Dissertations / Theses on the topic 'Endoprothèse vasculaire'

La réparation endovasculaire (EVAR) d'un anévrisme de l'aorte abdominale (AAA) consiste en la mise en place d'une endoprothèse (EDP) par chirurgie mini-invasive au sein de l'anévrisme. Cet acte permet de prévenir la rupture des tissus endommagés impliqués dans un AAA, défini comme la dilatation localisée du diamètre de l'aorte. Lorsque l'amont de l'anévrisme englobe les artères périphériques rénales et/ou viscérales, l'AAA est qualifié de complexe. Dans ce cas, l'EDP déployée est dite « fenêtrée », en d'autres termes, perforée à l'emplacement des jonctions vers les artères périphériques. La prise en charge dans le cadre d'un AAA complexe devient alors plus limitante car l'EDP fenêtrée sera conçue sur mesure afin de correspondre à l'anatomie de l'anévrisme et à la position des artères périphériques du patient. Cela implique un délai de fabrication de plusieurs semaines, limite la prise en charge aux anévrismes stables et exclut les situations d'urgence. Dans ce contexte, l'impression 3D présente un intérêt considérable pour la fabrication d'EDP sur mesure et dans des délais très courts. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse est de concevoir un prototype d'endoprothèse par impression 3D d'un polyuréthane thermoplastique (TPU) de grade médical (élastomère thermoplastique). Le présent travail permettra de valider le procédé de conception et la fonctionnalité de notre 3D-EDP pour son application finale en tant que dispositif médical implantable.Dans un premier temps, l'impact du procédé de fabrication sur les propriétés chimiques, physiques et physico-chimiques du TPU a été étudié à chaque étape, des granulés à la stérilisation par rayons gamma d'une prothèse fabriquée par dépôt de filament fondu (FDM). L'évaluation préliminaire in vitro de la cytotoxicité et de l'hémocompatibilité du TPU a été réalisée après l'étape d'impression 3D et de stérilisation. Un vieillissement préliminaire du TPU en conditions oxydantes extrêmes a été réalisé afin de prédire l'évolution de ses propriétés sur le long terme. Par la suite, une stratégie de conception d'un prototype implantable par voie endovasculaire a été développée. Les propriétés de ce prototype stérilisé ont été caractérisées par différentes techniques (CES, ATG, DSC, FTIR, MEB, goniométrie, traction uniaxiale, …). Ses propriétés biologiques ont été évaluées in vitro par des tests de cytocompatibilité, hémocompatibilité et contact avec les macrophages pendant 24 heures (inflammation aigüe). L'évolution de ses propriétés physico-chimiques et mécaniques a été suivie par des études de vieillissement in vitro.La caractérisation des propriétés chimiques, physiques et physico-chimiques du TPU a montré que l'impression 3D FDM et la méthode de stérilisation par rayons gamma constituent une voie de fabrication viable d'un prototype comprimable dans un cathéter d'introduction endovasculaire. L'évaluation biologique in vitro a montré la cytotocompatibilité du prototype par la méthode de l'extrait. De plus, le prototype s'est révélé faiblement hémolytique et les plaquettes adhérant à sa surface n'étaient pas activées. La faible sécrétion de cytokines (IL-6 et TNF-a) au contact des macrophages inactivés a montré que le prototype d'EDP ne présente pas de caractère pro-inflammatoire. Enfin, les études de vieillissement ont montré un impact sur les propriétés mécaniques et de surface de notre prototype d'EDP sans toutefois compromettre sa fonctionnalité. Par la suite, la stratégie de conception pourrait évoluer vers une fonctionnalisation de l'EDP afin de prévenir les infections et les thromboses responsables respectivement de 2% et 6% des complications post-opératoires
Endovascular repair (EVAR) of an abdominal aortic aneurysm (AAA) involves the placement into the aneurysm of a stent graft (SG) by minimally invasive surgery. This procedure prevents rupture of the damaged tissue involved in an AAA, defined as a localized diameter dilation of the aorta. When the upstream portion of the aneurysm includes the peripheral renal and/or visceral arteries, the AAA is qualified as complex. In this case, the deployed SG is said “fenestrated”, in other words, perforated at the site of junctions to the peripheral arteries. Management of a complex AAA becomes more limiting as the fenestrated SG will be custom designed to match the anatomy of the aneurysm and the position of the peripheral arteries of the patient. This implies a manufacturing delay of several weeks, limits the management to stable aneurysms and excludes emergency situations. In this context, 3D printing (3DP) is of considerable interest for the fabrication of custom-made SGs in a very short time frame. Thus, the objective of this thesis work is to design a SG prototype by 3D printing of a medical grade thermoplastic polyurethane (TPU) (thermoplastic elastomer). The present work will validate the manufacturing process and the functionality of our 3DP-SG for its final application as an implantable medical device.First, the impact of the manufacturing process on the chemical, physical and physicochemical properties of TPU was studied at each step, from the pellets to the gamma-ray sterilization of a graft manufactured by fused filament deposition (FDM). In vitro preliminary evaluation of the cytotoxicity and hemocompatibility of TPU was carried out after the 3D printing and sterilization step. Aging of TPU under extreme oxidizing conditions was performed to predict the evolution of its properties in the long term. Subsequently, a design strategy for an endovascular implantable prototype was developed. The properties of said prototype were characterized by different techniques (SEC, TGA, DSC, FTIR, SEM, goniometry, uniaxial traction, ...). Its biological properties were evaluated in vitro by tests of cytocompatibility, hemocompatibility and contact with macrophages for 24 hours (acute inflammation). Moreover, the evolution of its physicochemical and mechanical properties was evaluated by in vitro aging studies.The characterization of the chemical, physical and physicochemical properties of TPU enabled the validation of a FDM printing manufacturing route and gamma ray sterilization of a crimpable SG prototype. The in vitro biological evaluation showed the non-cytotoxicity of the SG prototype by the extraction method. Moreover, the prototype was found to be weakly hemolytic and the platelets adhered on its surface were not activated. The low secretion of cytokines (IL-6 and TNF-α) upon contact with inactivated macrophages showed that the SG prototype does not exhibit a pro-inflammatory characteristic. Finally, aging studies showed an impact on the mechanical and surface properties of our SG prototype without compromising its functionality. Subsequently, the design strategy could evolve towards a functionalization of the SG prototype in order to prevent infections and thrombosis responsible for 2% and 6% of postoperative complications respectively

