Brevet FR2945928A1 — publié le 20101203

- 1 - Système de détection in vivo d'une zone fonctionnelle du cerveau humain entraînant en cas de lésion un syndrome de négligence spatiale unilatérale L'invention concerne un système détection in vivo d'une zone fonctionnelle du cerveau humain entrainant en cas de lésion un syndrome de négligence spatiale unilatérale. Elle concerne également un procédé de cartographie cérébrale d'une telle zone. Le domaine de l'invention est le domaine de : - la détection de zone fonctionnelle provoquant un syndrome de négligence spatiale unilatérale en cas de lésion - la cartographie des zones fonctionnelles du cerveau, plus particulièrement celles concernant le domaine de la négligence spatiale unilatérale. La négligence spatiale unilatérale désigne une difficulté à détecter, à identifier ou à s'orienter vers des stimuli situés dans la moitié de l'espace controlatéral à l'hémisphère lésé. Concrètement ce sont des personnes ayant des comportements très handicapants qui peuvent sembler étranges comme par exemple, négliger tous les éléments extérieurs présentés sur la gauche, ne manger que la moitié de son assiette, se cogner l'épaule gauche lors du passage d'une porte, ne se maquiller ou ne se raser que la moitié du visage, comme si l'espace de gauche n'existait plus. La négligence spatiale unilatérale est causée par une lésion cérébrale. La présence d'une tumeur cérébrale chez un patient peut parfois nécessiter un acte chirurgical d'ablation. Dans ce cas précis il est essentiel de retirer la partie cérébrale tumorale sans endommager les zones périphériques fonctionnelles et ainsi éviter un syndrome de négligence spatiale unilatérale post -opératoire chez le patient. Actuellement, une zone fonctionnelle du cerveau est détectée de la manière suivante : le patient est réveillé pendant l'opération. Des batteries d'évaluation de la négligence spatiale unilatérale lui sont proposées pendant que des zones de son cerveau sont perturbées par une stimulation électrique. 2945928 - 2 - L'une des batteries les plus connues est la Batterie d'Evaluation de la Négligence (BEN), composée de plusieurs épreuves papier-crayon. Parmi ces tests, on retrouve des tests classiques comme les cloches consistant à entourer le plus de cloches présentes sur une feuille parmi d'autres items 5 distracteurs, le barrage de traits consistant à barrer tous les traits présentés sur une feuille sans items distracteurs. Dans tous les cas, les patients négligents "négligent" les items cibles présentés dans leur hémi espace gauche. Cependant, tel qu'indiqué plus haut ces tests sont réalisés à l'aide d'un 10 crayon et de papier, et il n'existe actuellement aucun système permettant de réaliser ces tests de manière plus rapide et plus efficace, d'une part, pour le chirurgien et d'autre part pour le patient, surtout si on prend en compte le fait que ces tests sont réalisés lors d'une opération à crâne ouvert. De plus, ces tests ne permettent pas une détection automatisée et 15 précise de la zone fonctionnelle. Une telle détection présente une importance capitale car elle permet de réaliser l'ablation de la presque totalité d'une tumeur sans handicaper le patient par la destruction d'une partie fonctionnelle du cerveau. Il est aussi très important de réaliser une telle détection en un 20 minimum de temps et de pouvoir fournir un outil permettant d'accompagner le chirurgien pendant l'opération. Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer un système automatisé de 25 détection d'une zone fonctionnelle du cerveau d'une personne entrainant chez ladite personne une négligence spatiale unilatérale en cas de lésion. Enfin, un autre but de l'invention est de fournir un système réalisant une détection plus efficace d'une zone fonctionnelle du cerveau d'une personne, pratique à utiliser lors d'une opération et présentant moins de 30 danger pour le patient. L'invention permet d'atteindre les buts précités par un système de détection d'une zone fonctionnelle du cerveau d'une personne entrainant chez ladite personne une négligence spatiale unilatérale en cas de lésion, ledit système comprenant : 2945928 - 3 - - au moins une électrode adaptée pour induire un stimulus en une position du cerveau de ladite personne, - des moyens d'affichage d'une forme géométrique suite audit/pendant ledit stimulus, 5 - des moyens de sélection permettant à ladite personne de pointer, selon une consigne prédéterminée, une position par rapport à ladite forme géométrique, - des moyens de détection de la position pointée, - des moyens de comparaison de ladite position pointée à une position 10 calculée selon ladite consigne, et - des moyens d'émission d'un signal en fonction de ladite comparaison. Le système selon l'invention permet de réaliser une détection automatisée d'une zone fonctionnelle du cerveau. La détection d'une zone fonctionnelle par le système selon l'invention 15 est plus pratique et plus sûr qu'une détection de l'état de la technique. En effet, avec le système selon l'invention l'opérateur peut porter son attention entièrement sur le cerveau du patient et sur chacune des positions de l'électrode dans le cerveau car un signal préviendra l'opérateur des résultats de l'application de la consigne par la personne concernée tout au long du 20 test. Par ailleurs, la détection d'une zone fonctionnelle du cerveau par le système selon l'invention est plus rapide, car les moyens utilisés sont des moyens électroniques et/ou informatiques permettant à la personne et à l'opérateur de réaliser la détection sans interruption. 