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Activité électrique

Cahier des charges

Proposer un modèle VHDL-AMS électrique et hémodynamique (paramétrable, contrôlable) du cœur avec des capacités d’évolutions.

Activité hémodynamique

Comportement PV

Réseau circulatoire

Modèle proposé

Automate cellulaire

Seul le ventricule gaucheest actuellement modélisé

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Principe général de l’activité électrique

Muscle du myocarde

Ensemble de fibres propageant le potentiel d’action

Nœud sinusal

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Automate cellulaire

: cellule auto-excitée

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Résultats obtenus

électrodes posées sur chaque cellule du cœur et

somme des potentiels

Méthode simulée Electrodes sur la peau

Simulation (pseudo-ECG)Mesure (ECG réel)

Modélisation possible

Modélisationactuelle

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Simulation d’une maladie

Cellule morte:

n’émet plus de potentiel

d’action

ne propage plus l’excitation

: cellule auto-excitée

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ECG obtenu

ECG normal:

ECG obtenu avec la cellule bloquée:

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emplacements possibles pour la pose d’une électrode de pacemaker

:

Traitement par pacemaker

Ajout d’un pacemaker

la cellule est excitée périodiquement

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ECG avec pacemaker

ECG sans pacemaker:

ECG avec pacemaker:

ECG cœur sain:

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Vue globale du modèle hydraulique

Ventricule(Comportement P,V)

Oreillette

Réseau veineux

Aorte

Réseau artériel

Capillaires (organes)

Pathologies cardiaques

Pathologies cardiaques

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Artères : différents modèles unitaires suivant les propriétés du tronçon artériel considéré (élasticité, rayon interne)

Veines et capillaires : un unique modèle résistif Rp simplifié permettant une distribution équitable du flux sanguin dans l’arbre circulatoire

Le fonctionnement d’une pompe dépend de la charge:

Le réseau artériel

Les réseaux périphériques (capillaires et veines)

Modélisation de la post-charge

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Simulation en VHDL-AMS

Pression artérielle simulée au cours du

cycle cardiaque

Pression artérielle mesurée au cours du

cycle cardiaque

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Modèle hydraulique final

Modélisation

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Résultats obtenus

Simulé vs. mesuré

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Modèle complet

+

Modèle électrique Modèle hydraulique

2000 lignes / 198 inconnues

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Résultats

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Exemple: Augmentation du rythmecardiaque et variations de pression

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Modélisation de pathologies

Artérite

Anévrisme

Troubles de conduction

Trouble du rythme cardiaque

Hémorragie

Détermination des pathologies à simuler

Paramétrisation du modèles en fonction des pathologies

Exemple de pathologies:

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Rétrécissement des artères coronaires, artérioles

Cas: Artérite

Artère saine Artère bouchée

Influence sur toutes les composantes du réseau circulatoire

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Simulation en VHDL-AMS

Artère bouchée (le cœur « force » pour assurer la même pression)

Artère saine

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Cas: Trouble de la conduction

Plus de synchronisation entre les oreillettes et les ventricules

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Orientations futures

Complexification des hypothèses

Consommation d’oxygène

Circulation pulmonaire

Etudes spécifiques

4 cavités / 6 valves

Boucle de régulation