L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est une pathologie devant être traitée par un acte chirurgical afin d’éviter une rupture, mortelle dans la majorité des cas. Son traitement par chirurgie endovasculaire (EVAR) a pour objectif d’éviter toute opération trop lourde et invasive en déposant une endoprothèse au sein de l’AAA par voie artérielle, à laquelle le chirurgien accède via une simple incision de l’artère fémorale. Les diffeìrents retours cliniques montrent globalement que les probleÌmes post-opeìratoires observeìs - migration, plicature, endofuite, rupture – sont intimement lieìs aÌ la conception des endoprotheÌses actuelles, reìaliseìes par l’assemblage d’un corps textile avec un exosquelette sutureì sur ce dernier. Ces dernières preìsentent aujourd’hui un comportement mécanique treÌs heìteìrogeÌne, et éloigné de celui de l’aorte native. Ces problèmes post-opératoires conduisent très souvent à une nécessité de ré-opération des patients, ce qui réduit à long terme les bénéfices de la chirurgie endovasculaire.Les sollicitations in-vivo auxquelles est soumise l’endoprothèse sont diverses. La sollicitation principale de gonflement engendrée par la pression du flux sanguin, s’accompagne d’une compression exercée par les organes environnants, mais également de la flexion due aux mouvements du patient et aux géométries tortueuses des anévrismes, etc. Le comportement mécanique de l’endoprothèse doit être biomimétique dans la mesure du possible afin de se calquer sur la portion artérielle d’origine, i.e. limiter des discontinuités mécaniques aux collets, responsables d’hyperplasie intimale.Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de contribuer au développement et à l’optimisation d’endoprothèses vasculaires, issues d’une technologie de fabrication innovante permettant d’insérer une trame hélicoïdale métallique en NiTi au sein d’un corps textile PET tricoté par maille jetée. Cette technologie permet de réaliser des structures textiles homogènes sans exo-squelette. Dans le but d’optimiser les structures produites, différents essais expérimentaux ont été mis en place, couplés à des techniques d’imagerie 2D ou 3D – micro-tomographie RX synchrotron et de laboratoire – afin de caractériser leur comportement mécanique ainsi que leur comportement au fluide (perméabilité). Les résultats de ces différents essais sont comparés lorsque cela est possible à des résultats expérimentaux ou numériques de la littérature sur l’aorte saine, ainsi qu’à des données concernant des produits du marché. Le but final de ces travaux est d’accéder au développement d’une structure endoprothétique type, dont le comportement est proche de celui de l’aorte abdominale native et permettant de limiter les problèmes post-opératoires observés aujourd’hui
Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathology that must be repaired by a surgical procedure to avoid a rupture, lethal in most of the cases. Endovascular aneurysm repair (EVAR) is a non-invasive procedure, allowing the deployment of a stent-graft inside the aneurysmal sac. Nevertheless, clinical feedback currently available for stent-grafts show that many complications after surgery – migrations, thrombosis, endoleaks, rupture – are closely linked to the mechanical behaviour of the stent-grafts, which is heterogeneous and very far from the one of the aorta. This behaviour is induced by the design of current stent-grafts, made by assembling a textile body with an exoskeleton sutured on the latter. These post-operative problems frequently lead to a second operation of the patient, which drastically reduces the benefits of endovascular surgery.In-vivo, stent-grafts are submitted to various loadings: inflation induced by the blood pressure, compression due to surrounding organs, but also bending due to the patient motion or the aorta tortuosity, etc. As far as possible, the mechanical behaviour of stent-grafts must also be as closed as possible to the original aorta, to avoid mechanical discontinuities that may be responsible for intimal hyperplasia.In this context, the principal purpose of this thesis is to contribute to the development and the optimization of vascular endoprostheses, resulting from an innovative manufacturing technology whose target is to insert a helical metallic wire in NiTi within a knitted PET textile body. This technology allows to build homogeneous textile tubes without any exo-skeleton. In order to optimize these structures, various experimental tests coupled with 2D or 3D imaging techniques – Synchrotron and laboratory X-ray micro-tomography – have been developed to characterize the mechanical behavior as well as permeability of these tubes. The results of these different tests are compared to experimental or numerical results of the literature regarding the native aortic tissue, as well as data concerning market products. The ultimate goal of this work is to provide new stent-grafts whose behavior is close to the native abdominal aorta, and which limit current post-operative problems

Les prothèses vasculaires textiles sauvent des vies tous les jours. Mais des dégradations localisées surviennent de manière récurrente. Initialement dans notre laboratoire des caractérisations du polymère (polyéthylène téréphtalate) en termes d'organisation et de dégradation des chaînes macromoléculaires furent entreprissent. Or l'organisation du polymère (son vieillissement physique) dépend des sollicitations mécaniques. Ainsi ce travail de thèse eu pour but d'apporter de nouvelles connaissances sur le comportement mécanique des structures textiles et des filaments. Partant du constat que les tests mécaniques normatifs sont violents, destructeurs et peu en lien avec la réalité physiologique, nous avons choisi de développer une méthode de test de traction avec modulation sinusoïdale de la sollicitation. Cette méthode est couplée avec le suivi de la déformation par corrélation d'images pour identifier des zones de déformation. Afin d'identifier les zones de forte contraintes une caméra thermographique est couplée au dispositif précédent. Ces expériences furent faites en traction mono directionnelle. Afin de mieux solliciter des échantillons non textiles (PTFe pour des prothèses de faible diamètre), un banc de micro traction bi-axiale sous microscopie (optique et MEB) fut réalisé. Ces dispositifs ont permis de suivre les modifications de la part visqueuse du comportement des filaments à chaque niveau de chargement. Les données thermographiques confirmèrent les données mécaniques. La modulation entraîne une très bonne discrimination entre les organisations fibreuses. Elle montre également que l'effet de structure est quantifiable
