WO2008155488A2 - Procede, dispositif et systeme pour reduire les artefacts affectant les signaux electrophysiologiques et dus aux champs electromagnetiques - Google Patents

Procede, dispositif et systeme pour reduire les artefacts affectant les signaux electrophysiologiques et dus aux champs electromagnetiques Download PDF

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WO2008155488A2
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electrophysiological
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Jacques Felblinger
Michel Kraemer
Jean-Philippe Blonde
Roger Abächerli
Vincent Frick
Johann-Jakob Schmid
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Institut National Polytechnique de Lorraine
Universite de Strasbourg
Schiller Medical SAS
Centre Hospitalier Universitaire de Nancy
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Universite de Strasbourg
Schiller Medical SAS
Centre Hospitalier Universitaire de Nancy
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method, a sensor device and a system for the purpose of collecting at least one electrophysiological signal for its visualization, printing, analysis and interpretation as part of the monitoring of the patient from whom it is collected. and for the activation of secondary functions.
  • These secondary functions may be prospective or retrospective synchronization of an imager (eg Magnetic Resonance Imaging, Positron Emission Tomography, X-ray Computed Tomography, Scintigraphy, Ultrasound).
  • an imager eg Magnetic Resonance Imaging, Positron Emission Tomography, X-ray Computed Tomography, Scintigraphy, Ultrasound.
  • Maglife C An example of a device and system fulfilling this purpose is the Applicant's monitor known as Maglife C, which collects the electrocardiogram in an MRI environment.
  • Magnetic resonance imaging allows non-invasive examinations in clinical routine.
  • This technique uses a magnet of high value, mainly in the form of a tunnel, in which the patient is lying down.
  • magnetic field gradients and radio frequency pulses are used in selected sequences according to the desired images.
  • the electrophysiological signals generally concerned in the context of the present invention are the ElectroCardioGram (ECG), the ElectroEncephaloGram (EEG), the ElectroMyogram (EMG) and the ElectroOcculogram (EOG). These signals can be used during MRI scans either for patient monitoring ("Monitoring"), for MRI sequence synchronization or for research purposes.
  • ECG ElectroCardioGram
  • EEG ElectroEncephaloGram
  • EMG ElectroMyogram
  • EOG ElectroOcculogram
  • the use of the electrocardiogram for prospective or retrospective synchronization of the imager does not necessarily require perfect suppression of signal interference.
  • the synchronization signal can be obtained from the combination and processing of several electrocardiological signals collected simultaneously (US-2006/173249).
  • Laudon uses a conductive loop near the measurement site of the ECG to collect signals identical to the interferences that are superimposed on the electrocardiological signal in order to get rid of it (subtraction). This approach is not entirely satisfactory because it has been shown that most of the artifacts are generated in the tissues, which the conductive loop can not measure (Felblinger, 1994).
  • US Pat. No. 6,873,869 (or EP 1,050,270) has proposed a method which consists in simultaneously measuring two electrophysiological signals, one with the aid of two electrodes placed on the thorax, approximately from on the other side of the heart, and the other by means of two electrodes placed symmetrically to the preceding ones with respect to the median line of the thorax, on the same horizontal line.
  • the first set of electrodes mainly measures the ECG electrophysiological signal with interference and the second one mainly measures the interference. By subtracting these two signals, it has been possible to reduce interference in many cases.
  • the two measurements are not performed in the same place, which results in the interference being taken into account at a zone that is distinct from the measurement zone.
  • the second set of electrodes not only measures the interference, but also a part of the useful signal, and therefore its subtraction of the signal provided - A - by the first set of electrodes does not lead safely to an electrophysiological signal not decreased and undisturbed.
  • An improvement of this method which is based on estimating interference only from electrophysiological signals, can be achieved by the use of more sophisticated signal processing methods (eg adaptive filtering, principal or independent component analysis). ).
  • Allen (2000) proposes a method based on the suppression of the average artefact computed during a training sequence. This method is based on the fact that the artifact is identical throughout the sequence, which is generally the case for functional MRI but can not be generalized to MRI.
  • Sijbers (1999) uses data from the applied MRI sequence. This solution is only possible on research systems for which the MRI sequences used are totally known.
  • the currents of the gradient coils do not correspond exactly to the local magnetic fields produced and measurable, and therefore not to the perturbations induced by these fields. Indeed, the currents in the coils take into account the compensation of these eddy currents so as to obtain the desired field at any point of the volume called "Field of View" which is the possible area for imaging .
  • the main object of the present invention is to propose a solution that makes it possible in particular to overcome the above-mentioned difficulties and limitations, by taking into account the local real disturbance factor, and not its generation or its effects.
  • the subject of the invention is a method for collecting with a sensor device at least one physiological signal of a living subject subjected to at least one electromagnetic field, in particular subjected to an electromagnetic environment such as exists in an investigation apparatus exploiting magnetic resonance, consisting in performing a physical acquisition of at least one electrophysiological signal at or on the subject, and at least one pretreatment operation of said at least one electrophysiological signal taken, by the intermediate means corresponding means, characterized in that it also consists of carrying out, by means of additional means, a measurement of at least one characteristic of the electromagnetic environment at or in the immediate vicinity of the point or zones acquiring the electrophysiological signal (s) on the subject, and correcting the or each electrophysiological signal e SP raised and pre-processed, according to said at least one measurement signal SM, possibly pre-processed, of at least one characteristic of the electromagnetic environment of the one or more points or areas of acquisition of said signal SP.
  • the principle underlying the present invention therefore consists, unlike the known methods presented above, measuring, preferably continuously, at least one characteristic of the magnetic field and the variations thereof at the very location of the electrophyisiological signal collection disturbed by the variations of said magnetic field.
  • the pretreatment of said at least one signal recorded may include in particular one or more of the following operations: amplification, filtering, selection of the treatment channel or channels.
  • the characteristic of the electromagnetic environment measured directly at or in close proximity to the or each point of acquisition of the electrophysiological signal (s) may be the magnitude of the local magnetic field vector in one or more directions.
  • An alternative embodiment consists in directly measuring, at or close to the or each point of acquisition of the electrophysiological signal or signals, the value of the magnetic field gradient (s) present in one or more directions, these field gradients being the main disrupters and artefact generators for electrophysiological signal measurements in the MRI environment.
  • the method may consist, in addition, of producing, with appropriate means, a modulation, an adaptation to the transmission mode and a transmission to a remote management and processing unit, possibly associated with printing and / or display means, of said at least one pre-processed electrophysiological signal and said at least one measurement signal of at least one characteristic of the electromagnetic environment of the one or more points or zones of acquisition of the signal mentioned above, possibly also pre-processed.
  • the method may consist in performing the corrective treatment of the or each electrophysiological signal SP as a function of said at least one measurement signal SM by means of a suitable means integrated in the sensor device. and then to achieve, with suitable means, a modulation, an adaptation to the transmission mode and a transmission to a remote management and processing unit, possibly associated with means for printing and / or displaying said at least one corrected electrophysiological signal.
  • the invention also relates to a sensor device for at least one physiological signal of a living subject subjected to at least one electromagnetic field, in particular subjected to an electromagnetic environment as existing in an investigation apparatus exploiting magnetic resonance, comprising means for physically acquiring at least one electrophysiological signal on the subject, such as electrodes, and less pretreatment means of said at least one electrophysiological signal taken, which sensor device also comprises additional means for measuring at least one characteristic of the electromagnetic environment at or near the point or points; acquisition zones of the electrophysiological signal (s) on the subject.
  • the aforementioned additional means advantageously comprise at least one magnetic field sensor providing a measurement signal function of the amplitude of the magnetic field vector at said sensor and at least one preprocessing means of the signal delivered by the or each sensor.
