Développement de l'unité centrale d'un système d'acquisition simultanée d'électroencéphalogrammes et de données de tomographie d'impédance électrique

La tomographie d'impédance électrique (TIE) est une technique non invasive qui permet d'imager les changements de conductivité électrique des tissus d'une section du corps à partir de mesures d'impédance réalisées avec des électrodes de surface. L'Institut de génie biomédical (IGB) de l'École Polytechnique de Montréal participe au développement de cette technique d'imagerie depuis 1987. Les projets récents de l'IGB incluent le développement d'un système de monitoring de patients épileptiques admissibles à la chirurgie. Ce système est conçu pour acquérir simultanément des données de TIE et d'électroencéphalographie (EEG). Le but recherché en combinant les données de TIE et d'EEG est d'améliorer la précision avec laquelle on peut localiser les zones du cerveau qui déclenchent les crises d'épilepsie. L'identification de ces foyers permet, dans plusieurs cas, de guérir le patient de l'épilepsie en retirant chirurgicalement ces zones du cerveau. Bien que la détection des foyers épileptiques s'effectue présentement par une combinaison de tests cliniques et de techniques d'imagerie médicale, la confirmation de leur position requiert souvent des enregistrements de l'activité électrique du cerveau au moyen d'électrodes intracrâniennes. Cette approche directe est hautement invasive et comporte des risques importants d'hémorragie. Le système que nous développons pourrait remplacer éventuellement les enregistrements faits au moyen d'électrodes intracrâniennes par une technique d'imagerie non invasive qui peut être mise en oeuvre à relativement faible coût. Le système d'acquisition combinée de données de TIE et d'EEG comporte quatre composants : 1) un réseau de 24 électrodes disposées sur le cuir chevelu, 2) un module d'électrodes actives (MEA) contenant les circuits de première ligne nécessaires pour mesurer les impédances des tissus cérébraux et enregistrer les EEG, 3) une unité centrale (UC) comportant un réseau de portes programmable (FPGA) qui effectue le traitement numérique des signaux et contrôle le système, et 4) un ordinateur qui reçoit les données de l'UC et reconstruit les images de changements de conductivité du cerveau. L'objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer l'UC du système. Pour ce faire, les travaux suivants ont été réalisés : 1. Nous avons développé le programme de configuration du FPGA d'une carte d'UC préalablement réalisée à l'IGB. Ce programme a été écrit en VHDL, un langage de haut niveau, afin d'en faciliter la maintenance et la portabilité à de nouveaux systèmes de TIE. 2. Le fonctionnement de l'UC a été validé au niveau de la carte et du système en évaluant quatre critères de performance : a) la plage dynamique exempte de parasites (SFDR), b) le rapport signal sur bruit (SNR), c) la précision globale et d) la dérive thermique.