Assemblée Générale

du

GdR STIC-Santé

CNRS 2647 & INSERM

http://stic-sante.org

Maison Nicolas Barré, 75006 Paris

12-13 Novembre 2009

1er Jour

10h00 Accueil

10h30 Introduction au GdR STIC-Santé (S.R. Thomas, Dir.)

11h00: Thème A (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_A_12 novembre-gbm (107.72 kB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Behnam Molaee-Ardekani, Isabelle Merlet, Fabrice Wendling, "Modèles biophysiques et biologiques de stimulation cérébrale" (LTSI –UMR 642 – UNIVERSITE DE RENNES 1 – INSERM)

Frédérique BILLY "Modèle multi-échelle de l'angiogenèse tumorale. Application à l'étude d'une thérapie anti-angiogénique." (LBBE, UMR CNRS 5558, Université de Lyon, Université Lyon 1) AG2009_A2_FBILLY (1.28 MB)

12h00: Thème B (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_B_STIC_SanteAG2009fin (5.59 MB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Carole Frindel, "Voyage au coeur des fibres cardiaques : une approche basée sur les graphes pour une tractographie automatique en IRM TD" (CREATIS-LRMN,CNRS 5220, Inserm U630, Univ de Lyon) AG2009_B1_frindel (9.39 MB)

Asta KRUPAVICIUTE "Personalized wearable cardiac sensor services for pervasive self-care". Thèse du projet européen Marie-Curie « Host fellowships for Early Stage Research Training (EST) » du 6ème PCRD : WARTHE « Wide Area Research Training in Health Engineering ». J. Fayn, MTIC, EA4171, Univ Lyon1, INSA-Lyon, C. Verdier, IMAG-LIG, CNRS 5217, Grenoble & C. Nugent, univ Ulster.

13h00 Repas sur place (cafétéria Maison Nicolas Barré)

14h30 Thème C (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_C_GDR Stic Sante (86.79 kB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Rémy Choquet et al. (Inserm U872 Eq. 20, Paris) "Infrastructure sémantique et technologique pour le partage de données cliniques hétérogènes visant le contrôle des maladies infectieuses et de la résistance aux antibiotiques en europe - projet européen DebugIT)" AG2009_C1_choquet (4.38 MB)

Bénédicte Batrancourt et al. (CRICM UMR S975 Inserm/CNRS, Paris) "Ontologie des instruments pour le partage du résultat d'explorations cognitives et comportementales en neuroimagerie - projet ANR NeuroLog)"

15h30 Pause

16h00 l'invité d'Europe : Joël Bacquet (EC: Project Officer and Coordinator of the VPH Initiative) AG2009_VPH_jbacquet (2.18 MB)

16h45 Table Ronde –"Quelles recherches et quels partenariats pour l'interface STIC-Santé ?"

On entendra une brève intervention de chaque participant, suivi d'une discussion générale.

ANR

· Jean-Yves Boire (?) (ANR: Responsable des programmes: "Technologies pour la santé et l'autonomie" et "Programme transnational sur l'assistance à la vie autonome)

Ministères

· Jacques Duchêne (Chargé de mission: Technologies pour la santé et l’autonomie au MESR (Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche)

· Robert Picard (Ingénieur général des Mines, Membre du Conseil Général de l'Industrie, de l'Energie et des Technologies - CGIET)

· Docteur Jean Pierre DUFFET (pour le secteur "Recherche STIC" du Ministère de la Santé)

CNRS: INSIS

· Pascal Sommer

· Luc Darrasse

CNRS:INS2I

· Jean-Pierre Cocquerez

CNRS:INSB?

INSERM

· Jacques Grassi (Dir. de l'Institut Technologies pour la Santé)

19h00 Apéritif sur place

20h00 Diner au restaurant

Les Cèdres du Liban, 5 avenue du maine, 75015 PARIS

2ème Jour

9h00 Thème D (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_D_GDR_AG2009 (3.16 MB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Bertrand MASSOT (Dir Claudine Gehin) "Dispositif intégré pour le monitoring du système nerveux autonome en situations ambulatoires" AG2009_D1_bmassot (3.59 MB)

Tareq HADIDI (Dir Norbert Noury) "Instrumentation de l'habitat pour le monitoring des activités d'une personne dans son environnement quotidien" AG2009_D2_Hadidi (8.75 MB)

10h00 Thème E (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_E_12_13 (124.04 kB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Sylvain Brochard, Mathieu Lempereur, Olivier Rémy-Néris (I3S LaTIM, INSERM U650, Hôpital Morvan) "Analyse et correction de la mesure du mouvement de l’épaule par marqueurs externes" AG2009_E1_BROCHARD_Sylvain (1.23 MB)

