Academic literature on the topic 'Endoprothèses pour anévrisme aortique'

Introduction. Les anévrismes de la crosse aortique distale sont plus rares que ceux de l’aorte ascendante. Ils sont le plus souvent découverts à l'occasion d'une radiographie pulmonaire effectuée systématiquement ou pour une autre pathologie. Plus rarement, c'est une complication qui le révèle : soit compression, soit fissuration ou rupture. Le scanner et l'imagerie par résonance magnétique sont les examens de choix dans le diagnostic des anévrismes de la crosse aortique. Le traitement est chirurgical. Le but de ce travail est de monter un cas d’anévrisme de la crosse aortique distale englobant l’origine de l’artère sous clavière. Observation. Nous rapportons l’observation d’un patient âgé de 50 ans sans antécédents hospitalisé dans notre service à la suite de découvert fortuite lors d’un bilan d’une dysphonie d’un anévrisme de la crosse aortique. Préopératoire : Il était au stade II de la NYHA présentant une dysphonie depuis quelques mois. Radiographie pulmonaire : ICT à 0 ,60. ECG : RRS. Échocardiographie : Anévrisme de la drosse distale, insuffisance aortique grade II à valve souple. Per opératoire : Volumineux anévrisme de la crosse aortique distale prenant l’origine de l’artère sous clavière gauche. Angio-TDM thoracique : Anévrisme de la crosse 82/72 mm. Coronarographie : Fistule coronaro- auriculaire gauche. Le geste : Mise à plat de l’anévrisme, rétablissement de la continuité aortique par un tube en Dacron numéro 28 implanté en terminoterminale en hypothermie profonde et arrêt circulatoire et réimplantation de l’artère sous clavière dans la prothèse par l’intermédiaire d’un tube en dacron numéro 10. Les suites post opératoires étaient défavorables avec décès du patient en J 3 par défaillance circulatoire. Conclusion. Les anévrismes de la crosse aortique sont rares, d’étiologies diverses et posent des problèmes de technique chirurgicale très spécifiques. L’abord chirurgical de la crosse est très difficile.

Introduction : La localisation anévrysmale au niveau de la crosse aortique est exceptionnelle, plus rare que celle d’aorte ascendante. C’est une affection grave vu le risque de rupture imposant une chirurgie urgente. Le diagnostic repose sur l’angioscanner et l’angioIRM thoracique. Ce cas est pour nous l’occasion de faire rappeler la gravité de cette affection aussi bien pour les malades que pour les chirurgiens cardiaques. Méthodes : Nous rapportons l'observation d'un adulte âgé de 53 ans aux antécédents d’une chute du premier étage d’un bâtiment il y a deux ans, hospitalisé pour exploration d’une hémoptysie de moyenne abondance et la découverte à la radiographie pulmonaire d’une opacité du lobe supérieur du poumon gauche. Devant cette image suspecte, un angioscanner thoracique a été réalisé montrant le faux anévrysme de la crosse aortique. L’ECG était sans particularité. Le bilan biologique montrait une anémie. Le patient a été opéré sous circulation extracorporelle établie entre l’artère fémorale et la veine fémorale avec hypothermie profonde et arrêt circulatoire. L’exploration peropératoire montre un énorme faux anévrysme de la crosse aortique colmaté par le lobe supérieur du poumon gauche avec fistulisation du faux anévrysme dans ce dernier. L’intervention avait consisté après mise à plat du faux anévrisme en la réparation de la perte de substance aortique par un patch en dacron latéral sous arrêt circulatoire et aveuglement de la brèche pulmonaire. Résultats : Les suites postopératoires immédiates étaient défavorables avec décès du patient par choc cardiogénique réfractaire. Conclusion : Les progrès de l'imagerie font de l'angioTDM et l’angioIRM les examens de choix dans la détection des faux anévrismes de la crosse aortique. L'indication opératoire est formelle dans tous les cas de faux anévrismes de la crosse aortique car l'évolution spontanée est mortelle. En fait, le véritable traitement est la chirurgie ou l’endovasculaire.