  • the sensor device comprises at least one pair of magnetic field sensors arranged in a spaced manner in a given direction, so as to provide the value of at least one field gradient in one direction.
  • the additional means comprise at least one magnetic field sensor in the form of a Hall effect sensor for measuring the amplitude of the local magnetic field vector or, alternatively, at least a pair of Hall effect sensors spaced in a given direction to measure the value of at least one magnetic field gradient in one direction.
  • the electrophysiological (s) and magnetic (s) measurement signals are transmitted separately from the sensor device and the corrective processing of the first signals as a function of the second signals is performed outside the device.
  • sensor for example by a processing unit located remote from said sensor device, in or out of the enclosure enclosing the magnetic resonance apparatus.
  • the sensor device further comprises means for modulating, adapting to the mode of transmission and transmission for said at least one pre-processed electrophysiological signal and for said at least one signal for measuring at least one characteristic of the electromagnetic environment of the at least one points or areas of acquisition of the aforementioned signal, possibly also pre-processed.
  • the correction of the electrophysiological signal or signals is carried out at the level of the sensor device itself.
  • the latter also comprises, on the one hand, a means for correcting the electrophysiological signal or each electrophysiological signal recorded and pre-processed according to said at least one measurement signal, possibly pre-processed, of at least one characteristic of the environment electromagnetic of the point or zones of acquisition of the aforementioned signal, and, secondly, a means of modulation, adaptation to the mode of transmission and emission for said at least one corrected electrophysiological signal.
  • the sensor device is adapted to advantageously allow the implementation of variants of the method described above.
  • the pretreatment means of said at least one electrophysiological signal and the additional means, as well as optionally the modulating and adaptation means for the transmission mode and the correction means are implemented in the form of integrated microelectronic components (so as to avoid as much as possible any disturbance of the surrounding electromagnetic field), preferably mounted or formed on a printed circuit or a similar substrate, preferably overmolded or mounted in a suitable protective housing.
  • the subject of the invention is also a system for acquiring at least one electrophysiological signal of a living subject subjected to an examination by an NMR apparatus, in particular an MRI (magnetic resonance imaging) examination.
  • system comprising in particular a management and processing unit and at least one sensor device connected to said unit, said at least one sensor device being positioned on the subject and the processing unit being located at a distance, characterized in that Ie or each sensor device is a sensor device as discussed above and described in more detail below.
  • FIG. simplified block diagram of a sensor device according to the invention FIG. 2A is a block diagram of an acquisition system according to the invention, comprising a sensor device;
  • FIG. 2B is a schematic diagram of an acquisition system according to the invention constituting an equivalent, but more integrated variant embodiment of that shown in FIG. 2A, and
  • FIG. 3 is a partial schematic view from above of FIG. an elongated human subject illustrating possible positions for the electrodes of the sensor device according to the invention for reading electrocardiogram signals 9 (A) and for reading out an electroencephalographic signal 9 (B).
  • the acquisition system 13 consists mainly of two subsets, namely:
  • one or more sensor devices 1 which makes it possible to collect at least one electrophysiological signal SP (for example: EEG, ECG, etc.) of at least one measurement signal SM of local magnetic field.
  • the patient is placed in the tunnel of the imager and the measured BO field is parallel to the major axis of this tunnel.
  • a treatment and management unit 14 placed at a distance from the patient, possibly outside the isolated enclosure enclosing the magnetic resonance apparatus.
  • the sensor device 1 comprises, from the functional point of view, essentially two acquisition and at least signal preprocessing chains, namely:
  • the sensors 7 measuring the local magnetic characteristics are preferentially integrated in the protection case 1 'of the sensor device 1, whereas the electrodes 3 taking up the signals SP are generally connected to the sensor device 1 by conductors 3' of short length, even mounted on the underside of said housing the.
  • the chain dedicated to the electrophysiological signals SP may comprise several channels (two paths are represented in FIG. 1), and each channel for collecting an electrophysiological signal consists of at least two electrodes 3 connected to a corresponding signal amplifier 5 by via short conductive cables 3 '.
  • a signal conditioning module 6 SP forming with the amplifier 5 pretreatment means, provides filtering and selection of acquisition channels. The selection of the branches can also be done upstream of the amplifier 5.
  • electrophysiological signal acquisition chains SP can be associated in the sensor device 1.
  • a measurement of one or more characteristics of the local magnetic field is performed in said sensor device 1.
  • This measurement is advantageously made by using the Hall effect at one or more sensors 7, but other techniques could be used.
  • the number of measuring points, and therefore of sensors 7, of the magnetic field can be easily increased thanks to the use of microelectronic technology.
  • each sensor 7 may consist of a Hall sensor in the form of a standard CMOS semiconductor microelectronic circuit, preferably of the type having a surface of a few mm 2 (for example of 1 to 15 mm 2 , preferably about 1 to 10 mm 2 ) and a measurement accuracy of the order of 10 to 100 microteslas.
  • CMOS semiconductor microelectronic circuit preferably of the type having a surface of a few mm 2 (for example of 1 to 15 mm 2 , preferably about 1 to 10 mm 2 ) and a measurement accuracy of the order of 10 to 100 microteslas.
  • the correction of the magnetic interference affecting the electrophysiological signals SP is made directly in the sensor device 1 by a processing circuit 12 forming a correction means (shown in broken lines in FIG. 1), or all the electrophysiological signals SP and measurement of the magnetic fields SM are transmitted to the outside of the sensor device 1 after pretreatment and conditioning and the treatment of the magnetic interference is carried out outside the sensor device 1, in a module 14 'adapted from the management and processing unit.
  • modulation and adaptation of the signals to the transmission mode are carried out in an adapted module 10, 11, then the signals are transmitted to the system 14 by any transmission mode compatible with a magnetically disturbed environment of the type MRI.
  • the transmission of the pretreated or pretreated and corrected SP electrophysiological signal (s) and, if appropriate, of the magnetic field SM measurement signal (s), or magnetic field gradients is carried out according to a series transmission mode chosen from the group formed by the optical fiber transmission, the radiofrequency transmission and the transmission by shielded electrical conductors.
  • conversion and demodulation means for example in the form of modules 16 adapted to the outdoor unit 14, process the received signals before their operation.
  • the sensor device 1 comprising the means 4 to 12 above is designed to have the lowest possible consumption thus allowing an autonomous power supply.
  • One of the basic principles guiding its design may be the use of standard microelectronics technology.
  • FIG. 2A of the accompanying drawings an embodiment variant of the overall system according to the invention is described below by way of example, more particularly in connection with the acquisition of ECG signals.
  • This figure represents, in block diagram form, a system 13 for acquiring at least one electrophysiological signal SP of a living subject 2 subject to examination by an MRI examination.
  • This system 13 comprises in particular a unit 14 for management and processing and at least one sensor device 1 connected to said unit, said at least one sensor device 1 being positioned on the subject 2 and the processing unit being located at a distance.
  • the or each sensor device 1 (only one is shown in Figure 2A), powered for example by a battery, a battery or light energy, allows the collection of the ECG of a subject 2 with two electrodes 3 connected to the housing l 'via two conductors 3', preferably the shortest possible.
  • a stage or module 4 comprising at least one instrumentation amplifier and a filtering device, together forming the preprocessing means, delivers the ECG signal (SP) with the desired gain, dynamics and bandwidth.
  • the stage or module 8 carries out shaping of the SM signals from the Hall sensors 7 with the desired gain, dynamics and bandwidth (pretreatment means).
  • the two or three measured signals are, in modules common to the two acquisition chains (10, MUX, 11), multiplexed (in
  • the optical fiber 15 connects the sensor device 1 and the processing unit 14, which can be placed at a distance.
