FR2561902A1 - Procede de traitement automatique de signaux electro-oculographiques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES EQUIPEMENTS MEDICAUX. LE PROCEDE DE TRAITEMENT AUTOMATIQUE DES SIGNAUX ELECTRO-OCULOGRAPHIQUE CONSISTE A REALISER UNE STIMULATION VISUELLE (STIMULATEUR VISUEL 1, STIMULUS VISUELS 8) DU PATIENT SOUS UN ANGLE ET AVEC UNE PERIODE DE STIMULATION DONNES, A ENREGISTRER LE SIGNAL DE BIOPOTENTIEL, A AMPLIFIER (AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL 3) ET A LIMITER EN SPECTRE (FILTRE 4) LE SIGNAL DE BIOPOTENTIEL, A MESURER L'AMPLITUDE DU BIOPOTENTIEL AUX INSTANTS CHOISIS ET A EFFECTUER LE TRAITEMENT STATISTIQUE DES VALEURS MESUREES DE L'AMPLITUDE ENVUE DE TROUVER LE POTENTIEL ELECTRO-OCULOGRAPHIQUE CONSTANT DE L'OEIL. LE CHOIX DES INSTANTS DE MESURE DE L'AMPLITUDE SE FAIT PAR DETERMINATION DES EXTREMUMS GLOBAUX DE LA VALEUR ABSOLUE DE BIOPOTENTIEL AU COURS D'UN CERTAIN NOMBRE DE CYCLES DE STIMULATION, PAR LA COMPARAISON DES MODULES DES EXTREMUMS GLOBAUX ENTRE EUX ET CELLE DES INTERVALLES DE TEMPS ENTRE LES EXTREMUMS GLOBAUX PRELEVES A LA PERIODE DE STIMULATION. L'INVENTION PEUT TROUVER DES APPLICATIONS NOTAMMENT DANS LES APPAREILS DE MESURE ET DE DIAGNOSTIC AUTOMATIQUES UTILISES EN ELECTRO-OCULOGRAPHIE.

Description

La présente invention concerne les équipements médicaux et a notamment

pour objet un procédé de traitement automatique de signaux électrooculographiques. Elle peut trouver des applications notamment dans les appareils de mesure et de diagnostic automatiques utilisés en électrooculographie. Il existe un procédé de traitement semi-automatique de signaux électro-oculographiques (cf.Model 7310/7102/7402 Operating Manual. Life-Tech Instruments, Houston, Texas; Cadwell 5200. Archives of Ophtalmology, 1983. vol. 101, N 3, p.345; Cadwell 7400. Archives of Ophtalmology, 1983, vol. 101, N 4, p. 549) qui consiste, après la réalisation d'une stimulation visuelle, à mettre un biopotentiel d'entrée en mémoire dans l'appareil ou à la sortir sur un enregistreur. Dans ce procédé, l'obtention des résultats des mesures s'opère grâce à un curseur mobile le long d'un signal de biopotentiel sorti de la mémoire sur l'écran qui marque les points extrémaux du signal, le filtrage

des faux signaux étant effectué par un opérateur humain.

Ce procédé impose la participation humaine directe au processus d'enregistrement de l'électro-oculogramme et

de détection des signaux électro-oculographiques signi-

ficatifs dans le signal d'entrée enregistré et exige de

grandes dépenses de temps d'opérateur.

Il existe un procédé de traitement automatique des

signaux électro-oculographiques (cf. V.Y.Eskin, D.I7Kaplu-

novich, " ELectro-oculographie impulsionnelle: méthode objective nouvelle d'électro-oculographie clinique", "Vestnik Oftalmologii", 1983, N 4, pp. 60 à 63), dans lequel le potentiel électro-oculographique se présente sous la forme du rapport de la vitesse de montée du signal de biopotentiel d'entrée à la moyenne statistique (ou autre)

de la vitesse maximale de l'oculogyration.

Ce procédé a l'inconvénient de causer une perte con-

sidérable de précision d'une exploration par suite de la division par la moyenne statistique de la vitesse d'oculogyration maximale. Un autre désavantage de ce procédé est que le résultat obtenu dépend de l'oculogyration car la dérivée du signal d'entrée est fonction de l'angle de rotation, et que, de plus, on doit évaluer la vitesse d'oculogyration maximale.

Il existe encore un procédé de traitement automati-

que des signaux électro-oculographiques par intégration du biopotentiel prélevé sur le patient pendant un temps donné (cf. M.T. Holland, F. Clark, "An automatic measuring and recording system for clinical electrooculography",

"Ophtal. Res"., vol. 3, pp.311-319, 1972).

