Cahier des charges Proposer un modèle VHDL-AMS électrique et hémodynamique (paramétrable, contrôlable) du cœur avec des capacités d’évolutions. Activité électrique Activité hémodynamique Seul le ventricule gauche est actuellement modélisé Comportement PV Réseau circulatoire Automate cellulaire Modèle proposé
Principe général de l’activité électrique Nœud sinusal Ensemble de fibres propageant le potentiel d’action Muscle du myocarde
Automate cellulaire : cellule auto-excitée
Simulation (pseudo-ECG) Résultats obtenus Méthode simulée Electrodes sur la peau électrodes posées sur chaque cellule du cœur et somme des potentiels Modélisation actuelle Mesure (ECG réel) Simulation (pseudo-ECG) Modélisation possible
Simulation d’une maladie : cellule auto-excitée Cellule morte: n’émet plus de potentiel d’action ne propage plus l’excitation
ECG obtenu ECG normal: ECG obtenu avec la cellule bloquée:
Traitement par pacemaker : emplacements possibles pour la pose d’une électrode de pacemaker Ajout d’un pacemaker la cellule est excitée périodiquement
ECG avec pacemaker ECG sans pacemaker: ECG cœur sain:
Vue globale du modèle hydraulique Pathologies cardiaques Réseau veineux Oreillette Capillaires (organes) Ventricule (Comportement P,V) Aorte Réseau artériel Pathologies cardiaques
Modélisation de la post-charge Le fonctionnement d’une pompe dépend de la charge: Le réseau artériel Les réseaux périphériques (capillaires et veines) 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
Simulation en VHDL-AMS Pression artérielle simulée au cours du cycle cardiaque Pression artérielle mesurée au cours du cycle cardiaque
Modèle hydraulique final Modélisation
Résultats obtenus Simulé vs. mesuré
+ Modèle complet Modèle électrique Modèle hydraulique 2000 lignes / 198 inconnues
Résultats
Exemple: Augmentation du rythme cardiaque et variations de pression
Modélisation de pathologies Détermination des pathologies à simuler Paramétrisation du modèles en fonction des pathologies Exemple de pathologies: Artérite Anévrisme Troubles de conduction Trouble du rythme cardiaque Hémorragie …
Cas: Artérite Rétrécissement des artères coronaires, artérioles Artère saine Artère bouchée Influence sur toutes les composantes du réseau circulatoire
Simulation en VHDL-AMS Artère saine Artère bouchée (le cœur « force » pour assurer la même pression)
Cas: Trouble de la conduction Plus de synchronisation entre les oreillettes et les ventricules
Circulation pulmonaire Orientations futures Etudes spécifiques 4 cavités / 6 valves Circulation pulmonaire Consommation d’oxygène Boucle de régulation Complexification des hypothèses