Le système urinaire inférieur : modélisation et validation expérimentale. Étude de son activation sélective. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

The lower urinary tract : modeling and experimental validation. Study of its selective activation.

Le système urinaire inférieur : modélisation et validation expérimentale. Étude de son activation sélective.

Résumé

The Lower Urinary Tract (LUT) stores and evacuates urine. Its neural control is complex and its mechanisms are scarcely described. Among patients with Spinal Cord Injury (SCI) two deficiencies with respect to bladder control are common : detrusor over-activity (DOA) and detrusor-sphincter dyssynergia. Functional Electrical Stimulation (FES) can be used to counteract DOA and artificially manage the bladder. However it requires a better understanding of the system and to be able to activate selectively the detrusor and the striated sphincter. The contribution of this thesis can be divided in three parts : the development of a LUT model particularly focused on the detrusor, the experimental validation of this model, and finally the study of the recruitment in selective multi-polar electrical stimulation. The LUT model proposed here takes into account the specificity of the smooth muscle (the detrusor). It is a multi-scale model. It describes the system from the biochemical reactions of the muscle activation to the macroscopical physics at the global scale of the bladder+sphincter system. A study of model sensitivity with respect to its main parameters was conducted using a numerical implementation. Identification and validation of the referred model was performed based on animal experiments in isometric condition. Finally, we set up a toolchain to simulate selective multi-polar electrical stimulation and inverse recruitment techniques. Simulations results are presented and an experimental protocol to evaluate functionally these methods on animal model is proposed.
Le système urinaire inférieur (SUI) réalise le stockage et l'évacuation de l'urine. C'est un système dont le contrôle est complexe et le fonctionnement global insuffisamment décrit. Chez les blessés médulaires deux déficiences du contrôle de la vessie sont communes : l'hyper-réflexie (HR) et la dyssyenergie detrusorsphincter. La stimulation électrofonctionnelle peut être utilisée pour contrer l'HR et rétablir artificiellement un contrôle synergique à condition de pouvoir activer indépendamment le sphincter strié et le detrusor. Globalement, cela nécessite aussi une meilleur connaissance du système à stimuler. La contribution apportée par cette thèse se scinde en trois parties : la modélisation du SUI et notamment du détrusor, la validation expérimentale de ce modèle et enfin l'étude du recrutement sélectif en stimulation électrique multi-polaire. Le modèle du SUI proposé ici s'attache à rendre compte des spécificités des muscles lisses en faisant partie. C'est un modèle multi-échelle, partant des réactions biochimiques dictant l'activation des muscles jusqu'à la physique macroscopique à l'échelle globale du système, en passant par l'intégration à l'échelle de la cellule. Nous avons réalisé une étude numérique sur l'implémentation de ce modèle et en avons tiré les paramètres les plus sensibles. Nous avons enfin validé expérimentalement notre modèle sur l'animal et nous avons identifié les paramètres principaux utilisés pour simuler la contraction isovolumique . Enfin, nous avons mis en place une chaine logicielle pour simuler la stimulation électrique sélective multipolaire, ainsi que des techniques de recrutement inverse. Nous proposons un protocole expérimental pour évaluer fonctionnellement ces méthodes sur l'animal.
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  • HAL Id : tel-00454696 , version 1

Citer

Jeremy Laforet. Le système urinaire inférieur : modélisation et validation expérimentale. Étude de son activation sélective.. Automatique / Robotique. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00454696⟩
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