Modélisation électrique et mécanique des contractions utérines
Auteur / Autrice : | Jolanthe Verwaerde |
Direction : | Catherine Marque, Alain Rassineux |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Biomécanique et Bio-ingénierie : Unité de Recherche Biomécanique et Bio-ingénierie (UMR-7338) |
Date : | Soutenance le 01/06/2021 |
Etablissement(s) : | Compiègne |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Biomécanique et Bioingéniérie |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Les naissances prématurées sont un problème majeur de santé au niveau mondial. L'électromyographie utérine (EHG) est un outil étudié dans le cadre de la surveillance des contractions utérines mais les taux de prédiction obtenus ne sont actuellement pas encore satisfaisants. Récemment, une nouvelle approche a été développée au laboratoire BMBI afin de mieux comprendre la contraction utérine et ses liens avec l'EHG. Elle consiste à modéliser numériquement les phénomènes physiologiques (multi-échelles et multi-physiques) qui pilotent la contraction utérine. Le modèle de contraction de l'utérus a été, étape après étape, amélioré pour se rapprocher de la réalité et prendre en compte des phénomènes chimique, électrique et mécanique à différentes échelles. Le travail présenté dans cette thèse, qui vise à poursuivre l'amélioration du modèle, a débuté après l'étape d'inclusion d'une géométrie réaliste et du phénomène de mécano-transduction, réalisé jusque-là grâce à un modèle mécanique simplifié. A partir du modèle existant, différentes pistes d'amélioration portant sur la modélisation des phénomènes mécaniques et sur le maillage de l'utérus ont été explorées. Une première approche vise à remplacer le modèle mécanique existant par une analyse par éléments finis, prenant en compte la paroi utérine et le fluide amniotique. Une analyse statistique de forme de la géométrie utérine gravide a été réalisée dans le but d'extraire la variabilité anatomique due à la grossesse (terme et position du fœtus) à l'aide d'une analyse en composantes principales (ACP). Une méthode de correspondance adaptée à notre contexte d'étude, préalable à l'ACP, a donc été proposée. Elle consiste en la création d'un maillage de référence spécifique à la base de données, qui est ensuite déformé en utilisant le lancer de rayons. Les résultats de l'analyse de forme ont ensuite été exploités dans le but de paramétriser la géométrie utérine gravide à partir de grandeurs mesurées habituellement en clinique courante lors du suivi de la grossesse. Finalement, à l'aide de la méthode de Morris, nous avons testé l'influence des paramètres du modèle (composantes électro-chimiques uniquement, paramètres géométriques issus de l'ACP, paramètres du volume conducteur, paramètres de positionnement de la grille d'électrodes), sur des descripteurs des signaux EHG. L'analyse par éléments finis développée n'est qu'une première étape, qui devra être améliorée dans des travaux ultérieurs. Mais elle démontre la faisabilité de cette co-simulation. En ce qui concerne la géométrie, la variabilité anatomique de l'utérus due à la grossesse est paramétrée en utilisant seulement les quatre premiers modes de variation issus de l'ACP qui couvrent 90% de la variabilité comprise dans notre base de données. A l'aide de fonctions multi-linéaires, les poids à affecter à ces quatre premiers modes sont reliés aux paramètres cliniques courants (terme de grossesse, périmètre céphalique, longueur fémorale et position du fœtus), estimés ici sur les maillages des fœtus. Finalement, bien que seule la partie électro-chimique du modèle de contraction soit considérée, l'analyse de sensibilité du modèle semble indiquer un impact non négligeable des paramètres de la géométrie sur les descripteurs calculés, ce qui justifie la définition d'un maillage spécifique à chaque patiente pour l'utilisation ultérieure de ce modèle.