FR3066097A1 - Dispositif et methode d'evaluation neuropsychologique - Google Patents
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Classifications
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'aide à la détection et/ou à la quantification de difficultés neuropsychologiques chez un patient, comprenant : L'affichage (100) sur un afficheur d'au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d'un pointeur (visible ou invisible) dans le stimulus visuel par le déplacement d'un dispositif de pointage actionné par le patient, L'enregistrement (200) de valeurs de paramètres de mouvement associées au cheminement du pointeur et/ou à l'action du patient sur le dispositif de pointage, La comparaison (300) des valeurs des paramètres de mouvement enregistrées à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d'un état neuropsychologique pathologique ou non.
Description
Dispositif et Méthode d’Évaluation Neuropsychologique
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif et une méthode d’évaluation Neuropsychologique par induction et analyse d’un comportement d’exploration visuelle sur interface tactile.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Au carrefour de la neurologie et de la psychiatrie, les besoins de détection et de caractérisation des troubles cognitifs, psychiatriques et moteurs sont devenus des composantes essentielles dans la prise en charge de nombreuses pathologies. Ces dysfonctionnements du système nerveux central peuvent être d’origines accidentelles, développementales, congénitales, chirurgicales, pharmacologiques et/ou la conséquence d’une pathologie neurologique ou psychiatrique. Elles touchent ainsi une large population de patients.
Pour le praticien, les moyens d’investigation de ces troubles sont en premier lieu l’entretien clinique, les tests neuropsychologiques puis, si appropriées ou disponibles, les méthodes d’imagerie cérébrale.
La première ligne d’investigation passe par un entretien et des tests qui nécessitent généralement d’établir une communication orale entre le patient et le praticien. De fait, de nombreux tests ne peuvent être réalisés soit parce que le patient n’a pas encore acquis des moyens de communication orale, comme des enfants en bas âge, soit qu’une barrière linguistique ne permet pas de communiquer, par exemple lorsque les praticiens interviennent auprès de personnes étrangères à leur langue de travail. Dans certains cas, les résultats de ces entretiens et tests peuvent être faussés, soit par le niveau d’étude et socio-culturel du patient, soit par une mise en échec volontaire ou inconsciente du patient. L’originalité du procédé proposé et du dispositif associé réside dans leur capacité à contourner plusieurs limitations caractéristiques des outils existants comme leur complexité d’utilisation, leur accessibilité, la durée d’examen, des problèmes de sensibilité/spécificité, des contre-indications médicales et/ou techniques ou encore des problèmes de robustesse à des effets psychologiques interférants. L’invention apporte une solution à ces problèmes afin de permettre la réalisation de tests en dépit de ces problèmes de communication, comme des tests précoces de détection de l’autisme ou de la maladie d’Alzheimer, par exemple. L’invention est une méthode de détection et de quantification des difficultés neuropsychologiques par l’induction et l’analyse de comportements d’exploration de scènes visuelles sur une interface tactile. Il s’agit donc d’une méthode qui peut être apparentée à la famille des tests neuropsychologiques permettant 1) la détection et la quantification de troubles fonctionnels impliquant une modification des stratégies de prise d’information visuelle et 2) la détection et quantification de troubles de la motricité.
EXPOSE DE L'INVENTION L’invention concerne un procédé d’aide à la détection et/ou à la quantification de difficultés neuropsychologiques chez un patient. On définit par état neuropsychologique une évaluation globale de l’ensemble des capacités cognitives, comportementales et émotionnelles d’un individu. Le procédé comprenant les étapes de : affichage sur un afficheur d’au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’un pointeur dans le stimulus visuel par le déplacement d’un dispositif de pointage actionné par le patient, enregistrement de valeurs de paramètres de mouvements associés audit cheminement de la ou des extrémités du patient sur l’afficheur, comparaison des valeurs des paramètres de mouvement enregistrés à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non.
Cette comparaison de valeurs permet au praticien de quantifier des troubles et de poser un diagnostic quant à la probabilité d’une éventuelle maladie neurologique et/ou psychiatrique.
Le stimulus visuel peut comprendre une image fixe ou une succession d’images de type vidéo.
Le pointeur peut être visible (curseur de souris par exemple) ou invisible.
Le dispositif de pointage peut consister en un dispositif de commande distant, tel qu’une souris d’ordinateur ou une boule de commande (également connue sous le nom « trackball » en anglais) connectée par des moyens de communication avec ou sans fil à l’afficheur. Dans ce cas, le dispositif de pointage peut comprendre des capteurs pour mesurer certaines valeurs de paramètres de mouvement, telles que la pression exercée par le patient sur le dispositif de pointage.
