Test d’inflation-extension

Le test I-E a été développé pour simuler, aussi bien que possible, la déformation du vaisseau sanguin lorsque ce dernier est soumis à un flux pulsatile. De plus, ce système a été élaboré pour être couplé avec des techniques de stéréovision ou des méthodes d’imagerie médicale (IRM, échographie, tomodensimétrie) pour être utilisé dans des études diverses. Dans cette étude, la déformation des échantillons est suivie par échographie, pour des raisons de coût et de compromis entre la résolution spatiale et temporelle. Cependant, l’utilisation des

147 autres techniques d’imagerie sera discutée en section 5 de ce chapitre, à partir des résultats obtenus.

Un tube en silicone est positionné dans un circuit hydraulique fermé (Figure 64), dans lequel un flux continu ou pulsatile peut être généré à l’aide d’une pompe contrôlée par un système de commande, capable de réguler le flux pour simuler les temps systolique et diastolique. Cette partie constitue l’unité propulsive. L’échantillon est placé dans une unité d’analyse remplie d’eau, afin de permettre les mesures par échographie. Ces deux unités sont connectées ensemble par des tubes de PVC (Polychlorure de vinyle) rigides présentant des faibles pertes de charge régulières et singulières. Des valves anti-retour sont placées à l’entrée et à la sortie du tube pour éviter un retour de flux dans la pompe durant la diastole. Le coefficient de perte pour les valves anti-retour a été mesuré : = 2.0 ± 0.2 [115].

Figure 64 : Test d’inflation-extension : l’échantillon tubulaire de silicone est placé dans l’unité d’analyse, elle-même remplie

d’eau, en série avec l’unité propulsive. Des connections hydrauliques et des tubes rigides en PVC sont utilisés pour assurer l’étanchéité du flux entre les deux unités. Des valves anti-retour sont positionnées en amont et en aval du tube afin d’éviter un éventuel coup du bélier. Le tube est inséré au sein de ce circuit fermé, dans lequel la circulation est assurée par une pompe submersible contrôlée qui génère un flux pulsatif. La pression à l’intérieur du tube et les élongations, sont respectivement mesurées par un micromanomètre placé à l’intérieur du tube (à l’aide d’une valve active) et par un échographe.

148 Dans l’objectif de suivre simultanément l’élongation circonférentielle et longitudinale , la sonde ultrasonore est placée dans la direction longitudinale du tube (parallèle à sa surface). Si la sonde était placée dans la direction radiale du tube (perpendiculaire à sa surface), l’élongation circonférentielle pourrait être mesurée avec une plus grande précision mais l’élongation longitudinale ne pourrait pas être déterminée. Les images obtenues à partir de l’échographe permettent d’illustrer clairement les interfaces intérieures et extérieures du tube silicone, grâce à la différence de vitesse du son entre l’environnement du silicone et celui de l’eau, respectivement proches de 1000 m.s^-1 et 1540 m.s^-1.

Il est donc aisé de mesurer les variations de position de la paroi du tube, dans la direction radiale et d’en déduire l’élongation circonférentielle. En revanche, on n’observe pas de contraste naturel (texture) suffisant, dans la direction longitudinale, pas plus sur la surface que dans l’épaisseur de la paroi (Figure 65-a). En l’absence de ce contraste, il serait très difficile, voire impossible de mesurer avec précision les déplacements longitudinaux, ce qui est connu dans les domaines de la perception et du traitement d’images sous le nom « problème de l’ouverture ». De ce fait, des marqueurs physiques ont été placés à la surface du tube (Figure 65-b) pour permettre de mesurer l’élongation longitudinale.

Figure 65 : Images échographiques du tube silicone : sans (a) et avec (b) des marqueurs longitudinaux ; les lignes bleues

149 Ces marqueurs sont suffisamment souples (silicone) pour éviter de perturber la déformation du tube dans la direction circonférentielle. Afin d’accéder à la mesure de la contrainte vraie, une détermination précise de la pression interne, synchronisée avec les mesures d’élongations, est nécessaire. La pression a donc été mesurée à l’aide d’un micromanomètre de type cathéter 7-F (Millar Instruments, Houston, TX, USA) positionné au sein du tube. Cependant, il est impossible d’assurer complètement la synchronisation précise des deux signaux enregistrés (pression et élongations). Ce point sera discuté dans une prochaine section de ce chapitre.

Après acquisition, chaque image des données cinématiques à été interactivement analysée à l’aide du logiciel creaCountours², partie de la plateforme CreaTools [116] pour enregistrer l’évolution des élongations en fonction du temps. Pour identifier les paramètres du modèle (voir section 3 de ce chapitre), l’épaisseur, le diamètre interne et la distance entre les deux marqueurs doivent être mesurés, avec un minimum d’effort de la part de l’utilisateur, compte tenu du grand nombre d’images à analyser. Du fait de la faible amplitude du mouvement d’inflation, l’utilisation d’une hypothèse simple, considérant les interfaces comme rectilignes et parallèles entre-elles, est justifiée. Par conséquent, il suffit de positionner deux points, et , définissant simultanément la première interface et la distance entre les deux marqueurs, et deux autres points, et , localisés sur la seconde et troisième interfaces, respectivement (Figure 66). Puis le logiciel construit trois droites parallèles entre-elles , passant par , et passant par . La droite ,

perpendiculaire à et , passe par , et . Par conséquent, le

diamètre interne , l’épaisseur du tube et la longueur entre les deux marqueurs sont calculés. A partir de ces données, les élongations circonférentielle et longitudinale sont décrites comme des fonctions du temps. On peut noter que, dans le cas d’un nombre important de séquences d’images acquises, un logiciel automatique appelé Carolab [117, 118], qui a déjà été appliqué en imagerie clinique, pourrait être adapté pour mesurer ces élongations.

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Figure 66 : Méthode de calcul pour le test d’inflation-extension.

Dans cette étude, le test I-E est utilisé en mode statique et dynamique. Le mode statique consiste à appliquer un flux continu à pression constante pendant 30 s avant d’enregistrer la pression et les élongations. Ce type de mesure permet seulement d’identifier la partie hyperélastique du comportement. Dans le mode dynamique, un flux pulsatile est imposé et, après 30 s, la pression et les élongations sont enregistrées comme des fonctions du temps durant 5 cycles de charge-décharge. Dans ces conditions, l’état d’équilibre (ou régime stationnaire) peut être considéré, ce qui permet de définir un cycle moyen répétable, et ainsi augmenter le rapport signal sur bruit (Figure 67).

151 3. Equations constitutives