le programme final et les résumés

Transcription

Journée Thématique de la Société de Biomécanique
« La biomécanique cardio
cardio--vasculaire en pratique
clinique: un mariage de raison(s) ? »
organisée sous le parrainage de la
Société Française d'Hypertension Artérielle
Program and Abstract Book
Patrick Segers
Pierre Boutouyrie
Nikos Stergiopulos
14 décembre 2007
Paris,
Paris, Palais des Congrès, France
Journée Thématique 14 décembre 2007 – Abstract Book
10:30-10:40
2
Opening
Session 1: Advanced computer simulations of
cardiovascular applications
Chair: Patrick Segers and Emilie Marchandise
10:40-10:55
Benyebka BOU-SAID1,Kenneth JANSEN2,John TICHY2
Finite Element Simulation of Blood Flow in a Bifurcation with
Non-Newtonian Effects
1
LaMCoS,INSA, 20 Av. A. Einstein 69 621 Villeurbanne Cedex;
2
Rensselaer Polytechnic Institute, Troy NY, USA
10:55-11:10
Ramiro MORENO1, Franck NICOUD2, Frédéric VIART3, Hervé
ROUSSEAU1
Optimized Computational Functional Imaging for Arteries
1
I2MR, UMR 858 INSERM, CHU Rangueil, Toulouse; 2 I3M, CNRS UMR 5149,
Université de Montpellier II; 3 ASA, Advanced Solutions Accelerator, Montpellier
11:10-11:25
Valérie LACROIX1, Marie WILLEMET2, Emilie MARCHANDISE2
A numerical hemodynamic tool for predictive vascular surgery
1
Cliniques Universitaires Saint Luc, Cardio-vascular Department, Av.
Hippocrate, 10, 1200 Bruxelles, Belgium; 2 Université Catholique de
Louvain, Department of Mechanical Engineering, Av. G. Lemaitre, 4,
1348 Louvain-La-Neuve, Belgium.
11:25-11:40
Peter MORTIER1, Matthieu DE BEULE1,2, Denis VAN LOO1, Pascal
VERDONCK1, Benedict VERHEGGHE1,3
Numerical simulations and bifurcation stenting: a promising
combination
1
IBiTech, Ghent University, Belgium; 2 LMO, Ghent University, Belgium; 3
Department of Mechanical Construction
11:40-11:55
Walid MILADI1, Jean Marie CROLET 2
Contribution à la simulation de l'écoulement sanguin dans des
bifurcations
1 FEMTO-ST, Département LMARC; 2 Institut Supérieur d'Ingénieurs
de Franche-Comté (I.S.I.F.C), Université de Franche Comté
3
Session 2: Various topics on biomedical engineering in
cardiovascular applications
Chair: Nikos Stergiopulos and Agnes Drochon
14:00-14:15
Nikos STERGIOPULOS
Arterial wall mechanics accounting for wall constituents and
structure
Hemodynamics and Cardiovascular Technology Laboratory, Ecole
Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, Switzerland
14:15-14:30
M. MAASRANI1, J.-P. VERHOYE2, H. CORBINEAU2, A. DROCHON3
Un outil de simulation des flux après pontage dans le cas de
coronaropathies sévères
1
IUL University, Department of Biomedical Engineering, Beirut, Lebanon; 2
CHU PontChaillou, Service de Chirurgie Cardiovasculaire, Rennes, France;
3
UTC, UMR CNRS 6600, Compiègne, France
14:30-14:45
Anne AMBLARD, Benyebka BOU-SAID
Tribological study on endoprosthesis used for the treatment of
abdominal aortic aneurysms
LaMCoS, INSA, 20 Av. A. Einstein 69 621 Villeurbanne Cedex
14:45-15:00
Annemiek JM CORNELISSEN1, Thi-Hanh NGUYEN3, Mathieu
UNBEKANDT2, Loïc LEROY2, Alia AL-KILANI2, Ferdinand LE
NOBLE4 and Vincent FLEURY2
In-Tissue Stress Gradients Pave the Path for Blood Flow and
Vascular Patterning
1
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université Paris 7
Denis Diderot, Paris, France; 2 Équipe de Biophysique, Université de
Rennes 1, Rennes, France; 3 École Polytechnique, Paris, France;
4
Max Delbrück centrum für Molekulare Medizin, Berlin, Germany
15:00-15:15
Nicolas DISPOT 1, Patrice FLAUD1, Maurice ROSSI 2
Méthodes inverses atraumatiques en hémodynamique
1
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Bâtiment Condorcet,
10 rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75205 Paris cedex 13;
2
Institut Jean le Rond d'Alembert, UPMC UMR 7190, 4 place Jussieu,
T55-65, 5ème étage, case 161-162, 75252 Paris cedex 05
15:15-15:30
Dima ABI ABDALLAH, Agnès DROCHON, Vincent ROBIN, Odette
FOKAPU
Écoulement du sang en présence d'un champ magnétique
Université de Technologie de Compiègne
4
Session 3: Biomechanics and cardiovascular diagnostics
Chair: Pierre Boutouyrie
15:45-16:00
Pierre BOUTOUYRIE, Ingrid MASSON, Hélène BEAUSSIER, Cédric
COLLIN, Erwan BOZEC, Mustapha ZIDI, Stéphane LAURENT
Inhomogeneities in arterial wall mechanics : a segmental
approach and clinical applications
Hôpital Européen Georges Pompidou, Paris, France
16:00-16-15 David TANNE1,2, Julien MAGNE2, Eric BERTRAND1, Philippe
PIBAROT2, Régis RIEU1.
Pulmonary hypertension following mitral valve replacement:
reproducing in-vitro what the clinician has diagnosed.
1
Equipe Biomécanique Cardiovasculaire, IRPHE-UMR 6594,
Université de la Méditéranneé, Marseille.
2
Quebec Heart Institute, Laval Hospital, Laval University, Sainte-Foy,
Quebec, Canada.