Every day the vascular textiles prostheses save lives. However, some localized ruptures were reported. In our laboratory, we have been characterising the polymer (polyéthylene téréphtalate) from which the vascular textile prostheses are made. We have been studying the organizations and the degradations of macromolecular chains. However, the organization of polymer and its physical aging depends on mechanical state of stress. Thus this thesis work was intended to provide new knowledge about the mechanical behaviour of textile structures and filaments. Given the fast that the standard mechanical tests are not representative, as to say, destructive and have little relation to physiological reality, we chose to develop a tear testing method with sinusoidal modulation of elongation. This method is coupled with monitoring the structural deformations using the image correlation technique to identify deformed arecs. Moreover, thermographie camera was coupled with the previous device to identify heavily constraining zones. The mono directional traction was used during these experiments. In order to investigate non-textile samples made of continuous polymer (TEFLON-PTFe), we build biaxial micro traction apparatus. Lt was used under electronic (MEB) and optical microscopes. These devices have pointed out on changes in the viscous behaviour of filaments at each loading level. It was confirmed by the thermo-mechanical data, as well. Our modulation method allowed us to discriminate a fibrous structure and showed that the textile structure can be quantifiable

La tomographie par cohérence optique (OCT) est une technique d'imagerie de haute résolution qui permet en cardiologie l'étude des couches les plus superficielles de la paroi coronaire et l'analyse des stents. Dans ce travail sont rapportés l'expérience du pôle de cardiologie du CHU de Clermont-Ferrand sur une période d'un peu plus de 2 ans et les résultats de traitements d'images menées au sein de l'ERIM (Equipe de Recherche en Imagerie Médicale, université d'Auvergne). Dans un 1er chapitre, l'auteur rappelle le sprincipes, les conditions de réalisation et les indications d'un examen coronaires par OCT. En s'appuyant sur un registre de 301 acquisitions OCT, sont étudiées la faisabilité mais aussi les limites et artéfacts de la technique. Un 2ème chapitre est consacré à l'apport de l'OCT dans l'étude in-vivo des endoprothèses coronaires. L'optimisation du stenting, le contrôle après complications, le suivi des stents actifs sont abordés au travers de publications récentes et de cas personnels rapportés. Les résultats d'analyse comparatives de la couverture de différents stents actifs à 6 mois de leurs implantations sont détaillés et comparés à ceux déjà publiés. Enfin, dans le 3ème chapitre l'auteur aborde les progrès du matériel et du post-traitement d'images entrevus en OCT. Dans ce cadre, il présente un travail original d'analyse automatique : mise au point et validation d'un algorithme de quantification automatique et contrôlée de l'hyperplasie néo-intimale en OCT après stenting. En conclusion, ce travail a permis de maîtriser la réalisation et l'analyse critique d'examens coronaires en OCT. L'expérience acquise aide à positionner cette technique de haute résolution parmi les autres méthodes d'imageries. Il confirme l'apport de l'OCT dans l'analyse des plaques athéromateuses et le contrôle des stents coronaires. La simplification des examens et la standardisation des analyses auxquelles ce travail contribue aideront à la diffusion d'une technique prometteuse et complémentaire de celles aujourd'hui proposées
Optical coherence tomography (OCT) is a high-resolution imaging technology particularly well-adapted for the study of the most superficial layers of the coronary artery wall and for stent assessment. In this book, we document our two year experience of OCT in the departement of cardiology of University Hospital, Clermont-Ferrand, France as well as the results of the OCT post-processing conducted by the ERIM team (Equipe de Recherche en Imagerie Médicale), of Auvergne University, Clermont-Ferrand, France. In the first chapter, the author details the principles behind OCT, the procedure itself and the indications for OCT examination. The feasibility and the limitations of OCT and image artefacts associated with this technology are also described using images from the author's registry of 301 OCT pull-backs. A second chapter is dedicated to the contribution OCT can make to the in-vivo analysis of coronary stents. Stent-optimization, follow-up assessment of the coronary after adverse events and clinical follow-up of drug-eluting stents are discussed with reference to recent publications and reported case-studies. The results of comparative analysis of differing neointimal coverage patterns between drug-eluting stents are also outlined and cross-referenced with others studies. In the third and final chapter, the author discusses recent material advances in OCT and in the post-processing of OCT images. He presents his own original computed analysis : in-vivo supervised analysis of stent coverage using optical coherence tomography. In conclusion, this work constitutes a reference-work for both the practical aspects of OCT and for critical analysis of OCT procedures. The author's experience of OCT is of benefit in correctly positioning this high-resolution technology in relation to the existing imaging methods. It confirms the considerable advantage OCT offers in the evaluation of vulnerable plaques and atheroma and in stent assessment. The contribution the work makes to the simplification of the procedure and to the standardization of image-analysis will also encourage the wider adoption of this promising technology as a complement to the other available imaging modalities

En 1999, la radiothérapie à l'intérieur du vaisseau ou curiethérapie endovasculaire (CEV) était prometteuse dans le traitement de la resténose post angioplastie coronaire. Des effets secondaires à long terme avaient cependant été rapportés dans certaines études cliniques. Après irradiation externe d'un vaisseau, nous avons noté une tendance à l'augmentation du niveau de stress oxydatif dans la média ainsi que de l'expression de la sous unité p22phox des NADPH oxydases. Après CEV gamma de 18 Gy sur artères de lapin stentées, nous avons noté 1) une inhibition du néo-intima à 3 jours, non retrouvée à 1 et 6 mois; 2)à 6 mois, une augmentation de la néovascularisation adventielle et médiale dans les artères irradiées vs contrôles; 3) le tissu observé derrière les piliers du stent mal apposés dans les artères irradiées était composé de fibrine et de fibres de collagène. Ces phénomènes présentent des caractéristiques similaires à la néovascularisation observée dans l'athérome humain.

