– OCFIA

Les pathologies vasculaires sont multifactorielles et spécifiques à chaque patient. L’initiation et la progression d’un anévrisme, d’une dissection ou d’une sténose restent des phénomènes difficiles à comprendre. Pour ces raisons, et parce que l’athérosclérose représente la principale cause de décès dans les pays développés, la recherche dans ce domaine est cruciale. Une meilleure compréhension de la physiopathologie et une augmentation du taux de guérison est possible, à condition d’avoir accès à l’imagerie fonctionnelle de type biomécanique permettant d’évaluer les contraintes mécaniques dont les vaisseaux sont le siège. La puissance de calcul des nouveaux ordinateurs permet actuellement d’effectuer des simulations numériques complexes, notamment de type Mécanique des Fluides Numériques (MFN), utiles dans l’industrie et dans la recherche pour optimiser la conception de nouveaux systèmes ou mieux comprendre certains phénomènes mal maîtrisés. Le cadre général du programme Optimised Computational Functional Imaging for Arteries (OCFIA) est l’introduction du calcul scientifique haute performance dans le monde médical afin de rationaliser les décisions thérapeutiques associées à certaines maladies vasculaires mal comprises. Plus précisément, il s’agit de coupler les techniques d’imagerie médicale, essentiellement morphologiques, et le calcul scientifique, à travers la MFN, afin de produire de l’imagerie fonctionnelle fournissant aux praticiens une meilleur connaissance quantitative des paramètres biomécaniques (champ de vitesses, de pression, de contraintes, …) des patients. Plusieurs facteurs rendent nécessaire l’utilisation de calcul hautes performances (CHP) pour atteindre cet objectif : a) les fonctions biomécaniques doivent être produites sur un territoire vasculaire important ; la dissection aortique couvre en effet souvent la totalité de l’aorte thoracique et s’étend jusque dans l’aorte abdominale, b) les équations sous-jacentes à résoudre (Navier-Stokes avec rhéologie à effet mémoire dans une géométrie complexe et variable en temps) sont complexes et fortement non linéaires, c) cette approche ne sera utile aux patients et aux praticiens qui les soignent que si le temps de restitution de la chaîne complète, des données médicales brutesà l’imagerie fonctionnelle, est inférieur à quelques heures. La plupart des simulations d’écoulements sanguins réalisées jusqu’à présents l’ont été sur des modèles in vitro théoriques ou in vivo avec une hypothèse de paroi rigide, voire linéaire élastique homogène isolée de toute contrainte extérieure. En d’autres termes, les simulations hémodynamiques réalisées à ce jour ne prennent pas en compte les variations physiologiques de la géométrie artérielle, négligeant ainsi l’effet pourtant majeur qu’elles ont sur l’écoulement sanguin. Dans ce cadre, le projet vise à relever un double défi : 1) faire le pas vers une prise en compte des variations géométriques physiologiques, des conditions limites pulsées et de la rhéologie sanguine lors de la simulation de l’écoulement sanguin dans les vaisseaux, 2) mettre au point une chaîne de traitement complète et optimisée (OCFIA) des données médicales brutes produisant de l’imagerie fonctionnelle biomécanique d’une qualité suffisante et en un temps suffisamment court pour constituer une véritable aide au diagnostic et à la décision thérapeutique.