Caractérisation de troubles neurophysiologiques avec LabVIEW

Author(s):
M. Chastanet - Laboratoire de Neurophysiologie, CHU Pitie-Salpetriere
J-P. Bardon - CHU Pitié-Salpétrière

Industry:
ATE/Instrumentation, Research, Medical/ Medical Instrumentation, Life Science

Products:
Data Acquisition, LabVIEW, Multifunction DAQ

The Challenge:
Caractérisation des mouvements anormaux et aide au diagnostic.

The Solution:
Étude et mise en place d’une station de mesure à l’aide d’un PC intégrant une carte DAQ et du logiciel développé sous LabVIEW.

Le Laboratoire de Neurophysiologie de l’hôpital Pitié-Salpétrière à Paris, dirigé par le Professeur Willer, est doté du Service d’Exploration Fonctionnelle des troubles neurophysiologiques où se déroulent des consultations appliquées aux mouvements anormaux (maladie de Parkinson, tremblements, troubles du système nerveux...).

Pour caractériser ces troubles, un enregistrement électromyographique des patients est réalisé. L’électromyogramme ou EMG est l’enregistrement de l’activité électrique des muscles. Ces signaux électriques, présentant une faible tension comprise entre 100 µV et quelques mV, sont recueillis par des électrodes collées sur le ou les muscles à étudier. Un accéléromètre, positionné sur le membre trembleur, renseigne sur la fréquence et l’amplitude du tremblement. Auparavant, nous utilisions des enregistreurs papier, coûteux, offrant des possibilités de traitement des signaux très limitées. Nous les avons remplacés par un système constitué d’un PC, d’une carte d’acquisition de données et de conditionneurs associés aux capteurs, le tout géré par programme.

Mise en oeuvre
Lors des tests, le système de mesure acquiert les signaux provenant des électrodes et de l’accéléromètre. Pour le conditionnement de l’EMG, nous avons développé des amplificateurs électromyographiques permettant d’effectuer des mesures différentielles, à haute impédance d’entrée et très faible bruit (< 1 µV). Pour assurer la sécurité des patients, ces amplificateurs sont isolés du secteur. L’accéléromètre utilisé présente une sensibilité de 10 V pour 10 g maximum. Les signaux conditionnés sont reliés aux entrées analogiques d’une carte d’acquisition de données AT-MIO-16H9 située dans le PC. On peut connecter jusqu’à six voies EMG, trois accéléromètres ainsi que les signaux représentant la force et la référence temps.
Lors d’une consultation, différents tests sont effectués selon des protocoles définis. Lors du test de Steward Holmes, le patient tire sur une poignée avec une consigne de force. Au moment choisi par l’opérateur, la force de traction est libérée par une commande manuelle, via un électro-aimant. Le signal provenant d’un capteur est envoyé sur une entrée analogique de la carte et fournit un repère temporel pour le dépouillement des données. La mesure de l’amortissement du mouvement du bras, étudié par analyse de l’accélérométrie, permet d’évaluer la capacité du patient à contrôler ce membre.

Le logiciel a été réalisé en LabVIEW. L’opérateur saisit d’abord des informations relatives au patient (nom, muscles enregistrés, test...). L’acquisition des données sur disque dur se déroule en continu. Lors d’une consultation, on procède, en général, à plusieurs tests suivant des protocoles bien définis (test au repos, test lors d’un mouvement particulier, test lorsqu’un autre membre bouge...) et plusieurs fichiers sont créés. Pendant le test, les signaux s’affichent sur un graphe en face-avant. Après les tests, différents traitements (filtrage, intégration, FFT...) sont effectués pour faire ressortir les paramètres intéressants qui vont permettre de diagnostiquer le type du tremblement. Ce système de mesure fonctionne depuis trois ans et donne entière satisfaction. Une évolution du test de Steward Holmes est en cours et va consister à analyser en temps réel le mouvement et à conditionner le "lâché" de l’électro-aimant à un moment défini du tremblement dans le but de mieux comprendre les troubles de contrôle. De nouveaux traitements des signaux acquis (FFT de l’enveloppe de l’EMG...) et des tests de "fatigabilité" sont également en cours de développement.

De nombreuses applications ont été réalisées avec LabVIEW, dont un système d’analyse de variabilité de l’intervalle des ondes R de l’électrocardiogramme. Pour la rééducation fonctionnelle, un système de stimulation électrique aléatoire des doigts est en cours d’achèvement. Il sera couplé à l’enregistrement magnétique de l’électroencéphalogramme (AMEG) du patient.

Pourquoi LabVIEW ?
Notre expérience de LabVIEW, initiée sur Macintosh, s’est poursuivie sur PC sous Windows. LabVIEW offre les avantages d’un langage performant doté de bibliothèques de traitement du signal très riches et supporte une grande variété de cartes d’acquisition. De plus, la version française de LabVIEW 5.1, par sa clarté, est particulièrement appréciée.

Mai 2000

Author Information:
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M. Chastanet
Laboratoire de Neurophysiologie, CHU Pitie-Salpetriere
CHU Pitié-Salpétrière 91, bd de l'Hôpital
Paris 75013
France
chastane@ccr.jussieu.fr

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