  • optical signals are rendered in electronic form in an O / E conversion module 17 and transmitted to a processing module 14 'to be demultiplexed, demodulated and digitized.
  • the processing for suppressing interference is performed from these digitized data.
  • the synchronization of the serial link 15, 15 'between the or each sensor device 1 and the processing unit 14 is ensured by a clock 18 transmitted by the optical fiber 15' after electrical / optical I / O transformation in a module 17 ' adapted and used after optical / electrical transformation O / E (at 11 ') for controlling the modulator 10 and the multiplexer MUX, via the counter 19.
  • the management and processing unit 14 is connected to the or each sensor device 1 by a bidirectional serial link 15, 15 'enabling the transmission of the or each physiological signal SP collected by the sensor device (s). 1, and if appropriate said at least one measurement signal SM of at least one characteristic of the magnetic environment at the measurement point (s) 9 of the sensor device 1 concerned, to said unit 14 and the transmission 15 ' a clock signal from this unit 14 to said one or more sensor devices 1, in particular for modulation and multiplexing, signals collected by the or each sensor device 1.
  • the management and processing unit 14 comprises at least one means for editing the or each physiological signal SP collected, for example display means and / or printing means, as well as storage means.
  • the management and processing unit provide the MRI apparatus with a timing signal extracted from the physiological signal SP collected by means of a suitable transmission link 20.
  • Treatments for correcting magnetic interference can be made according to algorithmic techniques similar to those already known (see publications cited above). Other methods are possible, however.
  • the sensors 7 are integrated with the pretreatment modules 4 and 8 of the signals SP and SM, as well as with the multiplexing circuits MUX and modulation 10, in the same microelectronic circuit 21 mounted in a housing connected to or carrying the electrodes 3, or integrated in them.
  • This circuit 21 may also include, where appropriate, the means 12 performing the correction of the signal or signals SP as a function of the signal or SM signals (in software, hardware or hardware and software).
  • the invention relates to a method, a sensor device and an acquisition system comprising such a sensor device, for reducing or even eliminating the artifacts affecting the electrophysiological signals and which are due to magnetic fields. Thanks to the invention, it is therefore particularly possible to perform a local measurement of magnetic fields and magnetic field gradients, which allows a more accurate correction of interference related to magnetic field gradients, these corrections may, for example, use processing algorithms already known in the context of prior techniques based on the knowledge of the generation currents of magnetic field gradients.
  • the invention which relates to a method, device and system for reducing artifacts affecting electrophysiological and electromagnetic field signals, is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de recueil et un dispositif capteur d'au moins un signal électrophysiologique, ainsi qu'un système comprenant au moins un tel dispositif. Le dispositif capteur d'au moins un signal physiologique d'un sujet vivant soumis à au moins un champ électromagnétique comprend des moyens d'acquisition physique d'au moins un signal électrophysiologique sur le sujet, tels que des électrodes, et au moins des moyens de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique prélevé. Ce dispositif capteur (1) est caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens additionnels (7, 8) pour la mesure ou la détermination d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique au niveau ou à proximité du ou des points ou zones d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques (SP) sur le sujet.

Description

Procédé, dispositif et système pour réduire les artefacts affectant les signaux électrophysiologiques et dus aux champs électromagnétiques
La présente invention concerne un procédé, un dispositif capteur et un système ayant pour objectif le recueil d'au moins un signal électrophysiologique pour sa visualisation, son impression, son analyse et son interprétation dans le cadre de la surveillance du patient sur lequel il est recueilli et pour l'activation de fonctions secondaires.
Ces fonctions secondaires peuvent être la synchronisation prospective ou rétrospective d'un imageur (par exemple Imagerie par Résonance Magnétique, Tomographie par Emission de Positron, Tomodensitométrie par rayons X, Scintigraphie, Echographie). Un exemple de dispositif et de système remplissant cet objectif est le moniteur de la demanderesse connu sous la désignation Maglife C, qui recueille l'électrocardiogramme dans un environnement IRM.
L'imagerie par résonance magnétique permet des examens non invasifs en routine clinique. Cette technique utilise un aimant de forte valeur, principalement sous forme d'un tunnel, dans lequel le patient est allongé. Pour produire les images, des gradients de champs magnétiques et des impulsions radiofréquences sont utilisés au cours de séquences choisies en fonction des images recherchées.
Les signaux électrophysiologiques généralement concernés dans le cadre de la présente invention sont l'ElectroCardioGramme (ECG), l'ElectroEncéphaloGramme (EEG), l'ElectroMyogramme (EMG) et l'ElectroOcculogramme (EOG). Ces signaux peuvent être utilisés pendant des examens IRM soit pour une surveillance du patient ("Monitoring"), soit pour la synchronisation des séquences IRM ou encore pour des buts de recherche.
Ces signaux électriques sont malheureusement perturbés par l'environnement IRM pendant la génération des images. A ce sujet, on peut par exemple citer les publications suivantes :
J. Felblinger, C. Lehmann, C. Boesch, "Electrocardiogram acquisition during MR examinations for patient monitoring and séquence triggering", Magnetic Résonance in Medicine, 32, 523-529 (1994) ; J. Felblinger, J. Debatin, C. Boesch, R. Gruetter, G. McKinnon, "Synchronisation device for ECG-gated écho planar imaging of the human heart", Radiology, 197, 311-313 (1995) ;
J. Felblinger, R.M. Mueri, C. Ozdoba, G. Schroth, CW. Hess, C. Boesch, "Recording of eye movements for stimulus control during fMRI by means of electro-oculographic methods", Magnetic Résonance in Medicine, 36, 410-414 (1996) ;
R.M. Mueri, J. Felblinger, K.M. Roesler, B. Jung, CW. Hess, C. Boesch, "Recording of electrical brain activity in a magnetic résonance environment: distorting effects of static magnetic field", Magnetic Résonance in Medicine, 39, 18-22 (1998).
L'utilisation de l'électrocardiogramme pour la synchronisation prospective ou rétrospective de l'imageur ne nécessite pas nécessairement une suppression parfaite des interférences sur le signal. Le signal de synchronisation peut être obtenu à partir de la combinaison et du traitement de plusieurs signaux électrocardiologiques recueillis simultanément (US-2006/173249).
Le document US-4 991 580 propose une méthode de détection de l'onde QRS (à partir de laquelle s'effectue le processus de synchronisation) basée sur la recherche et l'enregistrement d'une forme de cette onde avant l'examen IRM qui provoque ces interférences.
Il existe aussi des méthodes de synchronisation de la prise des images avec l'activité cardiaque qui ne sont pas basées sur le recueil de l'électrocardiogramme. Elles sont basées sur l'utilisation d'images réalisées par l'imageur lui-même pour obtenir des informations sur l'activité cardiaque avec laquelle la prise d'image doit être synchronisée. Ces techniques ne sont accessibles que sur des imageurs IRM récents et dédiés.
En ce qui concerne le recueil de l'électrocardiogramme dans un but de surveillance des patients, et donc débarrassé au maximum des interférences indésirables, différentes solutions ont été proposées au cours des dernières années.
Des méthodes très simples consistent à torsader les fils d'acquisition (Wendt, 1988), à appliquer des filtres variables en fonction de la présence ou l'absence d'émissions de gradients de champs magnétiques (Rokey, 1988).
Ces méthodes sont devenues insuffisantes du fait de l'évolution de la technologie de l'IRM, en particulier avec l'augmentation de l'amplitude, la vitesse de commutation et la fréquence de répétition des gradients de champs.
