E-mail info at mumedia.bizSystème informatisé de Potentiels Evoqués Auditifs
Sommaire:
La stimulation acoustique du système auditif engendre, notamment au niveau du tronc cérébral, des réponses nerveuses que l'on peut recueillir à distance de leur lieu d'émission, sous forme de potentiels électriques. Situés dans une fenêtre d'environ 10 ms après la stimulation, ces potentiels sont dénommés BERA. Leur étude constitue un test puissant et objectif de l'organe périphérique et des voies associées du tronc cérébral.
L'amplitude des potentiels recueillis ne dépasse pas quelques centaines de nanovolts. La méthode d'extraction du signal du bruit communément employée est celle du moyennage. Simple dans son principe, elle s'avère néanmoins insuffisante ici.
L'objectif de la Dynamique Temporelle du Tronc Cérébral (DTC) est d'approcher les conditions optimales d'extraction et d'analyse des BERA. Ce concept a été introduit par JF. Motsch et M. Ohresser en 1980. Cette technique consiste principalement à étudier l'évolution des potentiels au cours du temps et à en donner une représentation graphique tridimensionnelle.
La DTC réclame une grande puissance de calcul informatique pour traiter le signal recueilli. Jusqu'il y a quelques années, le coût du matériel nécessaire constituait un handicap à son emploi. C'est aujourd'hui un problème résolu grâce à la micro-informatique. Le logiciel d'acquisition et de traitement des données est disponible pour PC.
Pour un opérateur habitué aux potentiels évoqués, la prise en main du programme ELAUDY se fait en moins d'une heure.
Ce logiciel autorise également :
- l'extraction et l'analyse des potentiels par la technique classique du moyennage, avec en supplément, l'analyse automatique des tracés,
- l'affichage simultané de 18 potentiels,
- la modification des prises de latence,
- la gestion des fiches patients et des résultats,
- l'impression des résultats et du compte-rendu d'examen.
Le logiciel commande automatiquement le stimulateur auditif et l'acquisition du signal.
2. En quelques mots, les principes de bases de la DTC ...
La Dynamique Temporelle du Tronc Cérébral (DTC) est une méthode d'analyse des potentiels évoqués auditifs précoces du tronc cérébral. Elle se démarque de la technique classique du moyennage, simple accumulation des réponses, par l'utilisation de techniques plus sophistiquées de Traitement du Signal comme la reconnaissance de forme et les filtres optimaux notamment.
L'algorithmique de la DTC étant beaucoup plus complexe que celle d'un simple moyennage, il est nécessaire avant de pouvoir l'utiliser de façon courante, de se familiariser avec les différents paramètres auxquels elle donne accès, ainsi qu'avec les différents résultats normaux et pathologiques que l'on peut obtenir.
3. Notion de processus dynamique
La technique classique du moyennage donne une vision rigide et figée de la conduction du signal auditif le long du nerf auditif et des voies centrales. Cette conception est également entretenue par le principe même des potentiels évoqués auditifs précoces (BERA) qui est d'obtenir une décharge synchrone de toutes les fibres auditives grâce à une stimulation très brève ; c'est la raison pour laquelle on emploie des stimulations par clicks.
Chez le sujet normo-entendant, jeune et sans passé otologique, ce modèle est assez proche de la réalité puisque l'on constate une parfaite reproductibilité du processus. Les ondes sont stables dans toutes leurs caractéristiques de forme, d'amplitude et de latence. Si bien que l'on a plutôt tendance à considérer par analogie ces 5 ondes comme l'équivalent de potentiels d'action unitaires d'une fibre nerveuse, perdant de vue qu'elles sont en fait des résultantes d'activités très composites.
Le moyennage a entretenu cette vision simple du phénomène en posant comme hypothèse que plus on somme de stimulations, plus l'amplitude du potentiel d'action extrait va augmenter, au contraire de celle du bruit de fond de composition aléatoire.
Or, ces différentes ondes ne sont pas semblables à des potentiels d'action unitaires de fibres nerveuses. Comme tout phénomène vivant, il s'agit d'un processus variable au cours du temps.
A une stimulation, une fibre nerveuse répond par la naissance d'un potentiel d'action qui est conduit le long de la fibre. Rappelons les notions de base de la conduction nerveuse : après la naissance du potentiel d'action unitaire, la fibre nerveuse passe par un état désigné sous le terme de période réfractaire absolue, pendant laquelle elle ne peut pas de nouveau être stimulée.
Il lui fait suite une période réfractaire relative, pendant laquelle il faut une intensité de stimulation plus forte pour entraîner la propagation d'un potentiel d'action. L'amplitude de ce potentiel d'action est d'autant plus faible que l'instant de stimulation est plus proche de la fin de la période réfractaire absolue. A cette période réfractaire relative fait suite une phase supra-normale pendant laquelle au contraire, la vitesse de conduction est supérieure à la normale.
Or, toutes les fibres nerveuses ne conduisent pas à la même vitesse; leur vitesse de conduction dépend notamment de leur calibre. Dans le cas du nerf auditif il existe 40 000 à 50 000 fibres et leurs calibres sont très variables puisqu'ils varient de 1 à 9 mm. Toutes ces fibres ne vont donc pas conduire à la même vitesse, et ne seront pas ensemble en phase réfractaire absolue ou relative : elles ne sont pas toutes dans le même état au même moment. Les premières fibres qui sortiront de leur période réfractaire absolue seront les fibres de plus gros calibre.
Cette dispersion de l'état des différentes fibres va affecter la forme, la largeur, l'amplitude et la surface du potentiel d'action global ainsi même que la latence par rapport à la stimulation. La figure ci-dessous illustre de façon simple cette notion essentielle.