Viet Anh TRAN (Laboratoire GIPSA UMR 5216, Grenoble) "La communication augmentée: Données, modèles et applications"

11h00 pause

11h30 Thème F (Chaired by pilotes du Thème)

• Présentation du thème (10 minutes) AG2009_theme_F_fzara_Reunion-12-11-09 (220.17 kB)

• 2 présentations de thèses/postdocs (15min + 5 pour les questions)

Romain Buttin "Réalisation d’un modèle biomécanique du système reproductif féminin au cours de l’accouchement" (LIRIS, Université Lyon 1) AG2009_F1_Buttin (3.03 MB)

Grégoire Chevreau "Biopsies prostatiques : simulation et formation" (Laboratoires TIMC - Techniques de l'Imagerie Médicale et de la Cognition - et LSE - Laboratoire des Sciences de l'Education, Grenoble) AG2009_F2_chevreau (1.64 MB)

12h30 Repas sur place (cafétéria Maison Nicolas Barré)

14h00 Inter-GdR :

· GdR ISIS - Jean-Pierre Cocquerez AG2009_GDR_ISIS (191.16 kB) AG2009_GDR_ISIS_organisation (105.78 kB)

· GdR MACS - Yannick Frein AG2009_GDRMACS (1.59 MB)

· GdR Robotique - Etienne Dombre

· GdR I3 - Jean Charlet AG2009_GDR I3 (67.71 kB)

· GdR Ondes

· GdR MABEM - Emmanuel Grenier AG2009_GDR_mabem (184.82 kB)

· GdR IMAGIV - Luc DARRASSE

· GdR MI2B (IN2P3) - Gérard Montarou (?)

15h00 Discussion

16h00 Fin

Résumés des Présentations des Thèmes

Thème A

Behnam Molaee-Ardekani, Isabelle Merlet, Fabrice Wendling, "Modèles biophysiques et biologiques de stimulation cérébrale" (LTSI –UMR 642 – UNIVERSITE DE RENNES 1 – INSERM)

Le projet Européen HIVE (Hyper Interaction Viability Experiment, hive-eu.org, 2008-2010, ICT-FET 2008) a pour objectif d’élaborer de nouveaux paradigmes de stimulation cérébrale et de participer au développement des nouvelles technologies de stimulation non-invasive dans le contexte des interfaces machine-cerveau et dans celui de certaines pathologies neurologiques. Dans ce projet, notre unité conduit les travaux du « Work Package 1 » intitulé « modèles biophysiques et biologiques de stimulation cérébrale ». Cette présentation donnera une vue générale du projet et décrira les résultats préliminaires obtenus sur la modélisation de l’impact des champs électriques induits par la stimulation sur les systèmes neuronaux.

Frédérique BILLY "Modèle multi-échelle de l'angiogenèse tumorale. Application à l'étude d'une thérapie anti-angiogénique." (LBBE, UMR CNRS 5558, Université de Lyon, Université Lyon 1)

L'angiogenèse tumorale est le processus de formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, permettant à une tumeur cancéreuse de disposer d'apports supplémentaires en oxygène et nutriments, indispensables à sa croissance. L'angiogenèse est ainsi un mécanisme clé dans le développement du cancer.

Afin d'étudier les effets de l'apport en oxygène sur la croissance tumorale, nous avons développé un modèle mathématique multi-échelle de l'angiogenèse tumorale. Ce modèle, couplé à un modèle de croissance tumorale, intègre les principaux mécanismes intervenant aux échelles tissulaire et moléculaire. Il prend en compte les cellules endothéliales, constituant la paroi des vaisseaux sanguins, les cellules tumorales, ainsi que différentes substances pro- et anti-angiogéniques.

Ce modèle permet ainsi de reproduire in silico les principaux mécanismes de l'angiogenèse et d'analyser leur rôle dans la croissance tumorale. Il permet également de simuler l'action d'une thérapie génique basée sur l'endostatine, molécule anti-angiogénique, et d'étudier son efficacité sur le développement tumoral afin d'aider à l'innovation thérapeutique.

Thème B

Carole Frindel, CREATIS-LRMN,CNRS 5220, Inserm U630, Univ de Lyon

"Voyage au coeur des fibres cardiaques : une approche basée sur les graphes pour une tractographie automatique en IRM TD"

Ce travail a pour cadre l'étude de l'organisation spatiale des fibres du muscle cardiaque à partir de séries d’images tridimensionnelles acquises par IRM du Tenseur de Diffusion (IRM-TD). Cette organisation constitue une propriété fondamentale du cœur sous-tendant la fonction contractile. Néanmoins elle est très complexe à obtenir au vu des difficultés inhérentes aux mouvements cardiaque et respiratoire.