Introduction : La rupture traumatique de l’isthme aortique représente un problème majeur dans la prise en charge du patient polytraumatisé. Dans 90 % des cas, la décélération est le mécanisme principal des lésions de l’isthme. Elle est fatale sur les lieux de l’accident dans 50 à 80 % des cas et 8 à 10 % décèdent dans les six heures suivant l’accident. Dans 80 % des cas, elle est associée à d’autres lésions ; souvent il s’agit d’une rupture complète mettant en jeu le pronostic vital ; Il arrive que la rupture soit d’évolution insidieuse (rupture contenue), elle est découverte au stade d’anévrysme, la tendance naturelle de ces faux anévrismes étant de s’étendre progressivement jusqu’à la rupture. Le traitement chirurgical précoce est longtemps resté la règle malgré des complications péri-opératoires redoutables. L’émergence et le développement du traitement endovasculaire de ces lésions a bouleversé la prise en charge. Nous rapportons 3 cas cliniques. Méthodes : Entre 2001 et 2016, trois patients, âgés de 34, 29 et 43 ans, ont été opérés au sein de notre établissement. Un patient a eu une rupture aortique traumatique aiguë, deux avaient un anévrisme traumatique chronique de l'isthme aortique. Le diagnostic a été évoqué chez un patient devant l’apparition d’une voix rauque, à l’examen radiologique chez un patient et dans les suites du traumatisme pour le dernier devant la constatation d’un épanchement pleural et élargissement du médiastin. Le diagnostic a été confirmé par la pratique d’une tomodensitométrie thoracique. La réparation a été pratiquée sous circulation fémoro-fémorale d’assistance, l’anévrysme a été abordé par thoracotomie postérolatérale gauche. La réparation a consisté en une mise à plat puis en une résection de l’anévrysme et implantation d’un tube prothétique. Résultat : Aucun décès hospitalier ni de complications neurologiques et aucun patient n’a été repris pour hémorragie. Un patient a développé une insuffisance rénale aigue secondaire à une rhabdomyolyse du membre inférieur et qui a bénéficié d’une hémodialyse avec récupération à la fin de la troisième semaine. Conclusion : La rupture traumatique de l’isthme aortique est une complication grave mettant en jeu le pronostic vital souvent sur les lieux de l’accident, avec le recul des différents auteurs, pour une certaine catégorie de patients le traitement chirurgical peut être retardé sous couvert d’un traitement médical (vasodilatateur et bétabloquant) ; ceci sous surveillance médical stricte. L’avènement des techniques endovasculaires a changé le pronostic de ces patients (mortalité opératoire et complications neurologiques essentiellement).

Introduction : Les complications emboliques de l’endocardite infectieuse sont graves et mettent en jeu le pronostic vital. Parmi ces complications emboliques, les complications cérébrales. Leur prévalence varie entre 10 et 65 % selon les études et selon la technique d’imagerie utilisée. Leur spectre est large. Il comprend les AVC ischémiques et hémorragiques, les AIT, les AVC silencieux. La constatation échocardiographique d’une végétation de plus de 15 mm, mobile, dont la taille varie au cours du suivi ou à staphylocoque doré doit faire craindre un risque embolique accru. Le but de ce travail est de montrer qu’une coronarographie peut se compliquer d’endocardite et que cette dernière peut se compliquer d’une rupture d’un anévrisme mycotique cérébral. Observation : Nous rapportons l’observation d’un adulte âgé de 47 ans connu pour syndrome coronarien ayant bénéficié d’une coronarographie et qui a présenté quelques jours après une fièvre à 40°c qui a été rattachée à une endocardite vu le contexte. Le malade a présenté deux jours après son admission un hématome cérébral suite à la rupture d’un anévrysme mycotique cérébral sans séquelle. En préopératoire, la radiographie pulmonaire objective un ICT a 0 ,58 et des opacités floconneuses bilatérales ; l’ECG : Tachycardie sinusale ; Echocardiographie : insuffisance aortique massive, végétation aortique à 13 mm, VG non dilaté, FE : 60 %, PAPS : 55 mm hg ; l’ETO a confirmé l’insuffisance aortique et la présence de végétation et a objectivé un abcès du trigone mitro-aortique. Hémoculture positive à staphylocoque doré et bilan rénal perturbé. IRM cérébrale : hématome cérébral suite à la rupture d’un anévrysme mycotique cérébral. TDM abdominale : Multiples abcès et foyers de nécrose splénique et hépatique. Exploration per opératoire : Grosse végétation au niveau de la cusp non coronaire avec déchirure de cette dernière et présence d’un abcès annulaire détergé au niveau non coronaire. Le geste était la résection des cusps aortiques et les végétations ont été envoyées en bactériologie, réparation de l’anneau aortique du coté non coronaire et remplacement valvulaire aortique par une prothèse mécanique. Les suites post opératoires étaient simples. Conclusion : Les manifestations emboliques cérébrales de l’EI sont associées à une discrète surmortalité. Un diagnostic rapide et l’instauration d’une antibiothérapie appropriée sont d’une importance majeure pour limiter le risque de complications emboliques neurologiques.

