CNRS UMR 5146 INSERM IFR 143

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1 Centre Ingénierie nierie et Santé CNRS UMR 5146 INSERM IFR 143 Tristan BELZACQ, Stéphane AVRIL, Emmanuel LERICHE, Alexandre DELACHE Action du sang surla déformationde axisymétriques: une étude numérique

2 Cadre clinique Objectifs Modèle Résultats-Discussions Conclusions 2

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4 Bifurcation carotidienne Rupture de la plaque Accident vasculaire cérébral Plaque d athérome IRM Les accidents thrombo-emboliques à partir d une plaque carotidienne effritée est la principale cause d accidents vasculaires cérébraux 4

5 Examen clinique AVC transitoire Symptôme oculaire Souffle carotidien Echo Doppler Diagnostics de la vulnérabilité de la plaque à la rupture Chirurgie de la plaque 5 Evaluation de la sévérité de la plaque ECST: 70%

6 paroi artérielle Chun Yuan et al. lumière artérielle chape fibreuse corps lipidique 6

7 Vers de nouveaux moyens de diagnostic de la vulnérabilité de la plaque à la rupture Comment influent les propriétés géométriques et mécaniques d une plaque sur: la déformabilité de la plaque la concentration de contraintes dans la chape fibreuse Etude paramétrique 7

8 Interaction fluide-structure, Transitoire, Axisymétrie Ω f Ω s Outil de modélisation: COMSOL (éléments finis) et MATLAB (paramétrisation) 8

9 Partie fluide in Ω f Ω f out Ω f Ω s 9 Ω f Écoulement pulsé d un fluide incompressible visqueux Newtonien 3 ( ρ f = 1050 kg. m, ω = 2π et η f = Pa. s ) Conditions limites r d entrée/sortie du fluide in Ω ( r, t) r r r r p ) ( v + v ). n = 0 f out Ω f v WOMERSLEY (t et η f f f Stéphane Avril et al.

10 Partie structure Ω f Ω s Ω s Paroi athéromateuse: structure isotrope, incompressible, élastique linéaire, hétérogène 3 ( ρ s = 900 kg. m, ν = 0, 45 et E i ) 10

11 Propriétés structurelles inclusion calcique chape fibreuse Propriétés géométriques paroi artérielle corps lipidique E1=500kPa E2=10kPa E3=500kPa E4=2MPa ν = 0,45 Jacques Ohayon et al. h0=0,3mm R0=3,5mm e=0,1mm Rm=1mm Paramètres: L et S = 1 (R 0 -H R e) 2 11 Etude paramétrique unidimentionnelle à partir du modèle de référence dont les paramètres sont: L=10mm; S=70%

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13 ε max Valeur maximale de la déformation équivalente de von Mises dans la chape fibreuse = Max 2 3 [ ] dev dev ε : ε s Ce critère caractérise la vulnérabilité d une plaque à la rupture Analyse de l influence des paramètres sur ε max au pic de systole s avec dev 1 ε s = ε s tr( ε s ) I 3 13

14 Les effets de la pression dominent les effets de l écoulement Les effets de l écoulement dominent les effets de la pression La vulnérabilité de la plaque augmente quand la sévérité augmente, de façon indépendante suivant que: les effets de la pression dominent les effets de l écoulement 14 les effets de l écoulement dominent les effets de la pression

15 Les effets de l écoulement dominent les effets de la pression Les effets de la pression dominent les effets de l écoulement 5mm Étendue La vulnérabilité de la plaque: 15 est constante lorsque les effets de la pression dominent les effets de l écoulement ( L 10mm) augmente quand l étendue diminue lorsque les effets de l écoulement dominent les effets de la pression ( L 10mm)

16 Le pincement provient des effets couplés de deux phénomènes: le cisaillement des écoulements amont (écoulement global) et aval (recirculation) 16 Les chutes de pression dues à l effet Venturi et à la recirculation

17 Une chape fibreuse ou une paroi artérielle calcifiée rend la plaque plus stable Par contre une inclusion calcique dans le corps lipidique rend la plus vulnérable 17

18 L étude paramétrique permet de renseigner pour quelle géométrie et quelles propriétés mécaniques de la plaque: la pression agit sur la plaque l écoulement agit sur la plaque il y a un pinching effect Ceci agit la vulnérabilité de la plaque à la rupture L étendue ( L) serait un critère important à prendre en compte pour mieux diagnostiquer les plaques 18 Une inclusion calcique dans le corps lipidique augmente la vulnérabilité de la plaque à la rupture

19 Perspectives Vérifier expérimentalement certains résultats (sur fantômes) Vérifier les résultats sur un modèle 3D 19

20 Remerciements Merci à tous 20