16:15-16:30
Anthony MUTITI1, Paul KELLY2, Stephen GREENWALD2
Measurement of arterial pulse wave velocity by Doppler
ultrasound and/or photoplethysmography
1
Department of Paediatrics, UNZA School of Medicine, Lusaka,
Zambia; 2 Institute of Cell & Molecular Science, Barts & The London
School of Medicine & Dentistry, Queen Mary, University of London
16:30-16:45
Jan G KIPS1,2, Ernst R RIETZSCHEL3, Marc L DE BUYZERE3,
Thierry C GILLEBERT3, Luc M VAN BORTEL2, Patrick SEGERS1
Wave reflection assessment via flow wave approximation:
triangular versus population-based waveform
1
Cardiovascular Mechanics and Biofluid Dynamics, IBiTech, Ghent
University, Belgium; 2 Department of Pharmacology, Ghent University
Hospital, Belgium; 3 Department of Cardiovascular Diseases, Ghent
University Hospital, Belgium
16:45-17:00
Damien COISNE1, Nicolas BENARD2, Luc CHRISTIAENS 1, Nicolas
Varoud VIAL1, Pascal BLOUIN1, Robert PERRAULT2, Sloven
DUBOIS3, Michel MENARD3
ECHO-PIV. Une nouvelle méthode d'éstimation du champ de
vitesse 2D par l'échographie. Description, validation
expérimentale sur modèles de sténose vasculaire et flux intra
ventriculaire gauche
1
Cardiologie CHU Poitiers; 2 LEA UMR CNRS 6609 Université de
Poitiers, 3 I Université de La Rochelle.
Session 1
10:40-12:10
Advanced computer simulation
for cardiovascular applications
Chair: Patrick Segers and Emilie Marchandise
5
6
Finite Element Simulation of Blood Flow in a
Bifurcation with Non-Newtonian Effects
Benyebka BOU-SAID1,Kenneth JANSEN2,John TICHY2
1. LaMCoS,INSA, 20 Av. A. Einstein 69 621 Villeurbanne Cedex
2. Rensselaer Polytechnic Institute, Troy NY, USA
In recent years the methods of computational fluid dynamics (CFD) have been applied
to the cardiovascular system to better understand the relationship between arterial
blood flow and wall shear stress patterns and the disease process. A long-range goal
is for such numerical studies to play a direct role in patient-specific surgical planning.
Prior to the surgery, anatomic and physiologic data would be obtained through imaging
procedures. From this information, three-dimensional computer models of the geometry
are determined. The finite element model for blood flow is then applied to this arterial
vessel system. In particular, the surgical configuration can be optimized to avoid flow
abnormalities (turbulence and recirculation) thought to cause clots and plaque deposits.
One of (Jansen) is presently involved in such a project with Stanford University and the
University of Texas-Austin in the US.
Obviously, the technical challenges associated with such modeling are formidable.
Among the many problems to be addressed are issues concerning adaptive anisotropic
finite elements, fluid-solid coupling, turbulence, pulsatile variation of the cardiac cycle,
outflow boundary conditions, etc. In the proposed paper, we add yet another
complication – the non-Newtonian nature of blood flow. We consider two broad
categories of non-Newtonian: generalized Newtonian (purely viscous), and time
dependent (viscoelastic). The former refers to models for variation of viscosity with
shear rate (the power-law model, Carreau-Yasuda model, etc.); however, the fluid
stress only depends on the instantaneous rate of strain. The latter refers to fluids that
have an inherent time property and a “memory” of the past strain. The Maxwell model
and the Phan-Thien and Tanner (PTT) model are such viscoelastic models. Through
measurement, blood viscosity is known to vary quite strongly over the range of shear
across an arterial flow (by a factor of four or so). Although measurements of blood
viscoelasticity are rare, due to the fact that blood is a suspension of deformable cells in
aqueous plasma, based on polymer network theory, it is likely that blood is significantly
viscoelastic. Thus it is reasonable to assume that non-Newtonian effects in blood flow
– heretofore rarely studied - may have a significant effect on cardiac flow structures.
Due to the preliminary nature of our study, we limit ourselves to a generic and idealized
geometry – a simple standard bifurcation of a tube with rigid walls. The pulsatile nature
of the flow is considered. We use the Carreau-Yasuda model to describe generalized
Newtonian viscosity variation, and the PTT model to describe viscoelastic flow.
Turbulence is considered by a two-equation Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS)
model, and by the Direct Navier Stokes (DNS) approach. Modification of the existing
Jansen CFD code is considerable for the PTT case. Six additional scalar stress
transport equations must be solved alongside the three momentum equations. Our
results are not yet available; however, the most interesting case may be when the
turbulence time scales in DNS simulations interact with the viscoelastic time scales,
producing effects not foreseen by turbulent Newtonian models.
7
Optimized Computational Functional Imaging for Arteries
Ramiro MORENO1, Franck NICOUD2, Frédéric VIART3, Hervé ROUSSEAU1
(1)
I2MR, UMR 858 INSERM, CHU Rangueil, Toulouse
(2)
I3M, CNRS UMR 5149, Université de Montpellier II
(3)
ASA, Advanced Solutions Accelerator, Montpellier
Background
A tremendous evolution of the vascular imaging is occurring during the last two
decades, when the traditional 2D evaluation by the angiography has been challenged
by the 3D views offered by the angio CT, MR and either three-dimensional
angiography. Even though, so far there is not any imaging method which is routinely
performed for a morphologic and functional study of the thoracic aorta and main
arteries.
Materials and Methods
In this contribution we want to report the first clinical application of a new imaging
method coupling dynamic MRI and Computational Fluid Dynamics (CFD) in the pre and
postoperative evaluation of patients candidated and subjected to endovascular aortic
repair (EVAR) of thoracic aorta. The originality of this work is focused on the way how
the position of the wall is set in the discrete field. The hemodynamic simulations carried
out up to now can hardly describe the behaviour for the arterial wall. We propose to
choose a non-coupled, fluid / structure model, which will impose at each time step of
the CFD code, the position of the wall based on the dynamic medical imaging; by this
way we try to preserve the non-linear arterial rheology. A new MRI protocol is at the
heart of the conditions imposed to the numerical calculations.
Results
The CFD models reliably reproduced the dynamic vascular anatomy compared with the
native images, provided realistic 3D images based on different selected parameters
(velocity, turbulence, wall shear stress) and seemed easily readable. The validation of
this concept is averred through some in-vitro and in-vivo applications. A short clinical
study (15 patients) enabled to realise the feasibility in the case of patients having an
Aortic Stent-Graft control.
Conclusions
This technique proposes a new way of vascular imaging, founded on the routine
evaluation of morphologic and functional findings.
In particular in the thoracic aortic district this means a non-invasive technique for the
analysis of the physiopathology of arterial disease and treatment results with the same
image protocol routinely performed.
Further experiences will test the practical implications that the multiple, functional
results of this imaging techniques can suggest and, on the other side, the new eventual
clinical application’s fields.
