Modélisation mathématique directe et inverse en élastographie transitoire

Comprehensive modeling of myocardial shear wave elastography for non-invasive assessment of cardiac function

• Auteur / Autrice : Zineb Ramiche
• Direction : Sebastien Imperiale
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de mathématiques Hadamard
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : M3DISIM - Mathematical and Mechanical Modeling with Data Interaction in Simulation for Medecine

Mots clés

Mots clés libres

Elastographie

Biomécanique

Data assimilation

Simulation en biologie

Analyse et traitement de signal

Elastography

Biomechanics

Data assimilation

Simulation in biology

Analysis and signal processing

Résumé

Les pathologies cardiaques sont souvent caractérisées par un changement de la rigidité du myocarde. La rigidité est une propriété intrinsèque des tissus mous qui reflète les états pathologiques. Cependant, les outils d'imagerie clinique actuels tels que l'échocardiographie ou l'IRM ne peuvent pas l'évaluer. Des études récentes dans le domaine de l'imagerie ultrasonore ultrarapide ont permis pour la première fois l'évaluation quantitative de la rigidité du myocarde chez l'homme. Cette approche est basée sur l'élastographie par ondes de cisaillement qui repose sur le suivi à très haute fréquence d'images de la vitesse des ondes de cisaillement se propageant dans le myocarde. L'objectif de ce projet est de développer une modélisation mathématique et numérique complète de la propagation des ondes de cisaillement en 3D dans des modèles physiologiques cardiaques réalistes et de démontrer in vivo que la vitesse de cisaillement peut évaluer d'importantes fonctions et caractéristiques cardiaques dans des modèles pathologiques expérimentaux.

Cardiac pathologies are often characterized by a change of myocardial stiffness. Stiffness is an intrinsic property of soft tissues that reflects the pathological states. However, current clinical imaging tools such as echocardiography or MRI cannot assess it. Recent advances in the field of ultrafast ultrasound imaging have allowed for the first time the quantitative assessment of myocardial stiffness in human patients. This approach is based on shear wave elastography which relies on tracking at very high frame rate the velocity of shear-waves propagating in the myocardium. The objective of this project is to develop a comprehensive mathematical and numerical modeling of 3D shear wave propagation in cardiac realistic physiological models and to demonstrate in vivo that shear velocity can assess important cardiac function and characteristics in experimental pathological models.