DES STIC ET DES HOMMES RoBIK: Robust Brain-computer Interface for virtual Keyboard TecSan 2009 ! OBJECTIFS DU PROJET Les interfaces cerveau-ordinateur (ICO) permettent la traduction de signaux cérébraux en commande numérique. Longtemps, les ICO ont été considérées comme une aide technique privilégiée pour les patients sévèrement handicapés dans la mesure où elles n’utilisent pas le système nerveux périphérique. Malgré d’importants progrès au cours des 30 dernières années, la technologie n’est utilisée quotidiennement par aucun patient. L’objectif du projet RoBIK est donc le développement d’un prototype d’ICO pour la communication utilisable au quotidien pour améliorer la communication des patients sévèrement handicapés. d’électrodes en Chlorure d’Argent à des emplacements (système 10/20) adaptés à l’application ciblée. Les matériaux utilisés, le poids et le design du casque ont été sélectionnés pour répondre aux besoins de patients dans un contexte clinique. ! MÉTHODOLOGIE ET RESULTATS Notre projet se décompose en quatre tâches principales: étude des besoins patients, développements logiciels et matériels et évaluation clinique. Evaluation des besoins La première étape de notre projet a consisté à recenser les besoins des utilisateurs (personnel soignant, famille et proches, n=20) et des bénéficiaires (personnes en situation de handicap, PSH, n=25). Par l’intermédiaire d’un questionnaire, nous avons ainsi identifié deux populations de patients très différentes avec, d’une part les patients chroniques qui disposent souvent d’une aide technique performante, et d’autre part les patients aigus (traumas, accidents vasculaires cérébraux, syndromes de Guillain-Barré) pour lesquels une solution pour pallier au déficit de communication doit être identifiée rapidement. Malheureusement beaucoup de ces patients se trouvent admis en service de réanimation où, le matériel (ventilation mécanique) et les traitements utilisés (sédation) sont potentiellement incompatibles avec le recueil et l’analyse de signaux cérébraux. Nous avons donc tout d’abord confirmé avec succès la faisabilité d’une telle application en services de réanimation et de réhabilitation. De plus, le questionnaire identifie la communication comme besoin principal de ces patients et a encadré le design des logiciels ainsi que celui du casque développé pour le recueil des signaux cérébraux. Casque de recueil de signaux cérébraux Le casque développé dans le cadre du projet est composé de deux __éléments: une électronique d’acquisition et un casque de support pour les électrodes. L’électronique est une carte miniaturisée qui permet l’acquisition de 32 canaux électro-encéphalographiques (EEG) à une fréquence d’échantillonnage de 1kHz. Les caractéristiques d’acquisition sont supérieures à de nombreux amplificateurs EEG disponibles sur le marché. Différentes fonctionnalités sont disponibles avec, en particulier, la possibilité de transmettre les données sansfil à l’aide d’un protocole de communication propriétaire basse consommation, offrant une autonomie générale d’environs 20 heures. Le casque a été conçu pour permettre le placement rapide d’une vingtaine Logiciel et algorithmes d’analyse des signaux EEG La plupart des applications ICO ne sont pas utilisées par les patients car leur installation et utilisation sont trop complexe. Par ailleurs peu de systèmes aujourd’hui disponibles sont connectés à une réelle application. De plus le transfert d’une technologie au chevet du patient expose les signaux à de nombreux bruits absents des laboratoires de recherche. Un algorithme exploitant les propriétés intéressantes des espaces Riemanniens a permis la mise au point d’un index de qualité de signal robuste offrant une technique unique pour le contrôle de l’application: les stimulations visuelles peuvent ainsi être momentanément stoppées en fonction de la présence de bruit dans les signaux. Enfin, pour que ces algorithmes puissent-être utilisés sans l’intervention d’une personne qualifiée, une application a été développée afin d’automatiser la calibration des algorithmes et d’offrir une interface intuitive à l’intention du patient et du personnel soignant. Le framework utilisé pour développer l’application permet une stimulation précise des différents éléments à l’écran et offre la possibilité de créer de nouvelles applications facilement. ! CONCLUSION ET PERSPECTIVES Le prototype est actuellement évalué dans le cadre d’un essai pilote randomisé multi-centrique. Ses performances seront comparées à un système dit « à défilement » utilisé couramment par les patients comme aide technique pour la communication. L’interface développé permet le développement rapide de nombreuses nouvelles applications ICO et pourra également être utilisée via un système à défilement. Les algorithmes ont été publiés sur la plateforme Open-Vibe et sont à disposition de la communauté scientifique. Finalement, le casque sera amélioré pour éventuellement faire l’objet d’une industrialisation à l’intention de la communauté ICO mais également des services d’explorations fonctionnelles. PARTENAIRES: CIC-IT de Garches (AP-HP, UVSQ, INSERM), DIXIMicrotechniques à Besançon, Gipsa-Lab (CNRS) et Leti (CEA) à Grenoble. [email protected] CICIT – APHP Hôpital Raymond Poincaré 92380 Garches