Etude de l'écoulement d’un fluide Newtonien à travers une construction artérielle

Écrit par {ga=Khaled}

Sujets de Masters

Titre : Étude de l'écoulement d’un fluide Newtonien

à travers une construction artérielle.

Laboratoire d’accueil :

Laboratoire de Biophysique de la faculté de médecine de Sousse.

RÉSUMÉ

Le système cardiovasculaire est constitué par la pompe cardiaque et les vaisseaux. Le cœur, à fonctionnement périodique, génère des ondes qui se propagent le long du système artériel. La forme de ces ondes dépend essentiellement de la topologie du réseau artériel, des propriétés mécaniques des parois vasculaires, de la résistance périphérique du réseau capillaire et des propriétés rhéologiques complexes du sang. En effet des singularités physiologiques ou pathologiques comme une bifurcation, une sténose, une thrombose, un anévrisme, modifient les conditions d’écoulement et produisent des sites de réflexion d’ondes qui provoquent un changement de la forme des ondes générées par le cœur. De même la nature complexe de la paroi vasculaire, qui est un matériau composite constitué essentiellement d’élastine (comportement élastique), de collagène (comportement viscoélastique) et de muscle lisse (comportement visqueux) participe à la modification des ondes générées par le cœur. Dans un tel système complexe où on va avoir des phénomènes de réflexion d’atténuation d’ondes, la forme des ondes, générées par le cœur, est fortement modifiée le long du système artériel.

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 en vue d’une meilleure pratique clinique. En effet, des grandeurs hémodynamiques, comme la pression, la vitesse, les contraintes de cisaillement pariétales, et qui sont d'une importance cruciale 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, sténose et l’occlusion.

Candidat I : Sténose

Lorsqu’un dépôt de cholestérol se forme sur la paroi d’un vaisseau, il provoque un rétrécissement (sténose). L’intérieur de la plaque et le sang circulant entrent en contact, une cascade de réactions s’enchaîne, aboutissant à la formation d’un caillot sanguin. Ce caillot peut aller jusqu’à obstruer toute l’artère, qui n’alimente plus les organes en aval sous sa dépendance : c’est l’infarctus du l’organe.

Le candidat va développer un modèle d’une branche artérielle contenant une sténose. Il étudiera l’effet de la présence de cette constriction sur les différentes grandeurs hémodynamiques, tels que le champ de vitesse, champ de pression, l’impédance artérielle ainsi que les contraintes de cisaillement pariétales. Le modèle tiendra compte de la nature de la paroi artérielle et de la conicité de l’artère. Les paramètres d’entrée du modèle sont des grandeurs mesurables de façons non- invasives (le profil de la vitesse et le rayon instantané). Le modèle sera validé par simulation numérique dans un premier temps, puis sur un banc hydrodynamique.

Candidat II : Anévrisme

Un anévrisme est une dilatation du calibre artériel avec perte du parallélisme des bords des parois associées à l'amincissement ou la disparition du média avec perte de cellules musculaires lisses remplacées par un tissu fibreux. La paroi d’un anévrisme est souvent constituée par une plaque d’athérosclérose compliquée reposant sur une média amincie ou le plus souvent totalement atrophique fibreuse.

Le candidat va développer un modèle d’une branche artérielle contenant un anévrisme. Il étudiera l’effet de la présence de cette construction sur les différentes grandeurs hémodynamiques, tels que le champ de vitesse, le champ de pression, l’impédance artérielle ainsi que les contraintes de cisaillement. Le modèle tiendra compte la nature de la paroi artérielle et la conicité de l’artère. Les paramètres d’entrée du modèle sont des grandeurs mesurables de façons non-invasives (le profil de la vitesse et le rayon instantané). Le modèle sera validé par une simulation numérique dans un premier temps, puis sur un banc hydrodynamique.

Candidat II : Bifurcation

Le candidat doit développer un modèle d’une branche artérielle contenant une bifurcation. Il va étudier l’effet de la présence de cette construction sur les différentes grandeurs hémodynamiques, tels que le champ de vitesses, le champ de pression, l’impédance artérielle ainsi que les contraintes de cisaillement pariétales. Le modèle tiendra compte de la nature de la paroi artérielle et de la conicité de l’artère. Les paramètres d’entrée du modèle sont des grandeurs mesurables de façons non-invasives (le profil de la vitesse et le rayon instantané). Le modèle sera validé par simulation numérique dans un premier temps, puis sur un banc hydrodynamique.

Profil du candidat :

Titulaire d’une maîtrise ou d’un diplôme d’ingénieur en sciences physiques ou mécaniques, 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

Email adresse : Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.

Phone : (00216)98613551

BEN ABDESSALEM Khaled,

UR Biophysique, Faculté de médecine de Sousse

Email address: Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.

Phone: (00216)97468091

Références

1. Peter c. lin, Thèse 2007, mechanical properties of aneurysms of the descending human aorta.

2. Anne-Virginie Salsac, Thèse 2005, Evolution des contraintes hémodynamiques lors de la croissance des anévrismes aortiques abdominaux.