Projet ANR-08-JCJC-0071 – IMANDEF : In vivo mechanical identification of tissues using medical imaging
Programme : Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs (JCJC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE SAINT ETIENNE (ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE SAINT ETIENNE)
Partenaires : École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne
Montant : 208400.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 48 mois
Résumé : IMANDEF est un projet en biomécanique. Le but est d'améliorer les lois de comportement mécanique utilisées pour modéliser les tissus mous du corps humain. Cela nécessite le développement d'outils numériques et de systèmes expérimentaux pour caractériser les propriétés mécaniques in vivo de ces tissus, ce qui constituera l'objectif principal de ce projet. Trois verrous scientifiques majeurs doivent être levés pour atteindre l'objectif : la sollicitation des tissus mous in vivo sans les altérer, la mesure des déformations engendrées par ces sollicitations, et leur exploitation pour résoudre le problème inverse consistant à identifier les lois de comportement. Chaque verrou nécessitera des études appropriées (thèses). L'imagerie médicale sera utilisée pour la mesure des déformations, en l'associant au recalage d'images avec des algorithmes originaux qui devront permettre de fournir le champ entier de données cinématiques sur le volume d'intérêt. La résolution du problème inverse sera basée sur l'utilisation de ces données. Elle constituera le cœur du projet, avec le développement de nouvelles procédures basées sur la méthode des champs virtuels ou le recalage de modèles éléments finis. La pertinence des lois de comportement des tissus mous devra aussi être analysée, au niveau de la variabilité, en visant l'amélioration de ces modèles. Les trois membres de l'équipe IMANDEF appartiennent tous à l'IFRESIS, qui est un institut de recherche INSERM (IFR N°143) à Saint-Etienne sur les sciences et l'ingénierie de la santé. Le responsable scientifique, Stéphane Avril, 31 ans, est enseignant chercheur HDR au centre ingénierie et santé (CIS) à l'Ecole nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne. Les thématiques de recherches de l'IFRESIS et du CIS englobent les deux thématiques qui sont associées dans ce projet : la biomécanique et l'imagerie. Chacune s'inscrit dans une unité de recherche CNRS de l'Ecole des Mines de Saint-Etienne : l'UMR 5146 pour la biomécanique et l'UMR 5148 pour l'imagerie. IMANDEF prendra place aussi dans le cadre de collaborations industrielles avec les entreprises de la région stéphanoise (http://www.pole-medical.com), qui est le principal bassin européen pour la fabrication de tissus pour le médical (bas de contention, vaisseaux artificiels). La résolution en profondeur des problématiques levées dans IMANDEF requiert plus de dix ans de recherches avec un groupe entier travaillant sur le sujet. La constitution d'un tel groupe de recherche est l'objectif de Stéphane Avril, responsable scientifique d'IMANDEF. Stéphane Avril est déjà un spécialiste internationalement reconnu (18 publications, 35 conférences, nombreux séminaires) dans le domaine de l'identification mécanique à partir de mesures optiques ou d'images et ses activités dans ce domaine se sont centrées depuis 2007 sur les tissus mous du corps humain. Il souhaite à termes devenir un des leaders sur le plan international concernant la caractérisation mécanique des tissus mous biologiques. En attendant, le présent projet porte sur les quatre prochaines années. Deux applications sont visées : 1. la première concerne les pathologies des artères (dissections, anévrismes, sténoses), en partenariat avec le CHU de Saint-Etienne (Professeur X. Barral). Les infarctus dus aux ruptures des plaques d'athéromes dans la carotide constituent un problème médico-socio-économique majeur (3eme cause de mortalité, 1ere cause de handicap durable). Le problème aujourd'hui consiste à connaître précisément les propriétés de ces plaques, pour mettre en place des modèles précis des carotides sténosées. Le développement d'un outil permettant cette caractérisation est la première cible d'IMANDEF. Elle intéresse aussi l'entreprise CARDIAL, qui est une filiale du groupe C.R. Bard, Inc, implantée à Saint-Etienne, et qui fabrique des vaisseaux sanguins artificiels. 2. la seconde concerne la contention sur la jambe humaine. Laura Bouten, doctorante au CIS depuis 2006, travaille déjà sur la