Intrapartum Hybride Foetal EEG - Oxymétrie cérébrale

Intrapartum Hybride fetal EEG - Cerebral Oxymetry

• Auteur / Autrice : Moisés Alberto Domínguez Sánchez
• Direction : Fabrice Wallois, Mahdi Mahmoudzadeh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Instrumentation et Informatique Embarquée
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherches sur l'analyse multimodale de la fonction cérébrale (Amiens ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Ahmed El Hajjaji
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammad Ali Nazari
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Turgut Durduran, Frédéric Lesage

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépistage

Anoxie fœtale

Imagerie

Neurosciences

Mots clés libres

Dispositif Médical

FNIRS

Instrumentation optique

Système embarqué

Medical Device

Fetal EEG

Neuroscience

Optic Instrumentation

Embedded System

Résumé

Pour prévenir l'hypoxie cérébrale foetale, il existe un besoin impérieux de développer de nouvelles méthodes de neuro-imagerie. Le défi consiste à adapter la mesure bio-optique fonctionnelle de spectroscopie proche infrarouge (fNIRS) combinée à l'électroencéphalographie (EEG) simultanée lors de l'accouchement ; cette nouvelle approche permettra d'évaluer en continu, plus spécifiquement et simultanément l'oxymétrie cérébrale foetale intrapartum et l'activité neuronale (IFCON) pour mieux traiter et prévenir l'hypoxie corticale et ses conséquences neuronales pendant le prépartum. La principale contribution de ce travail comprend le développement d'un nouvel instrument EEG-fNIRS intégré dans un frontal analogique partagé. Le dispositif IFCON se compose d'une solution fibrée multi-distances à onde continue (CW) fNIRS avec deux sources d'excitation couplées par fibre à 740 nm et 850 nm et quatre détecteurs à photodiode couplés par fibre. Ces faisceaux de fibres optiques d'éclairage et de collecte sur mesure sont couplés à des micro-prismes réfléchissants inclinés pour dévier le chemin optique. La solution EEG comprend quatre électrodes Ag-AgCl où deux électrodes de contact permettraient des mesures différentielles de l'activité électrique locale, en plus de la mesure relative à l'électrode de masse. De plus, une électrode de polarisation est utilisée pour annuler le bruit de mode commun. Les performances et les fonctionnalités du Hardware ont été validées en utilisant deux fantômes différents avec des propriétés optiques différentes, les fonctionnalités AFE intégrées, un générateur de signaux calibré dans la plage de tension des signaux biophysiologiques typiques et l'acquisition de données physiologiques in vivo telles que ECG, EOG, EEG alpha ondes et signaux fNIRS tout en contrôlant la respiration

To prevent fetal cerebral hypoxia, there is a compelling need to develop new neuroimaging methods. The challenge is to adapt the functional Near Infra-Red Spectroscopy (fNIRS) bio-optical measure combined with simultaneous Electroencephalography (EEG) during delivery; this new approach will provide the opportunity to evaluate continuously, more specifically and simultaneously the Intrapartum Fetal Cerebral Oximetry and the Neuronal Activity (IFCON) to better address and prevent the cortical hypoxia and its neuronal consequences during the prepartum. The main contribution of this work comprises the development of a novel EEG-fNIRS instrument embedded into a shared Analog Front End. The IFCON device consists of a multi-distance Continuous-Wave (CW) fNIRS fibered solution with two fiber-coupled excitation sources at 740nm and 850nm and four fiber-coupled photodiode detectors. These illuminating and collecting custom-made optic fiber bundles are coupled and encapsulated to angled reflecting microprisms to deflect the optical path. The EEG solution encompasses four Ag-AgCl electrodes where two contact electrodes would allow differential measurements of local electrical activity, in addition to measurement relative to ground electrode. Also, a bias electrode is used for cancelling common-mode noise. In this scenario, both reference and bias are connected to the mother. Hardware performance and functionality were validated by using two different phantoms with different optical properties, the built-in AFE features, a calibrated signal generator in the voltage range of typical biophysiological signals and acquiring in-vivo physiological data such as ECG, EOG, EEG alpha waves and fNIRS signals while breathing control