Improvement of micro-emboli detection by a sub-band decomposition approach
Amélioration de la détection de micro-emboles par une approche de décomposition en sous-bandes
Résumé
In recent years, the detection of strokes for periods longer than one hour has been made possible thanks to a new generation of ultrasound transcranial Doppler system. These Transcranial Holters allow long-term recordings, the detection taking place later from a computer. The off-line processing makes it possible to consider the development of micro-embolism detectors much more sensitive and robust at the same time. In this work, we propose a new type of detectors composed of N detectors associated with N sub-frequency bands. Here, we propose to find the number N of subbands and the thresholds of the detectors to obtain the highest detection rate of microembolies while minimizing the false alarm rate. To test our detectors, two distinct phases are proposed: a learning phase from which the optimum number of subbands and the optimum value of the corresponding detection thresholds are set and a testing phase from which the performances are measured. From our database, we show that it is a system with 4 subbands which makes it possible to obtain the best between the detection rate and the false alarm rate. On the other hand, compared to standard detectors, we show that it is possible to reduce the false alarm rate from 41% to 35%, to increase the detection rate from 69% to 81% and to increase the Signal-to-Noise Emboli/Blood ratio from 25 dB to 28 dB.This new type of detector would allow the early detection of small asymptomatic brain micro-embolisms until then undetectable but precursor of the arrival of micro-embolies at high risk.
Depuis quelques années la détection des accidents vasculaires cérébraux pour des durées supérieures à une heure est rendue grâce à une nouvelle génération de système ultrasonore Doppler transcrânien. Ces Holters transcraniens permettent des enregistrements de longue durée, la détection ayant lieu plus tard à partir d’un ordinateur. Le traitement hors-ligne permet d’envisager le développement de détecteurs de micro-embolies beaucoup plus sensibles et robustes à la fois.Dans ce travail nous proposons un nouveau type de détecteurs composés de N détecteurs associés à N sous-bandes fréquentielles. Ici nous nous proposons de rechercher le nombre N de sous-bandes et les seuils des détecteurs permettant d’obtenir le taux de détection de micro-embolies le plus haut tout en minimisant le taux de fausse alarme. Pour tester nos détecteurs, deux phases distinctes sont proposées : une phase d’apprentissage à partir de laquelle le nombre optimal de sous-bandes et la valeur optimale des seuils de détection correspondant sont réglés et une phase de test à partir de laquelle les performances sont mesurées.A partir de notre base de données, nous montrons que c’est un système à 4 sous-bandes qui permet d’obtenir le meilleur entre le taux de détection et le taux de fausse alarme. D’autre part, comparé aux détecteurs standards, nous montrons qu’il est possible de réduire le taux de fausse alarme de 41% à 35%, d’augmenter le taux de détection de 69% à 81% et finalement d’augmenter le rapport Signal à bruit Embole/Sang de 25 dB à 28 dB.Ce nouveau type de détecteur permettrait la détection précoce de petites micro-embolies cérébrales asymptomatiques jusqu’alors indécelables mais précurseur de la venue de micro-embolies à fort risque.