Ce travail est une contribution au développement de micromuscles artificiels reposant sur une voie innovante de production, au sein du corps humain, d'énergie mécanique à partir de l'énergie chimique par processus osmotique. La recherche a un caractère générique, les applications biomédicales potentielles étant nombreuses ; elle s'appuie sur un cas concret de conception d'une structure à membrane semi-perméable gonflable (joint osmotique) destiné à éliminer les endofuites se produisant fréquemment au niveau des endoprothèses pour anévrisme de l��aorte abdominale. Après l’exposé du phénomène d’osmose et de l’application envisagée, l’étude se décompose en deux parties. La première partie porte sur la caractérisation osmo-mécanique du système osmotique eau/membrane d’acétate de cellulose/saccharose. Des dispositifs expérimentaux originaux ont été mis en place. Dans le domaine d’utilisation envisagé, la membrane présente un comportement mécanique principalement élasto-plastique et sa perméabilité dépend fortement de son état de déformation. Dans la seconde partie, un modèle numérique de la zone de contact entre le collet de l’anévrisme et l’endoprothèse munie d’un joint gonflable est mis en place. La modélisation du joint membranaire s’appuie sur les résultats de la première partie. Les comportements mécaniques de l'endoprothèse et de l’aorte sont modélisés sur la base de résultats de la littérature respectivement par une simple loi isotrope élastique linéaire et un potentiel hyperélastique isotrope en série de Rivlin. Une étude paramétrique permet alors de souligner la faisabilité de cette endoprothèse et l’influence de quelques paramètres de conception sur ses performances
This work is a contribution to the development of artificial micromuscles lays on an innovating “in-vivo” way of energy conversion. The idea is to use the osmotic process to convert a chemical energy into a mechanical one. This study is generic as the potential biomedical applications might be numerous; it is based on the design of an inflatable semipermeable membrane structure (joined osmotic) intended to avoid endoleaks occurring from abdominal aorta aneurysm endoprosthesis. After presenting the osmotic phenomenon and the considered applications, the study breaks up into two parts. The first part carries on the osmo-mechanical characterization of the osmotic system water/cellulose-acetate membrane/saccharose. This was made possible thanks to the development of original experimental devices. Regarding the targeted range of use, the membrane’s mechanical behavior is mainly elastoplastic and its permeability strongly depends on its strain state. In the second part, we develop a numerical model of the contact area between the aneurysm neck and the endoprosthesis equipped with an inflatable joint. The modeling of the membrane joint is based on the results of the first part. The mechanical behaviors of the endoprosthesis and the aorta are modelled on the basis of literature’s result, respectively by a simple linear elastic isotropic law and an isotropic hyperelastic potential of Rivlin series. A parametric study then underlines the feasibility of this endoprosthesis and the influences of few design parameters on its performances

Les endofuites sont des complications évolutives des traitements endovasculaires des anévrysmes de l’aorte abdominale sous rénale et exposent au risque persistant d’évolution vers la rupture en maintenant une pression positive au sein du sac anévrysmal théoriquement exclu de la circulation générale par l’endoprothèse. Différents types d’endofuites sont décrits selon leur origine et mécanismes d’action. Les endofuites de type 2, définies par une circulation rétrograde au sein du sac anévrysmal depuis les artères mésentérique inférieure ou lombaires pose un problème de prise en charge thérapeutique. A travers la modélisation chez l’animal d’anévrysmes traités par endoprothèses et sièges d’endofuites de type 2, cette étude expérimentale établit qu’une seule de ces endofuites suffit pour créer une pression positive anévrysmale. Elle établit également la faisabilité d’un traitement coelioscopique des endofuites de type 2 permettant une baisse significative de cette pression tout en offrant une alternative thérapeutique peu invasive.

Le traitement endovasculaire (EVAR) de l'anévrisme de l'aorte abdominale (AAA) vise à mettre en place une endoprothèse (EP) au sein du sac anévrismal afin d'éviter sa rupture. Si cette chirurgie a l'avantage d'être mini-invasive et de pouvoir être utilisée pour des patients non éligibles à la chirurgie ouverte classique, il existe cependant plusieurs événements indésirables, pouvant apparaître au cours du suivi du patient. Mieux connaître le comportement mécanique des EPs permettrait ainsi d'améliorer leur conception et leur durabilité, principaux verrous au recours systématique à l'EVAR. Ainsi, une méthode de modélisation numérique multi matériaux des EPs a été développée. Les modèles numériques d'EPs ont été validés à partir d'une analyse d'images 3D obtenues par tomographie aux rayons X, montrant ainsi leur fiabilité. Les performances mécaniques de plusieurs EPs disponibles sur le marché ont ensuite été évaluées sur différents essais de plus en plus proches des conditions in vivo subies par ces dispositifs. Les EPs ont ainsi été soumises à des essais de flexion pure puis à des essais combinant flexion et pressurisation. La flexibilité des EPs et la réponse mécanique de leurs composants ont été comparées. Il a été montré que l'architecture de l'EP avait une influence significative sur ses performances mécaniques. Enfin, le déploiement des EPs au sein de deux modèles d'anévrismes a été simulé, permettant de mettre en évidence d'autres complications, comme les endofuites de type I. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à de nombreuses perspectives, et notamment au développement d'un logiciel d'aide à la décision à destination des chirurgiens.