Toutefois, dans ce procédé aussi, la précision des

résultats risque d'être compromise d'une manière considé-

rable par des reports de regard erronés de longue durée.

Il existe un procédé de traitement automatique de signaux électrooculographiques (Jackson S.A., "Automated electrooculography - a microprocessor application example", "J. of Medical Eng. Technology", vol. 4, N 6, 1980, pp.285-289) consistant à stimuler la vision du patient à

l'aide d'une règle à 32 stimulus lumineux dont la commu-

tation doit être suivie par celui-ci, à enregistrer cinq valeurs d'amplitude du signal de biopotentiel, à les soumettre ensuite à un traitement en vue d'en choisir trois qui sont limitées à l'ouverture spécifiée, à établir leur moyenne et à les normer sur l'angle de rotation de l'oeil pour trouver le potentiel électro-oculographique constant

de l'oeil.

Ledit procédé se caractérise par: - une stimulation visuelle compliquée-; - la nécessité d'un synchronisme entre la stimulation et le report de regard du patient; - des résultats dont la précision est sensible aux parasites sous forme de reports de regard erronés, en particulier à cause du risque d'adoption de trois amplitudes intérieures à l'ouverture mais erronées (surtout quand

elles sont petites et que l'ouverture est grande).

Le procédé le plus proche du procédé proposé est

celui du traitement automatique de signaux électro-oculogra-

phiques (cf. Pantops 500. Mode d'Emploi. Schlumberger Instruments and Systems), qui consiste à réaliser une stimulation visuelle du patient sous un angle et avec

une période déterminés, à enregistrer le signal de bio-

potentiel de l'oeil du patient, à amplifier ledit signal de biopotentiel et à limiter son spectre, à mesurer l'amplitude du biopotentiel aux instants choisis et à l0 effectuer le traitement des résultats de mesure en vue d'obtenir le potentiel électro-oculographique constant de l'oeil. Les instants choisis pour la mesure de l'amplitude de biopotentiel sont en corrélation étroite avec les numéros des cycles de stimulation dès le début des mesures et se situent au milieu des intervalles de

temps séparant les commutations des stimulus visuels.

Quatre valeurs sont relevées: le regard à droite, au centre, à gauche et de nouveau au centre, qui sont ensuite sorties sur l'écran cathodique en vue d'une mesure manuelle. La valeur informationnelile est l'écart entre l'amplitude lors des regards de côté et l'amplitude lors des regards au centre. Le potentiel électro-oculographique constant résulte de la normalisation de l'écart obtenu

sur l'angle d'oculogyration ( ou son sinus).

Ledit procédé se caractérise par: - une mauvaise précision du résultat, étant donné que le processus de mesure ne comporte pas la séparation du signal 6électro-oculographique informationnel du signal d'entrée comprenant des parasites dus au nystagmus, au clignotement, etc.; - le fait que la validité du résultat n'est assurée que pour un synchronisme parfait de la stimulation visuelle du report du regard du patient, ce qui est impossible dans

la plupart des cas.

315 L'invention vise donc un proc6de i;! traitement auto-

matique de signaux électro-oculogrephiîqa3, dans lequel la mesure des amplitudes du biopotentiel serait effectuée aux instants correspondant aux valeurs vraies du potentiel électro-oculographique constant de l'oeil de façon à éliminer les pertes d'information et à améliorer par conséquent la précision de mesure. Le but ainsi posé est atteint du fait que le procédé de traitement automatique de signaux électro- oculographiques, consistant à réaliser une stimulation visuelle du patient sous un angle et avec une période déterminés, à enregistrer le signal de biopotentiel de l'oeil du patient, à amplifier ledit signal de biopotentiel et à limiter son spectre, à mesurer l'amplitude du signal de biopotentiel aux instants choisis et à effectuer le traitement des mesures de l'amplitude du signal de biopotentiel en vue de trouver le potentiel électro-oculographique constant de l'oeil, est caractérisé, selon l'invention, en ce que le choix des instants de mesure de L'amplitude du biopotentiel est effectué par détermination de l'extrémum global de la valeur absolue du biopotentiel au cours d'un certain nombre de cycles de stimulation, et par formation d'un signal de seuil fonctionnel lié à l'extrgmum global par une dépendance fonctionnelle non décroissante, par