En variante, l’afficheur peut consister en un écran tactile formant dispositif de pointage. Dans ce cas, pour déplacer le pointeur dans le stimulus visuel, le patient peut utiliser : une ou plusieurs extrémités (tel qu’un doigt), et/ou un organe de préhension tel qu’un stylet ou tout autre organe de préhension connu de l’homme du métier.
Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé selon l’invention sont les suivants : l’afficheur et le dispositif de pointage consistent en un écran tactile, le pointeur consistant en au moins un point de contact entre l’écran tactile et : o un organe de préhension tel qu’un stylet, ou o au moins une extrémité du patient à la surface de l’écran tactile le stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle peut comprendre au moins une image affichée sur l’afficheur, chaque image affichée correspondant à une image initiale traitée pour : o avoir une première qualité d’affichage dans une première région en relation avec la position du pointeur, o avoir une deuxième qualité d’affichage différente de la première qualité d’affichage dans une deuxième région correspondant aux points de l’image non contenus dans la première région ; la première région peut inclure la position du pointeur (la position du pointeur coïncidant ou non avec la position du barycentre de la première région), ou ne pas inclure la position du pointeur et être espacée d’une distance non nulle constante par rapport à la position du pointeur (par exemple à 50 millimètre au-dessus de la position du pointeur), le procédé peut comprendre, préalablement à l’étape d’affichage, une étape de sélection d’au moins une image à afficher parmi une pluralité d’images de manière à provoquer une exploration visuelle spécifique à la mise en évidence d’une maladie neurologique ou psychiatrique particulière ; l’étape d’affichage peut comprendre les sous-étapes consistant à : o détecter la position du pointeur et localiser une position correspondante dans l’image affichée sur l’afficheur, o calculer une image traitée à partir de l’image initiale associée à l’image affichée, l’image traitée étant : sensiblement identique à l’image initiale dans une zone nette en relation avec la position du pointeur et son voisinage, dégradée avec un paramètre de dégradation périphérique au-delà de la zone nette, o afficher l’image traitée sur l’afficheur, o réitérer les sous-étapes précédentes ; les paramètres de mouvement peuvent comprendre les coordonnées du pointeur associées à sa vitesse de déplacement et/ou le temps de maintien sur un point particulier, et/ou la surface de contact et/ou la pression exercée sur le dispositif de pointage ; les valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non sont préalablement établies sur des cohortes de populations préalablement diagnostiquées comme présentant les états neuropsychologiques pathologiques ou non-pathologiques considérés ; les états neuropsychologiques pathologiques susceptibles d’être détectés comprennent les troubles neuro-développementaux, les maladies neurodégénératives, les dommages structurels du système nerveux central ainsi que les déficits d’origine fonctionnelle tels que les troubles psychiatriques ; les troubles neuro-développementaux comprennent les troubles envahissant du développement, les troubles du spectre autistique, les troubles comportementaux associés à une anomalie génétique (ex. Syndrome de Williams-Beuren, Syndrome de Rett, X-fragile, etc.) ou chromosomique (Trisomies, etc.), les troubles de déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH) les troubles dyslexiques et les troubles dyspraxiques, les maladies neurodégénératives comprennent en particulier la maladie d’Alzheimer, la sclérose en plaque, la dégénérescence cortico-basale (DCB), la démence fronto-temporale (DFT), la maladie de Pick, la démence à corps de Levy, les atrophies multisystématisées, les démences vasculaires et la maladie de Parkinson et les dommages structurels du système nerveux central comprennent notamment les lésions cérébrales d’origines chirurgicales, vasculaires, traumatiques, toxiques, anoxiques, ischémiques ainsi que les troubles neuropsychologiques associés (ex. la négligence spatiale unilatérale). les troubles psychiatriques comprennent en particulier les troubles anxieux, paniques, phobiques, obsessionnels compulsifs, le syndrome de Gilles de la Tourette, les troubles dissociatifs, de conversion, psychotiques, délirants, de l’humeur (dépressions), du comportement alimentaire, notamment anorexie, ainsi que les schizophrénies et l’état de stress post-traumatique. L’invention concerne également un dispositif d’aide à la détection et/ou à la quantification de difficultés neuropsychologiques chez un patient, le dispositif comprenant : un afficheur pour l’affichage d’un pointeur dans le stimulus visuel, un dispositif de pointage actionnable par le patient pour induire le déplacement du pointeur, une mémoire pour l’enregistrement de valeurs de paramètres de mouvement associés au cheminement du pointeur et/ou à l’action du patient sur le dispositif de pointage, des moyens de traitement pour la comparaison des valeurs des paramètres de mouvement enregistrés à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non. L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programmation destinées à exécuter les étapes du procédé décrit ci-dessus lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement des étapes d’un procédé de détection et/ou de quantification de difficultés neuropsychologiques, la figure 2 illustre schématiquement un exemple de dispositif de détection et/ou de quantification de difficultés neuropsychologiques, la figure 3 représente sur la partie supérieure (A1) la densité d’exploration d’un sujet représentatif de la population normale et sur la partie inférieure (A2) la densité d’exploration d’un sujet de 14 ans, non oralisant, présentant des troubles du spectre autistique importants, la figure 4 représente les différences de stratégie d’exploration entre une population de 20 sujets autistes de hauts niveaux et une population de 20 sujets contrôles. Sur la partie supérieure A1 sont représentées les parties de l’image plus explorées par la population autiste que par la population contrôle. Sur la partie médiane A2 sont représentées les parties de l’image plus explorées par la population contrôle que par la population autiste. Sur la partie inférieure sont représentées les distributions d’un score normalisé d’exploration B1 et B2 pour les deux populations - la figure 5 propose un exemple d’architecture pour réaliser un outil de diagnostic et d’évaluation des troubles de la cognition sociale en combinant l’exploration de plusieurs images et des outils de classification, la figure 6 présente à gauche la densité d’exploration d’une image pour un sujet représentatif de la population normale et à droite, la densité d’exploration d’un patient suite à un accident vasculaire cérébral avec des atteintes au niveau du lobe pariétal droit, la figure 7 présente sur la partie supérieure, la densité d’exploration moyenne calculée sur un set de 32 images pour un sujet sain représentatif de la population normale (à gauche) et d’un patient atteint de négligence spatiale unilatérale (à droite) ainsi que les indices d’asymétrie calculés à partir de ces données. Sur la partie inférieure est représentée la position de l’indice d’asymétrie du patient relativement à la distribution de cet indice d’asymétrie dans la population normale, évaluée sur une population de 20 sujets contrôles.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
On va maintenant décrire plus en détails la présente invention en référence aux figures. Dans la suite de la description et pour clarifier l’invention, on considérera que l’afficheur est un écran tactile formant dispositif de pointage (étant entendu que dans certaines variantes de réalisation, l’afficheur pourrait consister en un écran non tactile associé à un dispositif de pointage distant). On considérera également l’affichage d’une image fixe, étant entendu que l’invention s’applique également à l’affichage d’une succession d’images telle qu’une vidéo ou un diaporama.
La présente invention concerne un procédé de détection et/ou de quantification des difficultés neuropsychologiques chez un patient, comprenant les étapes de a) donner au patient une tablette tactile comprenant a1) des moyens capables de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’une ou plusieurs extrémités du patient à la surface dudit afficheur tactile et a2) des moyens d’enregistrement de valeurs de paramètres présélectionnés de mouvements associés audit cheminement de la ou des extrémités du patient, b) enregistrer les valeurs paramètres de mouvement du patient, et c) comparer les valeurs des paramètres enregistrés aux valeurs de paramètres préalablement établies caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non.
Les tablettes tactiles sont aujourd’hui largement employées dans la société, plusieurs modèles étant mis à disposition du public avec des écrans de différentes tailles, qu’il s’agisse de liseuses électroniques, de tablettes connectées ou de « smartphone ». Ces tablettes comprennent une surface d’écran qui sert d’une part à afficher des images (signes, textes et autres images) et d’autre part d’interface avec l’utilisateur avec des moyens de détection de tout contact entre l’utilisateur et l’écran, et de traiter les informations obtenues de ce contact, notamment sur sa localisation et des paramètres de mouvement. Ces tablettes avec des écrans dits tactiles sont des produits de grande distribution commercialisées notamment sous les marques Acer, Alldaymail, Apple, Archos, Artizlee, Asus, Fire, HP, IT Works, Lenovo, Microsoft, Samsung, et qui seront paramétrés pour la mise en œuvre du procédé. On peut aussi prévoir des produits préparés à façon, avec des tailles d’écran de dimensions variables, intégrés à des meubles, comme des tables tactiles ou des murs tactiles. L’origine, la structure et l’arrangement de la tablette tactile ne sont pas des facteurs limitants, l’homme du métier étant capable de la configurer pour provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’une ou plusieurs extrémités du patient à la surface de la tablette tactile et enregistrer les valeurs paramètres de mouvement du patient.
La taille et le support de l’écran ne sont pas des paramètres limitants pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. La taille de l’écran est adaptée pour laisser une liberté de mouvement suffisante à un enregistrement de paramètres adéquats pour l’état neuropsychologique évalué. La taille sera adaptée pour favoriser une manipulation aisée par le patient. De manière avantageuse, l’écran de l’afficheur tactile sera un parallélépipède de taille comprise entre 15 et 35 cm de diagonale.