La survenue d'une insuffisance renale aigue apres traitement chirurgical des anevrysmes de l'aorte abdominale sous-renale est consideree comme une complication post-operatoire majeure responsable d'un taux de mortalite eleve. Une augmentation post-operatoire superieure a 20% du taux de creatininemie est frequente (20%) mais ne s'avere etre un facteur predictif de mortalite que lorsqu'elle est associee a une defaillance cardiaque, respiratoire, neurologique et/ou hematologique. Meme chez les patients operes d'anevrysme rompu de l'aorte sous-renale, l'insuffisance renale aigue isolee n'est pas un facteur de mortalite post-operatoire significatif. La pathogenie de ces insuffisances renales aigues est liee au retentissement hemodynamique renal induit par le clampage aortique. La creation d'un modele experimental de clampage aortique sous-renal a permis de reproduire chez l'animal les modifications hemodynamiques systemiques et renales observees chez l'homme. Ce modele experimental fiable et reproductible a ete elabore pour explorer les mecanismes de la vasoconstriction renale generee par le clampage aortique. Afin de prevenir cette vasoconstriction renale, l'utilisation des inhibiteurs calciques sur ce modele experimental se traduit par un effet vasodilatateur systemique sans effet vasodilatateur renal. Seules les techniques endovasculaires permettent d'eviter le clampage aortique et ses consequences deleteres sur les fonctions cardiaque, respiratoire et renale. Bien que la mise en place d'endoprotheses couvertes reduise la mortalite et la morbidite du traitement des anevrysmes de l'aorte sous-renale, le risque d'insuffisance renale post-operatoire reste proche de 10%. La technique de fixation supra-renale des nouvelles generations d'endoprotheses aortiques n'est pas un facteur predictif d'insuffisance renale a court ou a long terme mais procure une exclusion anevrysmale plus efficace que la fixation infra-renale des endoprotheses de premiere generation.