le partage de la totalité du processus suivant de mesure-

en une suite de premiers intervalles de temps égaux dont chacun sert à former un signal intégral Ii ayant pour expression: Ii = i+l Li(t)V(t)dt; t. ti o t est le temps actuel (t [(ti, ti+1 t. est la frontière gauche du i-ième premier intervalle de temps actuel; ti+1 est la frontière droite du i-ième premier intervalle de temps actuel; U (t) est le signal de biopotentiel limité en spectre; L. (t) est uh signal variant linéairement, symétrique i par rapport au zéro dans l'intervalle actuel [ti, ti+1; après quoi on compare le signal intégral obtenu Ii au signal de seuil fonctionnel et on fixe un deuxième intervalle de temps limité respectivement par les frontières gauche et droite des premiers intervalles de temps corres- pondant aux premiers instants d'excès du module du signal intégral I. sur le signal de seuil fonctionnel à condition d'une inversion du signal intégral; au cours dudit deuxième intervalle de temps on détermine l'extrémum global actuel du signal de biopotentiel et l'instant o il est atteint; ensuite on délimite un troisième intervalle de temps entre deux extrémums globaux voisins, on le compare à la période de stimulation et, à condition que chaque troisième

intervalle entre les extrémums globaux adjacents du bio-

potentiel se rapproche de la période de stimulation, on relève un certain nombre d'extrémums globaux actuels consécutifs; on compare ces extrémums globaux prélevés du signal de biopotentiel entre eux et, s'ils sont proches l'un de l'autre, on arrête les mesures et, après un traitement statistique des valeurs d'amplitude prélevées

des extrémums globaux, on détermine le potentiel électro-

oculographique constant de l'oeil; dans le cas o les conditions de rapprochement entre les troisièmes intervalles et la période de stimulation ou les extrémums globaux de biopotentiel entre eux ne sont pas vérifiées, on poursuit les mesures des amplitudes des signaux de biopotentiel jusqu'à réaliser toutes les conditions ci-dessus sans dépassement du nombre spécifié de cycles de stimulation; si, au bout d'un nombre donné de cycles de stimulation, seule la condition de proximité des valeurs d'amplitude des extrémums prélevés n'est pas satisfaite, on conclut à la fixation non équiangle du regard; si seule la condition de rapprochement entre les troisièmes intervalles de temps et la période de stimulation n'est pas vérifiée, on reprend le traitement automatique en augmentant à chaque fois le signal de seuil fonctionnel et, dans le cas o It signal de seuil fonctionnel en croissance atteint la

limite spécifiée,on conclutà del'impossibilité de déter-

miner le potentiel électro-oculographique constant de l'oeil. Le procédé de traitement automatique des signaux

électro-oculographiques selon l'invention permet d'amé-

liorer sensiblement la précision de mesure et la fiabilité de la détermination du potentiel électro-oculographique constant de l'oeil, et d'automatiser intégralement cette méthode de diagnostic.ce qui a oour effet, en cas de généralisation de celle-ci de réduire de 8 fois le

personnel nécessaire.

Un autre avantage du procédé de l'invention est qu'il offre un gain d'à peu près 25% sur le temps de traitement des signaux électrooculographiques, vu le fait que le dépouillement de mesures peut être automatique et très rapide. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la descritpion explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente des exemples de variation du signal de seuil fonctionnel FT en fonction de l'extrémum global du module max du signal de biopotentiel; IUmax - la figure 2a, la variation dans le temps t du signal

de biopotentiel d'entrée Ul après amplification et li-

mitation du spectre et les troisièmes intervalles de temps {Tkr - la figure 2b, les premiers intervalles de temps t et la tension L. variant linéairement dans les intervalles - la figure 2c, la variation dans le temps t du signal intégral I. pris aux points finaux des premiers intervalles de temps tif et les deuxièmes intervalles de temps XT2) - la figure 3, un exemple de signal de biopotentiel d'entrée U(t), traité suivant le procédé de l'invention; - la figure 4 est un schéma synoptique d'un dispositif

mettant en application ledit procédé de traitement auto-

matique des signaux électro-oculographiques. Le procédé de traitement automatique des signaux électro-oculographiques conforme à l'invention consiste en ce qui suit. Avant de commencer un cycle de mesure, on fixe la période Tsde stimulation visuelle et l'angle de stimulation Y égal à l'angle d'oculogyration lors du report du regard d'un stimulus lumineux à un autre. Le biopotentiel d'entrée de l'oeil est enregistré à l'aide de capteurs de biopotentiel placés aux angles externe

et interne de l'oeil.