Notre objectif consiste à développer de nouvelles approches, basées sur la prise en compte du mouvement du cœur et de la sensibilité au bruit de l'acquisition, pour l'estimation, l’analyse et la visualisation des fibres du myocarde

Dans ce contexte, nous proposons une méthode de tractographie automatique spécifiquement conçue pour le cas cardiaque. L'approche proposée se distingue des approches conventionnelles de suivi itératif utilisant l'initialisation ponctuelle (à un voxel donné). Nous formulons le problème de tractographie comme un problème global : on recherche des chemins dans un graphe pondéré non dirigé, où chaque voxel est un nœud et chaque paire de voxels voisins est connectée par une arête. Cela conduit à un problème d’optimisation global qui peut être résolu par des algorithmes de type ICM ou de type recuit simulé

Cette approche offre un certain nombre d'avantages importants. La nature globale de l’approche permet de réduire la sensibilité au bruit et aux erreurs de modélisation rencontrées dans le cadre des approches conventionnelles. Le cadre discret permet un équilibre optimal entre la densité de fibres estimées et la quantité de données disponibles. En outre, l'initialisation ponctuelle n'est plus nécessaire; les fibres sont estimées en une seule fois pour l'ensemble des données IRM-TD, d'une manière complètement automatique.

Asta KRUPAVICIUTE: "Personalized wearable cardiac sensor services for pervasive self-care". Thèse du projet européen Marie-Curie « Host fellowships for Early Stage Research Training (EST) » du 6ème PCRD : WARTHE « Wide Area Research Training in Health Engineering ». J. Fayn, MTIC, EA4171, Univ Lyon1, INSA-Lyon, C. Verdier, IMAG-LIG, CNRS 5217, Grenoble & C. Nugent, univ Ulster.

Le sujet de thèse concerne l’interaction homme-machine pour promouvoir et optimiser l’usage personnel de systèmes pervasifs dédiés à l’eSanté grâce à la conception de services web destinés à tout citoyen. Le projet européen EPI-MEDICS a abouti à la réalisation du PEM, un électrocardiographe portable, compact et de qualité professionnelle, de détection d’ischémies et d’arythmies à l’usage personnel de tout citoyen, pour le convoiement de son état de santé et/ou l’invocation de messages d’alertes. L’un des verrous à lever pour la capture d’informations médicales en environnement pervasif par tout citoyen profane dans le domaine médical est la provision de services à tout individu lui permettant de s’affranchir de ces lacunes. Dans le domaine de l’électrocardiographie, depuis de nombreuses années la littérature scientifique démontre l’importance d’un positionnement convenable des électrodes pour l’obtention de signaux interprétables. Ce positionnement qui doit être réalisé selon l’anatomie propre du patient, nécessite des connaissances médicales appropriées alors qu’un décalage à tort même d’1 cm d’une électrode peut entraîner des différences d’interprétation de l’ECG. Ainsi l’usage grand public de systèmes de qualité professionnelle peut s’avérer néfaste ou sauver au contraire des vies humaines. Afin de pallier à ces difficultés, notre stratégie consiste à exploiter toute la connaissance dans le domaine de la capture des signaux vitaux, des composants métier en électrocardiologie quantitative, et les services potentiels des TIC. Il s’agit de concevoir une architecture de services web pour la définition personnalisée d’un type générique et adaptable de système de capture de l’ECG intégrée dans une pièce de textile facile à poser sur la poitrine utilisable en self-care, afin que tout citoyen puisse disposer de façon optimale, à tout moment et en tout lieu, des facilités de recueil, d’intelligence et de transmission sans fil embarqués dans le PEM. Ainsi, grâce à une interface Web qui devra être dotée d’une puissance de convivialité extrême, tout individu pourra interagir avec un service web de définition de la catégorie de patron du système de capture qui lui conviendra au mieux eu égard à ses caractéristiques constitutionnelles. L’architecture de services de type grille de calculs devra intégrer la validation, concrète ou simulée de façon intelligente, du système de capture au moyen de composants métiers d’analyse des signaux et le calcul de la matrice, spécifique au patient et au système de capture, de synthèse d’ECG-12D standard qui pourra être ensuite téléchargée dans le PEM. Les résultats attendus sont un accroissement des performances diagnostiques en tout lieu défiant la présence d’artéfacts de mesures même lorsque tout citoyen devient spontanément lui-même son propre opérateur professionnel de santé. Il s’agit d’un problème d’orchestration et de composition de services intégrant des composants métiers permettant de simuler les interactions entre un modèle humain, son adaptation au contexte, et la complexité de l’extraction des connaissances à partir de signes vitaux tel que l’ECG.

