Étude et modélisation de la fixation oculaire : application clinique dans la schizophrénie

Study and modelisation of eye fixation mouvement : clinical application in schizophrenia

• Auteur / Autrice : Z'hor Ramdane-Cherif
• Direction : Marie-Odile Krebs, Jean-François Motsch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Schizophrénie

Ondelettes

Oscillations

Oeil -- Mouvements

Mots clés libres

Fixation oculaire

Résumé

Cette thèse repose sur une étude clinique qui s'intéresse à évaluer la fixation oculaire des sujets schizophrènes comparés aux sujets sains. Le signal de fixation oculaire est discontinu, regroupant trois composantes : saccades, dérive et oscillations oculaires, de caractéristiques dynamiques très différentes. L'analyse de la littérature fait état de deux types de méthodes d'analyse : la première, limitée aux saccades; la seconde utilisant le spectre de Fourier, de précision approximative puisque le spectre de Fourier n'est pas adapté pour ce type de signal non stationnaire. Notre travail de thèse présente donc une nouvelle approche pour analyser les composantes de la fixation oculaire. Un algorithme de transformation par ondelettes est proposé pour la première fois pour le signal de fixation oculaire. Il permet de dissocier les principales composantes du signal oculaire et d'isoler les oscillations oculaires. Cette thèse présente aussi une classification pour les oscillations oculaires. Un pré-traitement des données est effectué en utilisant une modélisation paramétrique linéaire. Deux modèles auto-régressifs (AR) sont réalisés un modèle classique et un modèle moyen. Cette étude montre une différence entre le modèle des oscillations oculaires de la fixation centrale et celui de la fixation excentrique. La segmentation des paramètres du modèle moyen est plus efficace, car elle permet de dissocier principalement deux classes: une dominée par les sujets sains et l'autre dominée conjointement par les patients traités et non traités. Par ailleurs cette thèse présente une méthode pour calibrer les mesures oculaires à deux dimensions. Une compensation géométrique est effectuée en utilisant une transformation polynomiale d'ordre supérieur. Cette étude montre que la transformation polynomiale d'ordre 3 est plus adapté au système de mesure utilisé, car elle offre une précision significative

This thesis deals with a clinical application for the evaluation of the ocular fixation in schizophrenic subjects compared to healthy controls. The ocular fixation signal consists essentially of three components dynamically different: ocular tremor, drift and saccades. In the literature, two methods of analysis are principally used in ocular fixation. The first is limited to the saccades, the second one uses the Fourier transform to estimate the spectral power. However since eye fixation is a non-stationary signal, Fourier transform cannot describe it properly. This thesis proposes a new approach to evaluate and analyze eye fixation. An algorithm based on wavelet transform is proposed for the first time for ocular fixation signal. The transform dissociates the principal components of the ocular signal and enables to isolate the ocular oscillations. This thesis presents also a classification for the ocular oscillations. Data preprocessing is performed by using a linear parametric model. Two autoregressive models (AR) are used: a classical model and an averaged model. Our results show a difference between the ocular tremor's model estimated for the central and excentric fixation. The segmentation of the parameters of the averaged model is more efficient. It dissociates mainly two classes: one is dominated by the healthy subjects and the other is dominated the treated and untreated patients. In addition this thesis presents a procedure to calibrate the gaze position in two dimensions. This procedure performs a spatial mapping by using polynomial transformation of higher order. This study shows that the polynomial transformation of order 3 gives a higher precision and it is the most adapted to the used device.