Ensuite le biosignal enregistré est amplifié- et appliqué à des filtres qui limitent son spectre. La fréquence d'arrêt supérieure des filtres coincide avec

la fréquence maximale du spectre du signal électro-

oculographique, la fréquence d'arrêt inférieure étant soit tout à fait, soit à peu près, nulle. Dans la suite

de la présente description on a adopté, par exemple, une

fréquence d'arrêt inférieure f. 1 ce qui permet 1 3T, ce qui permet d'aiguiser "technologiquement" les extrémums du signal et de saisir les instants de report du regard. Il en est de

mmedcaf.

même du cas fi.< T -, o le signal de sortie des filtres

représente une suite d'impulsions rectangulaires bidirec-

tionnelles. Ensuite, on effectue la mesure de l'amplitude du signal de biopotentiel limité en spectre aux instants

choisis en fonction du mode opératoire à suivre.

Au cours d'un nombre prédéterminé de périodes de stimulation (généralement 1 à 20) on détermine l'extrémum global de la valeur absolue de biopotentiellu max servant à la formation d'un signal de seuil =ooiionnel FT. Le nombre optimal est de 4 à 5 period2 d t' iiulatio n, car on obtient alors, d'une part, une fi]. suffisammnnt élevée d'évaluation de l'extrémum global, et d'autre part, l'appareil moteur des yeux de patient n'a pas le temps de se fatiguer et fixe exactement le regard. Les mêmes périodes sont utilisées pour "entraîner" le patient et le synchroniser avec la commutation des stimulus visuels. Le signal de seuil fonctionnel FT qui sert à régler automatiquement le système de reconnaissance du signal électro-oculographique à un signal de biopotentiel concret est une fonction non décroissante monotone de l'extrémum global du module JUlmax du biopotentiel. Une fois formé, le signal de seuil fonctionnel FT demeure constant tout le long du cycle de mesure qui suit et est utilisé.pour éliminer les bruits dus au clignotement, aux tournements de tête, etc., tout comme les extrémums locaux non informationnels du biopotentiel de faible amplitude. il existe différentes formes de dépendance FT (JU max), représentées à la figure 1 dépendance A: d(FT) = const (1) d(umax) dépendance.B:im d(FT) o (2) iim dr....ma dépendance C: lim d(FT) = (3) l1u]i a( c IUtmax) dépendance D: d2(FT) = min

d(l,max)2 IUlm-

d2 (FT) l C 0 (4) "d2(T Md2(j max gJmax = max La dépendance linéaire (1) correspond à la condition de permanence du niveau relatif des parasites (clignotement,

report de regard erroné, etc.) par rapport au niveau du -

signal utile pour la totalité des patients à différentes valeurs de potentiel constant de l'oeil. Dans ce cas, le rapport de la valeur maximale du signal intégral (voir ci-après) au seuil fonctionnel est à peu près constant pour tous les patients et la détection se fait par rapport à un seuil relatif constant. Cette dépendance se maintient à l'intérieur d'un groupe de patients présentant une

faible dispersion de potentiel constant de l'oeil.

La dépendance (2) correspond à la "saturation" limite en cas de croissance du modulelijmax. Cela est vrai pour le passage du domaine des faibles valeurs de potentiel constant de l'oeil à celui des valeurs normales (absence

de pathologies de la rétine "vues" par l'électro-oculo-

graphie). Dans ce cas, le niveau de parasitage baisse

grâce à une fixation nette du regard.

La dépendance (3) correspond au passage du domaine des valeurs normales de potentiel constant à celui des valeurs supernormales, compatibles, elles aussi, avec les pathologies. Dans ce cas,le parasitage augmente de niveau et, par conséquent, le seuil fonctionnel doit être

plus élevé.

La dépendance (4) correspond au changement de signe de la dérivée seconde dans la plage de variations possibles du potentiel constant de l'oeil (de ILmax = min à || max = max) et cumule les trois dépendances ci-dessus du seuil fonctionnel de l'extrémum global du module |max du biopotentiel. Cette dépendance est la mieux mfax

adaptée à la détection d'un signal électro-oculographique.

Les expressions shk (x-a); k(x-a)2b+1; arc sin k(x - a) en sont des exemples parmi d'autres, o x est la variable

dépendante; k, a, b sont-les coefficients et les paramètres.

