Thèse soutenue

Exploitation conjointe d'un modèle biomécanique patient-spécifique de coeur et vaisseaux et de données mesurées au bloc opératoire pour augmenter le monitorage hémodynamique des patients sous anesthésie générale

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Auteur / Autrice : Arthur Le Gall
Direction : Dominique ChapelleÉtienne GayatRadomir Chabiniok
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides et des solides, acoustique
Date : Soutenance le 12/10/2021
Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....)
Laboratoire : Laboratoire de mécanique des solides (Palaiseau, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Karim Asehnoune
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Chapelle, Radomir Chabiniok, Nicolas Nesseler, Gernot Plank, Catherine Paugam-Burtz, Mette Sofie Olufsen
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Nesseler, Gernot Plank

Résumé

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L'évaluation hémodynamique des patients sous anesthésie générale est une tache complexe pour les médecins anesthésistes et/ou réanimateurs. En effet, les techniques de monitorage sont imparfaites, imprécises et/ou invasives, et le choix de la technique de monitorage doit prendre en compte la délicate balance entre l'utilité attendue de l'information recueillie, et l'invasivité et l'imprécision de la méthode utilisée pour recueillir cette information. Les méthodes numériques peuvent représenter une alternative intéressante en améliorant ce rapport bénéfice/risque pour le patient.En particulier, la modélisation biomécanique de coeur et vaisseaux présentée dans cette thèse, une fois calibrée sur les données mesurées couramment au bloc opératoire, peuvent permettre de simuler, entre-autres, un cathétérisme cardiaque gauche. Nous avons ainsi pu analyser le profil hémodynamique de 45 patients sous anesthésie générale, et interpréter les effets de la Noradrénaline administré pour corriger une hypotension artérielle chez 16 patients, en termes de bioénergétique cardiaque, et de couplage ventriculo-aortique, à partir de boucles pression-volume ventriculaires simulées.Notre approche est originale car elle s'intègre dans une démarche rigoureuse basée sur la physiologie cardiovasculaire et la mécanique des milieux continus permettant ainsi de conserver une signification physique et physiologique aux résultats de la modélisation.Cette thèse présente également des méthodes originales, permettant de calibrer le modèle à partir d'une quantité limitée d'information mesurée chez les patients.Ainsi, nous avons mis au point des méthodes d'estimation des paramètres de la loi passive de comportement du coeur en diastole (relation pression-volume en diastole -- EDPVR), réunissant l'approche biomécanique, difficile à mettre en oeuvre en clinique, et l'approche phénoménologique, plus efficace mais moins rigoureuse.Nous avons également exploré les potentialités d'un modèle d'élastance variable, dérivé du modèle biomécanique. Nous avons pu montrer que dans une gamme de variation raisonnable, le modèle d'élastance variable pouvait être utilisé en lieu et place du modèle biomécanique, permettant d'envisager l'utilisation de notre approche dans des conditions de monitorage pour lesquelles l'estimation en temps réel est un enjeu important.Cette thèse représente une preuve de concept de l'exploitation conjointe des données mesurées couramment au bloc opératoire et d'un modèle biomécanique de coeur et vaisseaux pour augmenter le monitorage hémodynamique des patients sous anesthésie générale. Elle représente également la première étape du transfert de la méthode vers la pratique clinique.