LabVIEW teste les prothèses valvulaires
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Author(s):
Dr Régis Rieu - ESM2 Laboratoire de Biomécanique Cardiovasculaire
Industry:
ATE/Instrumentation, Research, Medical/ Medical Instrumentation
Products:
Data Acquisition, LabVIEW, Multifunction DAQ, Machine Vision
The Challenge:
Tester les prothèses valvulaires cardiaques en simulant différentes pathologies.
The Solution:
Piloter un simulateur cardiovasculaire et acquérir les données hémodynamiques grâce à un PC intégrant une carte d’acquisition de données et des applications développées sous LabVIEW.
"Grâce aux bibliothèques de traitement d’images sous LabVIEW, nous avons pu optimiser le post-traitement des données et obtenir ainsi un gain de temps expérimental très substantiel. "
Les valves cardiaques natives jouent un rôle essentiel dans le bon fonctionnement du coeur. Elles permettent le passage du sang d’une cavité cardiaque à l’autre sans reflux ni obstacle.
Malheureusement, ces valves peuvent dégénérer, et dans ce cas, doivent être remplacées par des prothèses mécaniques ou biologiques. Selon les normes actuelles, ces prothèses doivent être testées préalablement in vitro avant d’être implantées chez l’homme. Pour ce faire, le Laboratoire de Biomécanique Cardiovasculaire (LBC), équipe de recherche commune à l’Ecole Supérieure de Mécanique de Marseille (ESM2) et à l’Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE - UMR CNRS 6594), a développé un simulateur cardiovasculaire à double activation auriculo-ventriculaire (DAS). Ce banc d’essais qui simule le coeur gauche permet d’étudier les écoulements à travers des prothèses valvulaires et dans les cavités cardiaques, en conditions normales mais également en conditions pathologiques (troubles du rythme, cardiomyopathies, valvulopathies...). Le DAS permet de piloter de façon totalement indépendante les contractions des modèles de ventricule et d’oreillette (moulages souples et transparents en silicone de formes anatomiques).
Les contractions sont réalisées par deux générateurs hydrodynamiques reliés à deux pompes à engrenages, qui permettent la circulation d’un fluide de viscosité analogue au sang dans le coeur et dans un modèle d’arbre artériel.
Mise en oeuvre
Le DAS est entièrement piloté par PC sous LabVIEW où deux cartes PCI-6023E assurent la génération de trois signaux de commande et l’enregistrement de sept signaux d’acquisition.
L’application de pilotage nous permet de construire précisément le signal qui sera généré en tension et envoyé au générateur hydrodynamique qui pilote la pompe. À tout moment, au cours de l’exécution de l’application, on peut modifier les paramètres de commande, comme par exemple l’amplitude du signal généré.
Une seconde application sous LabVIEW, synchronisée à l’application de pilotage, permet l’acquisition des données provenant des capteurs de pression, du débitmètre ainsi que des retours des pompes et signaux de synchronisation. Les signaux sont échantillonnés à une vitesse de 1000 pts/s et moyennés sur un nombre défini de cycles cardiaques. Lorsque l’acquisition est terminée, les données sont enregistrées sur disque.
Afin d’étudier le champ de vitesses à l’intérieur des cavités cardiaques, directement relié au bon fonctionnement des prothèses valvulaires, le LBC dispose d’un système de vélocimétrie par images de particules (PIV). Il s’agit d’une méthode optique non invasive qui permet de mesurer le champ de vitesses d’un fluide dans un plan entier illuminé par laser. Les mesures de vitesses sont elles aussi synchronisées à partir du pilotage DAS afin d’effectuer les acquisitions à des instants précis et sélectionnés du cycle cardiaque.
Le post-traitement des images obtenues à partir du système PIV avec IMAQ Vision Builderpermet l’accès à des données pertinentes dans l’étude de prothèses valvulaires, comme la cinétique d’ouverture des clapets des valves. De plus, l’utilisation des bibliothèques vision sous LabVIEW a permis l’automatisation, par détection de contours, de la zone d’intérêts dans laquelle s’effectueront les mesures PIV. Cette nouvelle approche a remplacé une méthode manuelle très mal adaptée à nos essais (fortes déformations des cavités dans lesquelles sont faites les mesures de vitesse). Il a alors été possible, grâce aux bibliothèques de traitement d’images sous LabVIEW, d’optimiser le post-traitement des données et d’obtenir un gain de temps expérimental très substantiel.
Pourquoi LabVIEW et IMAQ Vision Builder ?
Utilisateurs de LabVIEW depuis 1993, nous apprécions particulièrement sa souplesse et la facilité avec laquelle il est possible de créer des applications. Les nombreux exemples existant sur le site ni.com sont très utiles et nous permettent de démarrer rapidement une application.
Nous avons choisi d’utiliser aussi le logiciel de prototypage IMAQ Vision Builder pour sa puissance et son interface conviviale. Avec IMAQ Vision Builder, nous générons automatiquement du code sous LabVIEW, ce qui nous permet de gagner du temps.
Mars 2003
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