The research project (OCFIA, ANR-07-CIS) intends to drive modern medicine towards
a better knowledge of vascular pathologies and innovative technical means (HPC) to
handle them.
A numerical hemodynamic tool for predictive vascular
surgery.
Valérie LACROIX(1), Marie WILLEMET(2), Emilie MARCHANDISE(2)
(1)
Cliniques Universitaires Saint Luc, Cardio-vascular Department, Av. Hippocrate,
10, 1200 Bruxelles, Belgium
(2)
Université Catholique de Louvain, Department of Mechanical Engineering, Av. G.
Lemaitre, 4, 1348 Louvain-La-Neuve, Belgium.
Background
Arteriosclerosis, the most common type of cardiovascular disease, gives rise to the
thickening of the arteries and leads in the lower limbs to critical ischemia. When a long
arterial segment is occluded, a bypass remains the only surgical treatment to relieve the
symptoms. Bypass surgery planning is commonly based on morphological data
provided from radiological exams and on clinical studies from the literature. However,
no predictive hemodynamic tool is available to choose for the best surgical option in
order to avoid long-term obstruction of bypasses.
We have considered a reduced one-dimensional model of the peripheral arterial
network. We resolve the equations of conservation of mass and momentum and
describe the arterial wall as a thin and elastic material. We assume that blood flow in
reasonable large vessels can be modelled as an incompressible, laminar and
Newtonian fluid with a constant density and constant viscosity.
We base our model on patient’s specifications, enforcing boundary conditions at the
inlet and outlet arteries of the leg. At the inlet, the velocity measured with the
echoDoppler is prescribed. At the outlet, the resistance and compliance of the distal
network are modelled with an electrical analog of an hydraulic system. These electrical
parameters are based on preoperative (echoDoppler) and operative measurements
(arterial pressure in the pathological network). Our system of equations is dicretized by
a Runge-Kutta discontinuous Galerkin method, assuming conservation of mass and
total pressure at the interfaces.
Results
We tested the model in a clinical case: a patient needed a femoro-popliteal bypass for a
superficial femoral artery occlusion. Area, velocity and pressure measurements of the
pathological network were taken as described above. We observed good agreement
between the flow velocities predicted in the bypass graft with the numerical simulation
and the observed clinical results. The model can also predict the flow velocity expected
in the bypass depending on its characteristics of material, diameter and shape.
Conclusions
We present a new approach for vascular surgery planning. This one-dimensional
discontinuous Galerkin method coupled with a zero-dimensional model can predict
blood flow profile of distal bypasses based on non invasive echoDoppler measurement
before surgery and on arterial pressure measured during the operation. The surgeon
could choose for the best option because the long-term graft patency is closely related
to its hemodynamic characteristics.
8
Numerical simulations and bifurcation stenting:
a promising combination
Peter MORTIER1, Matthieu DE BEULE1,2, Denis VAN LOO1, Pascal VERDONCK1,
Benedict VERHEGGHE1,3
1
IBiTech, Ghent University, Belgium
2
LMO, Ghent University, Belgium
3
Department of Mechanical Construction and Production, Ghent University, Belgium
Background
Stenting bifurcation lesions is still a challenge in coronary intervention and is generally
associated with a low success rate. Many different techniques have been proposed, but
all the suggested methodologies have their specific limitations. Therefore, numerical
simulations may help to understand and eliminate the shortcomings of current clinical
techniques and devices. In this computational study, one of the current techniques is
analyzed, which involves the implantation of a stent in the main branch and the
subsequent inflation of an angioplasty balloon in the side branch. The stent material
covering the side branch opening is pushed away by the balloon inflation. This results in
improved flow conditions at the entrance of the side branch.
The finite element simulations were performed using the commercial code ABAQUS
(Dassault Systèmes). The geometrical model consists of the CYPHER stent (nominal
diameter 3mm, Cordis) and the trifolded RAPTOR (nominal diameter 2.5mm, Cordis)
balloon. The main and side branch intersect at an angle of 45° and have a diameter of
respectively 3 and 2.5 mm. The stent is expanded in the main branch during a first step.
Subsequently, the trifolded balloon, located in both the side and main branch is inflated.
Results
The balloon inflation deforms and enlarges the stent cell in front of the side branch, as
illustrated in the right panel of the figure. However, the results also show some stent
struts that are not completely pushed against the vessel wall (indicated with an arrow).
These parts of the stent will obstruct the blood flow towards the side branch and may
induce thrombosis formation.
Conclusions
In this study, it is shown that advanced numerical models may provide useful insights in
the mechanical behavior of complex stenting techniques. In the investigated case, the
inflation of the balloon positioned through a stent cell partially removes the obstructing
stent material. This model allows quantifying the impact of balloon size, compliance and
pressure and this knowledge can then be used in clinical practice to improve the
outcome of the current interventions. In future, similar computer models will be
developed in order to investigate a number of other (in clinical practice) proposed
techniques and to evaluate the performance of different stent designs. This may lead to
improved procedures and/or devices to treat bifurcation lesions.
9
Contribution à la simulation de l’écoulement sanguin
dans des bifurcations
Miladi Walid 1, Crolet Jean Marie 2
1
FEMTO-ST, Département LMARC
2
Institut Supérieur d'Ingénieurs de Franche-Comté (I.S.I.F.C)
Université de Franche Comté
Introduction
Notre étude est une contribution à la modélisation et à la simulation numérique de la
circulation sanguine dans le système artériel de manière à réaliser, à terme, un outil
d'investigation à usage biomédical. La modélisation repose sur un traitement de
l'interaction fluide structure et une description structurelle des artères comme des tubes
hétérogènes à propriétés élastiques variables. Nous abordons plusieurs phases dont
l'écoulement lui-même et l'aspect numérique de l'interaction fluide structure.
Méthode
L'écoulement est naturellement régi par l'équation de Navier Stokes et, de manière
classique, on modélise la pression à la sortie du ventricule gauche par une fonction
périodique respectant les diverses phases du rythme cardiaque et les propriétés
physiques des artères par des lois de comportement déjà publiées dans la littérature.
Une des particularités de nos simulations réside dans le fait que la viscosité peut varier
selon divers paramètres dont le diamètre du vaisseau sanguin. Il est clair que cet effet
n'est donc intéressant qu'en présence de bifurcations.