Un premier saut technologique (US-5 782 241) a consisté à placer toute l'électronique d'amplification à proximité du point de mesure et à utiliser une transmission optique ou RF pour transmettre le signal en dehors de l'aimant de l'imageur. Cette solution a permis une avancée importante pour la réduction des interférences sur les signaux électrophysiologiques et présente une méthode particulièrement adaptée de transmission, puisqu'une liaison optique est insensible aux champs électromagnétiques et ne peut entraîner des risques d'échauffement et de brûlures.
Une gamme de solutions basées sur l'apprentissage de l'effet des gradients de champs magnétiques sur les signaux électrophysiologiques est apparue. Laudon (1998) utilise une boucle conductrice proche de l'endroit de mesure de l'ECG pour recueillir des signaux identiques aux interférences qui se superposent au signal électrocardiologique pour pouvoir l'en débarrasser (soustraction). Cette approche ne donne pas entière satisfaction car il a été montré que la plus grande partie des artefacts est générée dans les tissus, ce que la boucle conductrice ne peut pas mesurer (Felblinger, 1994).
Par le brevet US-6 873 869 (ou EP 1 050 270), il a été proposé un procédé qui consiste à mesurer simultanément deux signaux électrophysiologiques, l'un à l'aide de deux électrodes placées sur le thorax, approximativement de part et d'autre du cœur, et l'autre à l'aide de deux électrodes placées symétriquement aux précédentes par rapport à la ligne médiane du thorax, sur la même ligne horizontale. Le premier ensemble d'électrodes mesure principalement le signal électrophysiologique ECG avec les interférences et le deuxième mesure principalement les interférences. En effectuant une soustraction de ces deux signaux, il a été possible de réduire les interférences dans de nombreux cas.
Toutefois, les deux mesures ne sont pas réalisées au même endroit, d'où il résulte une prise en compte des interférences au niveau d'une zone distincte de la zone de mesure. En outre, le second ensemble d'électrodes ne mesure pas uniquement les interférences, mais également une partie du signal utile, et pas conséquent sa soustraction du signal fourni - A - par le premier ensemble d'électrodes ne permet pas d'aboutir de manière sûre à un signal électrophysiologique non diminué et non perturbé.
Une amélioration de ce procédé, qui est basé sur l'estimation des interférences uniquement à partir des signaux électrophysiologiques, peut être obtenue par l'utilisation de méthodes de traitement de signal plus sophistiquées (par exemple par filtrage adaptatif, analyse en composantes principales ou indépendantes ...).
Allen (2000) propose une méthode basée sur la suppression de l'artefact moyen calculé pendant une séquence d'apprentissage. Cette méthode se base sur le fait que l'artefact est identique durant toute la séquence, ce qui est généralement le cas pour l'IRM fonctionnelle mais ne peut pas être généralisé en IRM.
Sijbers (1999) utilise les données de la séquence IRM appliquée. Cette solution n'est possible que sur des systèmes de recherche pour lesquels les séquences IRM mises en œuvre sont totalement connues.
Différentes autres techniques de traitement de signal ont été développées. Elles sont toutes basées sur la connaissance des courants de génération des gradients de champs magnétiques. Felblinger (1999) propose de calculer la réponse impulsionnelle du système à des gradients de champs magnétiques selon les trois directions, en utilisant une séquence spécifique. Avec ces réponses impulsionnelles, il est alors possible de corriger en temps réel les artefacts produits pendant une séquence quelconque.
Une approche généralisée a été proposée par Odille (2006) en utilisant une méthode de déconvolution plus générale pour trouver les réponses impulsionnelles.
Toujours en utilisant les courants de génération des gradients de champs, Abàcherli (2005) propose une approche adaptative pour trouver la réponse impulsionnelle pendant une séquence quelconque. Une méthode adaptative est également proposée par Kreger (US-6 675 036). Ces dernières méthodes sont basées sur la connexion du système de traitement de signal à l'électronique de commande des gradients de l'IRM. En connaissant la source des interférences par la mesure des courants injectés dans les bobines de gradient, il est possible de déterminer à chaque instant les perturbations générées. Cependant, ces méthodes présentent certaines difficultés et limitations de mise en œuvre pratique. Ainsi, la connexion à l'électronique de commande des gradients pose différents problèmes, car il est nécessaire de faire une liaison directe entre le module de traitement de signal et l'armoire de l'IRM, ce qui n'est pas toujours aisément réalisable.
Par ailleurs, du fait des courants de Foucault indésirables induits, les courants des bobines de gradient ne correspondent pas exactement aux champs magnétiques locaux produits et mesurables, et donc pas non plus aux perturbations induites par ces champs. En effet, les courants dans les bobines tiennent compte de la compensation de ces courants de Foucault de manière à obtenir le champ désiré en tout point du volume appelé "Field of View" (champ de vue) qui est la zone possible pour l'imagerie.
De plus, si le capteur se trouve en dehors de cet espace dans lequel le champ varie linéairement (FOV ou Field of View - champ de vue), la valeur du courant des gradients ne correspond pas au champ réel proche du capteur. La présente invention a pour but principal de proposer une solution permettant notamment de surmonter les difficultés et limitations précitées, en prenant en compte le facteur perturbateur réel local, et non sa génération, ni ses effets.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de recueil avec un dispositif capteur d'au moins un signal physiologique d'un sujet vivant soumis à au moins un champ électromagnétique, en particulier soumis à un environnement électromagnétique tel qu'existant dans un appareil d'investigation exploitant la résonance magnétique, consistant à réaliser une acquisition physique d'au moins un signal électrophysiologique au niveau du ou sur le sujet, et au moins une opération de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique prélevé, ce par l'intermédiaire de moyens correspondants, procédé caractérisé en ce qu'il consiste également à réaliser, par l'intermédiaire de moyens additionnels, une mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique au niveau ou à proximité immédiate du ou des points ou zones d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques sur le sujet, et à corriger le ou chaque signal électrophysiologique SP relevé et prétraité, en fonction dudit au moins un signal de mesure SM, éventuellement prétraité, d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition du signal SP précité.
Le principe à la base de la présente invention consiste, par conséquent, à la différence des procédés connus présentés ci-dessus, à mesurer, préférentiellement de manière continue, au moins une caractéristique du champ magnétique et les variations de celle-ci à l'endroit même du recueil du signal électrophyisiologique, perturbé par les variations dudit champ magnétique. Le prétraitement dudit au moins un signal relevé peut notamment comprendre une ou plusieurs des opérations suivantes : amplification, filtrage, sélection de la ou des voies de traitement.
La caractéristique de l'environnement électromagnétique mesurée directement, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques, peut être l'amplitude du vecteur champ magnétique local dans une ou plusieurs directions.
Une variante consiste à mesurer directement, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques, la valeur du ou des gradients de champ magnétique présents, dans une ou plusieurs directions, ces gradients de champ étant les principaux perturbateurs et générateurs d'artefacts pour les mesures de signaux électrophysiologiques en milieu IRM.
Selon une première variante de réalisation de l'invention, le procédé peut consister, en outre, à réaliser, avec des moyens adaptés, une modulation, une adaptation au mode de transmission et une émission vers une unité de gestion et de traitement distante, éventuellement associée à des moyens d'impression et/ou d'affichage, dudit au moins un signal électrophysiologique prétraité et dudit au moins un signal de mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition du signal précité, éventuellement également prétraité.
Selon une seconde variante de réalisation de l'invention, le procédé peut consister à réaliser le traitement correctif du ou de chaque signal électrophysiologique SP en fonction dudit au moins un signal de mesure SM à l'aide d'un moyen adapté intégré au dispositif capteur et ensuite à réaliser, avec des moyens adaptés, une modulation, une adaptation au mode de transmission et une émission vers une unité de gestion et de traitement distante, éventuellement associée à des moyens d'impression et/ou d'affichage dudit au moins un signal électrophysiologique corrigé.