Le patient peut employer toute extrémité de contact pour appliquer une pression sur la tablette tactile. De manière avantageuse, les extrémités employées par les patients sont les extrémités des membres supérieurs, en particulier les doigts d’une main, en général un seul doigt, souvent le pouce ou l’index. En variante, l’utilisateur peut utiliser un stylet ou tout autre objet connu de l’homme du métier.
En référence à la figure 1, on a illustré un exemple de procédé de détection et/ou de quantification des difficultés neuropsychologiques.
Le procédé comprend une étape d’affichage 100 sur l’afficheur d’au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’un pointeur (visible ou invisible) dans le stimulus visuel.
Par exemple, le stimulus visuel peut consister en une image affichée sur la tablette tactile selon une qualité d’affichage donnée, la mise en contact d’une extrémité du patient (ou d’un stylet, etc.) avec la surface de la tablette induisant une variation de la qualité d’affichage de l’image dans une région incluant : un (ou plusieurs) point(s) d’intérêt de l’image se superposant (ou non) au(x) point(s) de contact entre l’extrémité du patient (ou le stylet, etc.) et la tablette tactile, ainsi que un (ou plusieurs) point(s) voisin(s) de l’image s’étendant dans un voisinage du (ou des) point(s).
La variation de qualité d’affichage peut consister en une augmentation (ou une diminution) du contraste, de la luminosité ou de la netteté de l’image. Dans la suite, on décrira plus précisément le procédé selon l’invention en référence à une variation de la netteté de l’image.
Ainsi, l’exploration visuelle peut être induite de manière avantageuse par l’affichage floue d’une image à la surface de la tablette tactile, la mise en contact d’une extrémité du patient (ou d’un stylet, etc.) avec la tablette tactile rendant l’image nette autour (ou à proximité) du ou des points de contact entre la ou les extrémités du patient (ou du stylet, etc.) et la surface de la tablette tactile. L’homme du métier saura programmer la tablette tactile pour permettre cette mise au point de l’image autour (ou à proximité) du point de contact.
En pratique, un exemple de procédé pour faire varier la mise au point d’une image affichée autour d’un point de contact peut être le suivant : traiter une image initiale stockée dans une mémoire (locale ou distante) pour générer une image courante floue, afficher l’image courante floue sur la tablette tactile, éventuellement déclencher une temporisation pour limiter la durée du procédé, répéter les étapes successives suivantes : o détecter la position d’un point de contact entre le patient et la tablette tactile, et localiser une position correspondante dans l’image affichée, o calculer une image traitée à partir de l’image initiale, l’image traitée étant : sensiblement identique à l’image initiale dans une zone nette incluant la position du point de contact déterminée et son voisinage, dégradée avec un paramètre de dégradation périphérique au-delà de la zone nette, o afficher l’image traitée sur la tablette tactile (en remplacement de l’image précédemment affichée), o vérifier si une condition de fin de test est atteinte (par exemple si la durée d’exploration tactile a atteint un seuil prédéterminé et/ou si la distance d’exploration tactile a atteint un seuil prédéterminé).
Le procédé comprend également une étape d’enregistrement 200 de valeurs de paramètres de mouvements associés au cheminement de la ou des extrémités du patient sur la tablette tactile.
Les paramètres de mouvement peuvent comprendre : les coordonnées du point de contact à la surface de la tablette, la vitesse de déplacement du point de contact à la surface de la tablette, le temps de maintien sur un point particulier, l’aire de la surface de contact entre le patient et la tablette tactile, la pression exercée à la surface de la tablette tactile.
Les valeurs de paramètres de mouvements peuvent comprendre des données mesurées par des capteurs de la tablette tactile et/ou des informations calculées à partir de ces données mesurées.
De préférence, les paramètres de mouvement à enregistrer parmi la liste de paramètres de mouvement précités sont sélectionnés en fonction de l’état pathologique recherché. Cette sélection peut être faite a priori, seuls les paramètres pertinents étant enregistrés, ou bien a posteriori, l’ensemble des paramètres de mouvement et de pression étant enregistrés, la comparaison ne se faisant que sur les paramètres pertinents. L’étape d’enregistrement comprend le stockage dans une mémoire des valeurs de paramètres de mouvement. Ces valeurs de paramètres de mouvement sont avantageusement enregistrées périodiquement en parallèle de l’étape d’affichage.
