Modélisation biomécanique du diaphragme humain : du CT-4D au modèle du mouvement

Session "Articles"National audienceL'hadronthérapie est une technique avancée de traitement du cancer par radiothérapie. Elle offre une balistique d'irradiation bien supérieure à la radiothérapie conventionnelle. Lorsque la tumeur se trouve sur un organe en mouvement, la difficulté majeure est de pouvoir la cibler pendant le traitement. En ce qui concerne la tumeur pulmonaire, le diaphragme joue un rôle majeur et prépondérant dans le mouvement tumoral. Le diaphragme est une membrane musculo-tendineuse en forme de dôme qui sépare le thorax de l'abdomen. Dans ce travail nous présentons un modèle biomécanique permettant de modéliser les mouvements du diaphragme pendant la respiration. Dans cette démarche nous simulons le mouvement du diaphragme entre l'inspiration et l'expiration, à partir d'un modèle de contraction musculaire. Pour cela, un modèle biomécanique 3D personnalisé du diaphragme, basé sur la méthode des éléments finis, a été développé à partir de données expérimentales (4D CT-scan) d'un patient. Les résultats de notre modélisation montrent une bonne concordance entre la simulation et les données expérimentales

A chest wall model based on rib kinematics

International audienceThe success of radiotherapy treatment could be compromised by motion. Lung tumours are particularly concerned by this problem because their positions are subject to breathing motion. To reduce the uncertainty on the position of pulmonary tumours during breathing cycle, we propose to develop a complete thoracic biomechanical model. This model will be monitored through the measurement of external parameters (thorax outer-surface motion, air flow...) and should predict in real-time the location of lung tumour. In this paper, we expose a biomechanical model of the lung environment, based on anatomical and physiological knowledge. The model includes the skin, the ribs, the pleura and the soft tissue between the skin and the ribcage. Motions and deformations are computed with the Finite Element Method. The ribcage direct kinematics model, permits to compute the skin position from the ribs motion. Conversely, the inverse kinematics provides rib motion and consequently lung motion. It can be computed from the outer-surface motion. With regards to available clinical data the results are promising. In particular, the average error is lower than the resolution of the CT-scan images used as input data.Le succès du traitement par radiothérapie pourrait être compromis par le mouvement. Les tumeurs pulmonaires sont particulièrement concernées par ce problème, parce que leurs positions sont soumises à la respiration. Pour réduire l'incertitude sur la position des tumeurs pulmonaires au cours de la respiration, nous proposons de développer un modèle biomécanique de la cage thoracique. Ce modèle sera suivi par la mesure des paramètres externes (mouvement de la surface du thorax extérieur, quantité d'air inspirée et expirée ...) et devrait prévoir en temps réel la localisation de la tumeur du poumon. Dans ce document, nous exposons un modèle biomécanique de l'appareil respiratoire, fondé sur les connaissances anatomiques et physiologiques. Le modèle comprend la peau, les côtes, la plèvre et les tissus mous entre la peau et la cage thoracique. Les mouvements et les déformations sont calculées avec la méthode des éléments finis. Le modèle cinématique direct de la cage thoracique permet de calculer la position de la peau à partir du mouvement des côtes. Inversement, la cinématique inverse permet de déduire le mouvement des côtes et des poumons à partir du mouvement externe de la peau. Les résultats obtenus par ce modèle sont satisfaisants surtout que l’erreur moyenne est inférieure à la résolution des images CT-scan utilisées comme données d’entrée

A Preliminary Study For A Biomechanical Model Of The Respiratory System

Engineering and Computational Sciences for Medical Imaging in Oncology - ECSMIO is the special session 1 of International Conference on Computer Vision Theory and Applications - VISAPP 2010International audienceTumour motion is an essential source of error for treatment planning in radiation therapy. This motion is mostly due to patient respiration. To account for tumour motion, we propose a solution that is based on the biomechanical modelling of the respiratory system. To compute deformations and displacements, we use continuous mechanics laws solved with the finite element method. In this paper, we propose a preliminary study of a complete model of the respiratory system including lungs, chest wall and a simple model of the diaphragm. This feasibility study is achieved by using the data of a "virtual patient". Results are in accordance with the anatomic reality, showing the feasibility of a complete model of the respiratory system

Formal reduction of singular linear differential systems using eigenrings: A refined approach

International audienc

Berlaymont: étude globale de la poussée des terres

Note de synthèse à destination de Berlaymont 2000, Analyse de contraintes par éléments finis à l'aide du logiciel SAMCEF des efforts transmis par les dalles aux noyaux et fondations.info:eu-repo/semantics/publishe