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INP Toulouse

1. Billanou, Ian. Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography.

Degree: Docteur es, Dynamique des Fluides, 2010, INP Toulouse

La Tomographie à Emission de Positrons (TEP) permet d'obtenir une mesure dynamique et résolue en espace de la concentration d'un traceur radioactif injecté au patient. La quantification du débit sanguin cérébral par TEP repose sur l'utilisation d'un modèle cinétique le reliant à la variation spatio-temporelle de la concentration du traceur dans le cerveau. Différents modèles cinétiques sont proposés dans la littérature. Cependant, la majorité d'entre eux repose sur une modélisation compartimentale de l'organe observé. Dans ce cas, l'organe est subdivisé en un compartiment capillaire échangeant avec un compartiment tissulaire par une cinétique le plus souvent du premier ordre. Les résultats obtenus avec ce type de modèle sous-estiment le débit et ne permettent pas de prédire les premiers instants de la dynamique de répartition du traceur. Ces faiblesses ont été confirmées suite à l'amélioration de la résolution temporelle des tomographes, conduisant à l'élaboration de modèles incorporant plus de réalité physiologique. Cependant, tous ces modèles sont développés pour modéliser les échanges entre la micro-circulation et le tissu environnant à l'échelle d'un capillaire (échelle microscopique). Or la résolution spatiale des tomographes utilisés en clinique ne permet pas de distinguer la micro-circulation et le tissu. L'utilisation de ces modèles cinétiques avec des mesures de concentrations macroscopiques dépasse donc leur cadre théorique de validité et peut introduire des résultats faussés. Dans ce contexte, nous proposons un modèle cinétique basé sur le changement d'échelle (utilisant la méthode de prise de moyenne volumique). Ce changement d'échelle permet de remplacer l'ensemble micro-circulation/tissu par un volume fictif, homogène, dont les propriétés macroscopiques sont calculées à partir des propriétés microscopiques d'un Volume Elémentaire Représentatif (VER) du milieu. Dans un premier temps, afin de pouvoir comparer les résultats de ce modèle avec ceux du modèle compartimental standard, le VER considéré est constitué d'un capillaire unique et de son enveloppe de tissu, puis une complexité géométrique supplémentaire est introduite en considérant un réseau de capillaire isotrope à l'échelle de Darcy. Ces modèles sont utilisés pour identifier le débit à l'aide d'une méthode inverse. Pour cela, l'évolution temporelle du champ de concentration dans notre géométrie de référence, qui ne peut être mesurée par TEP en raison de sa faible résolution spatiale, est déterminée par des simulations numériques ainsi que par des mesures in vitro à l'aide d'un modèle expérimental, également développé au cours de ce travail, permettant de reproduire l'écoulement dans un canal traversant une matrice diffusante (gel d'alginate).

Positron Emission Tomography (PET) provides a dynamic and space-resolved measurement of the concentration field of a radioactive tracer previously injected to the patient. Quantification of cerebral blood flow by PET is based on the use of a kinetic model linking cerebral blood flow to the spatial and…

Advisors/Committee Members: Quintard, Michel (thesis director), Lorthois, Sylvie (thesis director).

Subjects/Keywords: Changement d'échelle; Prise de moyenne volumique; Upscaling; Tomographie à émission de positrons; Modèle expérimental; Quantification du débit sanguin; Modèle cinétique; Micro-canaux; Pdms; Gel d'alginate; Matrice diffusante; Mesure de concentration; Blood flow rate quantification; Kinetic models; Up-Scaling; In vitro micro-fluidics experimental set-up; Optical measurement of concentration

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APA (6th Edition):

Billanou, I. (2010). Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography. (Doctoral Dissertation). INP Toulouse. Retrieved from http://www.theses.fr/2010INPT0006

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Billanou, Ian. “Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography.” 2010. Doctoral Dissertation, INP Toulouse. Accessed December 09, 2019. http://www.theses.fr/2010INPT0006.

MLA Handbook (7th Edition):

Billanou, Ian. “Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography.” 2010. Web. 09 Dec 2019.

Vancouver:

Billanou I. Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography. [Internet] [Doctoral dissertation]. INP Toulouse; 2010. [cited 2019 Dec 09]. Available from: http://www.theses.fr/2010INPT0006.

Council of Science Editors:

Billanou I. Modélisation expérimentale et théorique pour la quantification du débit sanguin par Tomographie à Emission de Positrons : Experimental and theoretical modeling for blood flow quantification by Positron Emission Tomography. [Doctoral Dissertation]. INP Toulouse; 2010. Available from: http://www.theses.fr/2010INPT0006

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