Par exemple dans un mode de réalisation, à la suite de chaque étape consistant à détecter la position d’un point de contact entre le patient et la tablette tactile, l’étape d’enregistrement est mise en œuvre, et les valeurs de paramètres de mouvement (coordonnées du point de contact courant, vitesse de déplacement entre le point de contact précédent et le point de contact courant, temps de maintien en position sur le point de contact courant, pression exercée à la surface de la tablette tactile au point de contact courant, etc.) sont stockées dans la mémoire.
Ces valeurs de paramètres de mouvement sont ensuite traitées pour aider un praticien dans l’établissement d’un diagnostic. A cet effet, le procédé comprend une étape de comparaison 300 des valeurs des paramètres de mouvement enregistrés à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non.
Les valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non sont préalablement établies de manière usuelle sur des cohortes de populations préalablement diagnostiquées comme présentant des états neuropsychologiques pathologiques ou non-pathologiques.
Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape préalable de sélection de l’image à afficher parmi une pluralité d’images de manière à provoquer une exploration visuelle spécifique à la mise en évidence d’un trouble neuropsychologique particulier. L’homme du métier saura choisir la combinaison image / paramètres de mouvement en fonction de la pathologie recherchée. L’image est sélectionnée de manière à provoquer une exploration visuelle spécifique à la mise en évidence d’une maladie neuropsychologique particulière. L’homme du métier saura associer une telle image et la sélectionner pour favoriser le mouvement exploratoire en fonction de la maladie recherchée. L’image induisant sur une population de sujets sains une exploration relativement stéréotypée. A titre d’exemple, pour l’autisme des images contenant des éléments de nature sociale, comme des visages, des expressions faciales, des images ayant un fort contenu émotionnel, des scènes d’interaction entre agents et/ou entre un ou plusieurs agents et un ou plusieurs objets ainsi que des images présentant des répétitions d’objets, de formes ou de motifs sont préférées.
Pour la négligence spatiale unilatérale des images ayant un contenu informationnel aussi bien sur le côté gauche que le côté droit de l’image et induisant chez les sujets sains une exploration symétrique sur l’ensemble de l’image sont préférées. Le diagnostic se fait à partir d’une mesure d’asymétrie de l’exploration relativement à l’axe central du dispositif.
En référence à la figure 2, on a illustré un exemple de dispositif pour la mise en œuvre du procédé décrit précédemment.
Le dispositif comprend : un afficheur 1 (dans l’exemple illustré à la figure 2, une tablette tactile), une mémoire 14, et des moyens de traitement 13. L’afficheur tactile 1 permet l’affichage du stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’une ou plusieurs extrémités du patient à la surface de l’afficheur tactile. Cet afficheur tactile 1 est de type connu de l’homme du métier. Il comprend un écran d’affichage et des capteurs permettant de détecter un point de contact entre le patient et l’écran d’affichage. Il comprend également un processeur pour effectuer des calculs, et notamment localiser une position correspondante au point de contact dans l’image affichée sur l’écran d’affichage.
La mémoire 14 permet le stockage des valeurs de paramètres de mouvement. Cette mémoire 14 peut être intégrée à l’afficheur tactile 1, ou être distante de l’afficheur tactile 1. Dans ce cas, l’afficheur tactile 1 comprend des moyens de communication 12 (avec ou sans fil) pour transmettre les valeurs de paramètres de mouvement vers la mémoire 14. La mémoire 14 peut être une mémoire ROM/RAM, une clé USB, une mémoire d’un serveur central, ou tout autre type de mémoire connue de l’homme du métier.
Les moyens de traitement 13 permettent la mise en œuvre de l’étape de comparaison des valeurs des paramètres de mouvement enregistrés à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non. Là encore, ces moyens de traitement 13 peuvent être intégrés ou distants de l’afficheur tactile 1. Les moyens de traitement 13 peuvent par exemple consister en un/des ordinateur(s), un/des micro-ordinateurs), ou d’autres dispositifs connus de l’homme du métier tels qu’une station de travail.
Le dispositif selon l’invention permet, dans une méthode de diagnostic d’états neuropsychologiques pathologiques, de séparer l’étape de prise d’informations de l’étape de diagnostic, là où les tests usuels sont menés directement par le praticien, l’usage de la tablette selon l’invention permet une prise d’information par des personnes sur le terrain au contact des patients qui ne sont pas nécessairement des médecins capables de poser le diagnostic, les informations étant ensuite transmises au praticien capable de poser le diagnostic, quelle que soit sa localisation.