Résultats
Le calage de notre modèle peut se faire au niveau de l'écoulement dans l'aorte. La
simulation de différentes configurations est relativement aisée et rapide. Par ailleurs,
nous avons pu constater que la dépendance de la viscosité par rapport au diamètre du
canal joue un rôle non négligeable. Une expression explicite d'une telle relation est
cependant délicate car plusieurs autres facteurs ne sont pas encore pris en compte, en
particulier la déformation des cellules transportées par le sang.
Remerciements
Ce travail repose sur une collaboration entre le département de mécanique appliqué de
l’institut FEMTO-ST (UMR CNRS 6174), le laboratoire de mathématique (UMR 6623) et
le service d’exploitation fonctionnelle du CHU de Besançon (IFR 133). Ce travail a été
financé par le gouvernement tunisien et français.
10
Session 2
14:00-15:30
Various Topics on
Biomedical Engineering in Cardiovascular
Applications
Chair: Nikos Stergiopulos and Agnes Drochon
11
12
Arterial wall mechanics accounting for wall constituents and structure
N. Stergiopulos
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Hemodynamics and Cardiovascular Technology Laboratory (LHTC)
CH-1015 Lausanne
Arterial wall function and remodeling depends on local wall stresses. Precise knowledge of
stresses acting on each wall constituent and in all parts of the wall is still a very difficult task.
This requires a constituent-based modeling and analysis of the arterial wall. The threedimensional biomechanical behavior of the vascular wall is best described by means of strain
energy functions, which allow for the analysis of stresses over a wide range of deformations.
We have earlier developed appropriate strain energy functions for the arterial wall [1]. The
Zulliger et al. model uses a strain energy function, which accounts for the constituents and
structural properties of the wall (i.e., collagen, elastin and vascular smooth muscle cell content
as well as a statistical description for collagen engagement). The Zulliger et al. model was
subsequently challenged by the work of Roy et al. [2], which showed that significant residual
stresses are released when the arterial wall is decellularized, suggesting an in-series
arrangement of the VSM with elastin. The in-series elastin would be in tension, whereas the inparallel elastin would be in compression. Upon VSM disruption, the in-series elastin cannot bear
tension anymore and thus the compressed elastin expands relieving the additional residual
strains [2]. Treatment with Cytochalassin D partially destroys stress fibers and disengages the
VSM cytoskeleton, leading to further release of residual stresses and to a more compliant wall,
all being consistent with the model of Roy et al. [2].
Keywords: wall constituents, collagen engagement, vascular smooth muscle mechanics
1. Zulliger MA, Fridez P, Hayashi K, and Stergiopulos N. A strain energy function for arteries
accounting for wall composition and structure. J Biomech 37: 989-1000, 2004.
2. Roy S, Silacci P, and Stergiopulos N. Biomechanical properties of decellularized porcine
common carotid arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol 289: H1567-1576, 2005.
13
UN OUTIL DE SIMULATION DES FLUX APRES PONTAGE
DANS LE CAS DE CORONAROPATHIES SEVERES
M. MAASRANI1, J.-P. VERHOYE2, H. CORBINEAU2, A. DROCHON3
IUL University, Department of Biomedical Engineering, Beirut, Lebanon,
2
CHU PontChaillou, Service de Chirurgie Cardiovasculaire, Rennes, France,
3
UTC, UMR CNRS 6600, Compiègne, France
1
Contexte
La situation pathologique étudiée est celle où l’artère coronaire droite est thrombosée et
où les deux artères coronaires gauches sont sténosées. Si le patient présente un
réseau collatéral fonctionnel, le côté droit du cœur sera irrigué quand même via ce
réseau de suppléance. Lors de l’intervention chirurgicale, 2 pontages sont réalisés sur
les coronaires gauches. L’enjeu de l’étude est de pouvoir qualifier, avant l’intervention,
l’efficacité du réseau collatéral pour juger de la pertinence d’un troisième pontage, sur
la coronaire droite. Des problèmes de resténose peuvent en effet apparaître chez les
patients ayant subi un triple pontage coronarien et présentant une bonne collatéralité.
Matériel et méthodes
Les mesures de pression et de débit sont effectuées par l’équipe chirurgicale de
Rennes, pendant l’opération à cœur battant. Quatre situations sont successivement
étudiées : 0G : situation pathologique, aucun pont ; 1G : un seul pont, sur l’artère
droite ; 2G : deux ponts, du côté gauche (le pont droit est clampé) ; 3G : les 3 ponts
sont en charge.
Le modèle proposé pour la simulation de la répartition des flux dans le réseau coronaire
est basé sur l’analogie entre les réseaux hydrauliques et électriques : les pertes de
charge sont assimilées à des différences de potentiel, les débits à des courants. La
viscosité et l’inertie du sang sont prises en compte par des résistances et des
inductances, l’élasticité des artères par des capacités.
Les simulations sont effectuées avec Simulink de Matlab.
Résultats et discussion
Le modèle permet de connaître des grandeurs qui ne sont pas directement accessibles
à la mesure : les débits dans les branches collatérales (entre artères gauches et artère
droite), dans les artères natives sténosées (avant et après pontage), dans les réseaux
capillaires terminant chaque branche, ainsi que les pressions en différents points du
réseau.
Les résultats montrent que la mise en charge des ponts gauches n’améliore que
faiblement l’irrigation du côté droit (via les collatérales) : en moyenne, pour les 7
patients inclus dans l’étude, le débit total (somme des débits reçus par les 3 branches,
y compris ceux apportés par les ponts) augmente de 76.9 ±12.7 à 88.2 ±16.5 ml/min
entre les situations 0G et 2G et de 109.3 ±20.6 à 119.2 ±22.2 ml/min entre les
situations 1G et 3G. Ceci justifie donc la revascularisation complète effectuée chez ces
patients.
Pour améliorer la compréhension de l’hémodynamique de ce système, il sera
nécessaire, entre autres, de prendre en compte l’influence de la contraction
myocardique (entraînant une réduction de l’aire des vaisseaux) sur les éléments du
réseau et d’y introduire les pertes de charge dues aux anastomoses.
Tribological study on endoprosthesis used for the treatment of
abdominal aortic aneurysms
Anne AMBLARD, Benyebka BOU-SAID
LaMCoS, INSA, 20 Av. A. Einstein 69 621 Villeurbanne Cedex
Cardiovascular diseases are a major cause of death in the Western countries. The
abdominal aortic aneurysm, characterized by a localized dilatation of the aorta, is a
cardiovascular disease concerning 6 to 7% of the population. Such an aneurysm can
burst, causing serious internal bleeding. Its prevention is thus a major issue from a
medical point of view.