Thème C

Rémy Choquet et al. (Inserm U872 Eq. 20, Paris) "Infrastructure sémantique et technologique pour le partage de données cliniques hétérogènes visant le contrôle des maladies infectieuses et de la résistance aux antibiotiques en europe - projet européen DebugIT)"

L’émergence de résistance bactérienne aux antibiotiques, possiblement en relation avec la consommation d’antibiotiques, est reconnue comme un problème de santé publique de première importance. L’objectif du projet Européen DebugIT est d’apporter des solutions méthodologiques et technologiques pour optimiser la collecte des données microbiologiques, des données de prescription et de dispensation d’antibiotiques et des données cliniques, l’intégration de ces données avec les connaissances du domaine et pour proposer des mécanismes de fouille de données permettant de mieux surveiller et comprendre l'antibiorésistance et ses évolutions. Cette problématique nécessite des recherches avancées dans le domaine des Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication (STIC) (ingénierie des connaissances, technologies du Web sémantique, traitement automatique des langues, entrepôts de données sémantiques et fouille de données). En particulier, nous proposons de mettre en œuvre un entrepôt de données sémantique exploitant une ontologie du domaine au niveau de l’alimentation de l’entrepôt (ETL), du stockage ou de l’interrogation des données.

Bénédicte Batrancourt et al. (CRICM UMR S975 Inserm/CNRS, Paris) "Ontologie des instruments pour le partage du résultat d'explorations cognitives et comportementales en neuroimagerie - projet ANR NeuroLog)"

La plupart des études de neuroimagerie nécessitent de mettre en regard les données de l'imagerie résultant de l'extraction d'informations quantitatives des images, et rendant compte d'une caractérisation au niveau structurel, anatomique, morphologique , fonctionnel ou physiologique du cerveau chez le sujet sain ou pathologique, avec des informations mesurant la performance cognitive d'un sujet, ou l'intensité d'un trait psychologique ou comportemental, données obtenues en situation d'examen clinique ou de protocole de recherche au moyen de différents instruments d'évaluation tels que les tests neuropsychologiques, les échelles comportementales ou neurologiques.

Le partage de toutes ces informations, dans le cadre de travaux de recherche multi-centrique pose la question de leur représentation cohérente. Dans le cadre du projet NeuroLOG, soutenu par l'ANR, nous avons proposé une ontologie noyau susceptible de faciliter la représentation et  le partage des résultats des explorations réalisées avec les instruments cités précédemment. Cette ontologie modélise sous la forme d'artefacts, l'information qui est en jeu dans un examen d'évaluation : 1) les instruments utilisés par le clinicien et les domaines explorés, 2) les variables mesurées par ces instruments, et 3) les scores associés obtenus par le sujet.

Elle prend en compte la structure généralement hiérarchique et composite de tels instruments, et permet de relier leurs différentes variables aux fonctions cérébrales ou aux qualités mesurées lors de la passation des tests.

La présentation met l'accent sur les motivations inhérentes au développement d'une telle ontologie, sur certains aspects de sa conception, et illustre en quoi elle doit permettre de faciliter l'exploitation des résultats d'exploration en neuroimagerie et leur corrélation avec les données cliniques et neuropsychologiques.

Thème D

Bertrand MASSOT (Dir Claudine Gehin) "Dispositif intégré pour le monitoring du système nerveux autonome en situations ambulatoires"

Les travaux de thèse de Bertrand Massot s'inscrivent dans la forte demande sociétale du monitoring ambulatoire pour la surveillance continue des paramètres vitaux ou de l’état mental d'un sujet. Les avancées en micro-électronique, capteurs et réseaux sans-fil permettent aujourd’hui le développement de systèmes ambulatoires performants pour le monitoring de paramètres physiologiques. Les contraintes techniques sont importantes: forte intégration pour la réduction de la taille et faible consommation pour une plus grande autonomie.

L'objectif de la thèse est la conception et la réalisation d'un dispositif ambulatoire permettant l’analyse du système nerveux autonome (SNA) par capteurs non-invasifs pour l’étude de la réactivité émotionnelle, sensorielle et cognitive du patient. La première expérimentation présentée a été conduite avec le dispositif Emosense sur la perception, la représentation et la gestion de l’espace urbain chez les personnes aveugles.

