Estimation des modifications induites par les vibrations mécaniques sur les contraintes de cisaillement dans les artères digitales

Cette étude vise à implémenter et valider une méthode pour estimer les contraintes de cisaillement (Wall Shear Stress : WSS) exercées par le sang sur l’endothélium de l’artère propre palmaire de l’index gauche non exposé, lorsque la main droite est soumise à des vibrations mécaniques ; les modifications potentielles du WSS par les vibrations pouvant être impliquées dans la physiopathologie d’acrosyndromes vasculaires tels que la maladie des doigts blancs. Ainsi, un dispositif expérimental a été construit pour piloter, à la fois, un pot vibrant et un échographe ultra-haute fréquence. Le WSS est simulé à partir du modèle hémodynamique de flux pulsé de Womersley. Ce modèle est alimenté, d’une part par la vitesse maximale de l’écoulement sanguin mesurée par Doppler à ondes pulsées, et d’autre part par le diamètre de l’artère extrait d’imageries échographiques en mode-B post-traitées par des algorithmes spécifiques de segmentation d’images. Les paramètres de ces algorithmes ont été optimisés en les testant sur des fantômes échographiques d’artères de formes cylindriques et réelles. Ces fantômes ont été créés dans l’environnement de développement Matlab en s’appuyant sur les plateformes FIELD II et FOCUS qui permettent de simuler les caractéristiques de notre échographe réel. Le modèle simplifié de Womersley a été comparé à des simulations éléments finis plus complexes d’un écoulement sanguin en interaction fluide structure (FSI) ou en parois rigides. Ces deux modèles éléments finis sont construits à partir d’imageries IRM d’une artère de l’index d’un volontaire. Le modèle FSI prend en compte les tissus environnants de l’artère. Notre procédure de calcul du diamètre conduit à un biais de 4 %. Les WSS issus du modèle de Womersley diffèrent de ceux simulés par le modèle FSI d’environ 10 % à 20 %. Aucune différence n'a été constatée entre les modèles FSI et parois rigides. Concernant le WSS mesuré sur un groupe de 20 volontaires, la valeur basale moyenne du groupe était de 3 Pa, tandis que le WSS modifié par les vibrations a chuté à 1 Pa. Une telle baisse pourrait déclencher des mécanismes d'hyperplasie intimale et conduire aux sténoses artérielles rencontrées chez les patients souffrant du syndrome de Raynaud d’origine vibratoire.