Descrizione del progetto
Medicina personalizzata per la previsione precoce degli aneurismi
La rottura degli aneurismi aortici (AA) causa la morte di decine di migliaia di persone in tutto il mondo. Tuttavia, la capacità di prevedere computazionalmente la rottura di questi aneurismi, per consentire una riparazione o un trattamento mirato, presenta degli ostacoli. Il progetto BIOLOCHANICS, finanziato dall’UE, studierà le scale di lunghezza interne alla base della regolazione dei meccanismi localizzati che precedono la rottura degli AA, utilizzando una teoria del danno continuo potenziata applicata a modelli computazionali di biomeccanica e meccanobiologia degli aneurismi aortici. Il progetto svilupperà nuovi esperimenti basati su misurazioni ottiche a tutto campo per valutare i meccanismi di localizzazione all’interno dei tessuti aortici e identificare le distribuzioni spaziali delle proprietà dei materiali nelle varie fasi della progressione degli AA. BIOLOCHANICS effettuerà anche applicazioni in vivo su modelli genetici e farmacologici di aneurismi aortici in topi e ratti.
Obiettivo
Rupture of Aortic Aneurysms (AA), which kills more than 30 000 persons every year in Europe and the USA, is a complex phenomenon that occurs when the wall stress exceeds the local strength of the aorta due to degraded properties of the tissue. The state of the art in AA biomechanics and mechanobiology reveals that major scientific challenges still have to be addressed to permit patient-specific computational predictions of AA rupture and enable localized repair of the structure with targeted pharmacologic treatment. A first challenge relates to ensuring an objective prediction of localized mechanisms preceding rupture. A second challenge relates to modelling the patient-specific evolutions of material properties leading to the localized mechanisms preceding rupture. Addressing these challenges is the aim of the BIOLOCHANICS proposal. We will take into account internal length-scales controlling localization mechanisms preceding AA rupture by implementing an enriched, also named nonlocal, continuum damage theory in the computational models of AA biomechanics and mechanobiology. We will also develop very advanced experiments, based on full-field optical measurements, aimed at characterizing localization mechanisms occurring in aortic tissues and at identifying local distributions of material properties at different stages of AA progression. A first in vivo application will be performed on genetic and pharmacological models of mice and rat AA. Eventually, a retrospective clinical study involving more than 100 patients at the Saint-Etienne University hospital will permit calibrating estimations of AA rupture risk thanks to our novel approaches and infuse them into future clinical practice. Through the achievements of BIOLOCHANICS, nonlocal mechanics will be possibly extended to other soft tissues for applications in orthopaedics, oncology, sport biomechanics, interventional surgery, human safety, cell biology, etc.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
75272 Paris
Francia