A Micro-Embolic Energy Detector based on Sub-band Decomposition

International audienceCerebrovascular Accidents can be caused by cerebral emboli blocking brain blood vessels. Analysis of transcranial Doppler signals practically aids the detection of emboli. Signal processing methods have been proposed for emboli detection. In this study, we introduce a new micro-embolic energy detector composed of N detectors associated to N Doppler frequency sub-bands. To test our detectors, we propose a training phase during which we adjust the optimal number of sub-bands and detection thresholds and a testing phase through which we measure performances. Using real signals, we show that in terms of the number of sub-bands, 4 sub-bands provide the highest detection rate and lowest false alarm. Moreover, compared to standard detectors, the 4 sub-band energy detector reduces the false alarm rate from 44% to 36%, increases the detection rate from 66% to 79% and augments the Embolus to Blood Ratio from 24 dB to 40 dB. This new energy detector permits detecting smallest micro-emboli, precursors of coming large emboli with high stroke risks

An overview of nearly a half century of microembolic signal processing techniques

International audienceMicro-emboli detection for patients with high risk of strokes has been performed with transcranial Doppler (TCD) systems since 1969. As a consequence, instrumentation of TCD systems progressed with the introduction of multigate systems, power mode systems and robotized probes, to name but a few. These new types of TCD have increase the chance of robust detections of quite big micro-emboli and at the same time increased the efficiency of artefact rejection.For a couple of years now, it is now possible to prevent cerebrovascular accidents (CVA) by detecting very small micro-emboli, the latter being precursor signs of strokes. For this sake, a new generation of transcranial Doppler (TCD) systems (holter) is used to record examinations of long duration. In an attempt to detect the smallest possible micro-emboli, offline softwares based on recent signal processing techniques complete advantageously these holter systems.In this communication, an overview of fifty years of research developments in embolic signal processing is proposed. What is interesting during this adventure of a half century is that detection methods were inspired as signal processing discoveries coming from speech processing to econometric. With the advent of the artificial intelligence, new challenges are being drawn up

Analyses et traitements : de l’imagerie ultrasonore médicale aux séries temporelles biomédicales

Dans ce manuscrit, les activités de recherche méthodologiques concernent principalement l’imagerie ultrasonore médicale au sens large et les séries temporelles biomédicales. Ces deux thématiques distinctes (n’y cherchez donc aucun lien) seront présentées à tour de rôle dans les parties relatives à mes activités de recherche passées et en cours. Dans la deuxième partie, je présenterai d’abord "l’imagerie Doppler". Toutefois, au lieu d’y présenter d’emblée la méthodologie puis les applications, j’ai préféré mettre l’accent sur deux applications médicales : les monitorings Doppler transcrâniens et transplacentaires. Cette présentation possède l’avantage de permettre un suivi instantané des avancées méthodologiques (Estimation, détection, classification) au détriment d’un seul et même fil conducteur méthodologique. Ce choix délibéré souligne qu’historiquement mes activités méthodologiques étaient d’abord guidées par les applications. Avec le temps, j’ai modifié cet équilibre pour placer finalement le "Signal" au centre de mes activités scientifiques. Je commencerai par présenter l’analyse spectrale qui a joué un rôle fondamental dans les applications ultrasonores. Dans la troisième partie, je présenterai mes nouvelles activités de recherche. Le premier volet, qui s’est étendue transversalement, s’appuie sur l’analyse des séries temporelles. Le second volet correspond à une extension naturelle des techniques mises en place en imagerie Doppler à l’imagerie ultrasonore échographique (avec et sans contraste). La quatrième partie, qui relate mes activités actuelles et à venir, constitue mes perspectives de recherche à moyen terme. Les thématiques abordées poursuivent et complètent les thématiques précédemment présentées en imagerie ultrasonore médicale et en analyse des séries temporelles biomédicales. En imagerie échographique et en imagerie de contraste, le fil conducteur méthodologique est un mélange subtil entre la déconvolution et la commande optimale. Finalement je présenterai des méthodes géométriques originales qui s’appuient sur les notions de symétrie, de récurrences et de corrélation

Acoustic and Elastic Waves: Recent Trends in Science and Engineering

The present Special Issue intends to explore new directions in the field of acoustics and ultrasonics. The interest includes, but is not limited to, the use of acoustic technology for condition monitoring of materials and structures. Topics of interest (among others): • Acoustic emission in materials and structures (without material limitation) • Innovative cases of ultrasonic inspection • Wave dispersion and waveguides • Monitoring of innovative materials • Seismic waves • Vibrations, damping and noise control • Combination of mechanical wave techniques with other types for structural health monitoring purposes. Experimental and numerical studies are welcome

Synchronous Detection of Emboli by wavelet packet decomposition

International audienceWe showed in a previous study that the detection of micro-emboli can be markedly improved by taking into account the quasi-cyclostationary properties of the blood Doppler signal. However, in order to detect still smaller events, we propose to combine the use of synchronous detectors and sub-band decomposition. We evaluated and compared the detector's performance to existing methods by using both numerical modeling of the Doppler signal and ROC curves