Numerical Simulations of Blood Flow in the Left Heart Hemodynamics

Le monde est confronté aux maladies cardiovasculaires (MCV), principales causes de mortalité. Ainsi, la détection précoce des anomalies de la fonction cardiaque devient essentielle pour réduire les taux de décès et de morbidité. Le système des cavités gauches du coeur, comprenant l’oreillette gauche (OG), le ventricule gauche (VG) et la valve mitrale (VM), constitue le principal élément de la circulation systémique tout en étant le plus exposé au risque de dysfonctionnement. Cette région manifeste précocement des signes de modifications hémodynamiques, ce qui fait de l’analyse des écoulements une méthode diagnostique essentielle avant l’apparition de symptômes cliniquement perceptibles. Cette recherche met en oeuvre un système computationnel destiné à étudier les profils d’écoulement sanguin dans le coeur gauche à partir de modèles cardiaques spécifiques aux patients, dérivés d’images d’imagerie par résonance magnétique cardiaque (IRM). Le modèle de simulation combine un modèle à paramètres concentrés et un solveur CFD à géométrie prescrite afin d’analyser les profils d’écoulement dans les ventricules et les oreillettes tout au long du cycle cardiaque complet. La méthode permet de calculer plusieurs paramètres hémodynamiques, incluant les profils de vitesse, les cartes de pression, le cisaillement pariétal (WSS) et la dynamique des tourbillons. Le modèle proposé a été appliqué à des données IRM issues d’un sujet sain au repos, en utilisant Segment Medviso et MATLAB pour réaliser la segmentation et la reconstruction. L’utilisation d’équations paramétriques a permis d’améliorer la forme des cavités cardiaques, tandis que la méthode de couplage a assuré la cohérence entre la circulation systémique et le fonctionnement local des cavités. Les résultats obtenus par la simulation concordent avec les données expérimentales et numériques documentées dans des études antérieures. L’étude a révélé les différences de profils d’écoulement entre les phases systolique et diastolique, notamment par l’observation des tourbillons dans le VG et l’impact de la contraction auriculaire sur le remplissage ventriculaire. La simulation a produit des résultats conformes aux plages physiologiques normales pour les mesures de pression et de vitesse, tout en mettant en évidence des profils de WSS et de vorticité en accord avec les valeurs de référence établies. L’analyse de sensibilité a démontré la robustesse du processus de segmentation et de reconstruction tout au long de l’étude.