L'invention concerne également un dispositif capteur d'au moins un signal physiologique d'un sujet vivant soumis à au moins un champ électromagnétique, en particulier soumis à un environnement électromagnétique tel qu'existant dans un appareil d'investigation exploitant la résonance magnétique, comprenant des moyens d'acquisition physique d'au moins un signal électrophysiologique sur le sujet, tels que des électrodes, et au moins des moyens de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique prélevé, dispositif capteur caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens additionnels pour la mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique au niveau ou à proximité du ou des points ou zones d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques sur le sujet.
Les moyens additionnels précités comprennent avantageusement au moins un capteur de champ magnétique fournissant un signal de mesure fonction de l'amplitude du vecteur champ magnétique au niveau dudit capteur et au moins un moyen de prétraitement du signal délivré par le ou chaque capteur.
Ces moyens additionnels sont avantageusement logés dans le boîtier contenant les composantes du dispositif capteur, mais peuvent également être directement associés aux électrodes ou être logés dans un boîtier séparé. Selon une variante constructive, le dispositif capteur comprend au moins une paire de capteurs de champ magnétique disposés de manière espacée suivant une direction déterminée, de manière à fournir la valeur d'au moins un gradient de champ selon une direction.
Selon un mode de réalisation pratique de l'invention, les moyens additionnels comprennent au moins un capteur de champ magnétique sous la forme d'un capteur à effet Hall pour mesurer l'amplitude du vecteur champ magnétique local ou, selon une variante, au moins une paire de capteurs à effet Hall disposés de manière espacée suivant une direction déterminée pour mesurer la valeur d'au moins un gradient de champ magnétique selon une direction.
En accord avec une première variante de réalisation, les signaux de mesure électrophysiologique(s) et magnétique(s), sont transmis séparément à partir du dispositif capteur et le traitement correctif des premiers signaux en fonction des seconds est réalisé à l'extérieur du dispositif capteur, par exemple par une unité de traitement située à distance dudit dispositif capteur, dans ou en dehors de l'enceinte renfermant l'appareil à résonance magnétique. Dans ce cas, le dispositif capteur comprend en outre des moyens de modulation, d'adaptation au mode de transmission et d'émission pour ledit au moins un signal électrophysiologique prétraité et pour ledit au moins un signal de mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition du signal précité, éventuellement également prétraité.
En accord avec une seconde variante de réalisation, la correction du ou des signaux électrophysiologiques est réalisée au niveau du dispositif capteur même. Dans ce cas, ce dernier comprend également, d'une part, un moyen de correction du ou de chaque signal électrophysiologique relevé et prétraité en fonction dudit au moins un signal de mesure, éventuellement prétraité, d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition du signal précité, et, d'autre part, un moyen de modulation, d'adaptation au mode de transmission et d'émission pour ledit au moins un signal électrophysiologique corrigé.
Le dispositif capteur est adapté pour permettre de manière avantageuse la mise en œuvre des variantes du procédé décrit précédemment. Afin de réduire notamment au maximum la surface apparente du dispositif capteur soumise à l'influence de l'environnement électromagnétique et à ses variations, il peut être prévu que les moyens de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique relevé et les moyens additionnels, ainsi qu'éventuellement les moyens de modulation et d'adaptation au mode d'émission et le moyen de correction, sont réalisés sous la forme de composants microélectroniques intégrés (de manière à éviter autant que possible toute perturbation du champ électromagnétique environnant), préférentiellement montés ou formés sur un circuit imprimé ou un substrat similaire, préférentiellement surmoulé ou monté dans un boîtier de protection adapté.
L'invention a également pour objet un système d'acquisition d'au moins un signal électrophysiologique d'un sujet vivant soumis à un examen par un appareil à RMN, en particulier à un examen d'IRM (imagerie par résonance magnétique), ce système comprenant notamment une unité de gestion et de traitement et au moins un dispositif capteur relié à ladite unité, ledit au moins un dispositif capteur étant positionné sur le sujet et l'unité de traitement étant située à distance, système caractérisé en ce que Ie ou chaque dispositif capteur est un dispositif capteur tel qu'évoqué ci- dessus et décrit plus en détail ci-après.
Ce système permettra notamment la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma de principe simplifié d'un dispositif capteur selon l'invention ; la figure 2A est un schéma de principe d'un système d'acquisition selon l'invention, comprenant un dispositif capteur ; la figure 2B est un schéma de principe d'un système d'acquisition selon l'invention constituant une variante de réalisation équivalente, mais plus intégrée, de celui représenté sur la figure 2A, et la figure 3 est une vue schématique partielle de dessus d'un sujet humain allongé illustrant des positionnements possibles pour les électrodes du dispositif capteur selon l'invention, pour relever des signaux d'électrocardiogramme 9(A) et pour relever un signal électroencéphalo- graphique 9(B).
Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, le système d'acquisition 13 est principalement constitué de deux sous- ensembles, à savoir :
- un ou plusieurs dispositifs capteurs 1 (un seul est représenté) qui permet(tent) le recueil d'au moins un signal électrophysiologique SP (par exemple : EEG, ECG, ...) d'au moins un signal de mesure SM du champ magnétique local. Dans l'exemple de la figure 2, le patient est placé dans le tunnel de l'imageur et le champ BO mesuré est parallèle au grand axe de ce tunnel. - une unité 14 de traitement et de gestion placée à distance du patient, éventuellement en dehors de l'enceinte isolée renfermant l'appareil à résonance magnétique.
Les différents éléments constitutifs et les possibles structures et modes de fonctionnement peuvent être décrits de manière générale en relation avec la figure 1. Comme le montre cette dernière, le dispositif capteur 1 comprend, du point de vue fonctionnel, essentiellement deux chaînes d'acquisition et au moins de prétraitement de signaux, à savoir :
- une chaîne dédiée aux signaux électrophysiologiques SP relevés sur le sujet 2, et
- une chaîne dédiée aux signaux SM représentatifs de l'environnement magnétique local, préférentiellement directement au niveau des points de mesure 9 des signaux électrophysiologiques SP.
Les capteurs 7 mesurant les caractéristiques magnétiques locales sont préférentiellement intégrés dans le boîtier de protection l' du dispositif capteur 1, alors que les électrodes 3 relevant les signaux SP sont généralement reliées au dispositif capteur 1 par des conducteurs 3' de faible longueur, voire montées en sous-face dudit boîtier l'.
La chaîne dédiée aux signaux électrophysiologiques SP peut comprendre plusieurs voies (deux voies sont représentées sur la figure 1), et chaque voie de recueil d'un signal électrophysiologique se compose d'au moins deux électrodes 3 connectées à un amplificateur de signal 5 correspondant par l'intermédiaire de câbles conducteurs courts 3'. Un module 6 de conditionnement des signaux SP, formant avec l'amplificateur 5 des moyens de prétraitement, assure le filtrage et la sélection des voies d'acquisition. La sélection des dérivations peut également être réalisé en amont de l'amplificateur 5.
Plusieurs chaînes d'acquisition de signaux électrophysiologiques SP différents peuvent être associées dans le dispositif capteur 1.