Notre travail de thèse a évalué 2 situations expérimentales de lésions vasculaires : l’angioplastie avec implantation d’endoprothèse vasculaire ou stent et l’hypercholestérolémie. 1°) Les stents ont été implantés chez des lapins normocholestérolémiques, puis nous avons testé l’effet de l’atorvastatine (Ator) sur la paroi artérielle stentée. L’Ator a eu tendance à diminuer le stress oxydatif sans impact sur l’inflammation. L’Ator, n’a pas eu d’effet sur l’hyperplasie néointimale mais a induit une diminution de MMP-2 et l’augmentation du contenu en collagène. Ces données soulignent l’intérêt d’une pharmacothérapie à base d’atorvastatine dans la prévention de la resténose. 2°) Les lapins hypercholestérolémiques ont présenté des dysfonctions endothéliales et contractiles associées a un stress oxydatif artériel médié par les NAD(P)H oxydases, sans remodelage ni inflammation significatifs de l’artère. Ces données permettent d’identifier précocement des cibles majeures de l’athérogénèse
Our PhD works concerned 2 experimental situations responsible for vascular lesions: angioplasty with stent implantation and hypercholesterolemia. 1°) The stents were implanted in normocholesterolemic rabbits, and then we assessed the effect of atorvastatin (Ator) on the stented arteries. Ator no significantly decreased the vascular oxidative stress without effect on inflammation. The Ator did not modulate the neointimal hyperplasia but induced a down-regulation of MMP-2 associated with higher collagen content. These data underline the interest to use Ator for preventing restenosis. 2°) Hypercholesterolemic rabbits had both endothelial and myocardial contractile dysfunctions associated with an arterial oxidative stress mediated by NAD(P)H oxidases, without neither significant remodelling nor inflammation of the arteries. These data allow the early identification of major atherogenesis targets

Ces travaux expérimentaux ont cherché à développer simultanément et en parallèle deux axes de travail. La mise au point de modèles de maladies aortiques nous a servi à évaluer l'apport de ces endoprothèses dans les principales situations cliniques, et l'évaluation de différents prototypes d'endoprothèses nous a permis de développer plus précisément notre propre endoprothèse. 1) Nous avons étudié l'apport des endoprothèses dans différents modèles expérimentaux de maladies aortiques : dissection aorte thoracique, fistule aorto-cave, rupture d'anévrysme aortique. 2) Nous avons aussi mis au point une endoprothèse vasculaire étanche en collaboration avec l' ENSAM. Cet implant a fait l'objet d'un dépôt de brevet (WO 95-09584), et a été testé sur l'animal. Tous les modèles et toutes les endoprothèses ont été mis au point pour les besoins de l'étude, sauf le modèle de dissection aortique, et l'endoprothèse utilisée dans les fistules aorto-caves. Dans l'étude sur les anévrysmes aortiques, le modèle a été obtenu par perfusion d'élastase dans un segment d'aorte isolé. Le prototype d'endoprothèse mis au point en cousant un stent de Palmaz à chaque extrémité d'un tube de Dacron, a permis d'exclure le sac anévrysmal qui s'est rétracté sur l'endoprothèse, tout en conservant la perméabilité aortique. Nous avons ainsi montré la faisabilité du traitement des AAA à l'aide d'endoprothèses introduites par voie fémorale. Dans l'étude sur les dissections aortiques, le modèle a été obtenu selon la technique décrite par Blanton. Le prototype d'endoprothèse obtenu en recouvrant de Dacron un stent de Strecker préserti sur un ballon d'angioplastie, a simplement permis d'obturer l'orifice d'entrée de la dissection, mais n'a pas permis de réduire le faux-chenal. Mais ce travail a montré que la compression du faux-chenal semblait nécessaire pour traiter les dissections aortiques par endoprothèses. Dans l'étude sur les fistules aorto-caves, nous avons développé un modèle entièrement percutané que nous avons créé et traité sans recourir à la chirurgie. L'endoprothèse utilisée est la première commercialement disponible, et nous avons ainsi montré qu'il était possible de traiter les fistules aorto-caves par voie endovasculaire. Dans l'étude sur les ruptures d'anévrysmes, nous avons créé un modèle de rupture anévrysmale, basé sur le pontage aortique d'un greffon veineux jugulaire. Ce modèle a servi à valider l'endoprothèse aortique développée avec l' ENSAM en montrant que sa mise en place permettait d'exclure l'anévrysme aortique et de prévenir sa rupture. L'ensemble de ces travaux nous a permis d'apprendre à maîtriser des matériels et manœuvres endovasculaires complexes dans des situations parfois difficiles.

La prise en charge des malades porteurs de maladie de l'aorte thoracique a été révolutionnée pendant ces dernières années par l'introduction du traitement endovasculaire par implantation d'endoprothèse, présenté à la communauté scientifique sur le New England Journal of Medicine en 1994. Depuis ce temps, une multitude d'études ont alimenté la littérature scientifique spécialisée. Cependant, même si les résultats cliniques ont étés encourageants au point de proposer la nouvelle thérapie comme référence dans certaines indications, notamment en cas d'urgence, moins d'attention a été réservée aux conséquences fonctionnelles liées à la pose du dispositif à l'intérieur du vaisseau. A partir de l'état vasculaire natif, quelles sont les modifications induites par l'endoprothèse sur l'anatomie et l'hémodynamique de l'aorte ? Cette question est le fil conducteur de mon projet de recherche. J'aborde dans cette thèse l'ensemble des problèmes liés au rôle de l'imagerie vasculaire fonctionnelle dans la prise en charge du patient aux différentes étapes de la méthodologie développée. Les simulations hémodynamiques par application de la mécanique des fluides numérique (MFN) sont, à ce jour, la seule méthode proposée pour obtenir une imagerie fonctionnelle de l'aorte thoracique pour l'évaluation des endoprothèses. En comptant sur une solide expérience au sein du laboratoire OCFIA avec la fusion des techniques d'imagerie classiques et la MFN, l'objectif des travaux de cette thèse de science est le développement de la filière de recherche dédiée à l'application de la mécanique des fluides numérique pour l'exploration hémodynamique de l'aorte thoracique et des conséquences des nouveaux traitements endovasculaires par implantation d'endoprothèse. Le projet a été structuré en deux axes : le premier a été focalisé sur l'évaluation d'une méthode d'imagerie fonctionnelle visant la reconstruction de conditions réalistes et spécifiques à l'aide du couplage entre l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la MFN. La méthodologie, mise au point au sein du laboratoire OCFIA, permet d'obtenir des vraies cartographies hémodynamiques centrées sur des paramètres différents, notamment la vitesse, la vorticité du flux et la force de cisaillement pariétal. La participation des médecins de l'équipe a permis de vérifier la faisabilité de la méthode in vivo et de comparer les études fonctionnelles aux données anatomiques pour en évaluer la fiabilité. Le deuxième axe du projet a été conçu pour développer l'application de la MFN à la recherche clinique. Dans ce but, le code Xflow a été choisi pour le couplage avec le scanner afin de réaliser une analyse quantitative de deux paramètres (le WSS et la vorticité), sur une série de 30 patients pour mettre en évidence les éventuelles modifications de l'état fonctionnel aortique avant et après mise en place d'endoprothèse. Le développement de la méthode scanner-MFN a permis d'évaluer, dans un premier temps, l'impact anatomique de l'implantation sur 60 géométries aortiques, un travail original dans le cadre de la littérature spécialisée. Ensuite, la base des données a été exploitée pour obtenir les simulations numériques à l'aide de différents outils à l'intérieur du logiciel solveur. Une extraction ponctuelle a été réalisée sur les zones d'implantation, permettant de confirmer l'hypothèse concernant les conséquences fonctionnelles du traitement sur le vaisseau natif. La publication des travaux dans des revues internationales incite les futurs développements pour optimiser l'application de nouvelles méthodes à la recherche clinique afin d'individualiser le rôle des facteurs fonctionnels soit dans le contexte du suivi des patients, soit dans l'évaluation de l'efficacité des dispositifs
