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Electrophysiologie humaine : Les potentiels évoqués

Electrophysiologie humaine : Les potentiels évoqués. Les Potentiels Évoqués. O. b. j. e. c. t. i. f. O. b. j. e. c. t. i. f. M. é. t. h. o. d. e. s. M. é. t. h. o. d. e. s. Stimuler. Stimuler. P. E.

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Electrophysiologie humaine : Les potentiels évoqués

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Presentation Transcript

  1. Electrophysiologie humaine : Les potentiels évoqués

  2. Les Potentiels Évoqués O b j e c t i f O b j e c t i f M é t h o d e s M é t h o d e s Stimuler Stimuler P E Explorer les voies sensorielles depuis la périphérie jusqu’aux processus intracorticaux Stimuler électriquement ou naturellement un récepteur sensoriel ou sa voie nerveuse afférente C’est le stimulus qui détermine la voie sensorielle explorée • PEV Potentiels évoqués visuels • PEA Potentiels évoqués auditifs • PES Potentiels évoqués somesthésiques

  3. • P E V P o t e n t i e l s E v o q u é s V i s u e l s O b j e c t i f stimulus visuel M é t h o d e s BEEP • P E A P o t e n t i e l s E v o q u é s A u d i t i f s Stimuler stimulus auditif • P E S P o t e n t i e l s E v o q u é s S o m e s t h é s i q u e s stimulation électrique de fibres afférentes d’un nerf périphérique P E Echiquier/ flash

  4. O b j e c t i f M é t h o d e s électrode exploratrice Stimuler électrode de référence P E M é t h o d e s E n r e g i s t r e r Enregistrer Modifications de l’activité électrique nerveuse associées au stimulus S S i g n a l V = E - R

  5. O b j e c t i f M é t h o d e s - M é t h o d e s Stimuler Représenter Représenter amplitude (microvolts) temps (millisecondes) + t = 0 : présentation du stimulus P E Enregistrer latence polarité

  6. P E Intérêt clinique O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique PE exogènes PE endogènes survenue précoce tardive Types de PE Types de PE intégrité fonctionnelle des voies nerveuses afférentes oui oui intégrité fonctionnelle des structures centrales (composantes cognitives) oui non

  7. P300 • Potentiel évoqués endogènes dans l’évaluation des comas

  8. Intérêt clinique P E O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Examen non invasif 1 Types de PE Avantages Avantages Ne nécessite pas la collaboration du sujet(patients comateux, jeunes enfants…) 2 Diagnostic précoce de certaines pathologies(ex: sclérose en plaques) 3 Possibilité de répéter l’examen: suivre l’évolution d’une pathologie dans le temps (monitoring soins intensifs, monitoring opératoire, suivi de pathologies évolutives) Évaluation objective d’un dysfonctionnement des voies afférentes(médecine légale) 4 5 Exploration fonctionnelle du SN central et périphérique

  9. G e n è s e O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Charge isolée Charge isolée Q.q - 1 . = F 0 Q t F 1 . E = = q électrode exploratrice 4 4 p p e e r r 2 2 + ◦ une charge isolée crée un champ électrique dans l’espace qui l’entoure ◦ une deuxième charge est attirée si de signe opposé / repoussée si de signe identique ◦ la force d’attraction s’exerce selon la direction de la droite joignant les deux charges ◦ son intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance séparant les deux charges P E Comment l’activité nerveuse produit-elle des ondes qu’on peut capter au niveau cutané? Intérêt clinique lignes isopotentielles Loi de Coulomb : lignes de courant

  10. G e n è s e P E O b j e c t i f M é t h o d e s P Genèse r 0 Charge isolée Dipôle Dipôle q A 0 B ( - q , - a ) ( q , a ) lignes isopotentielles - + q 2a cosq VP = lignes de courant 4pe0r2 Intérêt clinique Dipôle = 2 charges : ◦ de signes opposés ◦ de même valeur absolue ◦ séparées par une courte distance • Importance de : • l’orientation du dipôle • - la distance du dipôle

  11. G e n è s e P E O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Genèse Charge isolée Neurone Neurone Dipôle ( 2 ) - - ( 1 ) ( 1 ) ( 3 ) + + milieu extracellulaire 0 0 - - + + PA lignes isopotentielles milieu intracellulaire courants locaux ( 3 ) ( 2 ) ( 1 ) + - + propagation

  12. G e n è s e P E O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Genèse Charge isolée Neurone Neurone Dipôle Synapse inhibitrice Synapse excitatrice - - - - + + Syn Syn - - + + - - + + + + Dendrite - - Soma + + dépolarisation de la membrane post-synaptique hyperpolarisation de la membrane post-synaptique

  13. G e n è s e P E O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Intérêt clinique Genèse Charge isolée Population Population Neurone Dipôle dipôle équivalent tangentiel dipôle équivalent radiaire Principe de superposition des champs électriques élémentaires: Dipôle équivalent

