La radioembolisation est une option thérapeutique pour le traitement des carcinomes hépatocellulaire (CHC) qui consiste à injecter des microsphères radioactives dans l’artère hépatique. Cette thèse porte sur l’optimisation du protocole de la radioembolisation par une approche basée sur l’analyse d’images et la modélisation. Dans un premier temps, un recueil de données quantitatives de patients a été effectué pour alimenter le modèle de simulation des flux sanguins et du transport de microsphères dans l’arbre artériel. Puis une méthode de segmentation des vaisseaux dédiée aux images d’angiographie Cone-Beam CT artérielle a été développé pour extraire les vaisseaux hépatiques. La méthode de segmentation basée sur une utilisation adaptative du Filtre de Frangi a été appliquée et validée sur des images d’angiographies CBCT de patients et sur un fantôme de vaisseaux. Des impressions 3D de modèles physiques de vaisseaux ont été effectuées pour la validation des simulations numériques, et de la méthode de segmentation. Les tests réalisés avec les objets imprimés ont permis de valider la simulation et la méthode de mesure de vitesse. Enfin, une évaluation des mesures de vitesse par IRM de contraste de phase est réalisée sur des patients, des volontaires, mais également sur des fantômes de flux.