L’implant cochléaire permet de restituer une sensation auditive aux personnes souffrant de surdité profonde en stimulant directement les fibres nerveuses par l’intermédiaire d’électrodes implantées dans la cochlée. Malheureusement cette stimulation n’est pas suffisamment contrôlée (diffusion électrique) et les signaux générés par les différentes électrodes interfèrent ce qui détériore fortement la perception des sujets implantés.
L’objectif général de cette thèse est d’améliorer la résolution spatiale de l’implant cochléaire (ie : augmenter le nombre de sites de stimulation indépendants). Pour y parvenir, nous cherchons à contrôler ces interférences et les réutiliser de manière à focaliser la stimulation électrique aux endroits d’intérêt.
Encadrement
Jury
- Pr. Johannes Frijns, Leiden University Medical Center
- Pr. Jan Wouters, University of Leuven
- Patrick Boyle, Advanced Bionics (r)
- Etienne Gaudrain, CRNL CNRS - UMR 5292
- Pr. Frédéric Venail, CHU Montpellier
Résumé
Introduction
Mondialement, l’implant cochléaire a restauré des sensations auditives à plus de 200 000 patients atteints de surdité sévère à profonde. Cette prothèse auditive (aussi appelée oreille bionique) fonctionne par l’intermédiaire d’une vingtaine d’électrodes implantées à l’intérieur de la cochlée qui stimulent directement les fibres nerveuses auditives avec des séquences d’impulsions électriques. Son principe de fonctionnement est similaire à celui du vocodeur de Dudley utilisé dans les années 40 pour transmettre efficacement (avec une bande-passante réduite) des signaux de parole par lignes téléphoniques. La partie externe de l’implant capte le son et le découpe en sous-bandes spectrales. L’enveloppe temporelle de chacune de ces sous-bandes est ensuite extraite et sert à moduler en amplitude des séquences d’impulsions électriques qui sont présentées sur une électrode implantée donnée. Conformément au fonctionnement normal/physiologique de la cochlée, les enveloppes extraites des bandes basse-fréquence sont délivrées aux électrodes situées à l’apex de la cochlée tandis que celles extraites des bandes haute-fréquence sont délivrées à sa base.
Contexte
Il est couramment admis qu’une des limites principales à la compréhension de la parole dans le bruit et à l’appréciation de la musique des patients implantés est la pauvre résolution spatiale (spectrale) de l’implant. Cette pauvre résolution spectrale a deux causes principales. (1) le nombre d’électrodes implantées est limité (de 12 à 22 selon les modèles). Ce nombre est bien inférieur au nombre de canaux fréquentiels indépendants présents dans l’oreille normale (de l’ordre de la cinquantaine). (2) A cause de la conductivité du milieu, chaque électrode stimule une portion significative de la cochlée et les populations de fibres nerveuses excitées par chaque électrode se chevauchent. Cette diaphonie n’est pas prise en compte dans le traitement des sons effectué par les implants cochléaires actuels et chaque électrode est stimulée indépendamment de ses voisines. Il s’en suit que le nombre d’électrodes fonctionnelles est limité à environ huit (augmenter le nombre d’électrodes stimulées au-delà de huit ne produit pas d’améliorations notables sur la perception).
Problématique
Une solution à (1) consiste à créer des électrodes virtuelles en stimulant simultanément deux électrodes voisines. Il a été montré que le nombre de canaux fréquentiels pouvait ainsi être multiplié par 5. Cependant, cette approche n’a pas produit d’effets bénéfiques sur la perception de la parole, probablement du au fait que ces canaux ne sont pas indépendants (c.f. cause (2)).
Hypothèse
Notre hypothèse est que l’utilisation d’électrodes virtuelles pourrait améliorer la perception des sons chez les implantés sous deux conditions : - Réduire la diaphonie. Nous postulons que les enveloppes temporelles délivrées par les différentes électrodes pourraient être optimisées de façon à compenser partiellement la diaphonie et transmettre un signal plus proche du signal d’origine. - Optimiser l’analyse temps-fréquence des sons afin que la meilleure résolution spectrale apportée par ces électrodes virtuelles ne se fasse pas au détriment de la résolution temporelle. Objectifs La thèse consistera à proposer et implémenter des algorithmes de traitement des sons et à tester leurs effets sur la perception de la parole chez les sujets normo-entendants et implantés cochléaires.