  14. G e n è s e O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Charge isolée Population Population Neurone Dipôle P E Intérêt clinique Intérêt clinique ◦ Principe de superposition des champs électriques élémentaires: dipôle équivalent ◦ Effet de la distance entre source et électrodes d’enregistrement

  15. G e n è s e O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Charge isolée Population Population Neurone Dipôle P E Intérêt clinique Intérêt clinique ◦ Principe de superposition des champs électriques élémentaires: dipôle équivalent ◦ Effet de la distance entre source et électrodes d’enregistrement Cette dia peut être sautée

  16. G e n è s e O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Charge isolée Population Population Neurone Dipôle P E Intérêt clinique Intérêt clinique ◦ Principe de superposition des champs électriques élémentaires: dipôle équivalent ◦ Effet de la distance entre source et électrodes d’enregistrement ◦ Effet de la synchronisation des activités élémentaires

  17. P E Difficultés d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Intérêt clinique ◊ internes - activité électroencéphalographique spontanée Genèse Difficultés - activité électrique liée aux mouvements oculaires - activité électromyographique - activité électrocardiographique V (μV) ECG EMG 1 0 0 0 2 5 0 EOG EEG 1 0 0 PE Fréquence (Hz) 0 . 0 3 0 . 3 3 0 3 0 0 3 0 0 0 Faible amplitude des potentiels évoqués par le stimulus Contamination du signal par des sources: ◊ environnementales - courant domestique

  18. P E Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Intérêt clinique Minimiser le bruit ◊ interne - minimiser l’activité musculaire (relaxation) Techniques Genèse Difficultés - minimiser les mouvements oculaires - garder les yeux ouverts >< ondes a Bruit V (μV) ECG EMG 1 0 0 0 2 5 0 EOG EEG 1 0 0 PE Fréquence (Hz) 0 . 0 3 0 . 3 3 0 3 0 0 3 0 0 0 à sa source : - fréquence de récurrence du stimulus à 3,1 Hz >< 50Hz ◊ environnementale • cage de Faraday

  19. Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Techniques Difficultés - électrode sous-cutanée - dégraisser la peau Electrodes Electrodes Bruit - pâte d’électrolytes E G E N E R A T E U R R D ’ I M P U L S I O N S 3 . 1 H z S T I M M P E - Exploratrice: cortex S1 Intérêt clinique Intérêt clinique - Référence: lobe de l’oreille ipsilatérale - Masse: avant-bras ipsilatéral Minimiser les impédances

  20. Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Techniques Difficultés Amplification Amplification Electrodes Bruit E G E N E R A T E U R D ’ I M P U L S I O N S R 3 . 1 H z S T I M M P R E - A M P L I X 1 0 0 0 A M P L I X 1 0 0 P E Intérêt clinique Intérêt clinique - pré-amplificateur: x1000 - amplificateur: x100 - amplification totale: x100 000

  21. P E Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Intérêt clinique Techniques Genèse Difficultés Amplification Electrodes Filtres Filtres Bruit V (μV) ECG 1 0 0 0 2 5 0 EOG EEG 1 0 0 Fréquence (Hz) 0 . 0 3 0 . 3 3 0 3 0 0 3 0 0 0 - Filtre passe-bande: 1-250 Hz - Filtre ‘notch’: 50 Hz EMG PE

  22. Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Réjection d’artéfacts Genèse Techniques Difficultés Amplification Electrodes Rejection Filtres Bruit ECG Seuil de réjection : 1 0 0 0 On-line : essais > 500 µV Off-line : ~20% des essais 2 5 0 EOG EEG 1 0 0 Fréquence (Hz) 0 . 0 3 0 . 3 3 0 3 0 0 3 0 0 0 P E Enregistrement d’un grand nombre d’essais Intérêt clinique Intérêt clinique Supprime les parasites transitoires de grande amplitude V (μV) EMG PE

  23. Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Moyennage Techniques Difficultés Genèse Amplification Moyennage Electrodes Rejection Filtres Bruit P E Enregistrement d’un grand nombre d’essais Intérêt clinique Intérêt clinique Augmente le rapport signal / bruit ‘ s i g n a l ’ ‘ b r u i t ’ ‘ s i g n a l ’ + ‘ b r u i t ’ n=1 n=10 n=100

  24. Techniques d’enregistrement O b j e c t i f M é t h o d e s Genèse Techniques Difficultés E G E N E R A T E U R D ’ I M P U L S I O N S R 3 . 1 H z Amplification Moyennage Electrodes Rejection Dispositif Dispositif Filtres Bruit S T I M M P R E - A M P L I X 1 0 0 0 A M P L I F I L T R E S X 1 0 0 R E J E C T I O N A R T E F A C T S M O Y E N N A G E P E Intérêt clinique Intérêt clinique CONV A/D

  25. Application O b j e c t i f M é t h o d e s Application Genèse Techniques Difficultés Stimuler Stimuler P E Obtenir un PES du nerf médian Intérêt clinique Intérêt clinique Quelles fibres? A quelle intensité?

