Génie biomédical Doctorat Maîtrise Diplôme d'études supérieures spécialisées

LGGroupe de recherche en sciences et technologies biomédicales (GRSTB) roupe de recherche en sciences et technologies biomédicales (GRSTB) es activités de modélisation biomédicale sont concentrées principalement en électrocardiologie et en biomécanique. Elles recoupent des activités déjà décrites sous les deux thèmes Électrophysiologie Cardiaque (Thème A) et Biomécanique/Biomatériaux/Réadaptation (Thème C).

1. Électrophysiologie cardiaque

Les travaux consistent à intégrer les connaissances sur la propagation de l'activité électrique dans le tissu cardiaque avec la géométrie du coeur et du thorax pour produire des outils spécifiques pour le diagnostic cardiologique, l'évaluation de l'action de drogues et médicaments et l'enseignement des concepts de cardiologie. L'activité de recherche gravite actuellement autour des modèles suivants:

• Modèles de phénomènes membranaires pour différents types de cellules cardiaques: noeud AV, fibres de Purkinje, tissus auriculaire et ventriculaire. Ils servent à expliciter l'importance respective de chaque composante ionique et le rôle de différentes pompes dans le maintien du potentiel de repos et dans le processus actif du potentiel d'action.
• Modèles de propagation bi-dimensionnelle dans le tissu cardiaque pour comprendre les phénomènes de propagation, les mécanismes de bloc ainsi que l'action d'agents chimiques (médicaments, ions, substances toxiques, etc...).  
• Modèles pour l'interprétation des potentiels extracellulaires en relation avec les potentiels membranaires dans le tissu sous-jacent au point d'enregistrement.
• Modèles du coeur et du torse pour étudier le problème direct de l'électrocardiographie et ce dans les conditions normales et pathologiques comme l'ischémie et l'infarctus.
• Modèles du torse et signaux électrocardiographiques pour étudier le problème inverse de l'électrocardiographie par la solution de la course du dipole mobile. Relations avec la vectocardiographie, l'électrocardiographie conventionnelle et la cartographie thoracique.
• Ces activités ont permis de mettre au point des logiciels de simulation généraux capables de supporter de façon conviviale des usagers non spécialisés en modélisation. Ces outils permettent au plus grand nombre possible d'investigateurs biomédicaux d'utiliser des moyens puissants pour vérifier des hypothèses et effectuer des simulations.

2. Biomécanique

Les travaux intègrent le comportement biomécanique des articulations et les données géométriques afin d'évaluer l'état de sollicitation mécanique des articulations. Par exemple, les modèles suivants sont en développement:

• Modèle du genou pour illustrer les forces en présence et les différents points d'appui dans la structure tri-dimensionelle complexe du genou. Ce modèle peut guider les plans de traitement et l'installation optimale de prothèses.
• Modèle de la colonne vertébrale pour examiner sur une base tri-dimensionnelle les contraintes sur la colonne dans différentes postures et situations de travail.
• Modèle de propagation électromyographique et interprétation des électromyogrammes.

3. Laboratoire de modélisation biomédicale

L'augmentation des besoins et la concentration des moyens technologiques nécessaires pour mener à bien une activité de modélisation et de simulation biomédicale à la fine pointe ont justifié de rendre disponible une ressource importante aux chercheurs de l'Institut: le Laboratoire de Modélisation Biomédicale (LMB). Le but de ce Laboratoire est de soutenir techniquement des recherches qui se situent à la frontière des connaissances biomédicales. Les modèles développés prennent la forme de logiciels sophistiqués auxquels s'ajoutent des représentations graphiques et des modalités d'interaction adaptées aux besoins des utilisateurs biomédicaux. Ils aident à mieux faire comprendre les mécanismes biologiques impliqués et servent à examiner de nouvelles hypothèses. La poursuite du développement de modèles dynamiques et leur transposition aux applications cliniques en médecine et à l'enseignement médical assisté par ordinateur constituent l'objectif principal du Laboratoire.

Les activités prévues devraient permettre de:

1. répondre aux besoins de l'enseignement médical en fournissant des outils pédagogiques puissants et versatiles, permettant dans plusieurs cas l'apprentissage autodidacte;
2. réduire l'utilisation d'animaux de laboratoire en enseignement et en recherche;
3. améliorer plusieurs aspects des soins médicaux (diagnostic, tests médicaux, prescriptions de médicaments etc..);
4. rendre disponible la connaissance de fine pointe grâce à des modèles capables de soutenir ces connaissances.

Au point de vue des ressources, le LMB a accès aux ressources informatiques de recherche affectées à la Faculté de médecine par les Services Informatiques de l'Université. L'accès à ces ressources est un apport important pour la productivité des chercheurs et des étudiants gradués. Il permet d'attaquer des problèmes d'une envergure nouvelle. En outre, le lien Ethernet entre le LMB, le réseau de l'Université, celui de l'École Polytechnique et ceux de certains centres de recherche hospitaliers offre une grande souplesse de fonctionnement. Finalement, les chercheurs ont accès au superordinateur Cray de l'Université de Pittsburgh pour effectuer leurs travaux.