Le dispositif selon l’invention avec la mise en œuvre du procédé selon l’invention, met à la disposition des praticiens un test plus économe en coûts, notamment du fait qu’il ne nécessite pas de mobiliser un personnel hautement spécialisé pour l’étape de prise d’information. L’usage du dispositif selon l’invention permet, avec la mise en œuvre du procédé selon l’invention, de développer des systèmes experts plus sensibles et plus objectifs que les tests neuropsychologiques existants qui sont « praticien-dépendant ». L’usage du dispositif selon l’invention permet, avec la mise en œuvre du procédé selon l’invention, de multiplier les bases d’images normées et donc de proposer à un même patient des images différentes dans leur apparence mais identiques dans leur fonction, de manière à s’affranchir de l’effet « test-retest » (biais associé à des phénomènes d’habituation et d’apprentissage) permettant aussi de suivre des pathologies évolutives et l’efficacité des traitements. L’usage du dispositif selon l’invention permet, avec la mise en œuvre du procédé selon l’invention, de développer des tests de dépistage et la détection précoce de certaines pathologies.
EXEMPLES
Exemple 1 : Exemple d’une pathologie psychiatrique : Les troubles du spectre autistique. Définition de la pathologie : cf. Classification Internationale des Maladies - v10 (CIM-10) : F84 - « Pervasive and spécifie developmental disorders ».
Une caractéristique de la pathologie est la difficulté qu’éprouvent les patients à détecter et comprendre des visages, le regard, des relations entre agents, des contenus émotionnels, des scènes de type social. Il est possible de détecter et d’évaluer ces difficultés de manières spécifiques en faisant explorer aux patients des images a) contenant des éléments de nature sociale - comme des visages, des expressions faciales ainsi que des scènes d’interaction entre agents ; b) en sélectionnant des images provoquant chez une population de sujets sains une exploration relativement stéréotypée, facilement reproductible.
Un exemple caractéristique de comportement d’exploration anormal d’une scène sociale est représenté en figure 3. Sur la partie supérieure est représentée la densité d’exploration d’un sujet représentatif de la population normale A1. L’exploration de l’image se concentre sur la région la plus riche en information sociale (visages des petites filles - B1). Sur la partie inférieure est représentée la densité d’exploration A2 d’un sujet de 14 ans, non oralisant, présentant des troubles du spectre autistique importants. L’exploration évite volontairement les zones riches en information sociale B2 pour se concentrer sur des régions présentant d’autres détails (mur de brique).
Les troubles du spectre autistique constituent un handicap complexe à large spectre. Ainsi, l’intensité des symptômes peut être très différente d’un sujet à un autre. L’intérêt de la technologie est de proposer une méthode permettant une évaluation quantitative de l’intensité du handicap, tout en ayant une sensibilité suffisante pour détecter les difficultés d’intensités modérées. Cette capacité de la technologie est illustrée par la figure 4. La différence de stratégie d’exploration entre une population de 20 sujets autistes de hauts niveaux et une population de 20 sujets contrôles est illustrée sur la partie supérieure A1 et médiane A2. Sur la partie supérieure A1 sont représentées les régions de l’image plus explorées par la population autiste que par la population contrôle. Sur la partie médiane A2 sont représentées les régions de l’image plus explorées par la population contrôle que par la population autiste. Les zones visages/bouches sont plus intensément explorées par la population contrôle alors que les cheveux, jouets et autres détails de l’environnement sont plus explorés par la population autiste. Les patients inclus lors de cette analyse sont des jeunes adultes oralisants, diagnostiqués autistes lors de leur enfance et régulièrement suivi dans l’accompagnement de leur handicap. Ils ont donc pu développer de nombreuses stratégies de compensation et on des troubles du spectre autistique considérés comme modérés. Néanmoins, la technologie est capable d’identifier les difficultés résiduelles dans cette population. La figure 4, partie inférieure, représente les distributions B1 d’un score normalisé d’exploration pour les deux populations. Ce score est calculé en combinant deux paramètres : - la corrélation entre la densité d’exploration du sujet et une densité d’exploration de référence (calculée sur une population de référence). - L’erreur quadratique moyenne entre la trajectoire d’exploration du sujet et une trajectoire moyenne de référence (calculée sur une population de référence).
Les distributions estimées sont bien distinctes et la capacité de discrimination du score et de l’image est indiquée par une courbe ROC (Receiver Operating Characteristic) B2, les performances comme outils diagnostic étant estimée par l’AUC (Area Underthe Curve) ici de 85%.
Se basant sur ces observations, il est possible de réaliser un outil de diagnostic et d’évaluation des troubles de la cognition sociale en combinant l’exploration de plusieurs images et des outils de classification supervisée. La figure 5, propose un exemple d’architecture pour cet outil.
