Imagerie fonctionnelle de la rétine par électrorétinographie multi-angulaire

Résumé

Objectif: L’objectif de ce projet est de concevoir une méthode d’enregistrement de l’activité électrophysiologique de l’oeil permettant une image fonctionnelle de la rétine. L’objectif à long terme de ce travail est de fournir au clinicien un outil d’imagerie pour le diagnostic de certains dysfonctionnements de la rétine (rétinopathies). Contexte: L’électrorétinogramme (ERG) plein champ est une méthode bien connue permettant de déterminer objectivement la fonction rétinienne. Cependant, cette méthode ne permet pas d’exprimer les variations locales de la réponse rétinienne à moins d’utiliser un stimulus spécifique, comme cela est fait en ERG multi-focal (mfERG). Ce travail propose une solution en deux temps. D’abord, nous proposons une méthode permettant d’enregistrer un ERG comportant plusieurs dérivations spatiales (comme dans le contexte ECG). Ensuite, nous proposons une solution au problème électromagnétique de calculer l’activité rétinienne sur plus de dipôles qu’il y a de points d’enregistrement. Méthode: Nous avons proposé une méthode originale qui profite de la capacité qu’a l’oeil de tourner afin d’enregistrer plusieurs potentiels sur la cornée ou la peau (la méthode maERG). Cette méthode consiste à positionner 3 électrodes cutanées sur la paupière inférieure et les cathi interne et externe. Nous avons enregistré le maERG de 2 sujets sains pour 11 directions du regard pour un total de 33 électrodes virtuelles par sujet. À partir d’un modèle réaliste de conductivités et de géométries de l’oeil et de la peau, nous avons construit un modèle par éléments finis de frontières de l’oeil humain. Afin de déterminer si la méthode maERG permet la construction d’une image fonctionnelle de la rétine, nous avons comparé la qualité de reconstruction de plusieurs configurations d’électrodes du maERG avec un modèle d’un jeu d’électrodes directement en contact avec la cornée. Nous avons simulé 2 scénarios : une rétinopathie centrale et une périphérique. Nous avons propagé la topographie rétinienne simulée sur les électrodes (ce qu’on appelle le problème direct). À partir de ces mesures d’électrodes simulées, nous avons reconstruit l’activité des sources et comparé cette topographie reconstruite avec la topographie initiale en utilisant une méthode balancée de l’approche Area Under ROC-curve (AUC) ainsi qu’avec la méthode du Coefficient de Corrélation de Matthews (CCM). Nous avons ensuite utilisé les AUCs et CCMs de chaque configuration comme métrique du potentiel de la méthode maERG comme modalité d’imagerie diagnostique. Nous avons également proposé une méthode afin de réduire le rapport signal sur bruit (ou SNR) minimal, qui consiste à localiser les coefficients d’une transformée en ondelettes invariance par décalage. Finalement, pour comparer qualitativement nos résultats simulés avec des données expérimentales, nous avons reconstruit l’activité rétinienne de sujets sains. Résultats: Chaque électrode virtuelle donnait un signal ERG différent des autres, ce qui signifie qu’il est possible d’obtenir plusieurs dérivations d’un même ERG suggérant qu’il est possible de résoudre le problème inverse. Nos simulations ont démontré qu’il était possible d’obtenir une reconstruction correcte (AUC>0.7 et CCM>0.5) seulement avec des variations horizontales du regard, un SNR de 55dB et une surface pathologique d’au minimum 5%. Nous avons également démontré qu’en localisant les coefficients de la transformée en ondelette, il était possible de réduire le SNR minimal à 30-40dB. La reconstruction d’activité rétinienne de sujets sains a donné des topographies qualitativement similaires à celles de données simulées, ce qui signifie que nos résultats simulés concordent avec la réalité. Conclusion: Nous avons proposé une nouvelle méthode permettant l’enregistrement de plusieurs dérivations de l’ERG en profitant de la capacité de l’oeil de tourner, méthode que nous avons nommé maERG. Nous avons aussi proposé un modèle de l’oeil humain et une méthode de résolution du problème inverse afin de représenter l’activité rétinienne à partir de la position d’une parcelle, créant ainsi une nouvelle modalité d’imagerie fonctionnelle de la rétine. Malgré que notre technique nécessite un SNR élevé, nous avons démontré qu’il existe des méthodes de débruitage qui permettent d’atteindre une meilleure qualité du signal et ainsi, une bonne résolution d’imagerie rétinienne. Nous croyons que notre technique d’enregistrement de l’ERG augmentera la sensibilité de l’ERG et ainsi, permettre un diagnostic précoce et un suivi plus précis de rétinopathies.

Date	30 mars 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-Marc Lina (Directeur(-trice)) & Pierre Lachapelle (Codirecteur(-trice))