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Maison de la Modélisation, de la Simulation et des Interactions

Kinésithérapie respiratoire mécanique : optimisation de la thérapie de pulsations ciblées


Kinésithérapie respiratoire mécanique : optimisation de la thérapie de pulsations ciblées

Porteur du projet : Benjamin Mauroy

Partenaires du projet : Laboratoire J. A. Dieudonné et Respinnovation

Chez l'Humain, 90% de l'énergie est produite par l’intermédiaire de la respiration qui nécessite de l’oxygène et qui produit du dioxyde de carbone. L’oxygène doit être capturée continuellement depuis l’air ambiant et le dioxyde de carbone doit être éliminé au même rythme. C’est au fond du poumon et lors d'un cycle ventilatoire que ces échanges gazeux ont lieu. Cependant, certaines maladies comme par exemple l’asthme, la bronchiolite, la BPCO ou encore la mucoviscidose, peuvent perturber ces transferts par une accumulation de mucus dans l'arbre bronchique, ce qui empêche l’air de s'écouler correctement dans le poumon. Les traitements de ces maladies utilisent, entre autres, la kinésithérapie respiratoire (manuelle ou mécanique) qui cherche à remonter le mucus par l’application de contraintes mécaniques spécifiques sur le thorax.
L'entreprise RespInnovation a conçu un dispositif médical prodiguant un traitement mécanique de kinésithérapie respiratoire pour aider à l'expectoration du mucus en cas d'encombrement. Elle utilise une nouvelle méthode innovante appelé "Oscillation à Hautes Fréquences de la Cage Thoracique par pulsations focalisées". Des études cliniques ont montré l'efficacité de cette thérapie, qui est également appréciée des patients pour son confort d'utilisation. Cependant, la façon dont cette technique interagit avec la biomécanique du poumon et du mucus est très mal comprise et aucun travail scientifique n'explique son fonctionnement. Le but de ces travaux est d'utiliser la modélisation mathématique et numérique pour comprendre, et si possible optimiser, les effets du dispositif proposé par l'entreprise RespInnovation. Nous cherchons à comprendre comment les propriétés de la déformation induite au niveau du thorax sont liées aux écoulements de mucus dans les bronches. Notre modèle s’appuie sur le couplage d’un milieu mécanique, mimant le tissu pulmonaire, avec un écoulement d’air dans un réseau structuré de bronches mimant l’arbre bronchique.