25 De plus, le système de détection d'une zone fonctionnelle selon l'invention peut être utilisé directement en salle opératoire avec un accès aux résultats immédiat. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de détection de la position pointée peuvent comprendre un écran tactile, ledit écran tactile 30 réalisant aussi l'affichage de ladite forme géométrique. L'écran tactile peut être utilisé avec un pointeur tel qu'un stylet ou directement avec le doigt. Ainsi, les moyens d'affichage et les moyens de sélection comprennent un écran unique. 2945928 - 4 - Dans une version particulièrement avantageuse, les moyens d'émission d'un signal sont adaptés à émettre un signal différent pour chacun des cas suivants : 5 • la distance entre la position pointée et la position calculée est inférieure à une distance prédéterminée. • la distance entre la position pointée et la position calculée est supérieure à ladite distance prédéterminée mais inférieur au double de ladite distance. 10 • la distance entre la position pointée et la position calculée est supérieure au double de ladite distance prédéterminée Ainsi, en fonction du signal émis, l'opérateur peut savoir directement si la position stimulée se trouve dans une zone fonctionnelle du cerveau ou non. 15 Le système comprend en outre des moyens de détermination de la position du stimulus. Ces moyens peuvent comprendre une caméra filmant la scène et donc la position de chacun des stimuli. Le système selon l'invention peut en outre comprendre des moyens de mémorisation du résultat de la comparaison en association avec la position 20 du stimulus, pour une pluralité de positions différentes. Les moyens de mémorisation peuvent être embarqués ou se trouver dans une base de données distante. Dans ce cas, le système peut en outre comprendre des moyens de connexion à la base distante, ces moyens de connexion pouvant comprendre des moyens de connexion sans fil et/ou des 25 moyens de connexion filaire au travers d'un réseau existant par exemple. Avantageusement, le système selon l'invention peut en outre comprendre des moyens de cartographie de la zone fonctionnelle en fonction de la position de chacun des stimuli et le résultat de la comparaison pour ladite position, à partir d'une carte du cerveau de la personne, obtenue par 30 des moyens d'imagerie médicale connue de l'homme du métier, telle que des moyens d'imagerie par résonnance magnétique (IRM). Ainsi, une cartographie en 2 ou 3 dimensions de la zone fonctionnelle dans le cerveau peut être réalisée. 2945928 - 5 - La carte réalisée peut être utilisée lors de l'opération chirurgicale sur le cerveau ou avant l'opération pour préparer l'ablation de la tumeur cérébrale. Une telle carte du cerveau faisant apparaître la zone fonctionnelle permet de mieux visualiser la zone fonctionnelle dans le cerveau. 5 Les moyens de cartographie peuvent comprendre un ou plusieurs programmes informatiques. Selon une version particulièrement avantageuse, les moyens d'émission d'un signal comprennent des moyens d'émission d'un signal sonore. Le signal sonore peut être de fréquence, de durée ou d'itérations 10 différentes en fonction du résultat de la comparaison. Un signal sonore présente l'avantage pour l'opérateur de ne pas avoir à détourner son attention visuelle du cerveau de la personne pour connaître le résultat de la comparaison, ce qui diminue le risque de mauvaises manipulations de la part de l'opérateur qui pourraient avoir des 15 conséquences importantes sur la santé de la personne. Les moyens d'émission d'un signal peuvent comprendre des moyens d'émission d'un signal visuel. Un tel signal visuel peut en outre être utilisé en complément d'un signal sonore. 20 Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de cartographie d'une zone fonctionnelle du cerveau d'une personne entrainant chez ladite personne un syndrome de négligence spatiale unilatérale en cas de lésion, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - génération de stimuli au niveau du cerveau à l'aide d'au moins 25 une électrode en une pluralité de positions, - pour chacun desdits stimuli, détection de la position dudit stimuli par rapport une référence prédéfinie, - détermination du résultat obtenu pour chacun des stimuli, - détermination des limites de ladite zone en fonction des 30 résultats obtenus pour l'ensemble des stimuli, et - affichage de ladite zone. Avantageusement, la position de chaque stimulus peut être déterminée en trois dimensions. Ainsi, la position de chaque stimulus comprend des coordonnées sur trois dimensions par rapport à une référence 2945928 - 6 - prédéfinie. Ainsi, la détection des limites de la zone fonctionnelle peut être réalisée en trois dimensions. La détection des limites de la zone fonctionnelle en trois dimensions peut être réalisée grâce à une génération de stimuli à des positions se 5 situant d'une part en surface du cerveau et d'autre part dans l'épaisseur du cerveau. Une telle détection permet de réaliser une cartographie en trois dimensions utilisable pour visionner la zone fonctionnelle avant ou pendant l'opération. 