Fluid mechanics of the cardiovascular and pulmonary systems. From physiology to applications MEDI-H508

Langue d'enseignement: anglais
Premier quadrimestre

Contenu

Concernant les échanges gazeux dans les poumons, l’accent sera mis sur :

  • la production, la consommation et le transport du NO dans les poumons. En effet, cette molécule est utilisée dans de nombreux outils de diagnostic, mais également à des fins thérapeutiques (inhalateur). En outre, présenter les modèles développés à ce jour pour décrire la dynamique du NO dans les poumons humains nécessite d’introduire de nombreux éléments de la physiologie des poumons.

Concernant l’écoulement du sang dans le système cardiovasculaire, l’accent sera mis sur :

  • la modélisation des écoulements au sein du système sanguin (écoulement au sein des vaisseaux sanguins, équivalent électrique de l’écoulement au sein du système cardiovasculaire, …) ;

  • l’utilisation des modèles développés pour la conception et l’utilisation d’outils de caractérisation de la circulation sanguine (mesure de pression et de débit, analyse d’échographies des vaisseaux sanguins) et d’outils thérapeutiques (stent, valve cardiaque, …).

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Objectifs (et/ou acquis d'apprentissages spécifiques)

A la fin du cours, les étudiants doivent pouvoir :

  • connaître, maîtriser et expliquer des phénomènes de transport prenant place au sein des systèmes cardiovasculaire et pulmonaire humains ;

  • mettre en équations ces phénomènes, selon diverses approches de complexités différentes, dont les avantages et limitations sont connus ;

  • utiliser ces équations (et leur résolution) pour solutionner des problèmes concrets relatifs au diagnostic de pathologies des systèmes cardiovasculaire et pulmonaire (échographie d’un rétrécissement aortique, analyse d’un anévrisme ou d’un athérome, diagnostic de l’asthme par mesure du FENO, …) et au développement de technologies visant à soigner ces pathologies (endoprothèse aortique, assistance cardiaque durant une opération, drainage rhino-pharyngé, assistance respiratoire, …).

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Pré-requis

Connaissances et compétences pré-requises

Notions de base d'anatomie, de physiologie et de phénomènes de transport
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Méthodes d'enseignement et activités d'apprentissages

Il y a trois parties au cours :

  1. Lecture d’un article scientifique de référence dans le domaine de l’utilisation de la mesure de la concentration en NO dans l’air exhalé. Réalisation d’un code de calcul pour reproduire les résultats des auteurs. Présentation de l’article et du code de calcul devant le professeur et les autres élèves, via un diaporama PowerPoint.

  2. Réalisation d’un code de description de la circulation sanguine, qui doit pouvoir simuler l’influence de changements de la contractilité du ventricule gauche et de la résistance de la valve aortique sur le flux dans l’aorte.

  3. Lecture du livre de référence mentionné ci-dessous (partie théorique) seulement. Chaque étudiant devra ensuite présenter la résolution d’un des exercices du livre (au choix) aux autres étudiants. 4 autres exercices seront résolus en classe. A l’examen (oral), les étudiants auront un exercice du même style à résoudre.

Support(s) de cours

Oui

Le livre de référence mentionné ci-dessous (offert aux étudiants).

Un texte de description de la physiologie du poumon.

Un article scientifique de référence dans le domaine de l’utilisation de la mesure de la concentration en NO dans l’air exhalé.

Le cours donné au MIT (en open access) sur le système cardiovasculaire.

Références, bibliographie et lectures recommandées

Introduction à la circulation des fluides physiologiques - cours et exercices corrigés, Christophe Letellier, Editions Ellipses, 2ème édition, Janvier 2017.

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Contribution au profil d'enseignement

This course helps to train students to :

  • reformulate complex engineering problems in order to solve them (simplifying assumptions, reducing complexity) ;

  • collaborate in a (multidisciplinary) team ;

  • conceive, plan and execute a research project, based on an analysis of its objectives, existing knowledge and the relevant literature, with attention to innovation and valorization in industry and society.

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Évaluation

Méthode(s) d'évaluation

Partie 1 : Evaluation de la qualité de la présentation par le professeur (/5)

Partie 2 : Evaluation de la qualité du code par le professeur (/5) (remplacé cette année par une évaluation de la qualité de la préparation de la présentation de l'exercice du livre)

Partie 3 : Examen oral (/10)

Construction de la note (en ce compris, la pondération des notes partielles)

Note finale (/20) = note de la partie 1 + note de la partie 2 + note de la partie 3.

Langue d'évaluation

Français ou anglais

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Autres renseignements

Contact(s)

Benoit Haut (bhaut@ulb.ac.be, 02/650.29.18)

Lieu d’enseignement

Laboratoire TIPs, Solbosch, Bâtiment U, porte B, niveau 5

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Programmes proposant ce cours à l'école polytechnique de Bruxelles

MA-IRCB
Master : ingénieur civil biomédical, Spécialisée - bloc 2
Cours à option, 5 crédits [Cours magistral: 24h, Exercices dirigés: 12h, Travaux pratiques: 24h] - premier quadrimestre
MA-IRCB
Master : ingénieur civil biomédical, Spécialisée - bloc 2
Cours à option, 5 crédits [Cours magistral: 24h, Exercices dirigés: 12h, Travaux pratiques: 24h] - premier quadrimestre
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