La simulation numérique pour la santé, de la cellule à l'humain virtuel

Une vingtaine de démonstrations de technologies issues d'Inria, de ses partenaires industriels et de PME seront présentes sur les stands.

Simulation en électrophysiologie cardiaque

Equipe de recherche : CARMEN -

L’électrophysiologie cardiaque est une science complexe qui repose sur la compréhension de l’organisation des phénomènes électriques, de l’échelle moléculaire à l’échelle de l’individu. La simulation numérique de modèles mathématiques qui décrivent cette organisation est un outil expérimental pour mieux comprendre la nature des dysfonctionnements cardiaques. Nous montrerons quelques exemples de simulations qui ont un impact sur la science médicale.

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Radiographie augmentée

Equipe de recherche : POTIOC -

Présentation d'un concept de radiographie augmentée qui allie la puissance des mondes numériques avec la simplicité de manipulation d'objets réels. Ce nouveau type d’interface ouvre de nombreuses possibilités pour l’interaction avec des données médicales.

Mots-clés :

Ethomice : plateforme de simulation et d'analyse du petit animal de laboratoire

Equipe de recherche : MORPHEO -

L'étude sur modèle animal est une première étape importante en biologie et en recherche clinique. Dans ce contexte, l'analyse du comportement neuro-moteur est un marqueur fréquent pour évaluer l'effet d'un gène ou d'un médicament. Ethomice est une plateforme de simulation et d'analyse pour le petit animal de laboratoire, tels que rat ou souris. Cette plateforme met en relation la structure squelettique interne avec des observations 3D de l'apparence externe de l'animal étudié. A partir d'un flux vidéo multivues, la plateforme vise à délivrer une analyse tridimensionnelle de la posture et du comportement de l'animal.

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MyCF : modélisation anatomique à base de connaissances

Equipe de recherche : IMAGINE -

Le logiciel MyCF permet d'assembler des modèles anatomiques 3D pour la visualisation et la simulation biomécanique. En entrée, l'utilisateur spécifie des entités ou des fonctions anatomiques, par mot-clés ou en navigant dans une maquette 3D de référence. En sortie, il obtient des maquettes correspondant à ses besoins. Celles-ci peuvent être simulées mécaniquement à l'aide du logiciel SOFA. Elles peuvent reposer sur la géométrie de référence, ou sur l'assemblage de maquettes personnalisées fournies l'utilisateur.

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Conception assistée par ordinateur de nanosystèmes

Equipe de recherche : NANO-D -

Présentation de SAMSON (Software for Adaptive Modeling and Simulation Of Nanosystems). SAMSON est une plateforme logicielle pour la modélisation et la simulation de nanosystèmes, naturels ou artificiels. SAMSON intègre les algorithmes développés par l’équipe NANO-D d'INRIA et ses collaborateurs. La spécificité de SAMSON réside en l’intégration de méthodes de simulation pendant la phase de modélisation : les algorithmes de simulation adaptative et interactive fournissent des informations immédiates sur les conséquences des choix de modélisation.

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Un outil d'assemblage virtuel pour la rééducation et l'accessibilité

Equipe de recherche : MINT -

Nous montrons ici un outil, développé dans le cadre d'un projet européen inter-région IV-A (programme 2 mers, projet SHIVA http://www.shiva-project.eu/), permettant une activité de modélisation géometrique dans le contexte de la rééducation de l'accident vasculaire cérébral, et celui de l'accueil d'enfants handicapés. L'application mise en place permet à la fois aux soignants comme aux enseignants de mettre en place des exercices nécessitant une implication cognitive et une coordination du geste avec la tâche à accomplir, dans une logique d'accessibilité à une tâche ludique et créative, ou bien encore de rééducation, suivant les objectifs.

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Simulation de respiration avec optimisation génétique

Equipe de recherche : MAGRIT -

Présentation d'une simulation du mouvement respiratoire basée sur une étude physiologique et anatomique. L'objectif est de servir dans des simulateurs d'opérations chirurgicales ou en aide au traitement. La méthode pour ajuster automatiquement les paramètres du modèle est un algorithme évolutionnaire ad-hoc qui est en mesure d'explorer un espace de recherche à 15 dimensions. Notre méthode est complètement automatique et auto-adaptative.

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Algorithme génétique - Modélisation de respiration

Interface cerveau - ordinateur et simulation médicale

Equipe de recherche : VR4I -

Nous présentons la première utilisation combinée d'une interface cerveau-ordinateur avec un simulateur médical. L'approche proposée permet d'adapter les guides d'un simulateur selon l'activité mentale d'un utilisateur mesurée à l'aide d'une interface cerveau-ordinateur. L'objectif d'un tel système est de fournir une assistance visuelle et haptique à l'utilisateur uniquement lorsque son activité cérébrale présente une charge cognitive importante. La démonstration proposée représente un nouveau type d'applications pour les interfaces cerveau-ordinateur passives avec leur incorporation potentielle dans un simulateur médical pour l'entrainement aux gestes médico-chirurgicaux.

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Apprentissage statistique sur des données anatomiques

Equipe de recherche : ARAMIS -

Développement des méthodes innovantes pour calculer un modèle anatomique moyen à partir d'observations dans une population cible, ainsi que sa variabilité au sein de la population.

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Modélisation multi-agents de l'organisation de tissus : régénération du foie et genèse des tumeurs dans leur phase précoce

Equipe de recherche : BANG -

Nous présentons un modèle mathématique de la régénération du foie après destruction des tissus provoquée par injection toxique, de la régénération du foie après une hépatectomie partielle et le développement du cancer du foie dès son début avec des modèles à base d’agents à l’échelle histologique. Notre groupe a développé une chaîne de processus comprenant l'imagerie, l'analyse d'images et la modélisation à base d'agents que nous utilisons pour paramétrer nos modèles et comparer les résultats simulés avec les données expérimentales. Les modèles mathématiques sont utilisés pour guider la stratégie expérimentale afin de définir les plans d'expérience les plus informatifs et aussi par là même contribuer à une utilisation plus optimale des ressources.