A relatively new treatment of such an aneurysm is the endovascular repair: an
endoprosthesis is positioned inside the aneurysm. Because there are smaller incisions,
endovascular repair results in less discomfort, shorter hospital stay and faster recovery.
It appears essential to direct research in this direction since the subject remains
relatively poorly understood.
However, as with any medical procedure, endovascular approach suffers from
problems such as migration or endoleaks. The stresses generated by the blood flow are
believed to be the major cause of these complications.
A finite element model is proposed to understand these phenomena. Blood is a nonNewtonian fluid which cannot be represented by the traditional models. Hence, the
Phan-Thien and Tanner model, derived from polymer rheology, is used to evaluate
stresses generated on the prosthesis. Furthermore, the viscoelastic behaviour of the
aorta is taken into account in our model. A separation between prosthesis and aorta is
observed. One can give the best mechanical properties the endoprosthesis must have
to avoid this separation.
Fig1 : Dimensionless shear stress
generated by blood, PTT model
Fig 2. : Separation endoprosthesis/aorta
14
In-Tissue Stress Gradients Pave the Path for
Blood Flow and Vascular Patterning
Annemiek JM Cornelissen1 Thi-Hanh Nguyen3, Mathieu Unbekandt2, Loïc Leroy2,
Alia Al-Kilani2, Ferdinand Le Noble4 and Vincent Fleury2
1
Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Université Paris 7 Denis Diderot,
Paris, France ; 2Équipe de Biophysique, Université de Rennes 1, Rennes, France;
3
École Polytechnique, Paris, France; 4Max Delbrück centrum für Molekulare Medizin,
Berlin, Germany
By Newton’s law vascular development, and in more general tissue morphogenesis,
requires mechanical forces to position cells and shape the developing organs. In a
simplified picture, the addition of all incremental pushes of growing cells generates a
stress gradient inside the growing tissue. Such stress gradient can on the one hand
serve as a signal for cellular mechanotransducers resulting in gene activation. On the
other hand, the dynamically changing landscape of stress guides the displacing, newly
created, growing cells in an auto-organizing way.
To address the auto-organizing role of stress gradients in vascular development we
imaged the developing vasculature in the chick embryo yolk-sac in vivo. As soon as the
vessels appeared, we measured the displacement of characteristic features in the
vasculature. We show that the expansion speed inside the yolk-sac is higher at the
edge than internally, with a linear variation of 0.016 h-1. Additionally, we isolated the
yolk-sac from the yolk and mapped the compliance with a newly developed instrument:
a scanning air puff tonometer. Compliance is a measure for in-plane stress. We
observed a more than linear decrease in stress along the growth direction of the yolksac.
A simple mathematical model is used to interpret the observations. The growth of the
yolk-sac is modeled as a radial displacement of a viscous fluid between two fixed
parallel plates, while fluid is injected uniformly into the yolk-sac. The injection
represents the local additional flow due to cell dilation or mitosis. The model reveals
that only uniform expansion of all cells in the yolk-sac can explain our observations.
In conclusion, our observations suggest that the in-tissue stress gradients that
correspond with softer regions at the edge of the yolk-sac is closely associated with the
paths taken by the blood vessels.
15
Méthodes inverses atraumatiques en hémodynamique
Nicolas DISPOT 1, Patrice FLAUD 1, Maurice ROSSI 2
1 : Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, Bâtiment Condorcet,
10 rue Alice Domon et Léonie Duquet, 75205 Paris cedex 13
2 : Institut Jean le Rond d’Alembert, UPMC UMR 7190, 4 place Jussieu, T55-65, 5ème
étage, case 161-162, 75252 Paris cedex 05
Introduction
Le sang présente des caractéristiques rhéologiques extrêmement complexes :
comportement non-newtonien, thixotropie… La mesure expérimentale des paramètres
liés à la rhéologie du sang d’un individu constitue un bon indicateur de diagnostic. Nous
proposons une méthode permettant à terme une mesure atraumatique et in vivo de
certains de ces paramètres à partir de mesures de vélocimétrie Doppler.
Méthode et dispositif expérimental
Nous utilisons un banc hydrodynamique dans lequel s’écoule un fluide-modèle
présentant des propriétés voisines de celles du sang dans la grande circulation, en
terme de rhéologie et d’échogénicité aux ultrasons. La vélocimétrie ultrasonore à effet
Doppler pulsé permet de mesurer les profils de vitesses dans la conduite. Nous
utilisons ces données pour calculer la viscosité du fluide, ainsi que le rayon de la
conduite. Le principe de la méthode repose sur la minimisation d’une fonction de coût
dont les variables sont les paramètres rhéologiques du fluide, la vitesse du fluide au
centre et les caractéristiques géométriques de la conduite. La minimisation fait appel à
un algorithme de gradients conjugués où le gradient est calculé par une méthode de
multiplicateurs de Lagrange. Le calcul des paramètres qui minimisent la fonction de
coût constitue une mesure atraumatique.
Résultats
Nous avons principalement effectué des statistiques sur des écoulements simulés en
tenant compte du bruit de mesure, des incertitudes sur le rayon de la conduite et sur la
position de son centre, ainsi que des effets de convolution intrinsèque à la vélocimétrie
Doppler. En outre, nous avons effectué une étude pour déterminer la gamme de
fréquence permettant une caractérisation optimale des paramètres. Nous avons enfin
comparé nos résultats sur des mesures in vitro, réalisées sur le banc hydrodynamique,
à des mesures classiques de rhéométrie.
Conclusions
Nous avons donc mis au point une méthode numérique permettant une mesure nonperturbative des paramètres rhéologiques d’un fluide en écoulement pulsé dans une
conduite cylindrique. La validité de la méthode numérique a été discutée et confirmée
sur des écoulements simulés et appliquée à des écoulements in vitro.
16
Écoulement du sang en présence d’un champ magnétique
Dima ABI ABDALLAH, Agnès DROCHON, Vincent ROBIN, Odette FOKAPU
Université de Technologie de Compiègne
Background
L’effet d’un champ magnétique statique sur l’écoulement du sang a suscité beaucoup
d’intérêt ces dernières années, notamment, avec l’augmentation des expositions à des
champs de fortes intensités à cause de l’utilisation rependue de l’IRM. Quand le corps
est soumis à un champ magnétique, les particules chargées du sang en mouvement
perpendiculairement au champ sont déviées par la force de Lorentz, induisant ainsi des
courants et des potentiels électriques. Ces potentiels perturbent le signal ECG qui sert
à la synchronisation des images IRM. Par ailleurs, les interactions entre les inductions
et le champ externe peuvent engendrer une réduction du flux et par suite provoquer
une augmentation compensatrice de la pression artérielle afin de maintenir un débit
sanguin constant.