Etant donné que les plus grandes variations du seuil relatif ont lieu dans le domaine des faibles valeurs de

potentiel de l'oeil, exposé, lui aussi, aux bruits d'ampli-

fication et d'échantillonnage en cas de réalisation numérique du procédé, les dépendances (2)sont également performantes. Ce sont: ln(k(x + a); xX (0 < 1); thk(x + b), etc., o x est variable; k,P, a, b sont les coefficients et les paramètres. Les coefficients et les paramètres de la fonction FT (IUliax) sont déterminés par les conditions optimales de détection d'un signal électro-oculographique informa- tionnel sur un fond de bruits et de faux reports de regard

précités. Le meilleur critère d'optimalité est en l'occu-

rence celui de Neyman-Pearson assurant le maximum de probabilité de détection correcte pour une limitation du niveau maximal de probabilité de fausse alarme. En cas de non-détection de la suite des extrémums "corrects" d'un biosignal après le nombre spécifié de cycles de stimulation (voir ci-après), on cherche à réduire la probabilité de fausse alarme et à "atténuer" les conditions de détection chez les malades à mauvais visus par le jeu des coefficients

et la hausse de FT.

Il est à noter que, pour faciliter la réalisation technologique du procédé, il est possible d'effectuer des approximations des dépendances ci-dessus, en particulier

une approximation linéaire par morceaux ou une approxi-

mation par échelons.

Ensuite, tout le cycle de mesure est divisé en une suite de premiers intervalles de temps égauxbi, ti+11} ((to, t, t2... ti)t ti+)à la figure 2b et à la figure 3). Au cours de chacun desdits intervalles Lti, ti+ on forme un signal Li(t) qui est fonction du temps actuel t suivant une relation linéaire symétrique par rapport au zéro dans l'intervalle [ti, ti+ l (voir figure 2b). La relation

Li(t) = 2t- ti - ti+1 est un exemple parmi d'autres.

Toute autre fonction linéaire L' i (t) vérifiant les conditions ci-dessus peut être exprimée par Li(t): L'. (t) = OLi(t) (5) i 1

o i est la constante multiplicative (< > 0).

Dans la suite de la présente description, on appellera

signal en dents de scie" par exemple un signal Li (t).

Ensuite, pendant chaque intervalle ti, ti+on forme Ensuite, pendant chaque intervalle Ltir ti.fion forme un signal intégral Ii: Ii +1 L(t) (t) dt (6) o U(t) est le signal de biopotentiel limité en spectre

(figure 2a).

A la fin de chaque intervalle actuel [ti, ti+l on compare le signal intégral obtenu Ii au signal de

seuil fonctionnel FT (figure 2c).

Ensuite on fixe le premier instant t. à condition que dans l'intervalle [ti, ti+1j la valeur absolue du signal intégral Ii dépasse celle du signal de seuil

fonctionnel FT (instant t1 sur la figure 2c).

D'une manière analogue, on fixe l'intant tj+1 à +15 condition que dans l'intervalle [tj, tj+J1, pour la première fois après l'intervalle de temps Lti, ti+1l, la valeur absolue du signal intégral I. soit en excès sur le signal de seuil fonctionnel FT et qu'il y ait inversion du signal intégral par rapport à l'intervalle [ti, ti+] (instant t3 à la figure 2c). La suite desdits premiers instants constitue les deuxièmes intervalles de temps

T2 (2 2

Tk (T1, T2 et ainsi de suite sur la figure 2c).

Au cours de chaque intervalle de temps T2 on détermine k l'extrémum global du signal de biopotentiel obtenu après la limitation du spectre. Le type de l'extrémum global est déterminé par le signe du signal intégral Ii dans le deuxième intervalle de temps actuel T2 (pour Ii 4 n,

minimum; Ii > 0, maximum si X> 0 dans la formule (5)).

Ensuite on fixe les instants b k contenus dans k 2 2 les deuxièmes intervalles de temps respectifs Tk(eETk) et auxquels le signal de biopotentiel limité

en spectre a atteint ses extrémums globaux dans l'inter-

valle de temps Tk (voir figur 2 a).

Les instants consécutifs &ZJZ,.:,aarvont à former 3 une suite de troisièmes intez allie; a:m T, T ', *, o T (voir i". 2a) est déterminé comme étant un intervalle de temps entre les instants ri et Zi+l o le signal de biopotentiellimité en spectre atteint ses extrémums globaux adjacents dans les deuxièmes intervalles de temps consécutifs T2 et T2 c'est-à-dire que T = + -ri, i i+1 i' Ensuite il y a accumulation d'un nombre prédéfini

n (généralement n = 2 à 10) de derniers extrémums glo-

baux consécutifs du signal de biopotentiel limité en spectre à condition que soit réalisée la relation de rapprochement de la période de stimulation Ts des troisièmes intervalles de-temps Ti correspondant à chacun

desdits extrémums globaux du signal de biopotentiel.

Comme relation de rapprochement on peut, par exemple, utiliser la condition: TE_ [ Ts( 1 -), Ts(1 +) (7) o Ti est le i-ième intervalle de temps du troisième type; Ts est la période de stimulation; o est le paramètre de largeur de l!jntervalle de

proximité.