Introduction.Le fibroblaste gingival (FG) est la cellule majoritaire de la gencive. Cette dernière fait face constamment aux agressions physico-chimiques, infectieuses et thermiques. L'une des caractéristiques de la gencive est sa réparation quasi-parfaite suite à une lésion ponctuelle. Ce n'est pas le cas pour d'autres tissus comme la paroi aortique. L'anévrisme aortique (AA) est un affaiblissement de la paroi aortique provoqué par une sécrétion exhaustive de métalloprotéases (MMPs) et en particulier de MMP-9. Il en résulte une dilatation de l'artère. Dans un modèle d'anévrisme de lapin, Durand et al (2012) avait montré que le FG pouvait ralentir, voire réparer un anévrisme. Dans notre étude, nous avons mis en place un modèle de coculture FG/AA d'origine humaine.Chez l'homme, la localisation de la pathologie peut être au niveau abdominal (Anévrisme Aortique Abdominale : AAA) ou thoracique (Anévrisme Aortique Thoracique : AAT). Etant donné que leur étiologie sont différentes, nous avons souhaité savoir s'il existait des différences selon les lésions. Cela nous permettrait en effet de mieux appréhender la prise en charge. Nous avons réalisé une étude comparative histo et physiopathologique entre les AAA et AAT. L'une des différences soulevée, est la présence d'un facteur infectieux au niveau des AAA. C'est un élément à prendre en compte pour une thérapie cellulaire et ainsi nous avons mis en culture des FG en présence de LPS, une endotoxine bactérienne.De plus pour approfondir notre travail sur l'utilisation du FG dans la thérapie cellulaire, nous avons initié une étude sur la plasticité de la sous-population souche des FG en étudiant, notamment leur orientation en cellules vasculaires (cellules endothéliales).Résultats/discussionLe FG, grâce à sa secrétion de TIMP-1, contribue à l'inhibition de la MMP-9 anévrismale. La sécrétion de MMP-9 est plus importante dans les lésions avec athérome (AAA) que celles sans athérome (AAT dans notre étude). Ceci est en corrélation avec la dégradation qui est plus importante dans les AAA que dans les AAT. La MMP-9 est une protéine sécrétée entre autre par les cellules inflammatoires. Une inflammation est présente dans les AAA et pas dans les lésions thoraciques. Ceci pourrait expliquer la différence de sécrétion de MMP-9 et donc de dégradation. Concernant l'origine de cette inflammation, nous avons recherché une cause infectieuse. Porphyromonas gingivalis (Pg) qui est une bactérie importante dans le développement de la parodontite (maladie inflammatoire des tissus de soutien de la dent) a été détectée dans les AAA. Une relation pathologique existerait entre la parodontite et l'AAA mais l'étude devrait être plus poussée pour connaître le mécanisme physiopathologique de ce phénomène. Toutefois, en ce qui concerne la thérapie cellulaire, le LPS qui est une endotoxine du Pg, n'affecte pas la capacité du FG à secréter du TIMP-1.En plus de la possibilité du FG à neutraliser la MMP-9 anévrismale, nous avons souhaité savoir si le FG avait des compétences de différentiation en cellule vasculaire. Un début d'exploration de la plasticité cellulaire de la souche multipotente de FG en cellule endothéliale, donnent des résultats préliminaires encourageants.Conclusion. Le FG pourrait être une cellule prometteuse pour une thérapie cellulaire de l'anévrisme aortique mais des explorations plus poussées sont encore nécessaires pour une telle application
IntroductionGingival fibroblast (GF) is the main cell in gingiva which is constantly facing infectious, thermal and physico-chemical attacks. When a lesion occurs, the repair of gingiva is almost perfect. It is not the case for other tissues as the aortic wall. The aortic aneurysm (AA) is a pathologic expansion of aorta due to a weakening of the wall with an exhaustive secretion of metalloproteinases (MMPs) and particularly of MMP-9. In an aneurysm rabbit model, Durand and al (2012) have showed that GF could slow down or repair the aneurysm. In our study, we have established a co-culture model of human GF and human AA.For human, the location of the aortic disease may be at abdominal level (Abdominal Aortic Aneurysm: AAA) and thoracic level (Thoracic Aortic Aneurysm: TAA). Since the aetiologies are different, we wondered if histo and physiopathologic differences would existe between the both. It is impotant to know that for better supporting the disease. One of the difference between AAA and TAA is the presence of an infectious factor in AAA. This is an element to consider for cell therapy, so we studied the behavior of GF in presence of an endotoxin, the LPS.In addition, to further our work on the use of GF in cell therapy, we have initiated a study of the plasticity of the GF multipotente subpopulation including the differentiation into vascular cells (endothelial cell in particular).Results/DiscussionThanks to its TIMP-1 secretion, GF could contribute to the inhibition of MMP-9 activity in aneurysm. The secretion of MMP-9 in AA with atheroma (AAA) is highter than in TAA (without atheroma in our study). It is correlated to the degradation of AAA which is more important than the degradation of TAA. Inflammatory cells may secrete MMP-9. Inflammation is present in AAA and not in TAA. This, could explain the highter secretion of MMP-9 in abdominal lesion and also the degradation which is more important in AAA than in TAA. As for the origin of this inflammation, we researched an infectious factor. We isolated Porphyromonas gingivalis (Pg) in AAA, which might trigger or aggravate inflammation. This is an important bacterium in the development of periodontitis (inflammatory disease of the tissues supporting the tooth). A pathological relationship may exist between periodontitis and the AAA. The study should be further to know the pathophysiology of AAA related to Pg. But as regards the cell therapy, LPS, which is an endotoxin of Pg would not affect the secretion of TIMP-1 by the GF.In addition to its abilities to inhibate MMP-9 in aneurysm, we wondered if GF would be able to differentiate into vascular cell. An early exploration of GF multipotent subpopulation plasticity reveals a possible opportunity to go further in a the cell therapy.Conclusion.GF might be a promising cell for treating aortic aneurysm but further explorations are still necessary for its application

