… la connaissance de la dynamique des fluides du contenu gastrique est essentielle pour comprendre et modéliser la décomposition des structures alimentaires et la libération consécutive de nutriments pendant la digestion. De nouvelles technologies d’imagerie ont récemment permis la visualisation in-vivo de différentes fonctions gastriques ; des informations qui ont été utilisées avec succès pour développer une nouvelle génération de systèmes in vitro qui offrent des opportunités uniques pour analyser la décomposition des structures alimentaires dans différentes conditions physiologiques. Cependant, en raison de la géométrie complexe et de la motilité de l’estomac humain, la caractérisation expérimentale du comportement local, instantané et tridimensionnel des flux gastriques n’a pas été possible jusqu’à présent. L’objectif de ce travail était de développer un modèle 3D de dynamique des fluides numérique (CFD) de la géométrie et de la motilité gastrique pendant la digestion, et de l’utiliser pour analyser le comportement d’écoulement local et le mouvement de particules alimentaires discrètes, en association avec des fluides de différentes propriétés rhéologiques. Il n’existe pas de description unique de la taille ou de la forme de l’estomac humain. Sa géométrie varie considérablement d’un individu à l’autre, et elle est aussi continuellement influencée par un grand nombre de facteurs biologiques. Sur la base de cette observation, un modèle simplifié en 3-D, capable de reproduire la dimension moyenne d’un estomac humain en période postprandiale a été développé. Comme le montre la figure 1, le modèle représente l’estomac comme un organe en forme de « J » avec une plus grande courbure de 34 cm, un diamètre transversal maximum de 10 cm, un diamètre du sphincter du pylore de 1,2 cm et une capacité de 0,9 L. Les détails concernant la construction et le schéma de maillage du modèle sont fournis par Ferrua et Singh. Immédiatement après avoir mangé, une « relaxation réceptive » de la paroi proximale permet à l’estomac de recevoir et de stocker le repas ingéré sans augmentation significative de la pression gastrique. Cette réponse est ensuite maintenue par une « relaxation adaptative » qui module le tonus gastrique en réponse aux propriétés spécifiques du repas, et on soupçonne qu’elle affecte la distribution et la vidange du contenu gastrique. Ces réponses (connues sous le nom d' »accommodation gastrique ») ont été analysées en termes de changements globaux du volume gastrique, mais aucune caractérisation précise de leur dynamique n’a été publiée à ce jour. Une autre réponse motrice pendant la période postprandiale est la propagation d’une série d’ondes régulières de contractions péristaltiques (ACW) d’amplitude croissante. Ces ondes, qui prennent naissance au site du pacemaker gastrique et se propagent vers le pylore, sont censées développer les mouvements intragastriques qui favorisent la désintégration chimique et mécanique des structures alimentaires et leur effet sur la vidange gastrique des liquides est encore actuellement débattu . Contrairement à l' »accommodation gastrique », la dynamique de l’ACW a été caractérisée avec succès en utilisant des techniques d’IRM avancées. Sur la base de la dynamique des APA fournie par Pal et al, la propagation de l’APA a été simulée numériquement en développant un algorithme qui identifie et déplace chaque nœud du domaine de calcul en fonction du temps. En particulier, les MAE ont été initiés toutes les 20s à 15,1 cm du pylore, ils se sont propagés avec une vitesse linéaire horizontale constante de 0,23 cm.s-1, leur largeur a été supposée constante et égale à 2,0 cm le long de la ligne centrale de l’estomac, et leur occlusion relative a atteint une valeur de 80 % à 1,5 cm du pylore (Fig. 2). Comme l’estomac a été modélisé comme un système d’écoulement fermé et incompressible, pour assurer la continuité, une série de contractions toniques a été définie pour compenser la variation de la capacité de l’estomac causée par les ACW . Ces contractions ont été supposées déformer circonférentiellement la paroi proximale de l’estomac, avec des pourcentages de contraction/expansion qui augmentent linéairement de 0 % (au milieu du corpus) à une valeur maximale dépendant du temps pouvant atteindre 8 % (au sommet du fundus). La dynamique des fluides de l’écoulement gastrique a été supposée incompressible et laminaire, et a été modélisée en résolvant les équilibres de continuité et de quantité de mouvement donnés par les équations 1 et 2, …
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