Le paramètre È est choisi en fonction de l'irrégu-

larité possible de retard aux reports de regard opposés du patient à la commutation des stimulus visuels. Pour la plupart des patients, l'irrégularité desdits retards

est limitée à 0,5 Ts et, par conséquent, S.0,5.

Dans notre cas, à la figure 3, la relation (7) n'est pas satisfaite pour les points extrémaux M,N,O,P,Rjet elle

est satisfaite pour les points F,G,H,J,K,S.

Le nombre n d'extrémums globaux du signal de biopotentiel 3C à relever doit satisfaire aux conditions suivantes: - il doit être suffisamment grand pour assurer une probabilité élevée d'appartenance desdits extrémums à une suite de reports de regard corrects (informationnels) sous un angle de stimulation donné et avec une période Ts; - il ne doit pas être trop grand pour ne pas fatiguer l'appareil moteur des yeux du patient, ce qui risquerait de provoquer un report de regard accidentel et une "rupture" de la détection consécutive: la totalité des

valeurs prelevées d'extrémums sera perdue et la probabi-

lité d'identification d'une suite de reports de regard informationnels de longueur donnée sera minime même chez

des patients à fixation de regard normal.

Ensuite, dès que le nombre n spécifié d'extrémums globaux Ui (i = 1 à n) est atteint, on les teste sur la

proximité de leurs valeurs absolues IU[ entre elles.

Comme critère de proximité on peut utiliser, par exemple, n'importe laquelle des relations ci-dessous: MAX Ill MIN 1 max (8) i

_ _ _ _ _ _ _ 1

MAI{u 1 i

22 MIN - M

i2 6 = MiN {jjll < Kmax (10)

MAX 3

i T

I 2 n -

n Ui max 4 = i 4 (11) n U n i o MAX ix} est la valeur maximale de la suite i 1 J [Xi} i=1-- n MIN x} est la valeur minimale de la suite i Xi i1 * n,

n est le nombre d'extrémums globaux prélevés.

Le critère (8) apparaît comme le plus intéressant, car les critères (9) et (10) peuvent donner de grandes valeurs pour MIN! et le critère (11) nécessite un grand nombre d'opérations, ce qui n'est pas de peu

d'importance pour la réalisation pratique du procédé.

Le paramètre 6max ( m = 1 à 4) qui définit les conditions optimales C'identification est fonction de l'irrégularité du biopotentiel aux reports de regard

opposés allant chez certains patients jusqu'à 50%. La-

dite irrégularité tient soit à l'asymétrie par rapport à l'axe de l'oeil des électrodes appliquées, soit à un report non équiangle de regard (éventuellement le strabisme), soit enfin à d'autres pathologies. De cette façon, les valeurs de 61 se situent dans l'intervalle [o, o,5 J La condition de proximité des amplitudes des extrémums est satisfaite pour les points F, G, H, J, K, S à la

figure 3.

Ensuite, si la condition de proximité des amplitudes

est réalisée, on arrête les mesures et on fait la sta-

tistique des valeurs des extrémums globaux prévelés dont les résultats sont sortis pour renseigner sur le potentiel électro-oculographique constant de l'oeil, Ainsi, pour n = 4, les mesures à la figure 3 peuvent être arrétées, par exemple, au point J. Le traitement statistique s'impose pour des raisons

de fiabilité d'évaluation de l'amplitude réelle du bio-

potentiel correspondant à l'écart de l'oeil d'un angle donné. Comme évaluation statistique on peut retenir, par exemple, la moyenne ou la médiane des modules lUides extrémums relevés (cf. "Two-Dimensional Digital Signal Processing II", Ed. by T.S.Huang. Springer-Verlag Berlin

Heidelberg, N.Y., 1981).

Il convient de remarquer que l'évaluation médiane est préférable à toute autre, car elle est moins sensible à la variation de la loi de distribution des bruits et aux parasites impulsionnels, mais, dans ce cas, le nombre

n d'extrémums enregistrés doit être impair.

Ensuite on effectue la sortie des résultats du traitement statistique avec, éventuellement, une normalisation sur l'angle de stimulation t ou son sinus, en vue d'avoir

le potentiel constant de l'oeil.

Or, si le nombre spécifié d'extrémums n'est pas prélevé ou que les extrémums accumulés ne satisfont pas au critère de proximité (relations 8 à 10), on poursuit les mesures jusqu'à épuiser le nombre prédéfini de cycles de stimulation. Ce nombre de cycles de recherche d'un signal électro-oculographique informationnel est de 20 à 50, ce qui s'explique par lanécessité de répéter une fois au moins le traitement automatique avec un seuil fonctionnel plus élevé avant de commencer le cycle suivant de mesures avec ou sans lumière (limite supérieure) de façon à assurer une probabilité élevée

de détection du signal (limite inférieure).