Since 1994, when thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) was presented to the medical community on the New England Journal of Medicine, the management of the aortic pathologies has dramatically changed in favour of a less invasive treatment associated with lower mortality and morbidity rates. A multitude of clinical trials, institutional registers and case reports has enriched the scientific literature and consecrated the new therapy which has been recently proposed as the new gold standard for such a theatre as the acute traumatic aortic rupture (ATAR). Nevertheless, little is known about the consequences of the device implantation on the native aortic status, in term either of anatomy and function. All routinely available techniques certainly provide well-detailed analysis of the aortic morphology but, so far, none of them allows for a functional exploration of the post-implantation status of the patients treated by TEVAR. The purpose of this PhD project, run over three years, was to develop functional vascular imaging techniques based on the combination of magnetic resonance (MR) and computed tomography (CT) with the CFD technology for the analysis of the thoracic aortic haemodynamics before and after the implantation of an endograft. Two main research lines have been followed: the first one was focused on the MRI-CFD combination for performing virtual simulations of the flow behaviour based on realistic patient-specific conditions. The multidisciplinary team of the OCFIA research laboratory implemented the methodology that was tested in vivo for the application in the thoracic aorta. Three-dimensional functional maps of the flow patterns were obtained and different parameters such as the velocity, vorticity and wall shear stress were qualitatively analyzed. The functional maps were compared with the morphologic images to assess their reliability. The second research line was dedicated to the application of the CFD-vascular imaging to a clinical study. The Xflow code was used with a CT combined approach for a systematic quantitative evaluation on a series of 30 patients; pre and post operative geometries were extracted and analyzed in order to detect the anatomical modifications before and after the implantation. The 3D image dataset was thereafter used for launching the CFD runs by a lagrangian approach. A quantitative comparative analysis of the wall shear stress and the vorticity was focused on the landing zones by means of two different tools. The outcomes confirmed the hypothesis of the impact of the endovascular treatment on the aortic status in terms of anatomy and functional changes. The application of the CFD methods for the functional evaluation of the thoracic aorta appeared feasible both before and after a stent-graft implantation. Over the three years two different papers have been accomplished and gained attention for publication on international journals. An implementation of the techniques is necessary to develop the clinical application of the CFD methods and weigh up their role in the whole patient management

Au cours de 15 dernières années, les maladies coronariennes et les accidents vasculaires cérébraux demeurent les causes principales de décès dans le monde. Selon l'Organisation Mondiale de la Santé, en 2015, ces deux maladies ont causé 15 millions des décès sur les 56,4 millions dans le monde. Des traitements chirurgicaux ont été élaborés et améliorés pour soigner ces maladies en maintenant les vaisseaux sanguins ouverts. Parmi les traitements chirurgicaux, l'angioplastie avec utilisation d’un stent est le traitement le plus populaire et le moins invasif. Les stents, qui sont des tubes métalliques en treillis, vont soutenir mécaniquement les vaisseaux sanguins après l’implantation et les maintenir ouverts pour améliorer le flux sanguin. Ceux-ci sont principalement composés d’acier inoxydable AISI316L (SS316L), d'alliage de cobalt-chrome et d'alliage de titane. Depuis plus d'un demi-siècle, lorsqu'un stent a été implanté pour la première fois, ils ont été considérablement améliorés. Cependant, la libération d'ions métalliques, potentiellement toxiques, et la détérioration des propriétés mécaniques à cause de la corrosion ainsi que la diminution de l'adhérence des revêtements, dans le cas de stents avec les revêtements en polymère, constituent encore des préoccupations majeures lors de l’utilisation des stents. Dans le cas des stents en SS316L, afin d’éviter la libération d'ions métalliques, au laboratoire de biomatériaux et de bioingénierie de l'Université Laval (LBB), lors de précédentes recherches, un revêtement fluorocarboné (CFx) a été étudié pour isoler complètement le stent de l'environnement biologique. Ce revêtement permet également le greffage ultérieur de molécules bioactives pour améliorer son intégration dans le corps. Cependant, l'interface de SS316L / CFx devait être améliorée pour augmenter l’adhésion du revêtement CFx sur le SS316L. Dans mon projet de doctorat, l’oxydation au plasma a été utilisé pour élaborer une nouvelle interface entre le substrat SS316L et le revêtement. Les propriétés de cette nouvelle interface, qui est composée d’une couche d'oxyde, ont été modifiées en faisant varier les paramètres du procédé plasma afin de préserver les propriétés de cette couche d’oxyde lorsqu’elle subit une déformation plastique de 25%, c’est-à-dire le pourcentage de déformation maximale que subira le stent lors de son implantation. Cette interface a permis de diminuer la libération des ions du substrat SS316L en réduisant son taux de corrosion plus que trois fois et d’améliorer l’adhérence adéquate du revêtement CFx sur le substrat, après déformation et après immersion dans une solution aqueuse saline. La nouvelle couche d'oxyde sur SS316L est une couche d'oxyde amorphe avec une épaisseur d'environ 6 nm qui se distincte bien de la microstructure polycristalline du substrat. L'amélioration des propriétés de l'interface a été attribuée à cette couche d'oxyde amorphe nano-épaisse, qui est résistante aux déformations plastiques. Cette couche d'oxyde peut être appliquée sur des stents métalliques nus composés de métaux passivables. En outre, elle crée une interface favorable pour les revêtements en polymère, qui sont utilisés pour les stents à relargage de principes actifs ainsi que pour améliorer l'intégration des stents dans le corps humain.
Over the past 15 years, ischemic heart disease and stroke have remained the leading causes of death, worldwide. According to the World Health Organization, 15 million of the 56.4 million global deaths, in 2015, were caused only by ischemic heart disease or stroke. For the treatment of these diseases, surgical treatments have been introduced and improved to hold the blood vessels open. Among the surgical treatments, angioplasty with stenting is the most popular and the least invasive treatments. Stents, which are wire mesh tubes, prepare a mechanical support for blood vessels and hold them open to restore the blood flow. They are mostly made up of AISI316L stainless steel (SS316L), cobalt-chromium, and titanium alloys. More than half a century ago, when a stent first used, it has considerably evolved. However, release of potentially-toxic metallic ions and deterioration of mechanical properties due to corrosion, and decrease of polymeric coatings adhesion, in case of coated stents, still constitute major concerns in SS316L stents. In the case of SS316L stents, to circumvent the release of metallic ions, in the laboratory for biomaterials and bioengineering of Université Laval (LBB), a fluorocarbon (CFx) coating was previously investigated to isolate the stent completely from the biological environment. The coating also enables subsequent grafting of bioactive molecules to improve its integration in the body. The results were promising; however, the interface of SS316L/CFx needed to be modified to improve the adhesion of the CFx coating. In this Ph.D. research project, a new interface between the SS316L substrate and the CFx coating was created by plasma oxidation. The properties of this new interface, which was an oxide layer, was modified by varying the plasma-process parameters in order to preserve its properties after a 25% plastic deformation. This deformation is the maximum plastic deformation that imposes on a stent during its implantation. The new interface decreased the release of ions by decreasing the corrosion rate of the SS316L substrate by a factor of three. It was also found that the new interface produced an adequate adhesion of the CFx coating to the substrate after deformation as well as after immersion in an aqueous saline solution. The new oxide layer on SS316L was an amorphous oxide layer with an approximately 6 nm thickness, which was clearly distinguished from the polycrystalline microstructure of the substrate. The enhancement of the interface properties was ascribed to this nano-thick amorphous oxide layer, which was found to be more resistant to plastic deformation. This new oxide layer can be produced on bare-metal stents made of passivating metals. Moreover, it can create a favorable interface for coated stents, which have been used in drug-eluting stents, and also to improve stents integration in the human body.

