieure (5") de fixation et de maintien du moyen de localisation (4).
4. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de localisation (4), compatible avec et repérable à l'IRM, consiste en une substance visible en IRM, par exemple un produit de contraste, intégré dans un volume en matière synthétique, tel qu'une bille, un cylindre, un cube, etc.
5. Capteur, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la 20 substance visible en IRM est constituée par du gadolinium.
6. Capteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support (5), logeant simultanément l'électrode électrophysiologique (1) et le moyen de localisation (4), est réalisé en une matière synthétique et l'électrode électrophysiologique (1) est maintenue dans la base (5') du 25 support (5) par encastrage, collage ou moulage, alors que le moyen de localisation (4) est maintenu dans la partie supérieure (5") dudit support (5) par enclenchement à déformation élastique.
7. Procédé de réalisation d'une électroencéphalographie haute résolution mis en oeuvre au moyen d'un capteur suivant l'une quelconque 30 des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à positionner des capteurs sur le scalp ou cuir chevelu d'un patient, à réaliser un enregistrement de l'électroencéphalogramme numérisé, puis à acquérir l'IRM anatomique et la localisation spatiale des capteurs et, enfin, à modéliser le modèle de propagation des courants-8- électroneurophysiologiques (volume conducteur) et à appliquer une méthode mathématique de modélisation dipolaire pour localiser le ou les générateurs de l'activité cérébrale.
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