Couplage multiphysique pour application en chirurgie cardiovasculaire

Multiphysics coupling for cardiovascular surgery application

• Auteur / Autrice : Giulia D’Ambrogio
• Direction : Pierre-Jean Cottinet, Jean-Fabien Capsal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Membre de : Université de Lyon (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGEF - Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (Lyon, INSA) - Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité / LGEF
• Jury : Président / Présidente : Benoît Guiffard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Jean Cottinet, Jean-Fabien Capsal, Benoît Guiffard, Sophie Barrau, Annie Colin, Zhiyong Liang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Barrau, Annie Colin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomécanique

Mots clés libres

Greffe vasculaire

Capteur piézoélectrique

Diélectrophorèse - DEP

Composites électroactifs

Thrombose

Bioimpédance

Biocapteur

Ingénierie Tissulaire

Composite piézoélectrique

Matériau électroactif

Vascular graft

Piezoelectric Sensor

Dielectrophoresis (DEP)

Electroactive composites

Thrombosis

Bioimpedance

BioSensor

Tissue Engineering

Piezoelectric composites

Electroactive material

Résumé

Le projet de thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre le LGEF et le service Cardiovasculaire des Hospices Civil de Lyon (Pr. Lermusiaux, Pr. Million, Dr. Della Schiava), la problématique de fond concerne l’utilisation des matériaux fonctionnels pour l’aide à la chirurgie. L'objectif de cette thèse est de développer des dispositifs vasculaires intelligents capables de s'intégrer dans le corps humain sans susciter de réactions indésirables, notamment des thromboses. Le point de départ concerne les matériaux électroactifs, qui réalisent une conversion électromécanique ”directe” de l’énergie au sein même de la matière, démontrant peu à peu leurs potentiels d’innovation technologique face à de nombreux secteurs d’application. Outre l’idée qu’ils pourraient à terme supplanter dans certains cas les procédés de transduction classiques (capteurs et actionneurs), les nouvelles possibilités offertes par ces matériaux en termes de performances et de fonctionnalités de couplage multiphysique constituent une puissante motivation pour aborder et résoudre des problématiques issues de domaines émergents. Le domaine du médical est particulièrement concerné par ces ruptures technologiques potentielles. Les capacités d’intégration fonctionnelle et structurelle dont disposent par principe les systèmes électroactifs, semblent en effet constituer une réponse prometteuse à la mise au point de matériels performants, discrets et de moins en moins invasifs. Mais pour arriver au développement de ces systèmes qualifiés d’intelligents, certains points restent à développer pour démontrer le potentiel applicatif de cette technologie. C’est autour de cette problématique queune grande partie de ce travail de recherche vont puiser leur source. En outre, ce projet se concentre sur l'étude de l'interaction entre les matériaux biologiques (sang, cellules) avec les matériaux artificiels (prothèses vasculaires et cardiaques), dans le but de comprendre les mécanismes et de développer de nouvelles prothèses pouvant être adaptées au corps humain.

The thesis project is part of a collaboration between the LGEF and the Cardiovascular Department of the Hospices Civil de Lyon (Pr. Lermusiaux, Pr. Million, Dr. Della Schiava). The objective of this thesis is to develop intelligent vascular devices capable of integrating into the human body without causing undesirable reactions, particularly thrombosis. The starting point is electroactive materials, which perform a "direct" electromechanical conversion of energy within the material itself, gradually demonstrating their potential for technological innovation in many application areas. In addition to the idea that they could eventually supplant conventional transduction processes (sensors and actuators) in certain cases, the new possibilities offered by these materials in terms of performance and multiphysical coupling functionalities constitute a powerful motivation to address and solve problems in emerging fields. The medical field is particularly concerned by these potential technological breakthroughs. The functional and structural integration capabilities of electroactive systems seem to be a promising answer to the development of efficient, discrete and less invasive devices. However, in order to develop these so-called intelligent systems, certain points still need to be developed to demonstrate the applicative potential of this technology. It is around this problem that a large part of this research work will be based. In addition, this project focuses on the study of the interaction between biological materials (blood, cells) and artificial materials (vascular and cardiac prostheses), with the aim of understanding the mechanisms and developing new prostheses that can be adapted to the human body.