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Comportement biomécanique des tissus biologiques : mesures in vivo par imagerie pour la modélisation et le diagnostique médical


 

L’essentiel de mes travaux (réalisés successivement à l’Université de Strasbourg, à l’INSERM Paris – Centre de Recherche Biomédical Bichat-Beaujon et à l’Institut Langevin ESPCI Paris-Tech) porte sur la caractérisation et la modélisation mécanique des tissus biologiques vivants, et en tout premier lieu le tissu cérébral. Comme développé dans la suite de ce document, j’ai orienté mes recherches afin de développer et d’optimiser les outils à ma disposition pour l’étude du lien entre structures microscopiques et macroscopiques du tissu cérébral. Ainsi, en accompagnant les avancées successives en matière de caractérisation des tissus biologiques, mes recherches se sont successivement portées sur :

 

  • La caractérisation mécanique des tissus (en particulier cérébral et hépatique) par techniques rhéologiques ex vivo (rhéométrie) ;

  • Le développement de modèles par éléments finis (MEF) non linéaires anisotropes du cerveau humain. Mes travaux de thèse se sont en particulier intéressé au développement d'un MEF anisotrope visco hyperélastique pour la simulation et la prédiction des lésions axonales diffuses intra-cérébrales en situation de choc traumatique motocycliste ;

  • La cartographie in vivo des propriétés mécaniques viscoélastiques par outil d’imagerie par IRM (ERM, Elastographie par IRM). Lors d'un post-doctorat à l'iNSERM Paris (Centre de Recherche Biomédicale Bichat Beaujon), je me suis en particulier intéressé au développement d'un système d'ERM du rat juvénile pour l'étude des effets du cannabis sur la perfusion et les propriétés mécaniques viscoélastiques cérébrales ;

  • La cartographie in vivo des propriétés mécaniques viscoélastiques, anisotropes et en grandes déformations par outil d’imagerie échographiques (Elastographie ultrasonore). Lors d'un post-doctorat à l'Institut Langevin ESPCI Paris Tech INSERM, je me suis penché sur la simulation (formalisme de Green en milieu anisotrope viscoélastique) et le développement d'outils (nouveau fantôme anisotrope pour l'élastographie, séquençage) pour l'élastographie ultrasonore cardiaque (pour pathologie cheez l'adulte et le nouveau-né), avec notamment la mise au point d'un nouveau prototype de sonde pour la mesure locale du tenseur de rigidité anisotrope en temps réel.

 

L’objectif général de mes travaux consiste en la prise en main et le développement des méthodes permettant la caractérisation et la modélisation mécanique la plus bio-réaliste possible des organes en vue de leur utilisation pour la compréhension des mécanismes de lésion en situation de choc ou pour le développement de nouveau outils pour le diagnostic médical.

 


Article dans une revue4 documents

  • S. Chatelin, C. Deck, F. Renard, Stéphane Kremer, C. Heinrich, et al.. Computation of axonal elongation in head trauma finite element simulation. Journal of mechanical behavior of biomedical materials, Elsevier, 2011, pp.XX. 〈10.1016/j.jmbbm.2011.06.007〉. 〈hal-00607331〉
  • S. Chatelin, André Constantinesco, Rémy Willinger. Fifty years of brain tissue mechanical testing: From in vitro to in vivo investigations. Biorheology, IOS Press, 2010, 47 (5-6), pp.255-276. 〈hal-00591614〉
  • Simon Chatelin, André Constantinesco, Rémy Willinger. Fifty years of brain tissue mechanical testing: From in vitro to in vivo investigations. Biorheology, IOS Press, 2010, 47, pp.255-276. 〈10.3233/BIR-2010-0576〉. 〈hal-00799194〉
  • Stéphanie Marchesseau, T. Heimann, S. Chatelin, R. Willinger, Hervé Delingette. Fast porous visco-hyperelastic soft tissue model for surgery simulation: Application to liver surgery. Progress in Biophysics and Molecular Biology, Elsevier, 2010, 103 (2-3), pp.185-196. 〈10.1016/j.pbiomolbio.2010.09.005〉. 〈hal-00593223〉

Thèse1 document

  • Simon Chatelin. Contribution à la compréhension des mécanismes de lésion cérébrale en situation de choc : Inclusion de l’anisotropie et de l’hétérogénéité par techniques d’imagerie médicale. Biomécanique [physics.med-ph]. Université de Strasbourg, 2010. Français. 〈tel-01071457〉