Modélisation éléments finis et prédiction personnalisées de la progression de l’anévrisme aortique

Finite-element modeling and patient-specific prediction of aortic aneurysm progression

• Auteur / Autrice : Joan Dario Laubrie soto
• Direction : Stéphane Avril
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Ingénierie
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Ingénierie et Santé
• Jury : Président / Présidente : Ridha Hambli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Avril, Ridha Hambli, Nele Famaey, Diego Celentano, Claudio Garcia Herrera, Jmaleddin Mousavi, Christian Gasser
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nele Famaey, Diego Celentano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prothèses internes

Homéostasie

Aorte

Anévrisme

Mots clés libres

Croissance et Remodelage

Patient

Aorte

Anévrisme

Dissection

Stent

Homéostasie

Growth and Remodeling

Patient-specific

Aorta

Aneurysm

Dissection

Stent

Homeostasis

Résumé

La paroi aortique, comme d’autres systèmes biologiques, présente des adaptations visant à maintenir sa stabilité. Cette stabilité dépend de l’évaluation de l’état de l’aorte par la cellule. A terme, une activité perturbée de les cellules peut conduire à des inadaptations et à la progression de maladies. Ainsi, l’objectif de cette thèse est d’implémenter une approche mécanique des adaptations dans un solveur numérique et de l’appliquer à des aortes spécifiques aux patients. Tout d’abord, l’approche mécanique est incluse dans une méthode de coque axisymétrique bidimensionnelle. La croissance et le remodelage (G&R) du tissu sont déclenchés par l’élimination de la masse ou les changements de charge. Les changements de charge sont produits par le placement d’un stent dans l’artère et produisent un remodelage supplémentaire de celle-ci. Deuxièmement, le modèle G&R est inclus dans un solveur épais tridimensionnel. Dans le nouveau code, l’adaptation est déclenchée à partir de la suppression de la masse, mais dans ce cas, les simulations sont effectuées sur des formes cylindriques, toriques et spécifiques au patient. De ces simulations, on déduit la nécessité d’un pré-étirement non uniforme dans les géométries non cylindriques. Troisièmement, le solveur tridimensionnel comprend une routine pour l’analyse de la propagation d’une dissection aortique dans le cadre de G&R.

The aortic wall as other biological systems have adaptations with the purpose to maintain its stability. This stability depends on the cell assessing the state of the aorta. Eventually a disturbed activity of the cells may lead to maladaptations and progression of diseases. Thus, the objective of this thesis is to implement a mechanical approach for the adaptations in a numerical solver and apply it to patient-specific aortas. First, the mechanical approach is included in a two-dimensional axisymmetric shell method. Where the growth and remodeling (G&R) of the tissue is triggered from mass removal or load changes. The load changes are produced by the placement of a stent into the artery and produce further remodeling in it. Second, the G&R model is included within a three-dimensional thick solver. In the new code the adaptation is triggered from mass removal, but in this case the simulations are performed on cylinder, torus and patient-specific shapes. From those simulation is deduced the need for non-uniform prestretch in non-cylindrical geometries. Third, in the three-dimensional solver is included a routine for the analysis of aortic dissection propagation under G&R.