Dans le cas o le critère de proximité des amplitudes des extrémums prélevés est satisfait, les mesures et les stimulations sont arrêtées dans le cycle de stimulation respectif. Or, si aucun des deux critères cidessus n'est

satisfait a bout du nombre specifié de cycles de sti-

mulation, les mesures sont abandonnées et on cherche

à déterminer celui des critères qui n'est pas satisfait.

Si les mesures ont été poursuivies uniquement à cause de la nonsatisfaction du critère de proximité des amplitudes des derniers extrémums prélevés, on conclut à une fixation non équiangle du regard du patient et les mesures ne sont plus reprises. Dans ce cas, les résultats des mesures peuvent se présenter, par exemple, soit sous forme d'amplitudes maximale et minimale des extrémums prélevés,

soit sous forme de moyenne ou de médiane.

Dans le cas o on n'a pas pu atteindre le nombre prédêfini n d'extrémums, le signal de seuil fonctionnel FT est augmenté et on reprend le trai'-.rt automatique des signaux électro-oculographiques e isant montei à chaque fois le seuil fonctionnel de iço3 a satisfaie à tous les critères cidessus. Toutefois, si cette fois non plus les résultats de mesure n'ont pas été relevés et que le signal de seuil fonctionnel a déjà atteint la consigne, on met fin aux mesures et on décide qu'il est impossible de trouver le potentiel électro-oculographique

constant de l'oeil.

Grâce à l'augmentation du signal de seuil fonctionnel FT on arrive à "négliger" les reports de regard insigni-

fiants du patient, c'est-à-dire à réduire la probabilité de fausse alarme à l'application du critère de détection

de Neyman-Pearson.

La valeur maximale de seuil fonctionnel qui conduit à conclure à l'impossiblité de mesurer le potentiel constant de l'oeil est généralement supérieure à 2 à

20 fois à sa valeur initiale.

La figure 4représente le schéma synoptique d'un

dispositif pour réaliser le procédé de traitement automa-

tique de signaux électro-oculographiques selon l'invention.

Ce dispositif comporte un stimulateur visuel 1, des capteurs de signal de biopotentiel 2 ayant à leur sortie un montage série d'un amplificateur différentiel 3, d'un filtre 4, d'un bloc de calcul 5 et d'un bloc d'affichage 6. Le bloc de calcul 5 est relié à une mémoire 7. Le patient se place devant le stimulateur visuel 1. Les capteurs 2 qui sont situés sur le patient, aux angles interne et externe de l'oeil, se présentent sous forme de plaquettes de contact recouvertes de composé Ag-AgCl (cf. "Polygraph system planning manual", Nikon Kohden, Tokyo, Japan). Le stimulateur visuel 1 comprend des stimulus visuels 8 (généralement microlampes ou diodes

électro-luminescentes) et des circuits d'éclairage permet-

tant les mesures en phase lumineuses (cf. Arden G.B., Bar-

rada A., Kelsey T. "Brit. J. Ophtal.", 1962, 46,8, pp. 449-467). Les diodes électroluminescentes de stimulation sont disposées, d'une manière générale, à une distance angulaire ' = 10 à 40 par rapport à l'oeil du patient ( est l'angle de stimulation) et s'illuminent une à une au bout d'un temps égal à la période de stimulation

Ts (généralement Ts = 0,5 à 2,0 s).

Le patient doit suivre avec ses yeux la commutation des stimulus lumineux 8 en fixant nettement le regard.

Le signal de biopotentiel, amplifié par l'amplifi-

cateur différentiel 3 et limité en spectre par le filtre 4, est appliqué au bloc de calcul 5 qui est relié à la mémoire 7 et au bloc d'affichage 6 et qui commande aussi la commutation des stimulus visuels 8 dans le stimulateur

visuel 1.