Introduction : La resténose intra-stent (RIS) est induite par une prolifération incontrôlée des cellules musculaires lisses (CML) après l'implantation d'une stent métallique nu (BMS). Elle est associée à la récurrence des symptômes et à des coûts de santé supplémentaires. Les stents à élution médicamenteuse, dits « actifs », ont démontré leur efficacité sur la RIS, mais induisent un risque élevé de thrombose aiguë tardive due à une réendothélialisation tardive des mailles. La polydopamine (PDA), un polymère biocompatible inspiré du mucus secrété par les moules, promouvrait la prolifération de cellules endothéliales (CE) et inhiberait la prolifération des CMV in-vitro, ce qui suggère un effet pro-cicatrisant potentiel sur la paroi vasculaire. De plus, la polydopamine exprime des fonctions amines, catéchols et quinones à sa surface et peut être utilisée comme ancrage pour un autre agent thérapeutique. Le but de ce travail était 1) d'évaluer l'impact d'un stent enduit de PDA sur la RIS, 2) de concevoir un stent vasculaire à base de PDA délivrant une autre substance pro-cicatrisante, l'hémine.Méthodes : Dans la première partie de cette étude, les revêtements PDA étaient obtenus par immersion de disques de cobalt-chrome ou de stents dans une solution de dopamine. La biocompatibilité et l'hémocompatibilité étaient vérifiées in vitro. Le potentiel pro-cicatrisant était étudié in vitro par culture d'EC et de CML d'origine humaine sur les différents échantillons. L'effet pro-cicatrisant était étudié in-vivo après implantation de stents en position aortique chez le rat. La RIS était évaluée en microscopie optique par quantification du rapport néointima/media (n/m) après coloration éosine/hématoxilline. La qualité de la réendothélialisation des mailles était évaluée par microscopie électronique à transmission (MET). Les voies moléculaires potentiellement impliquées dans un effet pro-cicatrisant étaient étudiées par analyses Western Blot.Dans la deuxième partie de ce travail, les surfaces revêtues de PDA étaient modifiées avec de la polyéthylèneimine (PEI) pour améliorer l'expression des fonctions amines. Ce revêtement modifié était caractérisé et sa cytocompatibilité évaluée in vitro. Cette surface modifiée était ensuite utilisée pour immobiliser l'hémine. Les surfaces fonctionnalisées étaient caractérisées et la quantité d'hémine greffée déterminée. L'effet pro-cicatrisant potentiel du stent à l'hémine était évalué in vitro et in vivo.Résultats : Les surfaces de PDA démontraient un effet pro-cicatrisant in-vitro par rapport au chrome-cobalt nu. Les stents PDA montraient une réduction significative de la RIS par rapport aux stents nu (rapport n/m = 0,48 (+/- 0,26) contre 0,83 (+/- 0,42), p<0,001) dans le modèle de rat. Les analyses en TEM confirmaient la réendothélialisation des mailles dans chaque groupe et révélaient une couche de néointima plus mince dans le groupe PDA que dans le groupe BMS. Les analyses Western blot permettaient d'identifier une tendance à une activation accrue de la phosphorylation de la MAPK p38 et de ses effets antiprolifératifs sur les CML, ce qui pourrait expliquer les résultats observés lors des analyses histomorphométriques.L'immobilisation de la PEI sur les revêtements PDA permettait d'enrichir avec succès les surfaces en fonctions amines sans diminuer leur cytocompatibilité. L'hémine était ensuite greffée par création de lien amides (environ 10 ng d'hémine par cm²). Les surfaces enduites d'hémine ne montraient pas de supériorité in-vitro ou in-vivo par rapport au PDA seul.Conclusion : L'effet pro-cicatrisant attendu du revêtement PDA sur la paroi artérielle semble confirmé dans ce modèle in-vivo. Ce polymère biocompatible pourrait limiter intrinsèquement la RIS. De plus, il offre la possibilité d'immobiliser d'autres médicaments pertinents sur sa surface afin d'obtenir un effet synergique potentiel
Introduction: In-stent restenosis (ISR) is induced by an uncontrolled smooth muscular cells (SMC) proliferation after bare metal stent (BMS) implantation. It is associated with recurrence of symptoms and additional health costs. Drug-eluting stents have demonstrated efficiency on ISR but induce a high risk of late acute thrombosis due to a delayed struts reendothelialization. Polydopamine (PDA), a biocompatible polymer inspired from mussels byssus, has been reported to promote endothelial cells (EC) and inhibit SMC proliferation in-vitro, thus suggesting a potential pro-healing effect on the vascular wall. Furthermore, polydopamine expresses amine, catechol and quinone functions on its surface and can be used as an anchor for another therapeutic agent. This study aimed at 1) evaluating the impact of a PDA-coated stent on in-stent restenosis (ISR), 2) designing a vascular stent with a potential additional pro-healing drug, hemin, immobilized via the PDA layer.Methods: In the first part of this study, PDA coatings were obtained by dip coating of cobalt-chromium disks or stents in a dopamine solution. Disk samples were used to evaluate biocompatibility and hemocompatibility. The pro-healing potential was investigated in-vitro by seeding human EC and SMC on the different samples. In-vivo experimentations were conducted to assess the pro-healing effect in a rat model. ISR was evaluated in optic microscopy with quantification of the neointima/media (n/m) ratio after eosin/hematoxillin coloration. Quality of the struts reendothelialization was assessed with transmission electron microscopy (TEM). Molecular pathways involved in a potential pro-healing effect were investigated with western blot analyses.In the second part of this work, PDA-coated surfaces were modified with polyethylenimine (PEI) to enhance the expression of amine functions. This modified coating was characterized and cytocompatibility was assessed in-vitro. This modified surface was used to immobilized hemin, a therapeutic agent, on the sample surfaces. Functionalized surfaces were characterized, and presence of the therapeutic agent was assessed and quantified. The potential healing effect of the hemin-stent was evaluated in-vitro and in-vivo.Results: PDA surfaces demonstrated a pro-healing effect in-vitro compared to bare chromium-cobalt. PDA stents demonstrated a significant reduction in ISR compared to bare metal stents (ratio n/m = 0.48 (+/- 0.26) versus 0.83 (+/- 0.42), p<0.001) in the rat model. TEM analyses confirmed the presence of neointima surrounding the struts in each group and revealed a thinner neointima layer in the PDA-stent group compared to BMS, with similar ultrastructures of the cells facing the arterial lumen. Western blot analyses identified a trend to an increased activation of p38 MAPK phosphorylation and its anti-proliferative effects on vascular SMC which could explain the results observed in the histomorphometric analyses.Immobilization of PEI was achieved through Michael addition and Shift base reaction on PDA coatings, and successfully enriched the surfaces with amino groups without decreasing cytocompatibility. Hemin was successfully grafted on the PDA-PEI surfaces via amide bounds (approximately 10ng of hemin per cm²). Hemin-coated surfaces demonstrated no superiority in-vitro or in-vivo to PDA alone.Conclusion: The expected pro-healing effect of PDA-coating on the arterial wall seems to be confirmed in this in-vivo model. This biocompatible polymer could intrinsically limit in-stent restenosis. Additionally, it also offers the possibility to immobilize many relevant drugs on its surface through amine functions providing potential synergistic effects

