Manométrie intravasculaire par échographie Doppler vectorielle / Intravascular manometry by vector Doppler
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Recrutement en cours/passé: 
Recrutement en cours
Periode: 
2020-2023

Manométrie intravasculaire par échographie Doppler vectorielle

Contexte clinique : Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’évaluation de la sévérité des rétrécissements (sténoses) vasculaires. La mesure de la perte de pression liée à une sténose vasculaire est généralement effectuée par cathétérisme, procédure médicale invasive consistant à introduire un tube fin dans l’écoulement sanguin.
Objectif : Mettre au point et valider expérimentalement une technique non invasive ultrasonore, compatible avec les exigences cliniques, pour la mesure des pertes de charge (pertes de pression) dans les sténoses vasculaires.
Méthodologie : Les pressions relatives seront estimées à partir de champs vectoriels des vitesses sanguines. Ces champs de vitesses seront obtenus, de manière non invasive, en utilisant l’échographie Doppler ultrarapide, par le biais d’émissions d’ondes planes [1]. Les séquences de tirs seront adaptées (« staggered multi-PRF » [2]) afin d’éviter les phénomènes de recouvrement spectral liés aux hautes vitesses sanguines. Une cartographie des pressions relatives sera obtenue via l’équation de Navier-Stokes [3]. La technique sera validée in vitro, dans un montage réaliste de sténose carotidienne, avec mesures par « particle image velocimetry » (PIV) au LabTAU. Les pressions relatives estimées par imagerie vectorielle de flux seront comparées avec celles mesurées par guides de pressions. Selon les compétences de l’étudiant·e, des validations in silico seront également envisagées dans un modèle couplant dynamique des fluides et acoustique linéaire. La faisabilité clinique de cette approche manométrique sera évaluée chez des volontaires, dans la bifurcation carotidienne.
Mots clefs : imagerie de l’écoulement sanguin ; échographie Doppler ultra-rapide ; dynamique des fluides ; expérimentations in vitro ; simulations.
 
 

Intravascular manometry by vector Doppler

Clinical context: This project involves the evaluation of the severity of vascular narrowing (stenosis). The measurement of pressure loss associated with vascular stenosis is usually performed by catheterization, an invasive medical procedure consisting of inserting a thin tube into the blood stream.
Objective: To develop and experimentally validate a non-invasive ultrasound technique, compatible with clinical requirements, for the measurement of pressure loss (pressure drop) in vascular stenoses.
Methodology: Relative pressures will be estimated from blood velocity vector fields. These velocity fields will be obtained non-invasively using ultrafast Doppler ultrasound through plane wave emissions [1]. The firing sequences will be adapted (“staggered multi-PRF” [2]) to avoid spectral aliasing related to high blood velocities. A mapping of relative pressures will be obtained using the Navier-Stokes equation [3]. The technique will be validated in vitro, in a realistic carotid stenosis setting, with particle image velocimetry (PIV) measurements at LabTAU. The relative pressures estimated by vector flow imaging will be compared with those measured by pressure guide wires. Depending on the student’s skills, in silico validations will also be considered in a model coupling fluid dynamics and linear acoustics. The clinical feasibility of this manometric approach will be evaluated in volunteers at the carotid bifurcation.
Keywords: blood flow imaging; ultrafast Doppler ultrasound; fluid dynamics; in vitro experiments; simulations.
 
 
[1] C. Madiena, J. Faurie, J. Porée, and D. Garcia, “Color and vector flow imaging in parallel ultrasound with sub-Nyquist sampling,” IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control, vol. 65, no. 5, pp. 795–802, 2018.
[2] D. Posada et al., “Staggered multiple-PRF ultrafast color Doppler,” IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 35, no. 6, pp. 1510–1521, 2016, doi: 10.1109/TMI.2016.2518638.
[3] J. C. del Álamo et al., “Two-dimensional intraventricular mapping of pressure and vorticity by digital processing conventional color-Doppler sequences.,” vol. 53, no. 10, p. A375, 2009.