MusiCardio : un logiciel de simulation numérique au service de la cardiologie

Un logiciel de simulations cardiaques ciblées

Les arythmies cardiaques sont l’une des principales causes de mortalité dans le monde occidental. Pour les cardiologues, mieux comprendre ces processus et pouvoir localiser l’endroit précis où se situe le problème dans le cœur est donc primordial. « Avec MusiCardio (Multi-modality Platform for Specific Imaging in Cardiology), nous allons pouvoir partir d’IRM envoyées par des radiologues et créer des maillages, c’est-à-dire des représentations 3D du cœur ou d’une partie du cœur, afin de créer des simulations précises de ce qui se passe dans cet organe » explique Pauline Migerditichan, ingénieure de recherche au sein de l’équipe-projet Carmen travaillant sur l'application depuis 2016. Ce processus permet aux personnels de santé de passer d’une vision 2D (avec les IRM) à une vision 3D du problème.

À l’heure actuelle, lorsqu’un patient souffre d’un problème cardiaque, les médecins peuvent insérer un cathéter qui va parcourir les parois internes du cœur pour cartographier son activité électrique. Cependant, cette technique permet uniquement une analyse en surface et le temps d'intervention est très long pour les patients. « Le but de notre recherche, c’est de donner aux cardiologues toutes les informations dont ils ont besoin sur ce qui se passe dans le cœur à un instant-T sans qu’ils aient besoin d’opérer pour aller voir par eux-mêmes » précise Pauline Migerditichan.

Pour cela, les chercheurs et les chercheuses développent une méthodologie basée sur un « problème inverse » (des équations difficiles à résoudre) : grâce à des collaborations avec des médecins de l’IHU Liryc, les scientifiques vont analyser les électrocardiogrammes réalisés par des praticiens et vont essayer de reconstruire, grâce à la construction de maillages et la résolution numérique du problème inverse, ce qui se passe au niveau de l’épicarde (surface du cœur) ou de l’endocarde (l’intérieur).  

« Une fois que nous avons réalisé un maillage, il faut vérifier qu’il soit bien conforme à la réalité clinique » éclaire la jeune ingénieure. Pour cela, les scientifiques de l’équipe-projet Carmen sont en étroite collaboration avec les personnels de santé de l’IHU Liryc. Ainsi, les scientifiques vont pouvoir confronter leur reconstruction, réalisée grâce à des techniques mathématiques et informatiques, aux données recueillies lors des opérations à l’aide de cathéters ainsi qu’aux informations relevées sur les électrocardiogrammes. Et cela dans le but de définir une méthode non invasive qui corresponde au mieux à la réalité clinique.

De nombreuses applications comme le projet européen SimCardioTest

MusiCardio est désormais utilisé dans de nombreux travaux de recherche, comme le projet européen SimCardioTest notamment, impliquant des chercheurs et des chercheuses d’Inria mais également de plusieurs pays européens. L’objectif du projet est assez simple : utiliser la modélisation et la simulation cardiaques pour aider à la conception de nouveaux dispositifs médicaux et des médicaments. Pour ce faire, les chercheurs utilisent les images médicales 3D pour construire un jumeau numérique du patient grâce à MusiCardio, et ainsi pouvoir tester différentes hypothèses d’étude. « Le travail réalisé par Pauline Migerditichan autour de MusiCardio est très intéressant pour le projet SimCardioTest, d’autant plus qu’il est à l’interface des mathématiques appliquées et de l’imagerie médicale : cela permet ainsi de vérifier que l’on extrait bien les bonnes informations des images médicales pour ce que l'on souhaite simuler » souligne Maxime Sermesant, chercheur au sein de l’équipe-projet Epione du Centre Inria d’Université Côte d’Azur et coordinateur du projet SimCardioTest. La suite du projet : valider les modèles déjà réalisés pour mener des essais cliniques virtuels.