Accélérer l'analyse des signaux cardiaques
easyBEAT
Études précliniques. Pour les utilisateurs de capteurs d'impédance cellulaire, de réseaux multiélectrodes et de plateformes optiques de détection de tension (ACEA xCELLigence, Nanion Cardioexcyte'96, Axion Maestro, Molecular Devices FLIPR, Hamamatsu FDSS, etc.), CYBERNANO a développé une plateforme SaaS : easyBEAT pour faciliter la analyse de vos signaux d'impédance, de potentiel de champ et de fluorescence dans le but d'accélérer votre analyse et de mieux contrôler la fiabilité statistique de vos résultats.
Etudes cliniques. Pour les signaux ECG 12 canaux et Hölter ECG, CYBERNANO a développé de nouveaux outils de calcul pour la délimitation automatique et l'analyse morphologique complète des signaux ECG courts et longs dans les études ICH E14.
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easyBEAT LUTIN : caractérisation des effets sur la viabilité et la contractilité
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i-Cardio IMP est un service informatique dédié aux tests d'impédance des cardiomyocytes. Ce service permet de calculer rapidement, comparer et classer effets de contractilité de vos composés. 5 caractéristiques temporelles (FASTI) : la fréquence (taux de battement), l'amplitude, la forme de battement, les tendances de viabilité et l'irrégularité de battement sont d'abord déterminées.
Fréquence : fournit une estimation du taux de battement moyen (bpm) à chaque balayage ;
- Amplitude : estimation de l'amplitude crête à crête moyenne dans chaque balayage ;
Forme : caractérisant quantitativement le rythme de battement moyen à chaque balayage ;
Tendances de Viabilité : informant sur l'effet composé sur la viabilité des cardiomyocytes (tendance de l'indice cellulaire) ;
Irrégularité : indiquant à quel point le modèle de battement change au sein de chaque balayage* ;
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*balayer : période de battement d'enregistrement, sa durée varie généralement entre 20 et 60s.
xCELLigence Cardio (ACEA Biosciences)
CardioExcyte 96 (Nanion)
Compatibilité technologique
Fig.A : Aperçu des indices FASTI au fil du temps des cardiomyocytes exposés au Sunitinib (composé cardiotoxique). Les cardiomyocytes ont été exposés à trois concentrations de Sunitinib (composé de contrôle positif) : 100 nM (rouge clair), 1muM (rouge moyen), 10muM (rouge foncé) pendant 24h. L'addition du composé s'est produite à t=53,5h comme indiqué par la ligne verticale noire. Neuf puits (condition en triple pour chaque concentration) de culture sont examinés. Nous observons clairement une instabilité d'amplitude, de fréquence et de forme, une accélération des irrégularités et une baisse de la viabilité des cardiomyocytes quelques heures après l'administration du Sunitinib.
B
Fig.B : Aperçu des indices FASTI au cours du temps des cardiomyocytes exposés à la Famotidine (composé non cardiotoxique). Les cardiomyocytes ont été exposés à trois concentrations de Famotidine : 100 nM (bleu clair), 1muM (bleu moyen), 10 µM (bleu foncé) pendant 24h. L'ajout de composé s'est produit à t=49h comme indiqué par la ligne verticale noire. Les différentes nuances de bleu ne sont pas toujours faciles à observer en raison du chevauchement des courbes. Neuf puits (condition en triple pour chaque concentration) de culture sont examinés. Hormis quelques rares événements dus à des artefacts techniques, les indices FASTI sont stables, aucun changement significatif et aucune irrégularité ne sont détectés dans le délai de 24h.
2 statistiques récapitulatives des indices FASTI sont calculées sur toute la plage de temps expérimentale et sont utilisées pour tester la relation dose-réponse (Figures ci-dessous). Ces deux attributs supplémentaires fournissent des éclaircissements sur les effets de concentration seuil de chaque molécule. Le test t de Student est utilisé pour détecter la signification statistique de chaque effet de concentration par rapport à un contrôle donné. Un score global est enfin proposé pour comparer les effets d'altération des agents pharmaceutiques testés sur la contractilité des cardiomyocytes. Pour cela, nous avons proposé une nouvelle échelle d'effet cardio graduée de 0 (pas d'influence) à 10 (effet critique). Un paramètre EC50 de concentration médiane est estimé pour classer les composés.
UNE
B
C
Résumé des concentrations-effets induits par la doxorubicine sur les cardiomyocytes de souris avec quatre niveaux de concentration : 100 nM ; 1 muM ; 10 µM et 100 µM. Fig.A : Indices FASTI : les points bleus correspondent aux valeurs de contrôle, les points verts indiquent aucun changement significatif par rapport au contrôle et les points rouges indiquent des changements significatifs par rapport aux données de contrôle. Chaque fois que des points rouges sont détectés, le score d'effet global est augmenté d'une unité. Fig.B : Scores d'effets globaux. Le score minimum (0) signifie que les paramètres FASTI ne sont pas significativement différents par rapport aux données témoins (cardiomyocytes exposés à 0,1% de DMSO). Un score de 10 correspond à des effets sévères se manifestant souvent par un arrêt des battements des cardiomyocytes. Le score le plus élevé pour la doxorubicine est 8. Fig.C : CE50 estimé valeur : 9,7 muM pour la doxorubicine.