Introduction La resténose intra-stent (RIS) reste le talon d'Achille des techniques de revascularisation endovasculaire. La supériorité des stents actifs pour l’artériopathie oblitérante des membres inférieurs n'a pas été clairement démontrée et les modèles animaux restent peu fiables pour évaluer l'efficacité des nouveaux dispositifs. L’objectif est de définir sur un modèle lagomorphe, un protocole expérimental adapté à l’étude de la RIS et l’appliquer à l’évaluation in vivo de stents recouverts d’une membrane électrofilée contenant de la simvastatine. Matériel et méthode Des stents en chrome cobalt ont été recouverts d’une membrane électrofilée composée de chitosan (106000 g/mol, 2.97 % w/v), polymère de cyclodextrine (64650 g/mol, 3.3% w/v), polyethylène oxide (PEO, 900000 g/mol, 0.33% w/v) et simvastatine (33 wt-%). Les études de libération in vivo ont été conduites dans un milieu de PBS/SDS 0,7 wt-% (pH 7,4, 37°C). Des lapins mâles adultes blancs néo zélandais ont été soumis à un régime enrichi en cholestérol (0,3 %) et huile de noix de coco (4,9 %) pendant 7 semaines suivi d’une alimentation normale. Une lésion au ballon était réalisée au niveau des axes iliaques et le stenting iliaque était réalisé par voie fémorale. Trois protocole ont été conduits : 1) évaluation les lésions histomorphologiques induites par le régime hypercholestérolémique et la lésion artérielle au ballon, 2) comparaison stents nu versus stents enduits d’éverolimus et 3) stents nus versus stents recouverts d’une membrane électrofilée contenant de la simvastatine dits stents fonctionnalisés. Résultats La quantité totale de SV chargée sur la membrane après 30 min d’électrofilage était de 4,01 μg/mm² de membrane (± 0,44 μg/mm²). Trente lapins ont été inclus dans ce travail. Le pourcentage de sténose et le pourcentage de remodelage étaient significativement plus important dans le groupe lésion au ballon par rapport au groupe « contrôle » , respectivement 49,9% ± 21,9% vs 25,7% ± 19,1% (p=0,012), 33,9% ± 18,7% vs 17,8% ± 13,4 (p< 0,001). Il n’a pas été mis en évidence de différence significative entre stents nus et stents enduits d’éverolimus. L’aire de la lumière artérielle était significativement plus faible dans le groupe stent fonctionnalisé (p=0,002). L’aire de la néointima, le pourcentage de sténose et de remodelage et le score de lésion artérielle étaient significativement plus importants dans le groupe stents fonctionnalisés (p=0,05). Conclusion Le modèle animal à 2 lésions artérielles tel que nous le proposons a été optimisé pour être reproductible et pertinent dans le cadre de la maladie athérosclérotique et de la RIS. Les résultats in vivo des stents fonctionnalisés nous indiquent de modifier la nature du polymère et de pousser les investigations sur l’action « locale » de la SV, son seuil toxique et intervalles thérapeutiques qui ne sont, à ce jour, pas déterminées
Objective: This study aimed to evaluate the use of a double injured atherosclerotic iliac rabbit model for myointimal hyperplasia evaluation. Secondarily, this animal model was use for pre clincial evaluation of a new anti-in stent restenosis simvastatin electrospun covered stent. Methods: Twenty four New Zealand White (NZW) rabbits were included in this study. In order to enhance and accelerate atherogenesis, atherogenic diet (0.3% cholesterol and 4.9% coconut oil) and mechanical endothelial injury of iliac artery were used. Twelve rabbits (24 iliac arteries) were used to evaluate the benefit of intimal balloon injury compared to the diet alone on myointimal hyperplasia. On day 7, rabbits beneficiated balloon iliac injury on the left side only. Eight weeks they were scarified and iliac arteries were harvested to histologic examination and comparaison. Twelve rabbits were included in the second evaluation to compare anti instent restenosis effect of a new drug eluting chrome-cobalt stent (DES) coated with polycyclodextrin-chitosan-simvastatin polymer after electrospinning technique. Balloon injury were performed on both iliacs on day 7, then stenting of BMS on right iliac and DES on left iliac and animals were sacrified 4 weeks later after angiography for histologic examination. Results: Balloon iliac injuries (BI) revealed a significant higher Schwartz injury score (0.599±0.368 control vs 1.150±0.306 BI, p=0.013), percentage of stenosis (25.7±19.1 control vs 49.9±21.9 BI, p=0.012) and ratio collagen (0.252 ± 0.017 control vs 0.365 ± 0.011 BI, p=0.0001) than atherosclerotic diet only. Five rabbits died before the end of the protocol. After appaired comparison of BMS and DES, results were significantly better for BMS and pre-euthanasia angiography revealed that 3/7 DES were thrombosed versus 0/7 for BMS. Conclusions : Association of atherogenic diet and balloon injuries allow to obtain important neointimal hyperplasia and wall remodeling in rabbit iliac arteries that confirm its interest as in stent restenosis model for new DES

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l'angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d'agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l'augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l'origine d'une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d'immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d'un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l'accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l'ancre chimique spécifique dans le cadre d'une immobilisation de surface. Avec cette technique d'immobilisation, l'ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d'adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L'ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d'autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d'obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l'interaction sur notre surface d'un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l'extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d'inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L'ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l'adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d'intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX " polymer-free " mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...]

