Contrôle des anévrismes intracrâniens non-rompus par Interaction Fluide-Structure et Apprentissage Profond Renforcé – siCURE

Les avancées récentes en matière d'algorithmes d'apprentissage par renforcement profond (DRL) ont permis l'essor des réseaux de neurones profonds (DNN), des outils puissants, capables d'extraire du volume toujours croissant de données générées à des fins de recherche et d'ingénierie des informations pertinentes, et de les exploiter à des fins d'analyse. Le DRL s'est progressivement, quoique lentement, répandu en mécanique des fluides, et un petit nombre de publications précurseurs à fort potentiel a récemment mis en avant le potentiel de l'approche pour le contrôle d'écoulements et l'optimisation.

Il est aujourd'hui attendu qu'une telle approche ouvre la voie à des progrès importants pour le contrôle optimal en mécanique des fluides numériques (CFD). Ce projet vise à poursuivre le développement de la méthode en élargissant son champ d'application aux problèmes rencontrés en simulation numérique des écoulements sanguins, ceci via un contrôle ciblé des anévrismes intracrâniens non rompus.

Le développement de nouveaux outils capables de prévoir le risque de rupture d'anévrisme intracrânien et d'améliorer les résultats obtenus par réparation endovasculaire revêt en effet un intérêt majeur sur le plan médical et sociétal. Il s'agit tout à la fois de soutenir la prise de décision des médecins, de consolider leur évaluation des options de traitement, et d'améliorer la qualité de vie et l'espérance de vie des patients.

Le projet vise à concevoir et à caractériser de nouveaux dispositifs d'implant endovasculaire à diversion de flux, ou stents. Il repose pour cela sur une combinaison à la pointe de l'état de l'art de méthodes numériques avancées pour la modélisation d'interaction fluide-structure (pour décrire avec fidélité le couplage entre le flux sanguin, le tissu vasculaire et l'implant) et des algorithmes d'apprentissage par renforcement profond (pour optimiser les paramètres fonctionnels de l'état implanté), ce qui devrait à long terme permettre de proposer des plans de traitement spécifiques aux patients. Il s'agit d'une première dans ce domaine, qui devrait permettre de créer de nouvelles opportunités à la fois théoriques et numériques.

SiCURE fait passer au niveau supérieur des outils numériques capables de simuler et d'optimiser l'effet correcteur de la diversion de flux endovasculaire ainsi que les modifications hémodynamiques induites par le stent sur l'anévrisme, ceci afin de soutenir la prise de décision des médecins et de réduire les risque d'hémorragie dans les anévrismes intracrâniens. De telles capacités peuvent sauver des millions de vies dans le monde, améliorer la qualité de vie des patients, éliminer les effets secondaires liés à un plan de traitement sous-optimal, et réduire l'énorme fardeau économique et social que cette pathologie fait peser sur la société et le système de santé.

Le projet est hautement multidisciplinaire et les méthodes proposées et développées dans ce cadre peuvent être rapidement adaptées à un large éventail d'applications en ingénierie et en génie biomédical. La communication open source des résultats obtenus à des fins de recherche et de développement accélérera la diffusion du DRL et son application à des problématiques concrètes, tout en maintenant un haut niveau de reproductibilité.