Les références
L. Batista, T. Bastogne, A. Delaunois, J.-P. Valentin et F. Atienzar, Une méthode de traitement du signal statistique pour classer les effets des médicaments dans les tests d'impédance des cardiomyocytes, soumis à Biomedical Signal Processing and Control, 2018.
L. Batista, T. Bastogne, F. Atienzar, A. Delaunois et J.-P. Valentin, Une méthode de modélisation basée sur les données pour analyser les données d'impédance des cardiomyocytes, Proc. de la réunion annuelle du SPS (Berlin, Allemagne), du 24 au 27 septembre 2017.
easyBEAT MEA : caractérisation de l'activité électrique
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i-Cardio MEA est un service informatique dédié à l'analyse du signal de potentiel de champ. Ce service permet de calculer rapidement, comparer et classer électrophysiologique effets de vos composés. 4 caractéristiques temporelles (FASI): Fréquence (taux de battement), amplitude, forme de battement et irrégularité de battement sont d'abord déterminés.
Fréquence : fournit une estimation du taux de battement moyen (bpm) à chaque balayage ;
- Amplitude : estimation de l'amplitude crête à crête moyenne dans chaque balayage ;
Forme : caractérisant quantitativement le rythme de battement moyen à chaque balayage ;
Irrégularité : indiquant à quel point le modèle de battement change au sein de chaque balayage* ;
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*balayer : période de battement d'enregistrement, sa durée varie généralement entre 20 et 60s.
xCELLigence Cardio ECR (ACEA)
Maestro (AXION Biosystèmes)
CardioExcyte 96 (Nanion)
Compatibilité technologique
2 statistiques récapitulatives des indices FASTI sont calculées sur toute la plage de temps expérimentale et sont utilisées pour tester la relation dose-réponse. Ces deux attributs supplémentaires fournissent des éclaircissements sur les effets de concentration seuil de chaque molécule. Le test t de Student est utilisé pour détecter la signification statistique de chaque effet de concentration par rapport à un contrôle donné. Un score global est enfin proposé pour comparer les effets d'altération des agents pharmaceutiques testés sur la contractilité des cardiomyocytes. Pour cela, nous avons proposé une nouvelle échelle d'effet cardio graduée de 0 (pas d'influence) à 10 (effet critique). Un paramètre EC50 de concentration médiane est estimé pour classer les composés.
Les références
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L. Bastista, L. Doerr, M. Beckler, N. Fertig et T. Bastogne, Analyse des données d'impédance couplée et de potentiel de champ des dosages in vitro des cardiomyocytes. Proc of the SPS Annual Meeting, (Berlin, Allemagne), 24-27 septembre 2017.
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i-Cardio FPD est un nouveau service de calcul dédié à l'estimation robuste de FPD à partir de réseaux multi-électrodes. Au lieu de calculer le FPD séparément pour toutes les électrodes, nous avons développé une estimation globale pour une plus grande précision.
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easyBEAT FPD : estimation robuste de la durée du potentiel de champ
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Maestro (Axion BioSystems)
Compatibilité technologique
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B
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ré
Fig.A : Signal MEA brut. Fig.B : Délimitation des ondes battantes. Fig.C : ondes "T" extraites de toutes les électrodes après traitement du signal. Fig.D : Estimation globale de l'onde "T" et de la durée du potentiel de champ.
easyBEAT FLIPR : détection automatique des événements EAD
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i-Cardio FLIPR est le dernier service informatique développé par Cybernano pour détecter les événements EAD à partir des signaux FLIPR. En plus du FPD, 9 autres paramètres sont estimés pour chaque vague battante :
Taux de battement
Amplitude
CTD 90Â % et 30%
RR & Max(RR)
FR & Max (FR)
L'heure du prochain battement
FLIPR Tetra (Dispositifs moléculaires)
FDSS/μCELL (Hamamatsu)
Compatibilité technologique
UNE
B
C
Fig.A : Carte de la plaque après analyse des données : puits verts (pas d'événement EAD), orange (risque modéré d'EAD), rouge (risque grave d'EAD). Fig.B : Signal de fluorescence Ca2+ pour un puits sélectionné. Fig.C : Tableau des paramètres estimés pour chaque vague battante.
Les références
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L. Guo, M. Furniss, J. Hamre, L. Batista, T. Bastogne, Z. Yan, J. Wu, S. Eldridge et M. Davis, Évaluation de la cardiotoxicité fonctionnelle et structurelle dans les cardiomyocytes iPSC humains en culture. Proc of the SPS Annual Meeting, (Berlin, Allemagne), 24-27 septembre 2017.
easyBEAT ECG : délimitation automatique des signaux ECG
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i-Cardio ECG est un service de calcul spécialement conçu pour effectuer la délimitation automatique des signaux ECG et ECG Hölter et pour estimer :
Fréquence cardiaque moyenne ;
Intervalle PR ;
Durée QRS ;
Intervalle QT ;
Intervalles QTcB et QTcF ;
Intervalle RR.
P. Guyot, P. Voiriot, E. Djermoune, S. Papelier, C. Lessard, M. Felices et T. Bastogne, « R-peak detection in holter ecg signaux using non-negative matrix factorization », dans soumis à Computing à la conférence de cardiologie, 2018.
P. Guyot, P. Voiriot, S. Papelier, L. Batista et T. Bastogne, « A comparaison des méthodes de délimitation des limites d'onde dans l'ECG à 12 dérivations », dans Proc of the SPS Annual Meeting, (Berlin, Allemagne) , 24-27 septembre 2017.
Les références