  26. Fibres efférentes (motrices) et fibres musculaires innervées Fibres afférentes (sensorielles) et récepteurs associés Diamètre (µm) Vitesse de conduction (m/s) Moto- neurones Fibres d’origine musculaire ou articulaire Fibres d’origine cutanée - fuseaux neuromusculaires Ia α - fibres extrafusales Bas 13-20 65-100 Ib - organes tendineux de Golgi • fibres • extra & intra fusales β Colonne dorsale - Meissner (FAI) - fuseaux neuromusculaires - fibres intrafusales g - Pacini (FAII) Aβ II - F I B R E S M Y E L I N I S E E S + 30-60 6-12 - Merkel (SAI) - mécanorécepteurs articulaires - Ruffini (SAII) - Thermorécepteurs SEUIL - terminaisons libres (musculaires et articulaires) - Nocicepteurs mécanothermiques III Aδ 1-5 5-25 - Mécanonocicepteurs à seuil élevé Colonne antérolatérale - Nocicepteurs polymodaux (mécaniques, thermiques et chimiques) - terminaisons libres (musculaires et articulaires) Fibres NON myélinisées C IV <1 <2 Elevé

  27. Application O b j e c t i f M é t h o d e s Application Genèse Techniques Difficultés Stimuler Stimuler P E Obtenir un PES du nerf médian Intérêt clinique Intérêt clinique Quelles fibres? Ia et Ib Comment vérifier? Réaction motrice (petit mouvement du pouce) A quelle intensité? 5 -10mA Est-ce douloureux? Non

  28. cortex somesthésique primaire (S1) O b j e c t i f thalamus (VPL) M é t h o d e s 2d RELAIS Application Genèse Techniques Difficultés Stimuler lemnisque médian DECUSSATION noyau gracile (info des membres inférieurs) ou cunéiforme (info des membres supérieurs) 1er RELAIS colonne dorsale ipsilatérale ganglion spinal fibres Ia, Ib, Aβ et II Voie des colonnes dorsales et du lemnisque médian P E Intérêt clinique Intérêt clinique bulbe

  29. P E O b j e c t i f Fibres Fortement myélinisées : Ia, Ib, II et Aβ M é t h o d e s Techniques Application Genèse Difficultés Cordon spinal Voie des colonnes dorsales (ipsilatérales) Stimuler Bulbe Premier relais : noyau gracile ou cunéiforme décussation  voie du lemnisque médian Thalamus Second relais : noyau VPL (somesthésique spécifique) Aire somesthésique primaire SI Collatérales spinales • Neurones de la corne dorsale • Interneurones • Motoneurones α (fibres Ia) Voie des colonnes dorsales et du lemnisque médian Sensibilité proprioceptive et tactile précise Intérêt clinique Intérêt clinique Cortex

  30. cortex associatif O b j e c t i f cortex somesthésique primaire (S1) M é t h o d e s thalamus VPL Noyaux intra laminaires 2d RELAIS Genèse Application Difficultés Techniques Stimuler Faisceau spino-réticulaire Formation réticulaire Colonne antérolatérale contralatérale ganglion spinal DECUSSATION Fibres Ad, III, IV et C Voie des colonnes antérolatérales ou extralemniscale P E Intérêt clinique Faisceau spino-thalamique tronc cérébral corne dorsale 1er RELAIS

  31. P E O b j e c t i f Fibres Aδ et III, peu myélinisées, et C et IV, non myélinisées M é t h o d e s Intérêt clinique Techniques Difficultés Genèse Application Niveau spinal Premier relais : corne dorsale Décussation Stimuler Voie des colonnes antérolatérales ou voie extralemniscale Sensibilité douloureuse, thermique et tactile grossière Tronc cérébral Thalamus Cortex

  32. L’information somesthésique est acheminée depuis le ganglion rachidien jusqu’au noyau VPL du thalamus controlatéral, via deux grandes voies… Cordon emprunté au niveau spinal dorsal antérolatéral Types d’information somesthésique transmise proprioceptive, tactile précise nociceptive, thermique, tactile grossière Types de fibres afférentes Ia, Ib, Ab & II Ad, III C, IV Degré de myélinisation de ces fibres fortement myélinisées peu myélinisées pas myélinisées Niveau où s’effectue le 1er relais bulbaire spinal Niveau où s’effectue la décussation bulbaire spinal Faisceau par où l’information arrive au thalamus lemnisque médian faisceau spino-thalamique Aire corticale de projection S1 S1 Autres projections de cette information • collatérales au niv. spinal vers : • neurones de la corne dorsale • interneurones • motoneurones a (cas des fibres Ia) • substance grise centr. du mésencéph. • + via faisceau spino-réticulaire : • formation réticulée • n. intralaminaires du thalamus • (non spécifiques) • - cortex associatif

