Modélisation et estimation combinées de la déformation des tissus, des écoulements d'air et de sang dans les poumons

Modeling and estimation of combined tissue deformation, air and blood flow in the lung

• Auteur / Autrice : Haotian Xiao
• Direction : Martin Genet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ingénierie, mécanique et énergétique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMS - Laboratoire de Mécanique des Solides

Mots clés

Mots clés libres

Biomécanique

Estimation

Simulation

Modélisation

Poromécanique

Estimation

Simulation

Poromechanics

Modeling

Biomechanics

Résumé

L'équipe MΞDISIM, conjointe du Laboratoire de Mécanique des Solides de l'École Polytechnique et de l'INRIA, a récemment développé un modèle pulmonaire basé sur une formulation générale de la poromécanique. Le modèle peut être personnalisé pour un patient donné en assimilant des données cliniques, dans le but de fournir des outils informatiques aux cliniciens pour mieux diagnostiquer et in fine traiter les patients souffrant de diverses maladies pulmonaires. Ce travail a été financé notamment par une bourse ANR Jeune Chercheur (PI : Martin Genet) et une bourse ANR COVID (PI : Pierre-Yves Brillet, APHP & Université Sorbonne Paris Nord/INSERM), et une bourse Pathfinder Open du Conseil Européen de l'Innovation ( Chercheur principal : Xavier Maître, Université Paris-Saclay/CNRS). L'objectif de cette thèse sera d'intégrer le flux sanguin dans le modèle, construisant ainsi un modèle poromécanique à trois composantes (tissus + air + sang), ainsi que l'outil de simulation associé. Le pipeline de personnalisation du modèle sera également étendu au nouveau modèle et aux données d'imagerie du flux sanguin. Le modèle étendu permettra d'aborder des problématiques cliniques critiques autour de diverses maladies vasculaires pulmonaires (notamment l'hypertension pulmonaire), notamment dans le cadre d'un projet FHU (Fédération Hospitalo Universitaire) avec l'Hôpital de Bicêtre/APHP.

The MΞDISIM team, joint between the Solid Mechanics Laboratory of École Polytechnique and INRIA has recently developed a lung model based on a general formulation of poromechanics. The model can be personalized for a given patient by assimilating clinical data, with the aim of providing computational tools to clinicians for better diagnosing and in fine treating patients suffering from various pulmonary diseases. This work has been funded notably by an ANR Young Investigator grant (PI: Martin Genet) and an ANR COVID grant (PI: Pierre-Yves Brillet, APHP & Université Sorbonne Paris Nord/INSERM), and a European Innovation Council Pathfinder Open grant (PI: Xavier Maître, Université Paris-Saclay/CNRS). The objective of this PhD will be to integrate blood flow in the model, hence building a three component (tissue + air + blood) poromechanical model, as well as the associated simulation tool. The model personalization pipeline will also be extended to the new model, and to blood flow imaging data. The extended model will allow to address critical clinical issues around various pulmonary vascular diseases (especially pulmonary hypertension), notably in the context of a FHU (Fédération Hospitalo Universitaire) project with the Bicêtre Hospital/APHP.