Les nouvelles technologies d'imagerie basées sur la tomodensitométrie en coupe permettent l'évaluation de très haute qualité de la structure 3D de l'aorte thoracique. La reconstruction virtuelle et les modèles géométriques de l'aorte sont indispensables à l'exploitation des images dont le temps de traitement manuel reste cependant considérable et les outils numériques insuffisants ou inadaptés pour mesurer correctement sa morphologie. L'aorte n'est pas un simple tube de conduction du sang mais un organe de régulation de la pulsatilité des ondes de pression provoquées par l'éjection cardiaque. Ses désordres biomécaniques peuvent accélérer la formation de calcifications dans sa paroi et entrainer des risques de graves complications, comme les anévrismes et les dissections. La réparation aortique basée sur l'implantation d'endoprothèses est en pleine évolution et requiert des renseignements morphologiques précis pour en améliorer le taux de succès. Notre objectif a été d'étudier la géométrie tridimensionnelle de l'aorte en développant des algorithmes appropriés. Une plateforme informatique a été conçue et testée pour étudier trois pathologies de l'aorte: l'athérosclérose calcifiée, l'anévrisme et la dissection. L'hypothèse du travail a été que la géométrie spécifique des artères de chaque individu joue un rôle complémentaire à celui des facteurs de risque traditionnels dans le développement de ces pathologies. Notre premier travail a montré que trois facteurs résument 80% de la variabilité géométrique de l'aorte thoracique: le volume aortique, le déroulement et la symétrie de l'arche aortique, avec des taux de variabilité respectifs de 46%, 22% et 12%. Dans deux travaux suivants, nous avons montré que les calcifications de l'aorte thoracique se concentrent principalement dans la crosse et dans le segment descendant proximal, et que cette distribution était associée à la morphologie de l'aorte indépendamment de l'âge, du sexe, de la surface corporelle et des facteurs de risque traditionnels. Le quatrième travail a montré que le score de dépôt calcique dans toute l'aorte thoracique incluant la crosse était plus étroitement associé aux complications non-cardiaques, vasculaires périphériques et cérébrales, que le score traditionnel de calcium coronaire. Il faut noter que la crosse aortique n'est pas visualisée dans les études de routine de calcium coronaire sans injection. Le cinquième travail décrit un modèle déformable capable de segmenter la lumière aortique dans un contexte pathologique. Il a été appliqué pour étudier de façon automatisée la taille d'un anévrisme abdominal avant et après la pose d'une endoprothèse. Dans le dernier travail, la méthode précédente a été adaptée pour étudier la géométrie aortique des patients atteints de dissection comparativement à un groupe témoin de patients qui en étaient indemnes. Trois variables géométriques ont été identifiées dans le modèle de prédiction du risque de dissection: le diamètre de la crosse, la longueur de l'aorte thoracique et l'âge. En conclusion, nos résultats montrent que les maladies aortiques sont étroitement associées à la géométrie de l'aorte indépendamment des facteurs de risque traditionnels. Les algorithmes que nous avons développés ouvrent la voie à l'automatisation et à une réduction de la variabilité des mesures
New imaging technologies, including those associated with multislice computed tomography, allow to evaluate the structure of the thoracic aorta in 3D with an impressive resolution. Aortic virtual reconstruction and geometric modeling are essential for imaging evaluation because manual measurements are time-consuming, and the available tools still need to be adapted to complex aortic morphologies. The aorta is more than a simple tubular conduit vessel for blood. It also regulates the pulsatile pressure waves that are injected into the arterial system by the left ventricle. The biomechanical disorders produced by these waves can accelerate the formation of calcium deposits within the arterial wall. Furthermore, they are thought to be responsible for severe aortic complications, including aneurysms and dissections. Endovascular aortic repair is a modern technique based on the implantation of an endograft to restore the normal blood flow. Precise morphological measurements are required to improve this technique, for both surgery planning and patient follow up. Our objective was to develop original algorithms to study the aortic geometry in 3D. A computing platform was designed and tested to analyze three main aortic pathologies: calcified atherosclerosis, aneurysms and dissections. The hypothesis of our study was that the individual arterial geometry of a subject plays a complementary role in the development of vascular pathologies beyond traditional risk factors. Our first work revealed that 80% of the total geometric variability in the thoracic aorta might be explained using 3 factors: the aortic volume, the aortic arc unfolding and its asymmetry. Variability percentages accounted for 46%, 22% and 12%, respectively. The next 2 works, showed that calcifications in the thoracic aorta were concentrated in the aortic arch and in the proximal descending segment. This spatial distribution was associated with aortic morphology, independently of age, sex, body surface area and traditional risk factors. Our fourth article revealed that calcium deposits in the entire thoracic aorta (including the aortic arch) was associated with non-cardiac events, beyond the standard coronary artery calcium score. It is noteworthy that the aortic arch region is systematically excluded from standard scans. Our fifth manuscript described a novel deformable model applied to the aortic segmentation under pathological contexts. It was used to estimate the size and shape of abdominal aneurysms before and after endograft implantation. In the last work, this method was adapted to study the geometry of the thoracic aorta of patients with an aortic dissection with respect to a control group. Three anatomic variables were identified for the risk prediction model: the aortic arch diameter, the thoracic aortic length and the age of the patient. In conclusion, our results show that aortic diseases are closely associated with aortic geometry, independently from traditional risk factors. The developed algorithms improved the automation of measurements and reduced the variability of the estimations

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.

