Thèse soutenue

Modélisations numérique et expérimentale des interactions fluide-structure biologiques : application au diagnostic clinique de la performance valvulaire en présence d'une sténose sous-aortique
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Auteur / Autrice : Carine Guivier
Direction : Valérie Deplano
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et physique des fluides. Biomécanique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille)

Résumé

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La performance valvulaire aortique (valve native ou prothèse valvulaire), est aujourd'hui efficacement évaluée grâce à des index cliniques basés sur des mesures de vitesses, relevées par échographie Doppler. Cependant, en présence d'un rétrécissement dans le ventricule gauche, appelé sténose sous-aortique (SSA), ces index cliniques ne semblent plus adaptés pour estimer correctement la performance valvulaire. L'objectif de ces travaux de thèse est de comprendre le défaut de diagnostic clinique à l'aide de la mise en oeuvre de modèles pertinents tant sur le plan numérique qu'expérimental. La mise en place d'une modélisation numérique des interactions entre la valve et l'écoulement sanguin constitue le second objectif de ces travaux de thèse. Des modèles numériques d'interaction fluide-structure (IFS) 2D puis 3D sont mis en oeuvre à l'aide du logiciel commercial Fluent. Le développement et l'implémentation d'un programme externe permettent de gérer une boucle de sous-itérations afin d'assurer un couplage fort entre le fluide et la structure. Un modèle expérimental équivalent tant sur les géométries que sur les conditions hydrodynamiques est réalisé pour valider le modèle numérique. La validation est obtenue à l'aide de comparaisons des champs de vitesse obtenus numériquement d'une part et par la technique expérimentale de vélocimétrie par images de particules (PIV) d'autre part. La comparaison des champs de vitesse entre un cas sain et un cas pathologique (avec SSA) met alors clairement en évidence le défaut de diagnostic de la performance valvulaire en présence d'une SSA : les vitesses relevées lors du diagnostic clinique et, par conséquent, les index cliniques, ne sont pas corrélés au rétrécissement valvulaire. Un modèle théorique basé sur la modélisation des écoulements potentiels autour d'une aile d'envergure limitée a enfin été développé. Chaque clapet de la prothèse valvulaire est ainsi assimilé à une aile d'envergure limitée. Ce modèle peut alors permettre une amélioration des index cliniques et par conséquent, une aide au diagnostic de la performance valvulaire en présence d'une SSA.