Le fonctionnement du dispositif commence par la détermination au niveau du bloc 5 de la valeur maximale du module du signal de biopotentiel au cours, par exemple, de 5 cycles de stimulation, suivie de la formation d'une valeur de seuil fonctionnel FT. Ensuite, conformément au

procédé de l'invention, le bloc 5 passe au régime de dé-

tection du signal électro-oculographique correspondant aux premiers instants de report de regard opposés (à droite et à gauche) par la formation d'un signal intégral I. (6) dans chaque intervalle de temps actuel du premier

type!ti, ti+1 ( At = ti+1 - ti = const) et la compa-

raison de celui-ci à la valeur de FT. Simultanément, on effectue la recherche de l'extrémum Uj et de l'instant o celui-ci a été atteint. Aux instants {ti+:1, le bloc analyse la valeur de Ii. L'inversion du signal Ii, à condition que lii FT, changele type d'extrémum (min/max) et, si (Z' t:j 1= T3) satisfait à la condition (7) de proximité de T, la valeur de U. est s 31 mise en mémoire 7. Dans le cas contraire, toutes les

valeurs Pj sont perdues.

Ensuite, le bloc 5 teste les valeurs d'extrémums prélevés sur la régularité et décide soit de la poursuite de la recherche avec la valeur actuelle de FT, soit de l'arrêt des mesures et de la sortie des résultats sur le bloc d'affichage 6, soit de la reprise de tout le cycle

de mesures avec un seuil fonctionnel FT plus élevé.

R E V E NDI C ATI ON

Procédé de traitement automatique de signaux électro-

oculographiques, du type consistant à effectuer une stimulation visuelle du patient sous un angle et avec une période de stimulation donnés, à enregistrer le signal de biopotentiel de l'oeil du patient, à amplifier ledit signal de biopotentiel et à limiter son spectre, à mesurer l'amplitude du biopotentiel aux instants choisis et à traiter les valeurs d'amplitude mesurées du signal

de biopotentiel en vue de trouver le potentiel électro-

oculographique constant de l'oeil, caractérisé en ce que

le choix des instants de mesure de l'amplitude du biopo-

tentiel se fait par détermination de l'extrémum global de la valeur absolue du biopotentiel au cours d'un certain nombre de cycles de stimulation et par formation d'un signal de seuil fonctionnel lié à l'extrémum global par une dépendance fonctionnelle non décroissante, par partage de la totalité du processus suivant de mesures en une--suite de premiers intervalles de temps égaux au cours de chacun desquels on forme un signal intégral Ii ayant i pour expression: Ii = i+1 Li(t) U (t) d, t. o t est le temps actuel (t 6 [t, ti+l]); t1 est la frontière gauche du premier intervalle de temps actuel; ti+l est la frontière droite du premier intervalle de temps actuel; U(t) est le signal de biopotentiel limité en spectre; Li(t) est un signal variant linéairement, symétrique par rapport au zéro dans l'intervalle actuel Lti, ti+1]; après quoi on compare le signal intégral obtenu Ii au

signal de seuil fonctionnel et on fixe un deuxième inter-

valle de temps limité respectivement par les frontières

gauche et droite des premiers intervalles de temps corres-

pondant aux premiers instants de dépassement du seuil 1 9 ig fonctionnel par le module du signal intégral Ii à condition d'une inversion du signal intégral; au cours

dudit deuxième intervalle de temps on détermine l'extré-

mum global actuel du signal de biopotentiel et l'instant o il est atteint, ensuite on délimite un troisième intervalle de temps entre deux extrémums globaux voisins, on le compare à la période de stimulation et, à condition que chaque troisième intervalle entre les extrémums globaux adjacents du biopotentiel se rapproche de la

période de stimulation, on relève un certain nombre d'ex-

trémums globaux actuels consécutifs, après quoi on

compare ces extrémums globaux prélevés du signal de bio-

potentiel entre eux et, s'ils sont proches l'un de l'autre, on arrête les mesures et, après traitement statistique des amplitudes prélevées des extrémums globaux, on détermine le potentiel électro-oculographique constant de l'oeil; en cas de non réalisation des conditions de rapprochement entre les troisièmes intervalles et la

période de stimulation ou des extrémums globaux du bio-

potentiel entre eux, on poursuit les mesures des amplitudes des signaux de biopotentiel jusqu'à obtention de toutes les conditions mentionnées cidessus sans dépassement du nombre spécifié de cycles de stimulation; si, au bout d'un nombre spécifié de cycles de stimulation, seule la

condition de proximité des valeurs d'amplitude des extré-

mums prélevés n'est pas satisfaite, on conclut à la fixation non équiangle du regard, tandis que dans le cas o seule

la condition de rapprochement entre les troisièmes inter-

valles de temps et la période de stimulation n'est pas satisfaite, on reprend le traitement automatique en augmentant chaque fois le signal de seuil fonctionnel, et dans le cas o le seuil fonctionnel en croissance atteint la limite spécifiée, conclut à l'impossibilité de déterminer

le potentiel électro-oculographique de l'oeil.