Apport des techniques du traitement du signal à l'analyse et détection de signaux emboliques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1999

Contribution of signal processing techniques for the analysis and detection of embolic signals

Apport des techniques du traitement du signal à l'analyse et détection de signaux emboliques

Résumé

Since a few years, the monitoring of vascular pathologies gives rise to a great interest because of the increasing number of cerebral vascular accidents. Nowadays, though the algorithms implemented in transcranial Doppler systems are well adapted to embolus detection, these algorithms do not allow a correct detection of micro-embolus. In this work, we have developed some tools able to accurately detect micro-embolic signals. To reach our purpose, we first study the stochastic and non-stationary natures of the ultrasound Doppler signal. Then we recall the different time-frequency distributions currently encountered in ultrasound velocimetry. Furthermore we describe the time and frequency estimators of the instantaneous frequency (IF) commonly used to evaluate the degree of arterial stenosis. In this work, we proposed two temporal estimators of the IF : the first one based on the measurement of the Euclidean length allows a rapid but inaccurate estimation of the IF, as for the other one, based on a recursive time-varying parametric model, it permits an accurate estimation of the IF. In the second part of this thesis,we assume that a micro-embolus can be assimilated to a big red blood cell allowing to transpose knowledge relative to blood Doppler signals to those relative to micro-embolic signals. In the following we propose two methods based on the abrupt change detection of a model : the first one is based on a whiteness test,and the second is based on the derivative of parameters. After having associated a reliability degree to each detection method, we validate the proposed detection methods on simulated signals, and in vitro and in vivo signals. Next, we show that the performances of parametric detectors are by far the best in terms of probability of false alarm and probability of non-detection. These encouraging results let us think that parametric detectors, implemented in commercial devices, would permit to highlight very small micro-embolus and phenomenon that are difficult to identify today, as for example aggregates of blood cells.
Depuis quelques années, la surveillance de pathologies vasculaires suscite un intérêt grandissant en raison notamment du nombre important d’accidents vasculaires cérébraux recensés. De nos jours, les algorithmes implémentés dans les appareils du commerce (TCD), bien qu’adaptés à la détection d’emboles (caillot de sang), ne permettent pas une détection correcte des micro-emboles. Aussi nous nous proposons de développer, dans ce travail, des outils capables de détecter de façon fiable les signaux micro-emboliques. Dans ce mémoire nous proposons deux estimateurs temporels de fréquence instantanée du signal Doppler pour mesurer par exemple le degré de sténose artérielle :l’un basé sur la mesure de la longueur euclidienne permet une estimation rapide mais sommaire, l’autre fondée sur une modèle paramétrique évolutif récursif permet quant à lui une estimation précise. Dans la seconde partie de ce travail, en assimilant un micro-embole à un globule rouge de grande taille, nous transposons les connaissances relatives aux signaux Doppler sanguins à celles relatives aux signaux micro-emboliques. Nous proposons deux méthodes de détection de ruptures de modèles : l’une est fondée sur un test de blancheur, l’autre est basée sur la dérivée de paramètres. Après avoir défini une mesure du degré de fiabilité, nous validons les méthodes de détection proposées à partir de signaux simulés et de signaux in vitro et in vivo. Enfin nous montrons que les performances des détecteurs paramétriques sont de loin les meilleurs en termes de probabilités de fausse alarme et de non-détection. Ces résultats prometteurs nous laissent penser que ces détecteurs paramétriques, implémentés sur des appareils du commerce, devraient permettre de mettre en évidence des microemboles de très faibles tailles et des phénomènes actuellement difficiles à identifier tels que les agrégats.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-01076497 , version 1

Citer

Jean Marc Girault. Apport des techniques du traitement du signal à l'analyse et détection de signaux emboliques. Traitement du signal et de l'image [eess.SP]. Université François-Rabelais de Tours, 1999. Français. ⟨NNT : 1999TOUR4024⟩. ⟨tel-01076497⟩

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