L’écoulement magnétohydrodynamique du sang a fait l’objet de plusieurs études. Dans
ce travail nous passons en revue les différentes approches pour calculer l’écoulement
du sang en présence de champ magnétique statique. Les premiers calculs théoriques
remontent aux débuts des années soixante. La solution la plus complète pour le cas
stationnaire dans un vaisseau rigide à paroi isolante fut proposée par Gold. Vardanyan
a publié, par la suite, une solution stationnaire approximative en négligeant les champs
induits. Avec les mêmes hypothèses que Vardanyan, Sud et al. ont ensuite considéré
un gradient de pression sinusoïdal, s'approchant ainsi de la nature pulsée de
l'écoulement dans les artères. L'hypothèse des parois conductrices n'a été introduite
qu'avec Kinouchi et al., qui ont inclus les inductions dans le vaisseau et les tissus
environnants dans le cas d'un écoulement stationnaire. La majorité des études ont
porté sur des tubes rigides. L’équipe de Sud et al. était l’une des rares à considérer
l’élasticité du vaisseau. Toujours dans l'hypothèse de champs induits négligeables, ils
ont étudié l’écoulement sinusoïdal dans un tube déformable.
Results
Les solutions proposées par ces différentes équipes ont été développées et
comparées. Appliquer un champ magnétique statique externe à un écoulement sanguin
provoque une réduction de débit, ainsi qu'un aplatissement du profil de vitesse avec un
étirement plus prononcé selon la direction du champ appliqué. Les effets sont d'autant
plus importants que le champ est grand. Une solution approximative obtenue en
négligeant les inductions fait abstraction de la dissymétrie et surestime la réduction de
vitesse. La comparaison de la solution exacte avec le cas stationnaire où la paroi est
considérée conductrice, a montré que l'hypothèse de paroi isolante engendre une
surestimation des débits.
Conclusions
La comparaison des résultats des approches sous différentes hypothèses permet de
conclure que, dans la gamme de fonctionnement en IRM, il est raisonnable d’adopter
des calculs simplifiés en négligeant les champs induits et la conductivité de la paroi.
17
Session 3
15:45-17:00
Biomechanics and
Cardiovascular Diagnostics
Chair: Pierre Boutouyrie
18
19
Inhomogeneities in arterial wall mechanics :
a segmental approach and clinical applications.
Pierre BOUTOUYRIE, Ingrid MASSON, Hélène BEAUSSIER, Cédric COLLIN, Erwan
BOZEC, Mustapha ZIDI , Stéphane LAURENT
Unité de Pharmacologie Clinique, INSERM URMS 872, Hôpital Européen Georges Pompidou, 20 rue
Leblanc, 75015 Paris
Introduction : Les parois des gros vaisseaux sont le plus souvent considérées comme des milieux
homogènes, isotropes, pourtant, la présence de plaques d’athérome rompt l’homogénéité spatiale de la
paroi, et l’existence de maladies dissecantes suggère la présence de zones de fragilité dans l’épaisseur
de la paroi artérielle. La rupture de plaque met en jeu des contraintes d’étirement dans le sens
longitudinal. Deux types fonctionnels ont été déterminés (Paini et al. Stroke 2007) : le type A (paroi avec
plaque plus distensible que la paroi adjacente) et le type B (paroi avec plaque plus rigide). Les patients
dyslipidémiques et diabétiques de type 2 sont plus souvent de type B. La maladie d’Ehlers Danlos
vasculaire se complique de dissections artérielles. Les mécanismes en sont mal connus. Une analyse
de mécanique est possible, grâce aux mesures non-invasives de diamètre, épaisseur intima-media et
rigidité artérielle par les systèmes échotracking de haute résolution.
Objectifs : (a) Déterminer l’influence de l’hypertension essentielle sur les types fonctionnels A et B. (b)
Réaliser une analyse biomécanique « couche par couche » en segmentant l’épaisseur de la paroi
artérielle, pour mettre en évidence des différences comportementales d’une couche à l’autre.
Méthodes : 92 patients, tous porteurs d’une plaque sur l’ACC, ont été inclus : 66 hypertendus essentiels
(HT), traités ou non, et 26 normotendus (NT), 46 patients atteints du Syndrome Ehlers-Danlos de type
vasculaire (vEDS) et 72 contrôles. Une nouvelle technique d’echotracking (Artlab®) nous a permis de
mesurer l’épaisseur intima-media, le diamètre et la distensibilité sur 128 sites adjacents d’un segment
d’ACC de 4 cm de long, aisi que les gradients de déformation au sein de l’épaisseur artérielle (Walltrack
system).
Résultats : Les HT et les NT ne diffèrent que par leur PA et leur âge. Les patients vEDS et leurs
contrôles sont comparables pour l’age et la pression. Le type A, moins fréquent chez les HT que chez
les NT, est associé à un remodelage interne alors que le type B est associé à un remodelage externe
(diamètre externe augmenté mais diamètre interne inchangé). En analyse multivariée par régression
logistique, les déterminants du type B sont l’HT (OR=6.8[1.35-34.9], P<0.02), le remodelage externe
(OR=4.6[1.6-13.4], P<0.005) et l’absence de traitement par des inhibiteurs du SRA (OR=4.7[1.120.4],P<0.05). Différents outils conceptuels et opérationnels ont été développés. Aussi bien les patients
vEDS que les sujets contrôles présentent une zone de déformation excessive à l’intérieur de la paroi
(chiffres donnés à la fin de la phrase suivante). Cette zone est plus proche de la lumière (238±74µm
(vEDS) vs 312±98µm (contrôles), p<0.001) et plus atténuée chez les patients vEDS que chez les sujets
contrôles (pic médian : 52% vs 127%, p<0.001).
Conclusion : Les patients hypertendus essentiels ont une paroi carotidienne plus rigide au niveau de la
plaque d’athérosclérose, aboutissant à une exagération de la contrainte de courbure interne. Les
bloqueurs du SRA pourraient diminuer cette contrainte longitudinale. Il est possible de réaliser une
analyse segmentée en profondeur du comportement mécanique d’un segment artériel. Les parois
artérielles, apparemment homogènes, présentent en fait des interfaces comportementales ; les
déformations entre les différentes sous-couches de l’épaisseur de la paroi sont accrues dans ces zones.