Objectifs : caractériser (1) la morphométrie de la crosse afin d’examiner les critères favorisant les complications et la faisabilité d’endoprothèses (EP) standards. (2) les propriétés mécaniques de l’aorte ascendante (AA) chez le porc, homme sain et en cas de dissection aortique (DAo).Matériels et méthodes :Caractérisation morphométrique : A partir d’angioscanner aortiques les paramètres: (1) morphométriques élémentaires (2) géométriques ; (3) troncs supra-aortiques (TSAo), sont mesurésCaractérisation mécanique : In vivo : à partir de données échographiques et hémodynamiques, les paramètres élastiques sont calculés.In vitro : tests de traction bi-axiale sur l’AA plus une analyse histomorphométrique et microstructurale.Résultats :Caractérisation morphométrique : > de75% des patients ont une orientation des TSAo à ± 15° par rapport à la moyenne, et une variabilité de la distance entre les ostia TSAo de ± 4 mm.Les facteurs indépendants associés aux endofuites, défaut d’apposition et mal-positionnement sont respectivement:(1) collet proximal court; (2) angulation de la zone d’ancrage (valeur seuil 51°); et (3) indice tortuosité (valeur seuil 1.68) Caractérisation mécanique : In vivo : une grande compliance de l’aorte porcine comparé à l’homme et une rigidification en cas de DAo.In vitro : l’aorte porcine a un comportement linéaire comparé au caractère non linéaire chez l’homme. Conclusion : Ce travail montre :- le lien entre morphométrie et complications après EP, et la faisabilité d’EP standards pour la crosse.- le modèle porcin est inapproprié pour tester les EP de l’AA. - la rigidification de la paroi en cas de DAo influencera le choix des futurs EP
Objectives: characterize (1) arch morphometry to examine criteria favoring complications after thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) and feasibility of « off-the-shelf » fenestrated devices.(2) mechanical properties of ascending aorta (AA) in swine and humans, with and without aortic dissection.Materials and methods : Morphometric characterization : Computed tomographic angiography were analysed to calculate elementary morphometric, geometric and supra-aortic trunks data Mechanical characterization : In vivo: arterial pressure and diameters measured with echocardiophy are used to calculate elastic parameters.Ex vivo: biaxial tensile testing performed on AA plus histological and microstructural analysis. Results :Morphometric characterization : In > 75% of cases supra-aortic branches are positioned within 15° of each other and distances between them have a variability of ± 4 mm.Independant factors associated with endoleak, bird beak and mis-positioning are respectively : (1) short proximal neck (2) landing zone angulation (cut-off value: 51°); and (3) tortuosity index (cut-off value: 1.68). Mechanical characterization : in vivo: greater compliance of swine aorta compared to humans and a stiffer aorta in case of aortic dissectionBiaxial testing: linear stress-strain behavior of swine aorta, compared to a non linear one in human. Conclusion : our study reveals :- the impact of anatomy on complications occurrence after TEVAR, and suitable arguments for « off-the-shelf » fenestrated devices.- swine model is inappropriate to test AA dedicated stent-graft.- stiffer wall in aortic dissection has consequences on the choice of futur devices dedicated to AA

Les techniques endovasculaires, particulièrement pour l’aorte, sont en plein essor en chirurgie vasculaire. Ces techniques mini-invasives permettent de diminuer l’agression chirurgicale habituellement importante lors de la chirurgie conventionnelle. Les limites techniques sont repoussées à certaines localisations de l’aorte qui étaient il y a encore peu de temps inaccessibles aux endoprothèses. Le succès et l’efficience de ces interventions reposent en partie sur l'élaboration et la mise en œuvre de nouveaux outils d'aide à la décision. Ce travail entend contribuer à l’amélioration des procédures interventionnelles aortiques grâce à une meilleure exploitation de l’imagerie pré et peropératoire. Cette démarche s’inscrit dans le cadre plus général des Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur, dont les concepts sont revisités pour les transposer au domaine de la chirurgie endovasculaire. Trois axes sont développés afin de sécuriser et optimiser la pose d'endoprothèse. Le premier est focalisé sur l’analyse préopératoire du scanner (sizing) et montre les limites des outils de mesure actuels et évalue la précision d’un nouveau critère de mesure des longueurs de l’aorte (courbure externe). Le deuxième axe se positionne sur le versant peropératoire et montre la contribution de la réalité augmentée dans la pose d’une endoprothèse aortique. Le troisième axe s’intéresse au problème plus général des interventions sur les tissus mous et particulièrement aux déformations artérielles qui surviennent au cours des procédures interventionnelles qui mettent en défaut le recalage rigide lors de la fusion d’images. Nous présentons une approche originale basée sur un modèle numérique de prédiction des déformations qui utilise la simulation par éléments finis en y intégrant des paramètres géométriques et anatomo-mécaniques spécifique-patient extraits du scanner préopératoire
The development of endovascular aortic procedures is growing. These mini-invasive techniques allow a reduction of surgical trauma, usually important in conventional open surgery. The technical limitations of endovascular repair are pushed to special aortic localizations which were in the past decade indication for open repair. Success and efficiency of such procedures are based on the development and the implementation of decision-making tools. This work aims to improve endovascular procedures thanks to a better utilization of pre and intraoperative imaging. This approach is in the line with the framework of computer-assisted surgery whose concepts are applied to vascular surgery. The optimization of endograft deployment is considered in three steps. The first part is dedicated to preoperative imaging analysis and shows the limits of the current sizing tools. The accuracy of a new measurement criterion is assessed (outer curvature length). The second part deals with intraoperative imaging and shows the contribution of augmented reality in endovascular aortic repair. In the last part, image guided surgery on soft tissues is addressed, especially the arterial deformations occurring during endovascular procedures which disprove rigid registration in fusion imaging. The use of finite element simulation to deal with this issue is presented. We report an original approach based on a predictive model of deformations using finite element simulation with geometrical and anatomo-mechanical patient specific parameters extracted from the preoperative CT-scan