  33. P E Application O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Application Genèse Techniques Difficultés Enregistrer Enregistrer Stimuler • Point d’Erb (plexus brachial) ipsilatéral: • Niveau cervical: • Cortex pariétal controlatéral (aire SI): • Cortex frontal controlatéral: Erb C6sp ou C2sp P’3 ou P’4 F’3 ou F’4 • 3 électrodes: • Electrode de référence (lobe de l’oreille ipsilatérale) • - Masse (avant-bras ipsilatéral) • - Electrode exploratrice:

  34. P E Application O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Genèse Application Techniques Difficultés Enregistrer Enregistrer Stimuler Position des électrodes d’enregistrement s y s t è m e d e r e p é r a g e C3 C’3 ou P’3 P3

  35. P E Application O b j e c t i f M é t h o d e s Intérêt clinique Techniques Difficultés Genèse Application Enregistrer Enregistrer Stimuler Enregistrement des modifications de l’activité nerveuse associée à la stimulation électrique du nerf médian F’4 cortex P’4 N20 lemnisque médian P 1 4 bulbe base du crâne E r b N 1 1 C 6 s p N 1 0 N 1 3 nerf médian

  36. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s Application Interprétation Genèse Techniques Difficultés P E Intérêt clinique • Tous les pics importants sont-ils présents ? • N10 N11 N13 P14 N20 P22 P27 N30 P45 N60 • Ces pics sont-ils normaux ? • à 3 points de vue : • Temps de latence : délai entre le début du stimulus et l’onde • Amplitude : mesure de l’ampleur de l’oscillation de l’onde • Topographie : localisation du pic sur le scalp

  37. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s Application Interprétation Genèse Techniques Difficultés Latence Latence Il s’agit d’une valeur moyenne Il existe une variabilité normale autour de cette valeur : 20,2 ms : 1,2 ms : 16,6 à 23,8 ms (20,2 ± 3x1,2) • Temps de latence moyen • Déviation standard • Intervalle acceptable P E Intérêt clinique Temps de latence d’un PE: délai entre le début du stimulus et le sommet de l’onde Exemple: N20

  38. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s Application Interprétation Genèse Techniques Difficultés Latence Latence P E Intérêt clinique Le temps de conduction (périphérique) augmente avec l’âge et la taille • Soit on neutralise l’influence du temps de conduction périphérique sur la norme : • On soustrait le TL de la N10 des autres TL • TL(N20) – TL(N10) • TL(P14) – TL(N10) B) On fait la différence entre les TL observés au niveau central TL(N20) –TL(N13) = temps de conduction central (TCC) TL(P14) – TL(N11) = temps de conduction médullaire TL(N20) – TL(P14) = temps de conduction tronculaire • Soit on tient compte de la taille et de l’âge du sujet dans le calcul de la norme : • TLmax(N20) = 7,540 + 0,087 .taille (cm) + 0,037 . âge (années)

  39. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s TCC = TL(N20) – TL(N13) TCC max = 8,7 ms Nerf médian gauche : Techniques Genèse Difficultés Application Interprétation P4 Latence Latence A gauche : TL(N20) = 19 ms TCC = 8,5 ms C6sp Erb Nerf médian droit : P4 A droite : TL(N20) = 26 ms TCC = 15 ms !! C6sp Erb 0 1 0 2 0 4 0 6 0 P E Intérêt clinique

  40. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s Application Interprétation Genèse Techniques Difficultés Amplitude Amplitude Latence P E Intérêt clinique Amplitude: Mesure de l’ampleur de l’oscillation d’une onde

  41. Interprétation O b j e c t i f M é t h o d e s Application Interprétation Genèse Techniques Difficultés Topographie Topographie Amplitude Latence P E Intérêt clinique

  42. Autre exemple O b j e c t i f C N2 M é t h o d e s Z - Interprétation Genèse Application Difficultés Techniques 1 0 µ V + P600 5 0 0 m s 230-260 ms 375-425 ms 650-750 ms P2 (µV) (µV) (µV) 0 0 -5 0 +5 -13 +13 -9 +9 P2 N2 P600 P E Intérêt clinique in Mouraux, 2005 • Stimulus laser douloureux appliqué sur le dos de la main => Voie antérolatérale • Fibres Ad, peu myélinisées => Temps de latence très longs • Ici, les noms des ondes n’indiquent pas le TL moyen, ou seulement un ordre de grandeur • Nombreuses électrodes Exploratrices => amplitude codée en couleurs => topographie

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