Mise en œuvre d'un système portable d'imagerie cérébrale fonctionnelle bimodalité

RESUME Dans ce memoire, un appareil portable d’imagerie fonctionnelle du cerveau bimodalite est presente. Ces travaux, entrepris dans le cadre du projet IMAGINC au sein du laboratoire Polystim, ont pour objectif de combiner la spectroscopie par proche infrarouge (NIRS, pour Near Infrared Spectroscopy) et l’electroencephalographie (EEG) dans un meme systeme afin de repondre aux besoins cliniques pour des applications incluant l’epilepsie et les accidents vasculaires cerebraux. A l’heure actuelle, les technologies couramment utilisees pour l’imagerie fonctionnelle du cerveau sont peu portables, couteuses et necessitent d’immobiliser le patient. La NIRS et l’EEG ont le potentiel de contourner ces problematiques et certains appareils ont prouve la validite du concept. Cependant, le nombre de canaux et la sensibilite en NIRS de ces derniers sont insuffisants pour repondre aux exigences cliniques. Afin de repondre a ces besoins, l’appareil concu peu etre porte par le patient, a assez de canaux de detection pour couvrir toute la tete, a une autonomie de plus de 24 heures et est assez sensible en NIRS pour obtenir des donnees de qualite, meme en presence de cheveux fonces. Constitue de trois modules, soit une interface graphique sur un ordinateur distant, un module de controle porte a la ceinture et un casque d’acquisition, le prototype realise permet de transferer les donnees en temps reel et est completement configurable et controlable a distance. Afin de valider les performances du systeme, des mesures sur fantome ont ete effectuees pour la NIRS ainsi que pour l’EEG. Par la suite, un protocole experimental utilisant des adultes en sante a ete effectue sur 5 sujets et les resultats ont ete compares a ceux de la litterature. Apres analyse, il a ete conclu que l’appareil presente fonctionne correctement et permet de reproduire des protocoles experimentaux deja publies. Certaines ameliorations doivent toutefois etre apportees afin de pouvoir mieux repondre aux besoins du milieu de la sante.----------ABSTRACT In this thesis, a portable functional brain imaging system using two modalities is presented. This work, which is part of the IMAGINC project and affiliated with the Polystim laboratory, has the objective to combine near infrared spectroscopy (NIRS) to electroencephalography (EEG) in a single system in order to answer the clinical needs in applications as epilepsy and stroke. At this moment, typical technologies used for functional brain imaging are not portable, costly and need the patient to be immobilized. NIRS and EEG have the potential to by-pass these problems and some systems have already proved the validity of that concept. These systems, however, have a low channel count and lack NIRS sensitivity. In order to provide a better solution, a device was designed with enough detection channels to cover the whole head, autonomy over 24 hours and sufficient NIRS sensitivity to obtain quality data even with dark hair. The prototype that was built is made of 3 modules: a graphical user interface, a control module that can be worn on a belt and an acquisition helmet. It can transfer its data in real time to a distant computer and is completely remote configurable and controllable. Validation of the system was made by first using NIRS and EEG phantoms. An in-vivo experimental protocol was then used with 5 healthy adult subjects and results were compared with available papers. Analysis showed that the prototype works correctly and allows reproducing the results found in other published works. However, further optimization is still needed to improve the ability of the device to answer clinical needs.