BEaTS-β relie biophysique et clinique pour rendre visibles les mécanismes du cœur au fil des battements. Il mobilise un jumeau numérique cardiaque avec une simulation physiologique pour tester des hypothèses.
Imagerie 3D, signaux ECG, vélocimétrie, pressions invasives, et dossiers de suivi alimentent des modèles qui relient microstructures, activation électrique et dynamique des cavités. Les ajustements se font cas par cas via une modélisation patient-spécifique, puis les prédictions sont confrontées aux cohortes et aux essais pour une validation clinique robuste, utile à la décision thérapeutique immédiate.
Au cœur de BEaTS-β : un jumeau numérique pour le muscle cardiaque
BEaTS-β assemble un cœur virtuel qui reproduit contraction et contraintes mécaniques, à partir de mesures cliniques. Pour en saisir les apports, voici ses modules clés :
- Reconstruction géométrique du ventricule gauche
- Cartographie des fibres
- Couplage électro-mécanique
- Prévision de la réponse à un traitement
Ce jumeau s’appuie sur un modèle cardiaque numérique et des tissus myocardiques virtuels, validés par des séries d’IRM et d’échographies.
Chaque patient dispose d’un profil dédié, alimenté par ses examens et ses événements cliniques. La plateforme logicielle médicale trace les modifications et autorise la personnalisation des paramètres, du rythme aux propriétés mécaniques, pour ajuster les scénarios.
Que simule réellement la plateforme et avec quelles données ?
BEaTS-β reproduit la propagation des impulsions, la contraction et la dynamique du sang, du nœud sinusal aux valves. Les calculateurs résolvent des équations d’électrophysiologie cardiaque couplées à la mécanique des parois et aux flux, afin d’explorer arythmies, ischémie ou remodelage.
L’alimentation du modèle s’appuie sur ECG, IRM de strain et perfusion, scanner cardiaque et échographie Doppler, complétés par bases cliniques et biologie. Ces données d’imagerie multimodale se combinent aux mesures invasives et aux antécédents pour calibrer géométrie, conductivité et élasticité.
À retenir : relier l’activité électrique, la mécanique et les flux permet de tester une stratégie thérapeutique sans exposer le patient.
Des signaux électriques aux flux sanguins : l’intégration multi-échelle
Le moteur BEaTS-β relie activation électrique, contraction tissulaire et propulsion du sang du niveau cellulaire à l’organe entier. Dans ce cadre, le couplage électromécanique synchronise fronts d’activation, tension active et raccourcissement des fibres afin de reproduire la mécanique systolo-diastolique. L’alignement temporel avec les signaux ECG et la cinématique de la paroi est calibré sur les acquisitions cliniques.
Les entrées incluent IRM 4D Flow, scanner, carto invasive et échographie 3D pour relier morphologie, conduction et hémodynamique. Les équations de dynamique des fluides et des maillages multi-échelles pilotent éléments finis, conditions aux limites et géométries patient-spécifiques, garantissant des flux, pressions et contraintes cohérents.
| Module | Approche de modélisation | Entrées cliniques | Sorties simulées |
|---|---|---|---|
| Électrophysiologie | Monodomaine/Bidomaine, modèles ioniques | ECG, cartographie invasive, IRM de rehaussement | Activation, conduction, zones arythmogènes |
| Mécanique myocardique | Éléments finis, matériau anisotrope fibreux | Géométrie 3D, orientation des fibres, pressions | Déformations, contraintes, synchronisation |
| Hémodynamique | Navier–Stokes, conditions d’impédance | Anatomie cavitaire, profils d’entrée/sortie | Flux, gradients, pertes de charge |
| Valvulaire | Interaction fluide–structure | Morphologie valvulaire, cinématique des cuspides | Régurgitation, sténose, jets |
| Système de conduction | Réseau de Purkinje couplé | Repères anatomiques, données de conduction | Préexcitation, blocs, dispersion |
Comment les cliniciens s’en servent au quotidien ?
Au quotidien, BEaTS-β sert d’aide à la décision avant, pendant et après l’acte. Parmi les usages les plus fréquents, on retrouve
- préparation d’une ablation par identification des zones lentes
- test virtuel d’implantation de TAVI avec évaluation des gradients
- sélection des sites de CRT selon la synchronisation mécanique
- évaluation du risque de récidive après infarctus
L’interface clinicien-logiciel combine vues 3D, métriques standardisées et exports pour le dossier.
Des workflows partagés structurent l’analyse et la validation collégiale des scénarios. Pour la planification d’intervention, les équipes comparent plusieurs simulations, posent des contraintes cliniques et sélectionnent la stratégie la plus sûre. L’ajustement thérapeutique et le suivi longitudinal s’appuient sur des profils patients, avec recalage périodique aux données de suivi.
Limites actuelles et points de vigilance pour l’interprétation
Le jumeau numérique ne reproduit pas chaque microstructure ni l’ensemble des réactions au stress hémodynamique. Les incertitudes de modèle apparaissent lors du calibrage, quand des paramètres manquent ou varient, et elles exigent des bornes d’erreur explicites pour toutes les simulations.
L’équipe médicale doit interpréter les sorties du modèle avec un œil critique et les confronter aux examens. La qualité des données issues de l’imagerie, de l’ECG et des dosages influence fortement les cartes de risque, tandis que la variabilité inter-patients perturbe la transposition directe d’un protocole, même validé.
À noter : la précision de la simulation est bornée par l’imagerie d’entrée ; une IRM tardive mal synchronisée peut masquer des zones arythmogènes.
Qu’est-ce que cela change pour les patients aujourd’hui ?
BEaTS-β sert à visualiser des scénarios avant l’acte et à expliquer les bénéfices et limites d’une stratégie. Il s’intègre aux réunions de concertation, puis au consentement éclairé, pour proposer un parcours de soins personnalisé qui tient compte des priorités du patient et des contraintes logistiques.
Il permet de comparer ablation, traitement médicamenteux ou revascularisation, en simulant les probabilités de récidive et d’effets indésirables. Cette anticipation appuie une réduction des risques thérapeutiques par l’ajustement fin des gestes et doses, et par l’organisation d’un suivi plus rapproché lorsque nécessaire.