Séance Séminaire

Soutenances de thèses

Simulation numérique de l’hémodynamique intracardiaque

Cette thèse étudie l’hémodynamique du coeur gauche en mettant l’accent sur la façon dont la valve mitrale façonne l’écoulement intraventriculaire, les coûts énergétiques et le mélange, ainsi que sur la pénalité énergétique spécifique introduite par la régurgitation mitrale. L’objectif est de dissocier l’influence des déterminants globaux (tels que la fréquence cardiaque et l’échelle géométrique) de celle des déterminants locaux liés à la morphologie de la valve mitrale, et de quantifier l’impact de ces facteurs sur le rendement de pompage et le transport au sein du ventricule gauche.
\r\nUn cadre de simulation à haute fidélité fondé sur l’imagerie a été développé avec le solveur YALES2BIO. Les calculs reposent sur une formulation en volumes finis sur domaine mobile avec projection de pression et une modélisation de la turbulence. La valve mitrale est décrite par un modèle paramétrique, proposé dans cette thèse, qui contrôle l’asymétrie des feuillets et impose des cinématiques d’ouverture/fermeture continues sur tout le cycle cardiaque. Une géométrie spécifique au patient du ventricule gauche (avec mouvement des parois imposé) sert de base aux simulations. Sur cette base, un bilan d’énergie cinétique est établi dans le domaine mobile pour analyser la dissipation visqueuse et la puissance myocardique, et ainsi évaluer le rendement de pompage du coeur. Le renouvellement sanguin apical est également étudié au moyen d’une approche par scalaire passif.
\r\nTrois principaux constats se dégagent. Premièrement, les variations globales de taille et de fréquence agissent principalement comme un changement d’échelle : une fois les signaux exprimés sous forme adimensionnelle, les vitesses et les dimensions normalisées des tourbillons sont similaires d’un cas à l’autre, ce qui confère au cas de référence un pouvoir prédictif dans l’intervalle exploré. Deuxièmement, la morphologie de la valve mitrale est un organisateur de premier ordre du jet diastolique et de la topologie tourbillonnaire: de petites modifications géométriques peuvent produire de fortes altérations de l’écoulement intraventriculaire, tout en maintenant une dissipation visqueuse qui demeure une faible fraction du travail myocardique dans tous les cas. Troisièmement, dans une régurgitation mitrale contrôlée, la pénalité énergétique est gouvernée principalement par le volume régurgité plutôt que par le mécanisme lésionnel. La dissipation visqueuse intraventriculaire reste proche du niveau sain, tandis que la perte d’efficacité est dominée par la perte rétrograde au plan mitral pendant la systole.