Etude et modélisation de la circulation du liquide cérébro-spinal (LCS)

par Loïc Fin

Thèse de doctorat en Génie biomédical

Sous la direction de Reinhard Grebe.

Soutenue en 2002

à Compiègne .


  • Résumé

    Pour comprendre les conditions physiologiques et pathophysiologiques de la circulation du Liquide Cérébro-Spinal (LCS), comme le développement des hydrocéphalies, il faut en connaître les propriétés hydrodynamiques. Du fait de sa localisation dans la cavité crânienne, les techniques d’exploration in vivo sont très invasives. L’utilisation de modèles présente donc un intérêt considérable en fournissant les grandeurs ‘pressions, vitesse) inaccessibles à la mesure, qui définissent les mouvements du LCS. Dans cette étude, nous étudions la dynamique intracrânienne sous l’angle de la mécanique des fluides afin de calculer localement ces grandeurs. Nous utilisons des méthodes de discrétisation pour résoudre numériquement les équations de Navier-Stokes et de continuité : le schéma de Crank-Nicolson pour les termes temporels, l’espace de l’écoulement du LCS est discrétisé par une grille Marker-And-Cell régulière, décalée, un maillage par triangulation représente la membrane interface entre cerveau et LCS, la méthode Immersed Boundaries traduit les interactions entre la membrane et le fluide. Les équations sont résolues itérativement par la méthode de compressibilité artificielle. Afin de rendre le modèle plus réaliste, la géométrie sur laquelle la modélisation est effectuée est obtenue à partir d’un processus de traitement d’images anatomiques d’IRM et les conditions limites de l’écoulement sont extrapolées sur des mesures du débit de LCS dans l’aqueduc de Sylvius par conséquences d’IRM de flux. Dans une première étape, la méthode de résolution est appliquée à des cas tests dont les solutions sont connues. Les sources d’erreurs sont identifiées et, si besoin, une correction est proposée. La simulation est ensuite appliquée sur une géométrie anatomique dont les parois sont rigides, dans un premier temps et déformables, dans un second temps. Les résultats montrent une influence importante de la déformabilité des parois de l’aqueduc sur les grandeurs à l’origine du mouvement.


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Informations

  • Détails : 201 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-201

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2002 FIN 1406
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