L'anévrisme de l'aorte abdominale est une pathologie devant être traitée par chirurgie quand son diamètre atteint 5.5cm, en raison d’un risque de rupture qui est souvent mortelle. La chirurgie endovasculaire consiste à déployer une endoprothèse dans l’anévrisme pour l’exclure de la circulation sanguine. Cette chirurgie souffre cependant d'un taux relativement élevé de complications post-opératoires à long terme, nécessitant des interventions coûteuses. Ces complications sont principalement d’origine mécanique et pourraient être anticipées grâce à la simulation numérique.Cette thèse a pour objectif d'élaborer une méthodologie de simulation personnalisée de déploiement d'endoprothèses dans des anévrismes, dans le but final de fournir un outil d'aide à la décision aux praticiens hospitaliers pour améliorer leur planning pré-opératoire.Une méthodologie permettant de déployer numériquement des endoprothèses bifurquées, composées de plusieurs modules, dans des anévrismes aortiques personnalisés, de géométries quelconques, a été conçue. Des simulations numériques ont été effectuées sur cinq cas cliniques réels, dont des cas fortement tortueux et complexes àplanifier pour les praticiens hospitaliers. La méthodologie a été validée par comparaison des résultats numériques avec la position des stents sur les scanners post-opératoires.La capacité de la méthodologie numérique à simuler le déploiement d’endoprothèses dans des géométries personnalisées d’anévrismes aortiques a été démontrée. Ces simulations possèdent un fort potentiel, en pouvant permettre de mieux adapter les endoprothèses aux patients et d’anticiper les complications post-opératoires dès le planning pré-opératoire
Abdominal aortic aneurysm is a pathology which needs to be treated by surgery when its diameter reaches 5.5cm, due to high risk of rupture that is often lethal. Endovascular repair consists in deploying a stent-graft inside the aneurysmal sac to exclude it from the blood flow. However, the drawback of this surgery is the relatively important post-operative complication rate at long-term, requiring costly secondary interventions. The origin of these complications is mainly related to mechanics and therefore, they could be prevented thanks to numerical simulation.The objective of this thesis is to elaborate a simulation methodology to deploy in silico stent-grafts in patient-specific aneurysms. The ultimate goal is to provide practioners with a computer aided decision tool to improve their pre-operative planning.A methodology was developed to simulate the deployment of bifurcated stent-grafts, composed of several modules, in patient-specific aortic aneurysms, whatever their geometry. Finite-element analyses were performed on several clinical cases from real patients, some of them which were highly tortuous and complex for practioners to achieve an accurate preoperative planning. The methodology was validated by comparing numerical results with the position of the stents in the post-operative scans.The ability of finite-element analyses to simulate stent-graft deployment in patient-specific aortic aneurysm geometries was proved in this thesis. Simulations have great potential for adapting stent-grafts to each patient and for anticipating possible post-operative complications at the stage of pre-operative planning

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde chez les personnes âgées de plus de 65 ans. Parmi les maladies artérielles, l'anévrisme, maladie asymptomatique, est une dilatation localisée et permanente de la paroi d'une artère aboutissant à la formation d'une poche de taille variable. Soumis aux impulsions sanguines, l'anévrisme augmente progressivement et lorsqu'il se rompt, provoque une hémorragie interne pouvant entraîner la mort. Ce projet de recherche concerne le traitement endovasculaire des Anévrismes de l'Aorte Thoracique dont le traitement consiste à déployer une endoprothèse par voie fémorale. Actuellement, les chirurgiens planifient leurs interventions uniquement à partir d'informations issues de l'imagerie médicale. Cette procédure n'est pas totalement fiable et des limites liées à des configurations anatomiques complexes et à la difficulté du geste minimalement invasif persistent. Dans ce contexte, l'objectif est de développer un outil numérique réalisant des simulations virtuelles de ce traitement endovasculaire. Afin d'appréhender le comportement mécanique complexe du tissu artériel, des expérimentations avec une technique de corrélation d'images ont été réalisées sur des prélèvements humains d'aortes thoraciques. Des simulations d'écoulement sanguin dans l'aorte thoracique ont ensuite été réalisées chez un patient sain avec le logiciel OpenFOAM dans lequel un modèle rhéologique prenant en compte les effets viscoélastique et rhéofluidifiant du sang a été développé. En parallèle et en prévision de la modélisation complète de l'acte chirurgical, des calculs numériques sur la montée des outils chirurgicaux dans l'aorte thoracique ont été réalisés en se basant sur des travaux précédents au laboratoire sur la montée des outils dans l'aorte abdominale. L'approche envisagée s'inscrit ainsi dans le cadre des gestes médicaux et chirurgicaux assistés par ordinateur afin de proposer une solution personnalisée opérationnelle pour le choix d'un système de largage et d'une endoprothèse adaptés
Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide. Their analysis leads to multidisciplinary problems that require diversity, transversal and complementary approaches. This contribution is part of a research project in Computer Aided Surgery and intends to contribute to the improvement of TEVAR procedures in terms of accuracy and optimization of the operating strategy. In this study, stereocorrelation technique is used to measure the strain field under a human aortic arch in order to identify its mechanical behaviour. Blood flow simulations in the thoracic aorta were then carried out for a healthy patient using the open source OpenFOAM software. A rheological model derived from polymer rheology, considers viscous, shear thinning and other stress overshoot behaviours. In parallel and in anticipation of the complete modeling of the surgical procedure, numerical calculations ofthe rise of the surgical tools in the thoracic aorta were carried out based on previous work in the laboratory regarding the abdominal aorta. This study aims to virtually simulate the whole endovascular stent graft procedure for an aortic aneurysm. This procedure has a high rate of short-term success and its indication compared to open surgery is increasing. Despite many benefits such as reduced blood loss and reduced recovery time, the hindsight is insufficient and there are limitations related to complex anatomical configurations. This procedure therefore needs to be more reliable and secure. In this context, it is important to identify the mechanical behavior of the aorta for further numerical simulations