10 Par ailleurs, une telle carte en trois dimensions peut être utilisée par un appareil numérique d'assistance à la chirurgie utilisée lors de l'ablation de la zone de la tumeur cérébrale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à 15 l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention ; et - la figure 2 est un exemple d'un test utilisé par le système de la 20 figure 1 pour la détermination d'une zone fonctionnelle du cerveau d'une personne souffrant de négligence spatiale unilatérale. La figure 1 est une représentation schématique d'un système 100 de détection d'une zone fonctionnelle 102 du cerveau 104 d'un patient dont la 25 lésion provoque un syndrome de négligence spatiale unilatérale. Le système 100 comprend - au moins une électrode 106 adaptée pour induire un stimulus en une position du cerveau 104 du patient. Chaque stimulus est un signal électrique de quelques mA sur le cerveau 104 du 30 patient ; - un écran tactile 108 sur lequel sont affichés une ou plusieurs formes géométrique pendant ou juste après le stimulus ; - un stylet 110 permettant au patient de pointer une position sur l'écran tactile 108 conformément à une consigne 2945928 - 7 - prédéterminée. La position à pointer est demandée par rapport à la forme géométrique. Dans l'exemple représenté sur la figure 1 la forme géométrique est un segment 112 et la consigne est de pointer le milieu du segment 112 avec le stylet 110 ; 5 un module 114 de génération de la forme géométrique sur l'écran d'affichage 108. Ce module 114 de génération de forme détermine la position d'affichage du segment 114 sur l'écran d'affichage 108, ainsi que la position qui doit être pointée par le patient, à savoir le milieu du segment 112 . 10 La position pointée par le patient avec le stylet 110 est détectée par l'écran tactile 108 et communiqué à un module de comparaison 116. Ce module de comparaison 116 reçoit de l'écran tactile 108 la position pointée par le patient et du module de génération de stimuli 114 la position exacte 15 que le patient devrait pointer en fonction de la consigne. Le module de comparaison 116 compare les deux positions et détermine en fonction d'un ou plusieurs seuils prédéterminés, le niveau d'exactitude de la réponse donnée par le patient. Le niveau d'exactitude est communiqué à un module 118 de 20 génération d'un signal sonore. Ce module 118 génère un signal sonore différent en fonction du niveau d'exactitude. Le signal sonore associé au niveau d'exactitude communiqué par le module de comparaison 116 est émis par un haut parleur 120 relié au module de génération d'un signal sonore 118. 25 Le niveau d'exactitude ainsi que la position de l'électrode 106 sont également communiqués à un module de cartographie 122. En fonction du niveau d'exactitude pour une multitude de position de stimuli sur le cerveau 104, le module de cartographie 122 génère une carte 124 en trois dimensions du cerveau 104 sur lequel est représentée la zone fonctionnelle 30 102 du cerveau 104. La génération de la carte 124 en trois dimensions du cerveau 104 par le module de génération 122 peut être réalisée soit en temps réel lors du test du patient avec les stimuli soit de manière décalée après le test. 2945928 - 8 - La carte générée 124 peut être affichée sur un écran d'affichage non représenté sur la figure 1. Tout ou partie des données ainsi que la carte d'affichage peuvent être stockée dans une base de données 126. 5 Le système selon l'invention peut en outre comprendre des moyens de conversion de la carte 124 dans un langage prédéterminé pour que la carte 124 puisse être utilisée par un appareil numérique d'aide à la chirurgie lors de l'ablation de la zone de la tumeur cérébrale. Le système peut en outre comprendre une camera 128 filmant les 10 actions du chirurgien opérateur et enregistrant les signaux sonore émis. Les données enregistrées par la caméra 128 peuvent être utilisées par le module de génération 122 pour la génération de la carte 124 du cerveau en trois dimensions et faisant apparaître la zone fonctionnelle du cerveau du patient. 15 La figure 2 est une représentation d'un exemple de test utilisé par le système de la figure 1 pour déterminer une zone fonctionnelle du cerveau. Il s'agit d'un test cognitif informatisé de bissection de segment utilisant l'écran tactile 108. Un signal sonore aigu accompagne l'apparition d'une ligne horizontale de 20 cm. La consigne donnée au patient est de 20 pointer le centre du segment affiché sur l'écran tactile 108. Le sujet doit donc marquer à l'aide d'un stylet le centre du segment. Un signal sonore grave d'erreur indique si le sujet se trouve à plus de 6,5 mm (distance prédéterminée) du centre (simple bip) ou plus de 13mm du centre (double bip). Il n'y a pas de signal sonore grave si le sujet marque 25 la ligne précisément au centre (moins de 6,5mm d'erreur). Les seuils de 6,5mm (distance prédéterminée) et de 13mm (double de la