Modélisation numérique de la pression intracrânienne via les écoulements du liquide cérébrospinal et du sang mesurés par IRM de flux

• Auteur / Autrice : Simon Garnotel
• Direction : Olivier Balédent, Stéphanie Salmon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BioFlow Image (Amiens)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Balédent, Stéphanie Salmon, Mokhtar Zagzoule, Sébastien Martin, Eric Schmidt, Giovanna Guidoboni
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mokhtar Zagzoule, Sébastien Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Pression intracrânienne

Navier-Stokes, Équations de

Mots clés libres

Modèles de Windkessel

Résumé

La modélisation de la pression intracrânienne est un sujet de thèse pluridisciplinaire faisant intervenir aussi bien des connaissances en mathématiques appliquées, utiles pour résoudre les équations de la mécanique des fluides et des interactions fluide-structure, qu'en anatomie ou en physiologie, afin de modéliser correctement le système cérébrospinal. L'objectif de ce travail est de déterminer de manière non invasive la pression intracrânienne. Différentes méthodes numériques, utilisant la méthode des éléments finis, sont présentées puis validées avant d'être appliquées à nos modèles numériques. Le premier modèle, faisant intervenir uniquement la composante fluide du système cérébrospinal, est une bifurcation prenant en compte les trois compartiments principaux de liquide cérébrospinal. Le second modèle, prenant maintenant en compte les structures présentes dans le système cérébrospinal, est une représentation simplifiée de ce système en interaction fluide-structure. Parallèlement à cette étude numérique, une étude sur des données expérimentales, de flux et de pression, est réalisée afin d'alimenter nos modèles numériques, de comparer nos résultats de simulation, et de mieux appréhender le comportement du système cérébrospinal in vivo

Intracranial pressure modeling is a multidisciplinary PhD thesis subject involving both applied mathematics knowledge, useful to solve the fluid mechanics equations and fluid-structure interactions problems, and in anatomy or physiology, to correctly model the cerebrospinal system. The goal of this work is to determine non-invasively the intracranial pressure. Different numerical methods, using the finite element method, are presented and validated before being applied to our numerical models. The first model, involving fluid component of the cerebrospinal system only, is a bifurcation taking into account the three main cerebrospinal fluid compartments. The second model, now taking into account structure in the cerebrospinal system, is a simplified representation of this system in fluid-structure interaction. Along with the numerical study, a study on experimental data, flow and pressure, is conducted to serve our numerical models, to compare our simulation results, and to better understand the cerebrospinal system behavior in vivo