Module 1 : A : Base de données images (expert) B : Exploration par un panel de sujets sains C : Extraction des paramètres d’exploration D : Images rejetées (non stéréotypées) E : Base de données normative (images + paramètres d’exploration) F : Base de données d’images normatives à fort pouvoir discriminant
La sélection des images se fait dans un premier temps par un expert/l’homme du métier selon le critère a et d’ergonomie (scènes sociales, complexité de la scène limitée, présence de détails ‘non-biologiques’ dans l’environnement, etc.). Ces images sont ensuite explorées par une population de référence. De ces primo-explorations sont extraits pour chaque image un certain nombre de critères : vitesse / densité d’exploration / trajectoire effectuée / asymétrie de l’exploration. Ces critères sont normalisés et toute exploration suivante sera normalisée selon cette population de référence.
Lors de cette primo-évaluation, peut être rejeté de la base de données images des scènes qui ne suscite que des explorations faiblement stéréotypées (qui présentent une grande diversité d’exploration entre les sujets) afin d’optimiser le pouvoir discriminant de la base de données image.
Module 2 : G : Exploration par un panel de sujets sains H : Exploration par un panel de patients (pathologie cible) I : Exploration par un panel de patients (autres pathologies) J : Extraction des paramètres d’exploration normalisés K : Classification supervisée (ex. SVM/multiclass SVM) L : Scores (probabilités a postériori) M : Sélection de variables, optimisation de la base de données image
Le second module consiste à utiliser des outils de classification supervisée pour intégrer les différentes stratégies d’exploration d’un même set d’image par différentes populations de patients et de sujets représentant la population normale. Les probabilités apostériori d’appartenance à une classe constitue un indicateur diagnostic et d’évaluation des troubles qui sont récupérés par le personnel soignant. Au cours des apprentissages, des méthodes de sélection de variables peuvent être utilisées pour rejeter des images à faible pouvoir discriminant et optimiser l’outil diagnostic.
Les performances de classification obtenues avec cette architecture, sur la population de 20 sujets autistes ayant des troubles modérés, une population de sujets contrôles représentative de la population normale et un set d’image non-optimisé de 32 scènes sociales est de 100%, et 82.14% après validation croisée (Leave One Out Cross Validation). Algorithme de type SVM RBF - Détermination automatique de la taille du noyau, contrainte sur les multiplicateurs de Lagrange = 2 (Box Constraint), pas de sélection de variables.
Exemple 2 : Exemple d’une pathologie neurologique : La négligence spatiale unilatérale. Définition de la pathologie : cf. Classification Internationale des Maladies - (CIM-10 - 2015/16) : R41.4 - « Neurologie neglect syndrome ».
Par définition (Heilman, Valenstein et Watson -1985), la négligence spatiale unilatérale, ou héminégligence est : Un trouble neurologique impliquant pour un patient des difficultés à signaler, à répondre et/ou à s’orienter vers des stimuli nouveaux ou porteurs de signification lorsque ceux-ci sont présentés dans l’hémiespace contralésionnel. Ce handicap apparaît le plus souvent (mais pas seulement) à la suite d’un accident vasculaire cérébral avec lésions corticale au niveau du lobe pariétal droit. L’analyse de l’exploration spontanée d’images selon l’invention permet de détecter et de quantifier chez un patient l’évolution de ce syndrome avec une grande sensibilité. La figure 6 présente à gauche la densité d’exploration d’une image pour un sujet représentatif de la population normale. A droite, est représenté la densité d’exploration d’un patient suite à un accident vasculaire cérébral avec des atteintes au niveau du lobe pariétal droit. Si les sujets sains explorent sans difficulté la scène en identifiant l’ensemble des protagonistes dans l’image, le patient néglige toute l’information présentée dans son hémiespace gauche.