distance prédéterminée) ne sont pas arbitraires mais correspondent à des seuils définis au préalable dans la littérature comme statistiquement anormaux. Ce test peut notamment être utilisé en milieu per-opératoire, pour ne 30 pas handicaper le patient lors d'une intervention neurochirurgicale. Dans un mode de réalisation particulier, un exemple de système testé comprend un ordinateur portable avec écran tactile et stylet de réponse, avec système d'exploitation Windows XP. 2945928 - 9 - Un programme informatique réalisant les fonctions décrites plus haut tournent en boucle jusqu'à l'appui sur la touche � échap �. Une pluralité de stimuli sont affichés progressivement. L'axe 202 sur la figure 2 symbolise le temps et les numéros entre parenthèse sur la figure 2 5 symbolisent l'ordre des stimuli affichés sur l'écran tactile 108 au fur et à mesure du test. La durée d'affichage des différents stimuli est différente. Selon un exemple particulier : - le stimulus (1) comporte deux scènes une première de 1OOOms, puis un signal sonore, puis une deuxième scène de 5OOms suivi 10 d'un signal sonore, - le stimulus (2) une scène de 5OOOms - le stimulus (3) aucune scène n'est affichée, et - le stimulus (4) un signal sonore suivi d'une scène de 5OOms. A chaque essai le programme informatique enregistre la réponse dans 15 un fichier texte et émet un signal sonore suivant la réponse. La réponse enregistrée est constituée du temps de réponse à partir de l'apparition de la ligne, la position en pixels du point marqué par le sujet, la distance en millimètres de ce point par rapport au centre de la ligne, le pourcentage de déviation et le coté de la déviation. 20 Si le sujet ne répond pas au bout de 5 secondes un signal sonore d'erreur est émis et le programme enregistre dans le fichier de réponse qu'il n'y a pas eu de réponse à cet essai. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être 25 décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Système de détection d'une zone fonctionnelle (102) du cerveau (104) d'une personne entrainant chez ladite personne une négligence spatiale unilatérale en cas de lésion, ledit système comprenant : - au moins une électrode (106) adaptée pour induire un stimulus en une position du cerveau (104) de ladite personne, - des moyens d'affichage (108) d'une forme géométrique (112) suite audit stimulus, - des moyens de sélection (110) permettant à ladite personne de pointer, selon une consigne prédéterminée, une position par rapport à ladite forme géométrique (112), - des moyens de détection (108) de la position pointée, - des moyens (116) de comparaison de ladite position pointée à une position calculée selon ladite consigne, et - des moyens d'émission (118,120) d'un signal en fonction de ladite comparaison. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection de la position pointée comprennent un écran tactile (108), ledit écran tactile (108) réalisant aussi l'affichage de ladite forme géométrique (112). 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission (118,120) d'un signal sont adaptés à émettre un signal différent pour chacun des cas suivants : • la distance entre la position pointée et la position calculée est inférieure à une distance prédéterminée. • la distance entre la position pointée et la position calculée est supérieure à ladite distance prédéterminée mais inférieur au double de ladite distance. • la distance entre la position pointée et la position calculée est supérieure au double de ladite distance prédéterminée- 11 - 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (114) de détermination de la position du stimulus. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mémorisation (126) du résultat de la comparaison en association avec une position du stimulus, pour une pluralité de positions différentes. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de cartographie (122) de la zone fonctionnelle (102) en fonction de la position de chacun des stimuli et le résultat de la comparaison pour chaque position. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission d'un signal comprennent des moyens (118,120) d'émission d'un signal sonore. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission d'un signal comprennent des moyens d'émission d'un signal visuel. 9. Procédé de cartographie d'une zone fonctionnelle (102) du cerveau (104) d'une personne entrainant chez ladite personne un syndrome de négligence spatiale unilatérale en cas de lésion, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : génération de stimuli au niveau du cerveau de ladite personne à l'aide d'au moins une électrode (106) en une pluralité de positions, - pour chacun desdits stimuli, détection de la position dudit stimuli par rapport à une référence prédéfinie, - détermination du résultat obtenu pour chacun des stimuli, - détermination des limites de ladite zone en fonction des résultats obtenus pour l'ensemble des stimuli, et- 12 - affichage de ladite zone. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la position de chaque stimulus comprend des coordonnées sur trois dimensions, la détection des limites de ladite zone fonctionnelle (102) étant réalisée en trois dimensions.