Ce stage s'inscrit dans la thématique « Systèmes à Dérivées Non Entières » portée par l'équipe Crone du Groupe Automatique de l'IMS. Le laboratoire est rattaché à l'université de Bordeaux et à Bordeaux INP.

Descriptif du stage

Contexte

Le contexte du projet de valorisation vise à améliorer et à valider la modélisation des transferts thermiques des poumons, puis de valider la réduction de ces modèles mathématiques et enfin de valider expérimentalement l’identification en temps-réel de ces modèles. Ce projet de valorisation permettra de concrétiser la validation expérimentale de la preuve de concept. Cette première brique permettra à terme de faire de la prédiction sur l'évolution de la température à l'intérieur des poumons pendant les opérations à cœur ouvert et de déterminer les variations paramétriques physiologiques des poumons pour éviter les complications respiratoires pendant et post-opératoire en vue de réduire la durée des séjours en réanimation. Les complications respiratoires représentent la majorité des effets secondaires liés à l’utilisation de la circulation extracorporelle (CEC) en chirurgie cardiaque. De plus en plus décrits, les phénomènes d’ischémie reperfusion engendrés par la CEC semblent responsables des altérations structurelles et fonctionnelles tissulaires à l’origine des dysfonctionnements d’organes postopératoires. L’organe poumon, compte tenu de sa position anatomique, représente un des organes les plus touchés par ces phénomènes adverses. La dualité de la perfusion pulmonaire en systémique et fonctionnelle, rends difficile l’appréhension de la distribution circulatoire bronchopulmonaire. Malgré de nombreux travaux, plusieurs aspects de la physiopathologie de la CEC, notamment respiratoire, restent à ce jour peu étudiés. Cela s’explique, en partie, par le manque de modèle expérimental animal, et la difficulté d’étudier la microcirculation bronchopulmonaire. 

Objectif

Développement d’une interface sous labview pour l’acquisition de données et validation de l’identification en temps-réel de systèmes pour applications aux transferts thermiques dans les poumons. Ce sujet est susceptible de se poursuivre en ingénieur d’étude avec le CHU de Bordeaux. 

Organisation

Les objectifs du stage sont : 

• le développement d’une interface sous labview pour l’acquisition des données 
• l’implantation des algorithmes d’identification en temps réel
• la réalisation des campagnes de d’essais et de mesures au CHU de Bordeaux.

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Mots clés : Chirurgie cardiaque, Identification en temps-réel, Modélisation, Modèles non entiers, Modèle Thermique, Poumons, labview, Matlab

Profil recherché

Niveau : Stage de fin d’études d’école d’ingénieur ou de MASTER 2 (bac +5) du type parcours AM2AS ou Systèmes embarqués

Compétences et connaissances : modélisation des systèmes dynamiques, identification, systèmes non entiers

Outils informatiques : MATLAB, labview, toolbox CRONE

Références bibliographiques

[1]     A. Oustaloup. Diversity and Non-integer Differentiation for System Dynamics. Wiley-ISTE, 2014.

[2]     M. Pellet. “Caractérisation non entière de systèmes biologiques : application au muscle squelettique et au poumon”. PhD thesis. Talence, France: Université Bordeaux 1, July 2013. 

[3] -  P. Melchior, M. Pellet, J. Petit, J.- M. Cabelguen and A. Oustaloup - System identification of thermal transfers inside the lungs using fractional models - 7th Vienna international Conference on Mathematical Modelling (IFAC MATHMOD'12), Vienna, Austria, 14-17 February, 2012.

[4] -  M. Pellet, P. Melchior, Y. Abdelmoumen and A. Oustaloup - Fractional thermal model of the lungs using Havriliak-Negami function - 7th ASME/IEEE International Conference on Mechatronic & Embedded Systems & Applications (ASME/IEEE MESA'11), Washington, DC, USA , August 29-31, 2011.

[5]     J.-F. Duhé, Modélisation d’ordre non entier des transferts thermiques dans les poumons pour des opérations de chirurgie cardiaque. PhD thesis, Université de Bordeaux, Bordeaux, France, 2022.

[6]     S. Victor, J. Duhe, P. Melchior, Y. Abdelmoumen, and F. Roubertie, “Long memory recursive prediction error method for identification of continuous-time fractional models,” Nonlinear Dynamics, vol. 110, pp. 635–648, 06 2022.

[7]     J.-F. Duhé, S. Victor, P. Melchior, Y. Abdelmoumen, and F. Roubertie, “Modeling thermal systems with fractional models: human bronchus application,” Nonlinear Dynamics, vol. 108, pp. 579—595, 2022.

Stage de fin d'études de Master 2 ou 3ème année d'école d'ingénieur, spécialité automatique (du type parcours AM2AS) ou systèmes embarqués

connaissances en identification des systèmes dynamiques

connaissances en modélisation thermique

connaissances en systèmes non entiers ou en systèmes LPV sont un plus 

Contrat de 6 mois + 6 mois d'étude en tant qu'ingénieur de recherche