Simulation in vitro de la macrocirculation cérébrale en pathologie carotidienne : comparaison aux données de la simulation numérique

In vitro simulation of cerebral macrocirculation in carotid diseases - comparison to numerical data

• Auteur / Autrice : Philippe Bossuet
• Direction : Francis Cassot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique. Mécanique des fluides et des tissus biologiques
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circulation cérébrale

Hémodynamique

Obstruction des artères carotides

Résumé

Contexte : des etudes cliniques et des simulations numeriques ont montre que le polygone de willis est un facteur determinant de l'hemodynamique cerebrale en aval de lesions obstructives severes des arteres carotides internes (acais). L'objectif de cette these est (i) de developper un modele physique simulant la macrocirculation cerebrale et (ii) d'etayer ou d'infirmer les resultats simules numeriquement. Methode et resultat : un modele rigide et plan du polygone de willis et de ses arteres afferentes et efferentes, constitue d'un reseau de 20 tubes, dont les dimensions sont egales a celle des vaisseaux correspondants chez l'homme, a ete usine dans du plexiglas. Les resistances peripheriques, les stenoses ou occlusions carotidiennes et le diametre de l'artere communicante anterieure sont des parametres variables. Ce modele inclus dans une boucle circulatoire permet de reproduire un ecoulement de type physiologique. Les signaux de pression, de debit et les profils de vitesse instantanes sont mesures en un grand nombre de points dans le reseau. Pour un reseau sain et symetrique, les resultats experimentaux sont precisement correles avec ceux d'un modele lineaire. En presence de lesions obstructives unilaterales des acais, les effets non-lineaires induits par les singularites (bifurcations, retrecissements brusques) au niveau des arteres communicantes (acos), mettent en defaut ce modele. Une etude specifique a permis de quantifier les chutes de pression au niveau de ces arteres, montrant qu'elles varient de maniere quadratique avec le debit qui les traverse. Une nouvelle version du modele numerique, prenant en compte ces phenomenes, fournit des resultats en excellent accord avec les resultats experimentaux. Conclusion : nos simulations numeriques et experimentales confirment que l'impact d'une lesion carotidienne sur l'hemodynamique cerebrale depend tres fortement du calibre des acos. Elles permettent de quantifier plus precisement leur role et de valider, en la corrigeant, la simulation numerique. Les resultats obtenus dans cette etude pourraient etre a court terme transposes chez l'homme, apres avoir ete precises par une etude sur un modele tridimensionnel de forme anatomique.