Ces déformations excessives pourraient jouer un rôle dans la survenue des dissections artérielles chez
les vEDS. Les parois artérielles apparaissent beaucoup moins homogènes que décrit précédemment.
L’influence de telles inhomogénéités sur les modèles biomécaniques de la paroi restent à étudier.
Pulmonary hypertension following mitral valve replacement:
reproducing in-vitro what the clinician has diagnosed.
David TANNE1,2, Julien MAGNE2, Eric BERTRAND1, Philippe PIBAROT2, Régis
RIEU1.
1
Equipe Biomécanique Cardiovasculaire, IRPHE-UMR 6594, Université de la
Méditéranneé, Marseille.
2
Quebec Heart Institute, Laval Hospital, Laval University, Sainte-Foy, Quebec,
Canada.
Contexte : Les pathologies valvulaires mitrales entraînent une hypertension artérielle
pulmonaire suite à l’augmentation progressive du gradient de pression trans-valvulaire
qui se répercute sur la pression de l‘oreillette gauche puis sur la circulation pulmonaire.
L’objectif du remplacement valvulaire mitral (RVM) est alors non seulement de rétablir
une hémodynamie correcte de la valve mais aussi de diminuer la pression artérielle
pulmonaire (Pap). Malheureusement, la normalisation de la Pap est souvent incomplète
et fluctue d’un patient à l’autre. Le but de notre projet est donc de déterminer les
facteurs patient et/ou prothèse dépendant qui influent sur la Pap suite au RVM, en
particulier l’effet d’une disproportion patient-prothèse. Conjointement à une étude
clinique (1,2), nous avons donc développé un simulateur du cœur gauche et de la
circulation pulmonaire couplé à des modèles 0D (3).
Méthodes : Les contractions et relaxations du ventricule et de l’oreillette sont induits
par l’activation rigide de moules en silicone de forme anatomique issus d’une
reconstruction d’images de coro-scanner. Deux pompes contrôlent le volume de
chaque cavité, calculé par l’intégration temporelle du débit d’activation. Les signaux de
commande définis par l’utilisateur respectent la loi de conservation de masse (débits
entrant=débits sortant). Le réseau pulmonaire est simulé par un filtre en pi composé de
2 compliances et une résistance. La performance hémodynamique (aire valvulaire
effective (AVE), gradient, régurgitation,…) des prothèses est obtenue par cathétérisme,
débitmétrie et échographie doppler.
Résultats : La synchronisation des 2 pompes d’activation permet de reproduire des
formes physiologiques de pressions ventriculaire et auriculaire. Les impédances
d’entrée aortique et pulmonaire sont conformes aux données publiées dans la
littérature. Les courbes pression-volume obtenues simulent fidèlement des mesures invivo.
Conclusions : Le simulateur permet de caractériser dans des conditions
physiologiques et pathologiques la performance des prothèses mitrales et d’obtenir les
EOA de référence, utiles dans la prévention de la disproportion patient-prothèse en préopératoire et de ses conséquences pulmonaires post-opératoires. En effet, la
disproportion est associée à un persistance de l’HTAP (1,2) et à une mortalité accrue
(facteur de risque : 3.1) lorsqu’elle est sévère (2). Les seuils définissant la sévérité
(modéré : AVE indexée<1.2 cm²/m² et sévère : AVE indexée<0.9 cm²/m²) ont été
confirmé en utilisant un modèle 0D (3). A terme, d’autres facteurs tels que la forme du
débit mitral ou la présence/absence de l’appendice auriculaire gauche seront étudiés.
1 - Li,M.; Dumesnil,J.G.; Mathieu,P.; Pibarot,P. Impact of valve prosthesis-patient mismatch on
pulmonary arterial pressure after mitral valve replacement. J.Am.Coll.Cardiol. 47(5):1034-1040;(2005).
2 - Magne,J.; Mathieu,P.; Dumesnil,J.G.; Tanné,D.; Dagenais,F.; Doyle,D.; Pibarot,P. Impact of
prosthesis-patient mismatch on survival after mitral valve replacement. Circulation 115:1417-1425 (2007).
3 - Tanné,D.; Kadem,L.; Rieu,R.; Pibarot,P. Hemodynamic impact of mitral prosthesis-patient mismatch :
an in-silico study. Soumis à Ann. Biomed. Eng. (2007).
20
Measurement of arterial pulsewave velocity by Doppler
ultrasound and/or photoplethysmography
Anthony MUTITI1, Paul KELLY2, Stephen GREENWALD2
1
Department of Paediatrics, UNZA School of Medicine, Lusaka, Zambia
2
Institute of Cell & Molecular Science, Barts & The London School of Medicine &
Dentistry, Queen Mary, University of London
[email protected]
Background
It is well known that arterial stiffness may be estimated from pulse wave velocity (PWV)
measurements by detecting the pulse non invasively at two sites a known distance apart and
timing its passage between them. The favoured method of pulse detection in early non invasive
studies was Doppler ultrasound (for the flow pulse) although many more recent studies have
relied on tonometry, which detects the pressure pulse and, latterly, photoplethysmography
(PPG), which detects the volume/diameter pulse. PPG devices have employed a variety of
custom built probes and, for finger and toe use, commercially available transmission pulse
oximetry sensors. PPG and tonometric probes have high sensitivity when compared to the
Doppler approach but are limited to detecting signals from superficial sites. As a means of
exploiting the ability of Doppler to detect signals from the thoracic aorta and thus obtain direct
estimates of aortic PWV; whilst retaining the advantages of PPG for more distal sites, we have
modified our current PPG system (1) to accept output from a commercial hand-held Doppler
velocimeter and/or the original PPG sensors. We report here firstly, a comparison between
transit times obtained by these two methods of pulse detection and secondly, the results of
recent PWV measurements (using PPG only) on African children of varied nutritional status.
(a) PPG and Doppler signals were recorded simultaneously, first at the wrist over the radial
artery and then over the dorsalis pedis artery at the ankle, in 10 healthy volunteers aged 22 to
61 yr. (b) Blood pressure in the brachial artery and PWV, in the carotid-femoral, carotid-radial
and femoro-popliteal arterial pathways were measured in 135 Zambian children, aged 4 to 8yr,
classified into 4 groups on the basis of birth weight, (BW) and current weight, (CW). Group I
(LL) comprised children of low BW and CW; group 2 (LN), of low BW and normal CW; group 3
(NL) had a normal BW and low CW and group 4 (NN) had both normal BW and normal CW.