Le traitement endovasculaire des anévrismes de l’aorte (Endovascular Aneurysm Repair ou EVAR) est une chirurgie mini-invasive qui consiste à faire glisser une endoprothèse par voie fémorale jusqu’au niveau de l’anévrisme afin de re-canaliser le flux sanguin. Les principales complications qui peuvent survenir sont les phénomènes de migration et d’endofuites (écoulement persistant de sang dans le sac anévrismal) de type Ia. Ces phénomènes apparaissent lorsque l’étanchéité n’est plus assurée entre l’extrémité proximale de l’endoprothèse et le vaisseau sanguin. Dans ce travail, des simulations paramétrées de déploiement complet d’un système de pose de stent ont été développées en utilisant la Méthode des Éléments Finis (FEM) afin d’étudier la stabilité du contact lors du largage d’une endoprothèse en nitinol dans un Anévrisme de l’Aorte Thoracique (AAT) réaliste. Les facteurs suivants associés à ces complications ont été étudiés : (1) la longueur de la zone de fixation proximale (PASL), (2) la valeur de surdimensionnement ou « oversizing » du stent (O %), (3) la valeur du coefficient de frottement entre le stent et l’aorte (µ) et (4) l’angulation du collet proximal. L’influence de la présence de calcifications sur le comportement biomécanique de l’endoprothèse lors de son déploiement dans les zones de fixation a également été analysée. Les résultats des simulations ont montré qu’une PASL supérieure à 18 mm est un facteur décisif pour éviter la migration de l’endoprothèse pour une angulation du collet de l’anévrisme de 60° et dans des conditions de contact glissant (µ=0,05). L’augmentation de la valeur de l’oversizing de 10 % à 20 % améliore la résistance de la fixation de la prothèse. En revanche, un oversizing supérieur à 25 % pour une angulation du collet de 60° entraine des déformations excentriques ainsi que la ruine du stent. D’autre part, aucune migration n’a été observée dans un modèle d’aorte idéalisé où l’angulation du collet était de 0°, la PASL de 18 mm et le coefficient de frottement µ de 0,05. Afin d’améliorer le contact et de prévenir l’apparition de phénomènes de migration et d’endofuite de type Ia chez des patients présentant une aorte tortueuse et calcifiée avec un anévrisme fortement angulé, un nouveau design de stent a été proposé, basé sur les résultats des simulations numériques effectuées. La principale difficulté était de trouver un compromis entre flexibilité et raideur. Les résultats des simulations réalisées avec ce nouveau stent ont montré une amélioration de la stabilité de contact, ce qui a pour effet de limiter l’apparition des phénomènes de migration et donc de réduire les complications liées à la procédure endovasculaire
The main mechanical related problems of endovascular aneurysm repair are migration and endoleak type Ia. They occur when there is no effective seal between the proximal end of stent-graft and the vessel. In this work, we have developed parameterized-deployment simulations of a complete stenting system using finite element method (FEM) to investigate the contact stiffness of a nitinol stent in a realistic Thoracic Aortic Aneurysm (TAA). Therefore, the following factors associated with these complications have evaluated: (1) Proximal Attachment Site Length (PASL), (2) stent Oversizing value (O %), (3) different contact friction situations (stent/aorta) and (4) proximal neck angulation. The calcification impact on the biomechanical behaviour of the deployment at the attachment zone has also been investigated. The simulation results showed that PASL>18mm was a crucial factor to prevent migration at a neck angle of 60⁰and smoothest contact condition (μ=0.05). The increase in (O %) ranging from 10% to 20% improved the fixation strength; however, O % ≥ 25% at 60° caused eccentric deformation and stent collapse. No migration was reported in an idealized aorta model with a neck angle of 0⁰, PASL=18mm and μ=0.05. The numerical observations are used as a guide to optimize the stent design in such neck morphology to strengthen the contact and prevent migration or endoleak type Ia. The optimized stent results showed better contact stability to resist the migration. They also showed a good compromise of stent design requirements (flexibility and stiffness). Moreover, the new design can also prevent the risk of folding or collapse of stent struts by mitigating the energy of eccentric deformation caused by high angulation and oversizing

Les écoulements dans des singularités géométriques du système cardio-vasculaire sont étudiés. L'objectif est de corréler leur dynamique à l'évolution des pathologies. Pour cela, des index/marqueurs hémodynamiques (frottement pariétal, structures vorticales…) sont introduits et corrélés à des évènements cliniques sévères. Plusieurs cas sont étudiés: courbures, bifurcations, rétrécissement, élargissement de section, valves, ainsi que des cas pathologiques (anévrisme, sténose, dissection aortique).