Sujet de la thèse de Doctorat

Etude de la propagation d’ondes dans un circuit hydrodynamique.

Application au système artériel

Directeurs de thèse :

BEN SALAH Ridha, Professeur de Biophysique à la faculté de médecine de Sousse & directeur de l’UR de Biophysique (00/UR/08 02).

BEN ABDESSALEM Khaled, membre de l’UR de Biophysique.

Laboratoire d’accueil :

Laboratoire de Biophysique de la faculté de médecine de Sousse.

RESUMÉ

Les méthodes numériques sont aujourd’hui parmi les outils les plus puissants disponibles pour étudier les maladies artérielles. Ces méthodes ont récemment facilité un nombre croissant d’applications de l'hémodynamique. Les méthodes de calcul permettent, en particulier avec les progrès dans l'imagerie par résonance magnétique, le développement de modèles capables de reproduire la complexité de l'anatomie des régions artérielles. Toutefois, il est important que les modèles mathématiques soient capables de décrire les observations expérimentales.

La biomécanique cardio-vasculaire vise à développer des modèles, basés sur les disciplines classiques (physiques, mathématiques, et mécaniques), qui aident à comprendre la genèse et la progression des maladies cardiovasculaires, et le cas échéant, de développer de nouvelles méthodes de diagnostic importantes pour l'avenir de la pratique clinique. Elle développe et utilise des techniques expérimentales de calcul, afin de valider et analyser les modèles d’un système cardio-vasculaire complexe. Des grandeurs hémodynamiques, comme la pression, la vitesse, les contraintes de cisaillement pariétales, sont d'une importance capitale pour le bon fonctionnement du cœur et de son patrimoine naturel ou artificiel, jouent un rôle important dans la genèse et le développement des maladies cardiovasculaires, telles que l'athérosclérose, la sténose, l'occlusion des vaisseaux et l’infarctus du myocarde.

Dans l’objectif d’améliorer les techniques de diagnostic des maladies vasculaires le doctorant développera un modèle de l’écoulement sanguin dans un circuit hydrodynamique présentant des constrictions (sténose, anévrisme, bifurcation…). Le modèle permet la détermination de la distribution spatiale des sites pathologiques et physiologiques présentes dans ce circuit. Il permet aussi d’évaluer le degré d’une sténose (pourcentage de la section boucher) et d’établir une relation entre le coefficient de réflexion et l’impédance artérielle et le degré de sténose. Le doctorant passera ensuite à des modèles numériques utilisant la méthode des éléments finis avec un couplage fluide/structure. Il développera des modèles d’une section du système artériel contenant des constrictions. Le sang sera modélisé comme un fluide newtonien, une prise en compte de la viscoélasticité des parois sera envisagée. Le modèle (3D) développé permet d’obtenir des grandeurs hémodynamiques d’intérêt clinique, tels que le champ de vitesse, le champ de pression, les contraintes de cisaillement pariétales et les impédances de chaque tronc artériel seront évaluées. Le modèle tiendra compte de la nature de la paroi artérielle et de la conicité des artères. Le modèle sera validé  par simulation numérique dans un premier temps, puis sur un banc hydrodynamique.

Profil du candidat :

Titulaire d’un master recherche en mécanique ou physique, fortement motivé par le travail en équipe et devra disposer de compétences en mécanique des fluides, mécanique des milieux continus, interactions fluide/structure et mathématiques. Un profil plutôt orienté vers le numérique (modélisations éléments finis) sera privilégié.

Contact:

BEN SALAH Ridha, UR Biophysique, Faculté de médecine de Sousse,  Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.

BEN ABDESSALEM Khaled, UR Biophysique, Faculté de médecine de Sousse, Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.   

References

1.        David Bessems, Thèse 2007, On the propagation of pressure and flow waves through the patient specific arterial system.

2.        Koen S. Matthysa, Jordi Alastrueya, Joaquim Peiro, Ashraf W. Khir, Patrick Segers, Pascal R. Verdonck, Kim H. Parker, Spencer J. Sherwin: Pulse wave propagation in a model human arterial network: Assessment of 1-D numerical simulations against in vitro measurements. Journal of Biomechanics 40 (2007) 3476–3486

3.        Ben Abdessalem Khaled, Thèse 2008, Etude de l’écoulement pulsatile d’un fluide visqueux dans un milieu viscoélastique: application a  l’écoulement du sang dans les artères.

4.       R.W. Lewis, P. Nithiarasu & K.N. Seetharamu, livre 2004, Fundamentals of the finite element methods for heat and fluid flow.