Mesures 3D de la vitesse du sang et calcul des bio-marqueurs : essais hydrodynamiques et santé à Centrale Nantes

L’IRM 4D flux permet la mesure en 3 dimensions (3D) de l’évolution de la vitesse du sang dans le corps humain et le calcul de bio-marqueurs dérivés comme le débit de sang dans les vaisseaux, le frottement à leur paroi, la pression sanguine, la vitesse de l’onde de pouls ou encore les tourbillons formés dans certains vaisseaux. Un biomarqueur est une caractéristique physique ou chimique qui peut aider à identifier et suivre une pathologie de façon quantitative permettant ainsi d’accélérer son diagnostic et d’améliorer la prise en charge du patient. Les applications cliniques de l’IRM 4D flux sont encore restreintes de par sa faible résolution spatiale, limitant pour le moment les examens aux plus gros vaisseaux et rendant le calcul des bio-marqueurs dérivés encore difficile.

Le banc d’essai développé au LHEEA est une boucle de circulation (Mock Circulation Loop ou MCL) qui se compose d’un « fantôme vasculaire » et d’une sorte de cœur artificiel, reproduisant précisément les conditions de débit pulsatile de circulation dans les vaisseaux. Le système sera utilisé pour valider les mesures d’IRM 4D flux et un nouvel algorithme de post-traitement de ces mesures, en comparant les résultats de vitesse et de frottement aux parois obtenues par l’imagerie médicale avec ceux obtenus sur le banc d’essai par une technique de haute précision, le Laser Doppler Velocimetry (LDV).

Plus en détails, la MCL est composée d’une pompe pulsatile et compatible avec un IRM, de connectiques hydrauliques, d’un fantôme vasculaire (sorte de maquette de vaisseaux) et d’un réservoir. Pour les mesures IRM une boîte est positionnée autour du fantôme pour contenir un gel qui simule les tissus humains. Le fluide quant à lui est constitué d’un mélange d’eau et de glycérol pour reproduire les propriétés physiques du sang.

Cette thèse est co-dirigée par David Le Touzé (LHEEA - Laboratoire d’Hydrodynamique, Energétique et Environnement Atmosphérique – Centrale Nantes/CNRS) et Jean-Michel Serfaty (Institut du Thorax et CHU de Nantes) et co-encadrée par Félicien Bonnefoy (LHEEA – Centrale Nantes/CNRS).