Chacune des ondes des BERA est l'équivalent d'un potentiel d'action global et donc susceptible de variations au cours du temps dans sa latence, sa forme ou son amplitude. La technique du moyennage ne pouvait pas montrer ces variations car elle donne accès à une moyenne, comme son nom l'indique, des événements. Elle ne montre que la résultante de toutes ces variations.
Au contraire, la dynamique temporelle du tronc cérébral (DTC), en donnant accès à la répartition temporelle des événements, permet de visualiser de telles variations. Cependant, chez le sujet jeune normo-entendant et sans passé otologique, ces variations étant plus faibles, il faudrait imaginer un algorithme encore plus sensible pour les mettre en évidence qui, en diminuant encore l'échelle des temps, permettrait de décomposer encore plus finement les événements, tels que le réalisent les différents grossissements d'un microscope.
Dès que l'on envisage un fonctionnement pathologique, qu'il soit de nature cochléaire ou rétrocochléaire, le désynchronisme entre les différentes fibres apparaît beaucoup plus et la notion de variabilité au cours du temps s'impose. Ce n'est plus le schéma figé du BERA qu'il faut garder à l'esprit, mais un schéma dynamique comme tout processus physiologique.
C'est une notion qui n'intervient pas en moyennage où le seul critère pour définir une onde est sa latence de survenue par rapport au stimulus. Il en existe bien un deuxième qui est l'amplitude de l'onde, mais il n'est réellement utilisé à des fins diagnostiques que dans les cas très précis de l'amplitude relative de l'onde 1 par
rapport à l'onde V.
Au contraire, si l'on poursuit l'assimilation de chaque onde à un potentiel d'action global de nerf, la forme de l'onde est en rapport avec la répartition temporelle des spikes, une onde "pointue" correspondant à une synchronisation neuronale élevée de bonne qualité, au contraire, une onde "allongée" correspondant à une synchronisation neuronale faible, de mauvaise qualité. Il est à noter que la forme d'une onde est indépendante de son amplitude et de sa durée. En effet, la décharge synaptique est un phénomène de tout ou rien, elle se produit lorsque le potentiel pré-synaptique a atteint un certain niveau-seuil, dont le délai d'apparition est fonction du nombre de spikes émis par la fibre.
Ce qui définit donc au mieux une onde et permet son identification est sa forme. La reconnaissance automatique des différentes ondes que réalise la DTC est basée sur une méthode de reconnaissance de forme. Il a été défini au préalable un certain nombre de formes unitaires pour chacune des ondes qui sont au nombre de quatre pour chaque onde. Ces ondes élémentaires sont dénommées briques.
Il faut noter que chaque onde est composée d'une partie positive et d'une partie négative et qu'il y a interpénétration des différentes ondes l'une dans l'autre, ce qui va modifier la forme du BERA. C'est en tenant compte de tous ces éléments que l'algorithme va pouvoir réaliser un modèle du BERA du patient, modèle qui n'est valable que pour une intensité donnée. Ce modèle est choisi en recherchant le maximum de la fonction d'intercorrélation entre le modèle et le potentiel du patient.
L'algorithme a la possibilité, pour adapter au mieux les formes du modèle à celles du BERA du patient, de modifier chacune des briques en amplitude ou en durée.
Il est bien évident qu'il existe quelques données butoirs qui limitent ces modifications d'amplitude, de durée ou de latence; par exemple, l'onde III ne peut pas être avant l'onde II, l'onde I ne peut pas survenir à 3 ms etc..
Il est fait par ailleurs l'hypothèse que les performances d'un BERA pathologique ne peuvent pas dépasser celles d'un BERA normal. La latence d'une onde ne peut pas être inférieure à la limite inférieure des résultats obtenus avec les sujets normaux. Il en est de même des temps de conduction. On verra plus loin que ceci n'est pas tout à fait exact et que l'on peut observer de tels phénomènes, probablement par levée des informations efférentes.
L'élaboration d'un BERA est donc un phénomène composite et très complexe, capable de se modifier au cours du temps. Il faut ajouter à cela que les potentiels que l'on veut recueillir sont d'amplitude très faible, quelques nanovolts et qu'ils sont au contraire noyés dans un bruit de fond qui est d'amplitude nettement supérieure, puisqu'il se compte, lui, en millivolts. Qui plus est, le recueil de cette activité neuronale se fait très à distance du lieu d'émission, au-delà de la boite crânienne et du cuir chevelu. Les variations dans le bruit de fond, d'origine neuronale (EEG) ou myographique, sont susceptibles de modifier l'aspect des BERA.
Dans leur analyse il va donc falloir faire la part de ce qui est dû à un processus réellement pathologique et aux variations induites par des modifications des conditions d'enregistrement.
Ces potentiels dynamiques susceptibles d'évoluer au cours du temps sont donc bien loin du modèle figé du BERA moyenné. Les critères d'analyse ne peuvent donc pas être les mêmes. Un pic d'amplitude ne correspond pas forcément au maximum d'une onde et la prise de latence de l'onde ne peut pas être indépendante de sa forme. La latence est la résultante d'un temps de conduction nerveux et d'un temps d'intégration synaptique. Le temps d'intégration synaptique correspond, comme on l'a vu, à la forme de l'onde et le temps de conduction nerveux correspond au décalage éventuel de la brique.
5. Caractéristiques techniques
Amplificateur
Dynamique de sortie +/- 2V
Bande de fréquence comprise entre 120 et 1,6 kHz
Gain de la chaîne 200.000
Réjection en mode commun > 100 dB à 50 Hz
Faible bruit de fond
Isolation de la sortie du signalStimulateur auditif
Stimulation par clicks acoustiques alternés d'une durée d'environ 100 ms
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