Le coeur numérique personnalisé

International audienceDuring the last past years, significant progress in Medical Image Analysis, in biomathematics and biophysics have led to development of the first personalized digital cardiac models. These digital models are personalized which means they can reproduce the anatomy and physiology of specific patients. They allow the quantitative analysis of the organ function and the simulation of some therapies to evaluate their expected benefit. In this article we describe some recent research work done on these topics in our project team Asclepios at Inria, in collaboration with other Inria teams (Macs, Reo, Sisyphe) and external academic, clinical and industrial partners. If a number of challenges in mathematics and informatics still have to be solved before such personalized digital cardiac models can be used in current clinical practice, these first results announce a new generation of tools in digital medicine which can contribute more widely to a more preventive and more predictive personalized medicine.Au cours de ces dernières années, des progrès importants dans l'analyse informatique des images médicales et dans la modélisation biomathématique et biophysique ont rendu possible la construction des premiers modèles numériques et personnalisés du cœur humain. Ces modèles informatiques sont personnalisés car ils reproduisent l'anatomie et la physiologie de patients spécifiques. Ils permettent d'analyser et de quantifier le fonctionnement de l'organe et de simuler certainesthérapies pour en évaluer le bénéfice espéré. Dans cet article nous décrivons des travaux de recherche récents réalisés sur ce thème au sein de l'équipe projet Asclepios à l'Inria, en collaboration avec d'autres équipes Inria (Macs, Reo, Sisyphe) et des partenaires extérieurs académiques, cliniques et industriels. Si de grands défis en modélisation informatique et mathématique doivent encore être relevés avant une utilisation clinique courante du cœur numérique personnalisé, ces premiers résultats annoncent une nouvelle génération d'outils de médecine numérique pouvant contribuer plus largement à une médecine personnalisée plus préventive et plus prédictive

Parameter identification in cardiac electrophysiology using Proper Orthogonal Decomposition method

Abstract. We consider the problem of estimating some parameters (like ionic models or parameters involved in the initial stimulation) of a model of electrocardiograms (ECG) from the data of the Einthoven leads. This problem can be viewed as a first attempt to identify or to locate a pathology. The direct model is based on the bidomain equations in the heart and a Poisson equation in the torso and. To keep the computational time reasonable, the evaluation of the direct problem is approximated with a reduced order model based on Proper Orthogonal Decomposition (POD). The optimization problem is solved using a genetic algorithm. Numerical tests show that, with noisy synthetic data, the proposed procedure allows to recover ionic parameters and initial activation regions with a fair accuracy.