Inverse problem in electrocardiography via factorization method of boundary problems : how reconstruct epicardial potential maps from measurements of the torso ? - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Autre Publication Année : 2013

Inverse problem in electrocardiography via factorization method of boundary problems : how reconstruct epicardial potential maps from measurements of the torso ?

Résumé

In this work, we present a new approach solving the inverse problem of electrocardiography. This approach is based on an invariant embedding method: the factorization method of boundary values problems. The idea is to embed the initial problem into a family of similar problems on subdomains bounded by a moving boundary (along a axis of evolution that we define) from the torso skin to the epicardium surface. For the direct problem this method provides an equivalent formulation with two Cauchy problems evolving on this moving boundary and which have to be solved successively in opposite directions. This method calculates Neumman-Dirichlet and Dirichlet-Neumann operators on this moving boundary that satisfy Riccati equations. Regarding the inverse problem, mathematical analysis allows to write an optimal estimation of the epicardial potential based on a quadratic criterion. Then, we can analyse the ill-posed behaviour of the inverse problem and propose a better regularization and discretization of the problem. One of the advantages of this method is the computation of the potential at different times during cardial cycle : it is not necessary to repeat the resolution of all the equations at every time.
Dans ces travaux on s'intéresse au problème inverse en électrocardiographie en utilisant une méthode de plongement invariant : la méthode de factorisation de problèmes aux limites. Ceci revient à plonger le problème initial en une famille de problèmes similaires sur des sous domaines limités par une frontière mobile (suivant un axe d'évolution que nous définirons) balayant le thorax depuis la peau jusqu'à l'épicarde. Pour le problème direct cette méthode permet d'obtenir une formulation équivalente avec deux problèmes de Cauchy évoluant sur cette surface mobile et qui sont à résoudre successivement dans des directions opposées. La méthode permet de calculer les opérateurs Neumann-Dirichlet et Dirichlet-Neumann sur cette surface mobile qui vérifient des équations de Riccati. Dans le cadre du problème inverse cette analyse permet d'écrire directement avant discrétisation l'équation vérifiée sur l'épicarde par l'estimation optimale du potentiel épicardiaque au sens d'un critère quadratique. Elle permet d'analyser le caractère mal posé du problème inverse et donc de discrétiser et de régulariser au mieux ce problème. Un des avantages de cette méthode est que si l'on souhaite calculer le potentiel à différents temps du cycle cardiaque, il n'est pas nécessaire de refaire la résolution de toutes les équations à chaque instant.
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Dates et versions

hal-00926344 , version 1 (10-01-2014)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00926344 , version 1

Citer

Julien Bouyssier, Nejib Zemzemi, Jacques Henry. Inverse problem in electrocardiography via factorization method of boundary problems : how reconstruct epicardial potential maps from measurements of the torso ?. 2013. ⟨hal-00926344⟩
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