La figure 7 présente sur la partie supérieure, la densité d’exploration moyenne calculée sur un set de 32 images pour un sujet sain représentatif de la population normale (à gauche) et d’un patient atteint de négligence spatiale unilatérale (à droite). Un indice d’asymétrie peut être calculé à partir de ces densités en calculant - par exemple - la proportion de la distribution située sur le côté droit de l’interface tactile. Ainsi, une valeur de 50% de l’indice indique une exploration équivalente sur le côté gauche et le côté droit, alors qu’une valeur de 0% indiquera un biais total à gauche et 100% un biais total à droite. La partie inférieure indique la distribution de cet indice dans la population normale estimée à partir d’une population de référence et le positionnement sur cette distribution du patient présenté ici. Ce positionnement est un bon indicateur de l’extrême sensibilité de la méthode, permettant 1) une détection rapide du handicap, 2) un outil efficace pour quantifier l’intensité du handicap et fournir un indice objectivable de la vitesse de rémission et de l’efficacité des procédures de soin et de remédiation cognitive.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Procédé d’aide à la détection et/ou à la quantification de difficultés neuropsychologiques chez un patient, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : - affichage (100) sur un afficheur d’au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’un pointeur (visible ou invisible) dans le stimulus visuel par le déplacement d’un dispositif de pointage actionné par le patient, - enregistrement (200) de valeurs de paramètres de mouvement associées au cheminement du pointeur et/ou à l’action du patient sur le dispositif de pointage, - comparaison (300) des valeurs des paramètres de mouvement enregistrées à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit et au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle comprend au moins une image affichée sur l’afficheur, chaque image affichée correspondant à une image initiale traitée pour : o avoir une première qualité d’affichage dans une première région en relation avec la position du pointeur, o avoir une deuxième qualité d’affichage différente de la première qualité d’affichage dans une deuxième région correspondant aux points de l’image non contenus dans la première région.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape d’affichage (100) comprend les sous-étapes consistant à : o détecter la position du pointeur et localiser une position correspondante dans l’image affichée sur l’afficheur, o calculer une image traitée à partir de l’image initiale associée à l’image affichée, l’image traitée étant : sensiblement identique à l’image initiale dans une zone nette en relation avec la position du pointeur et son voisinage, dégradée avec un paramètre de dégradation périphérique au-delà de la zone nette, o afficher l’image traitée sur l’afficheur, o réitérer les sous-étapes précédentes.
- 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, lequel comprend en outre, préalablement à l’étape d’affichage (100), une étape de sélection d’au moins une image à afficher parmi une pluralité d’images de manière à provoquer une exploration visuelle spécifique à la mise en évidence d’une maladie neurologique et/ou psychiatrique particulière.
- 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel les paramètres de mouvement comprennent les coordonnées du pointeur associées à sa vitesse de déplacement et/ou le temps de maintien sur un point particulier et/ou l’aire de la surface de contact et/ou la pression exercée sur le dispositif de pointage.
- 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non sont préalablement établies sur des cohortes de populations préalablement diagnostiquées comme présentant les états neuropsychologiques pathologiques ou non-pathologiques considérés.
- 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les états neuropsychologiques pathologiques susceptibles d’être détectés comprennent les troubles neurodéveloppementaux, les maladies neurodégénératives, les dommages structurels du système nerveux central et les déficits d’origine fonctionnelle tels que les troubles psychiatriques.
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les troubles neuro-développementaux comprennent les troubles envahissant du développement, les troubles du spectre autistique, les troubles comportementaux associés à une anomalie génétique (ex. Syndrome de Williams-Beuren, Syndrome de Rett, X-fragile, etc.) ou chromosomique (Trisomies, etc.), les troubles de déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité (TDAH), les troubles dyslexiques et les troubles dyspraxiques.
- 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les maladies neurodégénératives comprennent en particulier la maladie d’Alzheimer, la sclérose en plaque, la dégénérescence cortico-basale (DCB), la démence fronto-temporale (DFT),la maladie de Pick, la démence à corps de Levy, les atrophies multisystématisées, les démences vasculaires et la maladie de Parkinson.
- 10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les dommages structurels du système nerveux central comprennent notamment les lésions cérébrales d’origines chirurgicales, vasculaires, traumatiques, toxiques, anoxiques, ischémiques ainsi que les troubles neuropsychologiques associés (ex. la négligence spatiale unilatérale).
- 11. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les troubles psychiatriques comprennent en particulier les troubles anxieux, paniques, phobiques, obsessionnels compulsifs, le syndrome de Gilles de la Tourette, les troubles dissociatifs, de conversion, psychotiques, délirants, de l’humeur (dépressions), du comportement alimentaire, notamment anorexie, ainsi que les schizophrénies et l’état de stress post-traumatique.
- 12. Dispositif d’aide à la détection et/ou à la quantification de difficultés neuropsychologiques chez un patient, caractérisé en ce que le dispositif comprend : un afficheur (1) pour l’affichage d’au moins un stimulus visuel capable de provoquer une exploration visuelle associée au cheminement d’un pointeur dans le stimulus visuel, - un dispositif de pointage actionnable par le patient pour induire le déplacement du pointeur, une mémoire (14) pour l’enregistrement de valeurs de paramètres de mouvement associés au cheminement du pointeur et/ou à l’action du patient sur le dispositif de pointage, - des moyens de traitement (13) pour la comparaison des valeurs des paramètres de mouvement enregistrés à des valeurs de paramètres de référence caractéristiques d’un état neuropsychologique pathologique ou non.
- 13. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programmation destinées à exécuter les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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