Simultanément et parallèlement, une mesure d'une ou de plusieurs caractéristiques du champ magnétique local est réalisée dans ledit dispositif capteur 1. Cette mesure est effectuée avantageusement en exploitant l'effet Hall au niveau d'un ou de plusieurs capteurs 7, mais d'autres techniques pourraient être utilisées. Le nombre de points de mesure, et donc de capteurs 7, du champ magnétique peut être aisément augmenté grâce à l'utilisation de la technologie microélectronique. En mesurant en deux, quatre ou six points le champ magnétique local, il est possible de déterminer, au niveau d'un module de prétraitement 8 recevant les signaux issus des capteurs 7, les gradients de champs dans une ou plusieurs, voire toutes les directions, et cela directement au niveau du ou des points de mesure 9 du signal électrophysiologique SP. A cet effet, il est avantageux de disposer les capteurs 7 affectés à la mesure d'un gradient donné avec un espacement mutuel maximum (par exemple à proximité de bords opposés du boîtier l' du dispositif capteur 1). Afin de permettre une prise en compte précise des perturbations, chaque capteur 7 peut consister en un capteur de Hall sous la forme d'un circuit microélectronique en semi-conducteur CMOS standard, préférentiellement du type présentant une surface de quelques mm2 (par exemple de 1 à 15 mm2, préférentiellement d'environ 1 à 10 mm2) et une précision de mesure de l'ordre de 10 à 100 microteslas. Ainsi, il est possible de mesurer des champs et variations de champs très faibles (typiquement de l'ordre du milli-tesla) par rapport au champ résident principal (de l'ordre de 0,5 T à 3 T).
De plus, le choix d'une telle solution technique à base de capteurs semiconducteurs en lieu et place des dispositifs usuels consistant en des boucles conductrices traversées par le champ magnétique, évite de parasiter les images médicales et/ou de provoquer des échauffements en cas de contact avec la peau du patient.
Pour le traitement consécutif et corrélatif des signaux de mesure SP et SM fournis respectivement par les électrodes 3 et les capteurs 7, deux solutions alternatives peuvent être envisagées :
- soit la correction des interférences magnétiques affectant les signaux électrophysiologiques SP est faite directement dans le dispositif capteur 1 par un circuit de traitement 12 formant moyen de correction (représenté en traits pointillés sur la figure 1), - soit tous les signaux électrophysiologiques SP et de mesure des champs magnétiques SM sont transmis vers l'extérieur du dispositif capteur 1 après prétraitement et conditionnement et le traitement des interférences magnétiques est réalisé en dehors du dispositif capteur 1 , dans un module 14' adapté de l'unité de gestion et de traitement. Dans les deux variantes précitées, une modulation et une adaptation des signaux au mode d'émission sont réalisées dans un module adapté 10, 11, puis les signaux sont transmis vers le système 14 par tout mode de transmission compatible avec un environnement magnétiquement perturbé du type IRM. Préférentiellement, la transmission du ou des signaux électrophysiologiques SP prétraités ou prétraités et corrigés et, le cas échéant, du ou des signaux de mesure SM de champ magnétique, ou de gradients de champ magnétique, est réalisée selon un mode de transmission série choisi dans le groupe formé par la transmission par fibre optique, la transmission par ondes radiofréquence et la transmission par conducteurs électriques blindés. Au niveau de la réception de ces signaux, des moyens de conversion et de démodulation, par exemple sous forme de modules 16 adaptés de l'unité extérieure 14, traitent les signaux reçus avant leur exploitation.
Il convient de noter que le dispositif capteur 1 comprenant les moyens 4 à 12 précités est conçu de manière à avoir la consommation la plus faible possible autorisant ainsi une alimentation autonome. Un des principes de base guidant sa conception peut être l'utilisation d'une technologie microélectronique standard.
En relation avec la figure 2A des dessins annexés, on décrit ci- après à titre d'exemple une variante de réalisation du système global selon l'invention, plus particulièrement en relation avec l'acquisition de signaux ECG.
Cette figure représente, sous forme de schéma-blocs, un système 13 d'acquisition d'au moins un signal électrophysiologique SP d'un sujet 2 vivant soumis à un examen par un examen d'IRM. Ce système 13 comprend notamment une unité 14 de gestion et de traitement et au moins un dispositif capteur 1 relié à ladite unité, ledit au moins un dispositif capteur 1 étant positionné sur le sujet 2 et l'unité de traitement étant située à distance. Le ou chaque dispositif capteur 1 (un seul est représenté sur la figure 2A), alimenté par exemple par une pile, une batterie ou une énergie lumineuse, permet le recueil de l'ECG d'un sujet 2 à l'aide de deux électrodes 3 reliées au boîtier l' par l'intermédiaire de deux conducteurs 3', de préférence les plus courts possibles. Un étage ou module 4, comportant au moins un amplificateur d'instrumentation et un dispositif de filtrage, formant ensemble les moyens de prétraitement, délivre le signal ECG (SP) avec le gain, la dynamique et la bande passante désirés.
Un ou deux capteurs de Hall 7 perpendiculaires entre eux, qui mesurent l'amplitude du vecteur champ magnétique qui les traverse, sont placés dans le dispositif capteur 1. L'étage ou module 8 réalise une mise en forme des signaux SM issus des capteurs de Hall 7 avec le gain, la dynamique et la bande passante désirés (moyens de prétraitement).
Les deux ou trois signaux mesurés sont, dans des modules communs aux deux chaînes d'acquisition (10, MUX, 11), multiplexes (en
MUX), puis modulés (en 10) (par exemple modulation de largeur d'impulsion) de manière à pouvoir être transmis en série sur une seule fibre optique 15 après transformation électronique/optique E/O (en 11).
La fibre optique 15 relie le dispositif capteur 1 et l'unité de traitement 14, qui peut être placée à distance.
Les signaux optiques sont restitués sous forme électronique dans un module 17 de conversion O/E et transmis à un module de traitement 14' pour y être démultiplexés, démodulés et numérisés. Le traitement pour supprimer les interférences est effectué à partir de ces données numérisées.
La synchronisation de la liaison série 15, 15' entre le ou chaque dispositif capteur 1 et l'unité de traitement 14 est assurée par une horloge 18 transmise par la fibre optique 15' après transformation électrique/optique E/O dans un module 17' adapté et utilisée après transformation optique/électrique O/E (en 11') pour la commande du modulateur 10 et du multiplexeur MUX, via le compteur 19.
Ainsi, l'unité de gestion et de traitement 14 est reliée au ou à chaque dispositif capteur 1 par une liaison série bidirectionnelle 15, 15' permettant la transmission 15 du ou de chaque signal physiologique SP recueilli par le ou les dispositifs) capteur(s) 1, et le cas échéant ledit au moins un signal de mesure SM d'au moins une caractéristique de l'environnement magnétique au niveau du ou des points de mesure 9 du dispositif capteur 1 concerné, vers ladite unité 14 et la transmission 15' d'un signal d'horloge de cette unité 14 vers ledit ou lesdits dispositifs) capteur(s) 1, en particulier en vue de la modulation et du multiplexage, des signaux recueillis par le ou chaque dispositif capteur 1.
Il peut être prévu que l'unité de gestion et de traitement 14 comprenne au moins un moyen d'édition du ou de chaque signal physiologique SP recueilli, par exemple un moyen d'affichage et/ou un moyen d'impression, ainsi qu'un moyen de stockage.
Il peut également être prévu que l'unité de gestion et de traitement fournisse à l'appareil IRM un signal de cadencement extrait du signal physiologique SP recueilli, ce par une liaison de transmission adaptée 20.
Les traitements pour corriger les interférences magnétiques peuvent être réalisés selon des techniques algorithmiques similaires à celles déjà connues (voir publications citées précédemment). D'autres méthodes sont cependant possibles.
Comme le montre à titre de variante avantageuse la figure 2B des dessins annexés, il peut être prévu que les capteurs 7 soient intégrés avec les modules de prétraitement 4 et 8 des signaux SP et SM, ainsi qu'avec les circuits de multiplexage MUX et de modulation 10, dans un même circuit microélectronique 21 monté dans un boîtier l' relié aux ou portant les électrodes 3, ou encore intégré dans ces dernières.
