Contexte:
L’athérosclérose est un enjeu majeur de santé publique dans les pays développés (1). En effet, c'est la rupture de plaque d'athérosclérose qui est responsable des accidents aigu du type infarctus du myocarde ou accident vasculaire cérébral. L'évolution récente des concepts sur la plaque souligne l'importance des facteurs hémodynamiques dans sa croissance et la survenue de rupture.
L'imagerie par Résonance Magnétique (IRM) permet l'étude de l’anatomie de la plaque avec la mise en évidence de ses composants principaux (fibrose, cœur lipidique, calcifications et chape fibreuse) et de facteurs d’instabilité tels qu’une chape fibreuse mince ou une hémorragie intra-plaque. De plus, l'IRM permet l'acquisition de l'ensemble des données (géométrie, cinétique pariétale et flux d'entrée) permettant la modélisation réaliste des flux intra-vasculaires et de leur interaction avec l'endothélium de la paroi.
Objectif:
L’objectif premier du stage est de mettre en œuvre un ensemble de composants logiciels pour segmenter les images IRM et extraire les structures vasculaires de façon à les envoyer ensuite vers un logiciel de CFD (Computational Fluid Dynamics, ANSYS Fluent) afin de simuler les flux intra-vasculaires. Les données de la simulation sont ensuite récupérées et comparées à différents éléments de la plaque considérée. La méthode sera validée sur une base de données patients présentant une plaque d'athérosclérose carotidienne et ayant eu une IRM-HR.
Travail à réaliser:
L'ensemble de la chaine logicielle permettant l'extraction des axes vasculaires depuis les données d'IRM, leur maillage, leur injection dans le logiciel de CFD puis la récupération des données CFD et le recalage avec les données IRM initiales est déjà réalisé en grande partie (2-5). L'étudiant devra prendre en main ces outils, participer à l'amélioration des outils de recalage entre les données issues des simulations et les données IRM acquises dans le patient puis valider la méthode sur une base patients déjà acquise.
Compétences requises :
- Compétences en programmation Matlab / C++
- Connaissances de base générales en physique et mathématique.
Bibliographie :
1. Thom T, Haase N, Rosamond W, et al. Heart disease and stroke statistics--2006 update: a report from the American Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Circulation 2006; 113:e85-151.
2. Boussel L, Rayz V, McCulloch C, et al. Aneurysm growth occurs at region of low wall shear stress: patient-specific correlation of hemodynamics and growth in a longitudinal study. Stroke 2008; 39:2997-3002.
3. Rayz VL, Boussel L, Acevedo-Bolton G, et al. Numerical simulations of flow in cerebral aneurysms: comparison of CFD results and in vivo MRI measurements. J Biomech Eng 2008; 130:051011.
4. Rayz VL, Boussel L, Lawton MT, et al. Numerical modeling of the flow in intracranial aneurysms: prediction of regions prone to thrombus formation. Ann Biomed Eng 2008; 36:1793-1804.
5. Boussel L, Rayz V, Martin A, et al. Phase-contrast magnetic resonance imaging measurements in intracranial aneurysms in vivo of flow patterns, velocity fields, and wall shear stress: comparison with computational fluid dynamics. Magn Reson Med 2009; 61:409-417.