Modélisation du flux sanguin et prédiction des maladies vasculaires

Des chercheurs de l’Imperial College London ont mis au point un programme informatique permettant de modéliser le flux sanguin dans les artères. Ce modèle pourra aider à comprendre les pressions exercées sur la paroi des vaisseaux et fournir des éclaircissements sur les maladies vasculaires.

Il est établi depuis longtemps que la manière dont le sang s’écoule dans les vaisseaux a un rôle dans la survenue des crises cardiaques et des accidents cerébro-vasculaires. Toutefois les mécanismes précis ne sont pas connus.

Prévoir précisément comment le sang s’écoule n’est pas simple. La géométrie du système artériel est complexe avec ses embranchements et ses courbes. De plus, le flux sanguin n’est pas régulier. Aussi, les parois des artères se déforment sous la pression de ce flux, lui même modifié par la réponse des artères.

Pour construire leur modèle, les chercheurs ont utilisé les informations obtenues, par analyse par ultrason du flux sanguin et imagerie par résonance magnétique (IRM) des vaisseaux, chez des patients du St Mary’s Hospital à Londres.

Les ultrasons renseignent sur le flux sanguin général mais pas sur les différents comportements possibles à l’intérieur du vaisseau. Les ultrasons donnent également des données sur le changement de diamètre du vaisseau pendant un cycle cardiaque. L’imagerie par résonance magnétique apporte des informations sur la géométrie tridimensionnelle des vaisseaux.

Les chercheurs ont construit un modèle qui permet de tenir compte des interactions complexes entre le sang et l’élasticité des vaisseaux grâce, en particulier, à l’utilisation d’un programme de dynamique des fluides.

Ainsi, on peut prédire des facteurs tels que le schéma tridimensionnel du flux et la vitesse des forces de cisaillement (shear stress) à un point donné. Toutefois, on ne peut pas prévoir le mouvement de la paroi des vaisseaux.

Un second programme de mécanique des solides va permettre de donner des informations sur la déformation de la paroi en relation avec la pression dynamique (dynamic loading).

L’un des aspects majeurs de cette recherche est d’avoir rassemblé ces deux programmes, ainsi on peut obtenir une image tridimensionnelle du vaisseau et obtenir des informations sur la pression, l’élasticité de la paroi, la vitesse du flux…

En utilisant les données cliniques, les auteurs peuvent fournir des prédictions fiables sur les diverses tensions subies par la paroi en un point donné.

Dès que ce programme aura été validé sur les patients, il sera possible de corréler les données obtenues avec les pathologies des sujets. On pourra ainsi évaluer, par exemple, de quelle manière la géométrie particulière d’un vaisseau prédispose à une maladie vasculaire.

Source : Engineering and Physical Sciences Research Council, Royaume-Uni