Tareq HADIDI (Dir Norbert Noury) "Instrumentation de l'habitat pour le monitoring des activités d'une personne dans son environnement quotidien"

Thème E

Sylvain Brochard, Mathieu Lempereur, Olivier Rémy-Néris (I3S LaTIM, INSERM U650, Hôpital Morvan) "Analyse et correction de la mesure du mouvement de l’épaule par marqueurs externes"

Résumé: L’analyse 3D du mouvement de l’épaule est fondamentale pour le clinicien qui va en déduire des actes rééducatifs ou chirurgicaux adaptés à la mesure. La mesure dynamique par marqueurs externes du complexe scapulo-huméral est complexe du fait d’importants artefacts de tissus mous. L’évolution des modèles biomécaniques et des méthodes de mesure est nécessaire. Différentes techniques de mesure du mouvement scapulo-huméral seront développées et comparées à une mesure réelle de l’os sous-jacent.

Viet Anh TRAN (Laboratoire GIPSA UMR 5216, Grenoble) "La communication augmentée: Données, modèles et applications"

Il est clair que la parole est le moyen de communication le plus naturel pour des humains. Cependant, il existe un certain nombre de situations dans lesquelles la parole ne peut pas être employée en raison d’incapacités liées à l’interlocuteur lui-même (handicap ou défaillance physiologique ou anatomique, par exemple la laryngectomie, la surdité) ou à des conditions environnementales défavorables (bruit, confidentialité).

La communication augmentée définie comme l’ajout ou la restitution de signaux multimodaux supplémentaires cohérents avec le signal de parole original peut donc constituer une approche très intéressante pour compenser des déficits perceptuels de l'utilisateur.

Thème F

Romain Buttin "Réalisation d’un modèle biomécanique du système reproductif féminin au cours de l’accouchement" (LIRIS, Université Lyon 1)

A l'heure actuelle, les jeunes obstétriciens apprennent le geste médical de l'accouchement lors de réels accouchements. Ce procédé peut donc présenter de nombreux risques pour la parturiente, sans compter le stress dans lequel la formation des jeunes obstétriciens est réalisée. C'est pourquoi, l'utilisation d'outils virtuels, permettant une première formation du geste médical de l'accouchement, permettrait de compléter la formation des jeunes obstétriciens en limitant ce risque.

La réalisation d'un tel outil virtuel passe par la définition d'un modèle bio-mécanique complet de l'appareil reproductif féminin au cours de l'accouchement, ainsi que le calcul des efforts engendrés par la descente du foetus.

Notre modèle bio-mécanique se base sur la méthode des éléments finis et permet la simulation du comportement des différents organes impliqués au cours de l’accouchement tels que l'utérus, le placenta, le ventre maternel, le bassin mou et osseux en contact avec le foetus.

Grégoire Chevreau "Biopsies prostatiques : simulation et formation" (Laboratoires TIMC - Techniques de l'Imagerie Médicale et de la Cognition - et LSE - Laboratoire des Sciences de l'Education, Grenoble)

La réalisation des biopsies de prostate sous contrôle échographique est difficile en ce qu’il n’est pas possible de garantir la réalisation de schémas de biopsies standard ou le prélèvement d’une zone suspecte visible sur une modalité autre (IRM ou IRM spectroscopique). Nous développons un simulateur de biopsie pour permettre l’entraînement des urologues, novices ou experts, à ce geste. Une première version de ce simulateur est réalisée, qui permet de simuler la procédure, avec un rendu haptique minimal, sans prendre en compte le bouger et la déformation de la prostate dus à l’action de la sonde échographique.

L’évolution de la simulation du geste vers l’apprentissage du geste passe par la définition d’un parcours de formation et la spécification d’exercices dédiés aux principales difficultés de ce geste opératoire. Ainsi nous complétons la simulation par l’analyse de l’activité de l’utilisateur, la proposition d’exercices destinés à le faire s’entrainer pour dépasser certaines limites de son geste, voire en y adjoignant des modules explicatifs lui permettant une meilleure compréhension des connaissances mises en œuvre.

La suite de ce travail consistera à procéder à des campagnes de tests avec des opérateurs cliniques (radiologues/urologues) de niveaux d’expertise variables afin de valider le simulateur en tant qu’outil de formation au geste. D’autre part, nous envisageons de faire évoluer cette première version en introduisant les déformations et le bouger de la prostate.