- Science et Société,
Modélisation des flux d'air et de la mécanique des poumons dans les géométries de poumons réalistes
Ce projet vise à reproduire numériquement le fonctionnement d’un poumon de manière réaliste en utilisant des données issues de scanners de patients atteints de fibrose kystique, plus connue sous le nom de Mucoviscidose. Pour y parvenir, ce projet fait appel à des expertises relevant d’une véritable transdisciplinarité. Aussi mathématiciens, kinésithérapeutes, médecins, ou encore physiciens se mobilisent pour développer un tel modèle numérique ayant le potentiel d'être utile pour de nombreuses applications. Il facilitera notamment la compréhension et le traitement des maladies pulmonaires, telles que bronchiolite, asthme, maladie pulmonaire obstructive chronique, fibrose kystique ou encore dyskinésie ciliaire… en étant capable de prédire comment les flux d'air et les contraintes tissulaires se répartissent dans le poumon d'un patient.
Faciliter les soins des maladies pulmonaires
Ce projet vise à reproduire numériquement le fonctionnement d’un poumon de manière réaliste en utilisant des données issues de scanners de patients atteints de fibrose kystique, plus connue sous le nom de Mucoviscidose.
Plus globalement, ce projet s’intègre dans le vaste projet “VirtualChest » -poumon numérique pour la kinésithérapie respiratoire- qui a pour but de simuler les effets de la kinésithérapie respiratoire sur le poumon afin d’évaluer l’efficacité de cette pratique et d’en améliorer les techniques.
A cette étape, il s’agit pour les chercheurs de développer un prototype fonctionnel du modèle des flux d'air et de la mécanique des poumons, c’est à dire : reconstruire un poumon en 3D à partir de données issues de patients des Centres de Ressources et de Compétences pour la Mucoviscidose (CRCM)-hôpital Nice et Robert Debré-. Ce modèle numérique de la physiothérapie thoracique sera réalisé à partir d’éléments théoriques mais aussi d’après des retours d’expériences.
Il sera entre autres validé par des kinésithérapeutes et devra mettre en évidence les comportements observés en kinésithérapie respiratoire selon la pathologie ou la technique utilisée.
Ce projet s’organise autour d’une véritable transdisciplinarité ; la participation de nombreux acteurs étant obligatoire pour développer un tel modèle : mathématiciens, kinésithérapeutes, médecins, physiciens... Retrouvez tous les partenaires inhérent à ce projet en cliquant ici.
Une portée large, une visibilité à l’échelle mondiale
Ce modèle aura de nombreuses applications possibles. Il facilitera notamment la compréhension et le traitement des maladies pulmonaires : bronchiolite, asthme, maladie pulmonaire obstructive chronique, fibrose kystique ou dyskinésie ciliaire… en étant capable de prédire comment les flux d'air et les contraintes tissulaires se répartissent dans le poumon d'un patient.
Très peu de personnes travaillent actuellement sur la modélisation de la biophysique de la kinésithérapie respiratoire. En finançant ce projet, l’UCA accueillera le premier modèle de flux d'air dans le poumon entièrement intégré et adapté au patient. L’UCA se lie ainsi intrinsèquement à une équipe pionnière ayant vocation à devenir une référence internationale sur ce sujet. C’est pourquoi, un financement a été octroyé à ce projet afin de permettre l’achat d’équipement spécifique et le financement de stagiaires. Les travaux effectués pendant ces deux stages permettront aux équipes de se rapprocher d’un partenaire privé local avec qui ils envisagent de mettre en place une Convention Industrielle de Formation par la Recherche (CIFRE).
© photo : réalisée en collaboration avec Haribalan Kumar -Auckland Bioengineering Institut. Simulation d'un modèle d'écoulement de la couche de mucus sur la paroi d'une bronche quand il interagit avec l'air pendant une manipulation de kinésithérapie respiratoire.