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Mathieu Gauvin, Jean-Marc Lina, and Pierre Lachapelle.  Advance in ERG Analysis: From Peak Time and Amplitude to Frequency, Power, and Energy. Biomed Res Int. 2014;2014:246096

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Impact scientifique: Les techniques avancées d’analyse des signaux, telles que les analyses fréquentielles, ou plus récemment, les analyses temps-fréquence, ont permis d’extraire plus d’information utiles dans les signaux comme l’électroencéphalogramme ou l’électrocardiogramme, et ainsi, d’améliorer significativement leur potentiel diagnostique. Cependant, ces techniques ont été très peu appliquées à l’électrorétinogramme (ERG) qui, pour l’instant, demeure mesuré en termes d’amplitude et de latence de ses deux ondes principales: l’onde-a et l’onde-b.  Notre article compare l’analyse traditionnelle à trois techniques d’analyse de pointe et permet de répondre à une question importante: peut-on extraire d’avantage d’information utile dans l’ERG qui serait autrement invisible sans l’utilisation de ces approches avancées ? Notre étude suggère que l’analyse temps-fréquence pourrait considérablement améliorer l’utilité de l’ERG en recherche et en clinique en offrant davantage de descripteurs utiles, complémentant ainsi les possibilités de classification limitées qu’offre l’analyse traditionnelle. Nous montrons également le potentiel de l’approche temps-fréquence pour le débruitage des signaux biomédicaux.

Contribution du Réseau: Le réseau vision nous aura permis de financer l’étude préliminaire qui fut un pas marquant dans l’obtention d’une subvention plus généreuse des IRSC.

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Résumé original

Purpose. To compare time domain (TD: peak time and amplitude) analysis of the human photopic electroretinogram (ERG) with measures obtained in the frequency domain (Fourier analysis: FA) and in the time-frequency domain (continuous (CWT) and discrete (DWT) wavelet transforms). Methods. Normal ERGs (n= 40) were analyzed using traditional peak time and amplitude measurements of the a- and b-waves in the TD and descriptors extracted from FA, CWT, and DWT. Selected descriptors were also compared in their ability to monitor the long-term consequences of disease process. Results. Each method extracted relevant information but had distinct limitations (i.e., temporal and frequency resolutions). The DWT offered the best compromise by allowing us to extract more relevant descriptors of the ERG signal at the cost of lesser temporal and frequency resolutions. Follow-ups of disease progression were more prolonged with the DWT (max 29 years compared to 13 with TD). Conclusions. Standardized time domain analysis of retinal function should be complemented with advanced DWT descriptors of the ERG. This method should allow more sensitive/specific quantifications of ERG responses, facilitate follow-up of disease progression, and identify diagnostically significant changes of ERG waveforms that are not resolved when the analysis is only limited to time domain measurements.

Tel que recommandé dans les standards de l’ISCEV, l’analyse traditionnelle de l’ERG est réalisée dans le domaine du temps (Panneau B) et est limitée à la mesure de l’amplitude et de la latence des deux ondes majeures de l’ERG; les ondes a et b. Bien que les petites oscillations rapides (potentiels oscillatoires: ops) soient visibles sur la partie ascendante de l’onde-b, elles ne sont pas quantifiées, à moins qu’un filtre analogique/numérique soit utilisé pour les isoler du signal. Cette dernière approche permet de quantifier les ops, mais peut créer des artéfacts pouvant nuire à leur interprétation. Dans le domaine temps-fréquence (Panneau A), plus de descripteurs peuvent être extraits, chacun quantifiant des oscillations bien localisées en temps et en fréquence (20a, 20b 40a, 40b, 80ops et 160ops). En plus de pouvoir quantifier les ops dans la même représentation, nous avons découvert que l’onde-a et l’onde-b pouvaient être segmentés en deux sous-composantes oscillant à 20 et 40Hz, ce qui nous a permis de séparer des ERGs qui était considérés comme équivalents lorsque seule l’analyse traditionnelle était utilisée. Nous croyons que cette approche innovatrice augmentera le potentiel diagnostique de l’ERG.

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Le RRSV félicite Mathieu Gauvin qui a reçu L’Eberhard Dodt Memorial Award. L’Eberhard Dodt Memorial Award est un prix international, d’une valeur de 3000€ (4500 CAD) qui commémore la vie et l’œuvre d’Eberhard Dodt, en particulier son aide et son encouragement, pendant de nombreuses années, auprès des jeunes scientifiques travaillant dans le domaine de l’électrophysiologie clinique de la vision. Il est décerné au jeune scientifique (<35 ans) qui, de l’avis du comité d’arbitrage, a fait la meilleure présentation lors du symposium annuel de la Société internationale pour l’électrophysiologie clinique de la vision (ISCEV). Les critères d’attribution sont l’excellence scientifique de l’ouvrage décrit, la nouveauté et la valeur potentielle et/ou l’utilité clinique de l’étude décrite ainsi que la qualité de la présentation.