Ce circuit 21 peut également intégrer, le cas échéant, le moyen 12 réalisant la correction du signal ou des signaux SP en fonction du signal ou des signaux SM (sous forme logicielle, matérielle ou matérielle et logicielle).
Une telle intégration, et la miniaturisation qui en résulte, permet d'aboutir à un volume très réduit pour le boîtier l', ce qui diminue l'impact des gradients de champ sur les circuits de mesure et donc sur l'ECG recueilli, diminue la formation d'artefacts sur les images prises sous le capteur du fait de sa présence et permet donc de placer ce boîtier l' très près des électrodes 3 même en cas d'imagerie cardiaque. Ceci autorise l'utilisation de câbles 3' très courts et contribue donc à diminuer encore plus l'impact des gradients de champ sur l'ECG. Cette diminution de volume, en permettant de placer les capteurs 7 très près des électrodes 3 de recueil du signal parasité permet également la mesure des champs magnétiques sources des parasites très près de l'endroit ou des endroits où ils agissent, ce qui est avantageux pour les traitements de correction des signaux perturbés. La miniaturisation du boîtier l' permet d'envisager comme variante l'intégration de celui-ci dans les électrodes 3 elles-mêmes.
Ainsi, l'invention concerne un procédé, un dispositif capteur et un système d'acquisition comprenant un tel dispositif capteur, permettant de réduire, voire d'éliminer, les artefacts affectant les signaux électrophysiologiques et qui sont dus aux champs magnétiques. Grâce à l'invention, il est donc notamment possible de réaliser une mesure locale des champs et gradients de champs magnétiques, qui permet de faire une correction plus juste des interférences liées aux gradients de champs magnétiques, ces corrections pouvant, par exemple, faire appel à des algorithmes de traitement déjà connus dans le cadre de techniques antérieures basées sur la connaissance des courants de génération des gradients de champs magnétiques. Bien entendu, l'invention, qui porte sur un procédé, un dispositif et un système pour réduire les artefacts affectant les signaux électrophysiologiques et dus aux champs électromagnétiques, n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de recueil avec un dispositif capteur d'au moins un signal physiologique d'un sujet vivant soumis à au moins un champ électromagnétique, en particulier soumis à un environnement électromagnétique tel qu'existant dans un appareil d'investigation exploitant la résonance magnétique, consistant à réaliser une acquisition physique d'au moins un signal électrophysiologique sur le sujet, et au moins une opération de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique prélevé, ce par l'intermédiaire de moyens correspondants, procédé caractérisé en ce qu'il consiste également à réaliser, par l'intermédiaire de moyens additionnels (7, 8), une mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique au niveau ou à proximité immédiate du ou des points ou zones (9) d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques (SP) sur le sujet (2), et à corriger le ou chaque signal électrophysiologique (SP) relevé et prétraité, en fonction dudit au moins un signal de mesure (SM), éventuellement prétraité, d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition (9) du signal (SP) précité.
2) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la caractéristique de l'environnement électromagnétique mesurée directement, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point (9) d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques (SP), est l'amplitude du vecteur champ magnétique local, dans une ou plusieurs directions.
3) Procédé capteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la caractéristique de l'environnement électromagnétique mesurée directement, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point d'acquisition (9) du ou des signaux électrophysiologiques (SP), est la valeur du ou des gradients de champ magnétique présents, dans une ou plusieurs directions.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à réaliser, avec des moyens adaptés
(10, 11), une modulation, une adaptation au mode de transmission et une émission vers une unité de gestion et de traitement (14) distante, éventuellement associée à des moyens d'impression et/ou d'affichage, dudit au moins un signal électrophysiologique (SP) prétraité et dudit au moins un signal de mesure (SM) d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition (9) du signal (SP) précité, éventuellement également prétraité, ladite unité (14) réalisant également le traitement correctif du signal (SP) en fonction du signal de mesure (SM).
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à réaliser le traitement correctif du ou de chaque signal électrophysiologique (SP) en fonction dudit au moins un signal de mesure (SM) à l'aide d'un moyen (12) adapté intégré au dispositif capteur (1) et ensuite à réaliser, avec des moyens adaptés (10, 11), une modulation, une adaptation au mode de transmission et une émission vers une unité de gestion et de traitement (14) distante, éventuellement associée à des moyens d'impression et/ou d'affichage dudit au moins un signal électrophysiologique (SP) corrigé. 6) Dispositif capteur d'au moins un signal physiologique d'un sujet vivant soumis à au moins un champ électromagnétique, en particulier soumis à un environnement électromagnétique tel qu'existant dans un appareil d'investigation exploitant la résonance magnétique, comprenant des moyens d'acquisition physique d'au moins un signal électrophysiologique sur le sujet, tels que des électrodes, et au moins des moyens de prétraitement dudit au moins un signal électrophysiologique prélevé, dispositif capteur (1) caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens additionnels (7, 8) pour la mesure d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique au niveau ou à proximité du ou des points ou zones (9) d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques (SP) sur le sujet (2).
7) Dispositif capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la caractéristique de l'environnement électromagnétique mesurée, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point (9) d'acquisition du ou des signaux électrophysiologiques (SP), est l'amplitude du vecteur champ magnétique local, dans une ou plusieurs directions.
8) Dispositif capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la caractéristique de l'environnement électromagnétique mesurée, au niveau ou à proximité immédiate du ou de chaque point d'acquisition (9) du ou des signaux électrophysiologiques (SP), est la valeur du ou des gradients de champ magnétique présents, dans une ou plusieurs directions. 9) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens additionnels comprennent au moins un capteur de champ magnétique (7) fournissant un signal de mesure (SM) fonction de l'amplitude du vecteur champ magnétique au niveau dudit capteur (7) et au moins un moyen (8) de prétraitement du signal délivré par le ou chaque capteur (7).
10) Dispositif capteur selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire de capteurs (7) de champ magnétique disposés de manière espacée suivant une direction déterminée.
11) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que les moyens additionnels comprennent au moins un capteur de champ magnétique (7) sous la forme d'un capteur à effet Hall, ou au moins une paire de capteurs de champ magnétique sous la forme de deux capteurs à effet Hall (7) disposés de manière espacée suivant une direction déterminée.
12) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 11 , caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (10, 11) de modulation, d'adaptation au mode de transmission et d'émission pour ledit au moins un signal électrophysiologique (SP) prétraité et pour ledit au moins un signal de mesure (SM) d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition (9) du signal (SP) précité, éventuellement également prétraité.
13) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend également, d'une part, un moyen (12) de correction du ou de chaque signal électrophysiologique (SP) relevé et prétraité en fonction dudit au moins un signal de mesure (SM), éventuellement prétraité, d'au moins une caractéristique de l'environnement électromagnétique du ou des points ou zones d'acquisition (9) du signal (SP) précité, et, d'autre part, un moyen (10, 11) de modulation, d'adaptation au mode de transmission et d'émission pour ledit au moins un signal électrophysiologique (SP) corrigé.
14) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que les moyens de prétraitement (4 ; 5, 6) dudit au moins un signal électrophysiologique (SP) relevé et les moyens additionnels (7, 8), ainsi qu'éventuellement les moyens (10, 11) de modulation et d'adaptation au mode d'émission et le moyen de correction (12), sont réalisés sous la forme de composants microélectroniques intégrés, préférentiellement montés ou formés sur un circuit imprimé ou un substrat similaire.
15) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs voies d'acquisition et de prétraitement de signaux électrophysiologiques (SP) et plusieurs voies de mesure de caractéristiques de l'environnement magnétique, permettant notamment la détermination des gradients de champ magnétique selon les trois axes d'un repère orthogonal attaché audit dispositif capteur (1).
16) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la transmission du ou des signaux électrophysiologiques (SP) prétraités ou prétraités et corrigés et, le cas échéant, du ou des signaux de mesure (SM) de champ magnétique, ou de gradients de champ magnétique, est réalisée selon un mode de transmission série choisi dans le groupe formé par la transmission par fibre optique, la transmission par ondes radiofréquence et la transmission par conducteurs électriques blindés.
17) Dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que chaque capteur (7) consiste en un capteur de Hall sous la forme d'un circuit microélectronique en semiconducteur CMOS standard, préférentiellement du type présentant une surface de quelques mm et une précision de mesure de l'ordre de 10 à 100 microteslas. 18) Dispositif capteur selon la revendication 17, caractérisé en ce que les capteurs (7) sont intégrés avec les modules de prétraitement (4 et 8) des signaux (SP et SM), ainsi qu'avec les circuits de multiplexage (MUX) et de modulation (10), dans un même circuit microélectronique (21) monté dans un boîtier (V) relié aux ou portant les électrodes (3), ou encore intégré dans ces dernières.
19) Dispositif capteur selon les revendications 13 et 18, caractérisé en ce que le circuit (21) intègre également le moyen de correction (12).
20) Système d'acquisition d'au moins un signal électrophysiologique d'un sujet vivant soumis à un examen d'IRM, notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ce système comprenant notamment une unité de gestion et de traitement et au moins un dispositif capteur relié à ladite unité, ledit au moins un dispositif capteur étant positionné sur le sujet et l'unité de traitement étant située à distance, système (13) caractérisé en ce que le ou chaque dispositif capteur (1) est un dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 19.
21) Système selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'unité de gestion et de traitement (14) est reliée au ou à chaque dispositif capteur (1) par une liaison série bidirectionnelle (15, 15') permettant la transmission (15) du ou de chaque signal physiologique (SP) recueilli par le ou les dispositifs) capteur(s) (1), et le cas échéant ledit au moins un signal de mesure (SM) d'au moins une caractéristique de l'environnement magnétique au niveau du ou des points de mesure (9) du dispositif capteur (1) concerné, vers ladite unité (14) et la transmission (15') d'un signal d'horloge de cette unité (14) vers ledit ou lesdits dispositifs) capteur(s) (1), en particulier en vue de la modulation et du multiplexage des signaux recueillis par le ou chaque dispositif capteur (1).
22) Système selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que l'unité de gestion et de traitement (14) comprend au moins un moyen d'édition du ou de chaque signal physiologique (SP) recueilli, par exemple un moyen d'affichage et/ou un moyen d'impression.
23) Système selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que l'unité de gestion et de traitement fournit à l'appareil d'IRM un signal de cadencement extrait du signal physiologique (SP) recueilli.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3552545A1 (fr) * 2018-04-12 2019-10-16 Schiller Medical Procédé et dispositif de correction en temps réel de champ magnétique
FR3087332A1 (fr) 2018-10-23 2020-04-24 Schiller Medical Procede de correction en temps reel d'au moins un signal electro-physiologique.

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076885B4 (de) * 2011-06-01 2013-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines medizinischen Gerätes, Einrichtung mit einem medizinischen Gerät und Datenträger
DE102011076880A1 (de) * 2011-06-01 2012-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines medizinischen Gerätes, Einrichtung mit einem medizinischen Gerät und Datenträger
FR3002046B1 (fr) * 2013-02-14 2015-04-03 Univ Claude Bernard Lyon Procede et dispositif de mesure pour des applications de resonance magnetique
EP3018488B1 (fr) * 2014-11-06 2023-06-07 Université de Lorraine Dispositif IRM et procédé pour reconnaître des régulateurs cardiaques implantés
US11723579B2 (en) 2017-09-19 2023-08-15 Neuroenhancement Lab, LLC Method and apparatus for neuroenhancement
US11717686B2 (en) 2017-12-04 2023-08-08 Neuroenhancement Lab, LLC Method and apparatus for neuroenhancement to facilitate learning and performance
US12280219B2 (en) 2017-12-31 2025-04-22 NeuroLight, Inc. Method and apparatus for neuroenhancement to enhance emotional response
US11273283B2 (en) 2017-12-31 2022-03-15 Neuroenhancement Lab, LLC Method and apparatus for neuroenhancement to enhance emotional response
US11364361B2 (en) 2018-04-20 2022-06-21 Neuroenhancement Lab, LLC System and method for inducing sleep by transplanting mental states
WO2020056418A1 (fr) 2018-09-14 2020-03-19 Neuroenhancement Lab, LLC Système et procédé d'amélioration du sommeil
US11786694B2 (en) 2019-05-24 2023-10-17 NeuroLight, Inc. Device, method, and app for facilitating sleep
AT523903B1 (de) * 2020-06-12 2023-02-15 Matissek Msc Michael Umwelt-/Gesundheitsmonitoringsystem zur Erfassung von elektromagnetischen Feldern und der Beeinflussung vegetativer Regulationsmechanismen des menschlichen Organismus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4991580A (en) * 1989-03-30 1991-02-12 Invivo Research, Inc. Method of improving the quality of an electrocardiogram obtained from a patient undergoing magnetic resonance imaging
FR2704131B1 (fr) * 1993-04-22 1995-06-30 Odam Dispositif capteur pour électrocardiogramme.
US5445162A (en) * 1993-08-27 1995-08-29 Beth Israel Hospital Association Apparatus and method for recording an electroencephalogram during magnetic resonance imaging
FR2729071B1 (fr) * 1995-01-09 1997-06-20 Odam Office De Distribution D Dispositif capteur delivrant notamment un signal representatif de la respiration d'un patient
FR2793131B1 (fr) * 1999-05-07 2001-08-03 Bruker Medical Sa Procede et dispositif pour l'acquisition de l'electrocardiogramme
US6675036B2 (en) * 2001-07-18 2004-01-06 Ge Medical Systems, Inc. Diagnostic device including a method and apparatus for bio-potential noise cancellation utilizing the patient's respiratory signal
US20050277826A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Conopco, Inc. Apparatus and method for reducing interference
DE102004037375A1 (de) * 2004-08-02 2006-03-30 Siemens Ag Physiologisches Sensorsystem
US20050154425A1 (en) * 2004-08-19 2005-07-14 Boveja Birinder R. Method and system to provide therapy for neuropsychiatric disorders and cognitive impairments using gradient magnetic pulses to the brain and pulsed electrical stimulation to vagus nerve(s)
EP1954189A4 (fr) * 2005-11-17 2012-05-23 Brain Res Inst Pty Ltd Appareil et procede pour detecter et suivre l'activite electrique et le mouvement en la presence d'un champ magnetique
EP1872717B1 (fr) * 2006-06-29 2010-09-08 General Electric Company Système de télémétrie médicale

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3552545A1 (fr) * 2018-04-12 2019-10-16 Schiller Medical Procédé et dispositif de correction en temps réel de champ magnétique
FR3080020A1 (fr) * 2018-04-12 2019-10-18 Schiller Medical Procede et dispositif de correction en temps reel de champ magnetique.
FR3087332A1 (fr) 2018-10-23 2020-04-24 Schiller Medical Procede de correction en temps reel d'au moins un signal electro-physiologique.
EP3643228A1 (fr) 2018-10-23 2020-04-29 Schiller Medical Procédé de correction en temps réel d'au moins un signal électro-physiologique

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