Transcript PRANA © Polygraphic Recording ANAlyzer Une boîte à outils MATLAB pour l’analyse des enregistrements polygraphiques Florian Chapotot, Ph.D. R&D Manager, PhiTools, Strasbourg Centre de recherches du service.

PRANA
©
Polygraphic Recording ANAlyzer
Une boîte à outils MATLAB pour l’analyse
des enregistrements polygraphiques
Florian Chapotot, Ph.D.
R&D Manager, PhiTools, Strasbourg
Centre de recherches du service de Santé des armées, Grenoble
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
La polygraphie

Enregistrement simultané de différents types de signaux :
Variables physiologiques (EEG, EOG, EMG, ECG, T°, PA, Resp, SaO2, etc.)
Grandeurs physiques (T°, bruit, éclairement, etc.)

Stations d’acquisition fixes, enregistreurs portables,
systèmes télémétriques
de l’analogique… au numérique
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Quelques applications
Polysomnographie
Cartographie EEG:
(PSG 24h ambulatoire)
épilepsie, neurocognition
EEG
EOG
Monitoring
fonctions vitales
EMG
ECG
Resp
PSG rongeur
T°
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le système d’analyse PRANA

Manager : accès aux données et interfaces du programme

Viewer : affichage des enregistrements et des données relatives

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Affichage synchronisé (signaux, canaux, événements, scores, paramètres extraits)
Précis à la milliseconde - Durée : de quelques seconde à plusieurs jours
Multi formats (import/export)
Remontage et filtrage des canaux
Outils de navigation
Réjection/correction d’artéfacts
Mode continu/séquentiel
Report Generator : générateur de rapports personnalisables

Rapport de sommeil

Rapport de tests itératifs

Rapport de paramètres extraits
Profiler : affichage et post-traitements des résultats des analyses


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Exploration et préparation des séries temporelles
Post-traitement des paramètres extraits
Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le système d’analyse PRANA

Accès aux données et interfaces du
programme :


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


Manager
Enregistrements polygraphiques
Réglages des plug-ins
Résultats des analyses
Rapports générés
Journaux d’utilisation
Système de fichiers standardisés
(*.mat/txt) permettant
l’importation et l’exportation de
données
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le système d’analyse PRANA
Viewer

Affichage synchronisé (signaux,
canaux, événements, scores,
paramètres extraits)

Précis à la milliseconde - Durée :
de quelques secondes à plusieurs
jours

Multi formats

Outils de navigation

Remontage et filtrage des canaux

Réjection/correction d’artéfacts

Mode continu/séquentiel
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B : Barre de commandes
PSG
conventionnelle
Apnées
Cartographie
du de
sommeil
EEG
itératifs
vigilance
E : BarreTests
de
menus
A : Signaux polygraphiques
C : Densité spectrale de signaux
D : Évolution de paramètres extraits
Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le système d’analyse PRANA
Report Generator
Générateur de rapports
personnalisables (Excel)



Rapport de sommeil
Rapport de test itératif
Rapport de paramètres extraits
Rapport de paramètres
Rapport
Rapport
deextraits
sommeil
de test(dynamique
itératif
(paramètres
de vigilance
temporelle,
globaux(60
stades,
moyennes
MWT)
cycles)
par stades, par
cycles)
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le système d’analyse PRANA
Profiler
Affichage et post-traitements
des résultats

Exploration des séries


Post-traitement :






Zoom temps-fréquence
Extraction/Sélection
Linéarisation
Transformation
Réduction
Lissage
Exportations des résultats :


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Images (*.jpeg)
Fichiers (ASCII, MATLAB)
Dynamique de l’EEG au cours du sommeil
Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Les différents plug-ins

Interprétation visuelle des états de vigilance (R&K, animal, choc
hémorragique, profondeur d’anesthésie)

Marquage et annotation synchrones d’événements

Détection automatique d’artéfacts

Détection de formes (ondes, grapho-éléments du sommeil)

Extraction de caractéristiques (statistiques, spectrales, non linéaires)

Analyse de densité et de cohérence spectrale

Détection du rythme et analyse de variabilité cardiaque

Détection et analyse de cycles (respiration, pouls)

Générateur de rapports personnalisés (ASCII, MS Excel)

Kit du développer (Matlab m-files)

Fonctionnement par batch
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Les différents plug-ins

Lancement par la barre de
menus

Réglage complet par
l’interface

Mémorisation des réglages

Indépendant du type
d’enregistreur utilisé

Sauvegarde des résultats
compatibles (selon le système
de fichiers du programme)
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Interface du plug-in d’extraction de
caractéristiques
Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Le kit du développeur

Lancement par la barre de
menus

Fichiers prototypes :



Interface graphique (*.fig)
Paramètres du module (*.mat)
Code source (*.m) pour :




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la gestion de l’interface
l’accès aux données
l’intégration d’algorithme
l’exécution du module
la sauvegarde des résultats
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Le lanceur de plug-ins

Lancement par lots d’une
sélection plug-ins
Interface

Sauvegarde des réglages
des plug-ins sélectionnés
dans un journal
Journal
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Avantages du système

Compatibilité : indépendant du système d’acquisition (filtres de lecture)

Interopérabilité : sorties multiples (graphiques, tableaux, fichiers ASCII ou
MATLAB)

Facilité d’utilisation : interfaces graphiques, guide de l’utilisateur

Versatilité : applications standards et avancées (sommeil, vigilance, stress,
pharmaco, etc.)

Flexibilité : plug-ins configurables, personnalisation des paramètres du
programme (homme, animaux)

Réduction des interventions humaine : exécution par batch

Traçabilité : fonctions d’audit (utilisateur et paramètres du programme)

Modularité : plug-ins optionnels, nouvel ajout facilité

Ouverture : intégration rapide de nouveaux algorithmes (software developer
kit)
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Exemples d’utilisation

Diagnostic humain et modèle animal dans la maladie du sommeil
Buguet et al., Darsaud et al., Chevrier et al.

Micro-éveils, activation cardiaque et mouvements périodiques lors du sommeil humain
Sforza et al., Lavoie et al.

Modélisation EEG du sommeil humain
Mérica et al., Jouny et al.

Pharmaco-EEG du sommeil et de l’éveil
Quera-Salva et al., Moldofsky et al., Chapotot et al.

Métabolisme, obésité et sommeil
Van Cauter et al., Leproult et al.

Troubles du sommeil et recherche clinique (insomnie, narcolepsie)
Dauvilliers et al.

Influences environnementales sur la vigilance et le sommeil
Muzet et al., Roky et al., Buguet et al., McLellan et al.

Test de dispositifs pour le monitoring vital dans le choc hémorragique
Bourdon et al.

Classification automatique des états de vigilance chez l’homme et l’animal
Becq et al., Zoubek et al., Chapotot et al.

Corrélats physiologiques des fluctuations de vigilance et de la dette de sommeil
Chapotot et al.
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Conclusion

PRANA + MATLAB :
Un environnement informatique complet d’analyse
étendue des données et de développement de
nouvelles techniques de traitement pour la
polygraphie.
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Applications pharmaceutiques et médicales avec l’environnement MATLAB
Analyse spectrale de l’EEG
C3
C4
A2
A1
P3
P4
Enregistrements polygraphiques
Visualisation des signaux
Détection de formes
Activité spectrale
artefacts
Analyse temps-fréquence
FFT
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