Marc Baudouard soutiendra sa thèse réalisée à l'IRPHE UMR 7342 le 9 décembre 2024 à 14h à l'IRPHE.
Titre : Imagerie médicale, modèles biomécaniques, diagnostic : Simulation numérique par déplacement imposé de l’écoulement au sein d’anévrismes de l’aorte thoracique
Encadrement : Valérie Deplano, Alexis Jacquier
Résumé : Un anévrisme de l’aorte thoracique (AAT) est une pathologie de la paroi aortique se présentant sous la forme d’une dilatation anormale de l’aorte, la plus large artère du corps humain. Sans prise en charge clinique, un AAT évolue en général de manière défavorable : la paroi de l’anévrisme rompt et peut causer une hémorragie interne. Afin d’éviter cet évènement délétère, il est nécessaire d’exclure l’anévrisme de la circulation sanguine dans le cadre d’une procédure hospitalière (chirurgie ouverte ou approche par voie endovasculaire). La décision d’opérer un AAT impacte toutefois la survie d’un patient à court et long terme. Le suivi médical implique donc la détermination et l’actualisation régulière de la balance bénéfices / risques de l’intervention via une estimation de l’état de remodelage de la paroi, lequel détermine le risque de rupture.
Dans la pratique clinique, l’état de remodelage est évalué à l’aide d’indicateurs basés uniquement sur la morphologie de l’anévrisme. Cependant, ces indicateurs ne sont pas assez discriminants : environ 5 % des AATs rompent avant qu’une intervention ne soit indiquée. De plus, certains anévrismes sont sélectionnés pour l’opération alors qu’ils n’allaient pas évoluer défavorablement. Améliorer la prise en charge des patients passe donc par la mise en évidence de nouveaux marqueurs, prédictifs au plus tôt d’une évolution défavorable de la pathologie.
Dans la littérature, l’écoulement sanguin et le remodelage aortique ont été corrélés. Plus particulièrement, des marqueurs hémodynamiques dérivés des gradients de vitesse ont été associés avec une augmentation du risque de rupture de l’AAT. Une combinaison de ces indicateurs est ainsi une candidate pertinente pour la prévision précoce d’évolutions défavorables. Toutefois, l’évaluation des indicateurs hémodynamiques nécessite de déterminer le champ de vitesses au sein de l’aorte de manière fiable et dans un temps compatible avec la pratique clinique.
L’objectif principal de cette thèse est de déterminer la meilleure stratégie pour obtenir précisément l’écoulement au sein d’AATs à l’aide de simulations numériques. Pour cela, une approche dite de déplacement imposé est implémentée, ce qui n’avait jusqu’alors été réalisé que pour des aortes saines ou après intervention endovasculaire. Le principe de cette méthodologie est la détermination par imagerie médicale du déplacement in vivo de l’aorte pour l’imposer par la suite dans les simulations numériques. Cela permet d’avoir un coût numérique moins important par rapport aux modélisations les plus avancées, les simulations en interaction fluide-structure (IFS), et d’être également plus représentatif de l’aorte pathologique.
La détermination du déplacement a été réalisée grâce à un protocole d’imagerie par résonance magnétique (IRM) couplé à une méthodologie de reconstruction géométrique. Les acquisitions IRM ont également permis de déterminer des conditions limites fluides patient-spécifiques.
L’implémentation numérique de ces conditions fluides et structures spécifiques à chaque patient a été réalisée avec succès pour des cas représentatifs d’AATs. Les résultats obtenus ont permis de montrer que l’approche de déplacement imposé représente une meilleure stratégie que les modélisations IFS, bien que les résolutions spatio-temporelles actuelles de l’imagerie médicale restent à améliorer.
Mots-clés : Modélisation numérique, imagerie par résonance magnétique, écoulement sanguin, déplacement de l’aorte, anévrisme de l’aorte thoracique