Results
(a) Although, as expected the shape of the flow and diameter waves arriving at the wrist and
ankle were different, their arrival time differed by less than 4 ms. In the measurements on
Zambian children, there was no correlation between systolic or diastolic blood pressure and BW
or CW. However, increased PWV in the leg was associated with low BW in both the LL group
(low birth and current weight) and the LN group (;ow birth and normal current weight), (p < 0.05,
ANOVA). Multivariate analysis for all groups combined, taking age, sex, blood pressure, weight
and BW as independent variates, revealed a correlation between PWV and BW (p < 0.01) and
a weaker but significant correlation with systolic blood pressure (p < 0.05). There were no
gender differences and no association between PWV and CW.
Conclusions
To measure PWV from the foot of the systolic wave, Doppler and PWV pulse sensors
may be used interchangeably. The preliminary results from the Zambian study show
that low BW and impaired nutrition in early life are associated with increased leg conduit
artery PWV in children and support the hypothesis that impaired growth in utero results
in stiffer than normal arteries, which may then lead to raised pulse pressure in later life.
Reference
(1) Loukogeorgakis S et al. Validation of a device to measure arterial pulse wave
velocity by a photoplethysmographic method. Physiol Meas 2002;23(3):581-96.
21
22
Wave reflection assessment via flow wave approximation:
triangular versus population-based waveform
Jan G KIPS1,2, Ernst R RIETZSCHEL3, Marc L DE BUYZERE3, Thierry C
GILLEBERT3, Luc M VAN BORTEL2, Patrick SEGERS1
1
Cardiovascular Mechanics and Biofluid Dynamics, IBiTech, Ghent University,
Belgium
2
Department of Pharmacology, Ghent University Hospital, Belgium
3
Department of Cardiovascular Diseases, Ghent University Hospital, Belgium
Background
Wave reflections affect the aortic pressure and flow wave and play a role in systolic
hypertension. Accurate quantification of pressure wave reflection requires separation of
pressure in its forward (Pf) and backward (Pb) components, which requires aortic flow
measurement. This limitation can be overcome by replacing the unknown flow wave by
a triangular estimate of arbitrary amplitude, as recently proposed by Westerhof et al.
We verified this technique using pressure and flow data measured in the Asklepios
study (>2500 participants, 35 to 55 years). Secondly, we explored the possibility of
approximating the flow wave by using a person-specific time-scaled normalised
average flow waveform.
Wave separation analysis using measured pressure and flow yielded the reference
reflection magnitude (RM=Pb/Pf). Then, RM was estimated using three triangular
approximations of the flow wave, each with duration equal to the ejection time but with
peak at (i) 30% of the ejection time (∆30); (ii) the shoulder point of the pressure wave
(∆P) and (iii) the moment of real peak flow (∆Q).
In a second analysis, an averaged and normalised flow waveform was calculated. This
waveform was stretched in time based on timing of flow onset and end, derived from (i)
the pressure wave (∩P) or (ii) the flow wave (∩Q) to obtain a subject-specific
approximation of the flow waveform. ∆Q and ∩Q are considered reference cases.
Results
Averaged flow wave approximations correspond with lower absolute errors and yield
better agreement between measured and estimated RM. This trend can also be seen in
Bland-Altman plots of reference cases ∆Q (left panel) and ∩Q (right panel):
m
m
mean + 2SD
RM
-RM
Q∩ RM
-RM
Q∆
mean - 2SD
m
∆
(RM Q+RM )/2
mean + 2SD
mean - 2SD
m
∩
(RM Q+RM )/2
Conclusions
Application of the triangular flow approximation principle as proposed by Westerhof et
al. on a large, non-invasive database of apparently-healthy middle-aged subjects
showed rather low agreement between approximated and actual RM. Averaged
waveform approximation yields significantly better agreement.This seems to imply that
the triangular shape may be a too simple waveform approximation in this population.
ECHO-PIV. Une nouvelle méthode d’éstimation du champ
de vitesse 2D par l’échographie. Description, validation
expérimentale sur modèles de sténose vasculaire et flux
intra ventriculaire gauche.
Damien Coisne MD PhD*, Nicolas Benard PhD**, Luc ChristiaensMD *, Nicolas Varoud
Vial MD*, Pascal Blouin *, Perrault Robert**, Sloven Dubois***, Menard Michel***
* Cardiologie CHU Poitiers , ** LEA UMR CNRS 6609 Université de Poitiers, *** L3 I
Université de La Rochelle.
Background
L’estimation des vitesses d’écoulement intra cavitaires est habituellement réalisée en
clinique par la méthode Doppler (pulsé ou Doppler couleur). Cette méthode ne prends
en compte que la composante de vitesse parallèle à la propagation des ultrasons. Le
suivi des particules écho réfringentes est une approche prometteuse dans l’estimation
des champs de vitesse complexes retrouvés usuellement en pathologie cardiaque et en
particulier valvulaire. Notre objectif a été : de valider l’estimation de champs de vitesses
par l’EchoPIV en confrontant les résultats à ceux fournis par la méthode de référence
qu’est la PIV (particular velocity imaging). Deux méthodes de calculs ont été testées : la
corrélation (AC) et le filtrage inverse (Filtres de Wiener ,WFM). Suite à cette validation
expérimentale , une simulation expérimentale d’écoulements intra ventriculaires avec
calcul du champs de vecteurs par l’ECHOPIV a été réalisée.
Des images de contraste d'écho de haute qualité ont été obtenues en modèle
hydraulique simulant l'écoulement laminaire artériel en conditions pulsatiles (volume
systolique: 26 ml, gamme de vitesse de 0 à 20 cm/s.
La figure 1 montre les résultants obtenus par les trois méthodes (AC, WFM, et PIV. Les
méthodes CCM et WFM détectent l'écoulement laminaire et les zones de re circulation.
en donnant une représentation exacte du champ 2D de vitesse. Figure2 : résultat
obtenus sur l’écoulement intra ventriculaire expérimental
Results
Figure 1
Figure 2
Conclusions
Cette étude préliminaire démontre que le filtrage inverse donne des résultats
prometteurs. Elle caractérise fiablement l’allure générale de l’écoulement, donne des
résultants justes. Son application dans l’étude des écoulements cardiaques en
particulier intra ventriculaires a eté réalisée démontrant une bonne visualisation des
vortex générés par le flux trans mitral.
23

le programme final et les résumés

Transcription

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