Chirurgie endovasculaire virtuelle : Application à la dissection aortique

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans le monde. Parmi ces maladies, la dissection aortique constitue une pathologie méconnue et difficile à traiter, avec un taux de survie, pour les cas les plus graves ne dépassant pas les 10%. Cette pathologie survient dans l’aorte et se caractérise par l’irruption de sang à l’intérieur de la paroi de l’aorte. Elle correspond à une déchirure localisée des couches internes de la paroi aortique, appelée porte d'entrée, par laquelle le sang sous pression pénètre et décolle les différentes couches qui constituent la paroi de l'aorte. Le traitement endovasculaire vise à obturer la fausse lumière à l'aide d'un stent. Les outils actuels de la chirurgie endovasculaire reposent uniquement sur les techniques d'imagerie médicale. Comme les images sont prises avant l'intervention, elles ne tiennent pas compte de la déformation de la structure vasculaire par la prothèse. Les phénomènes de flux sanguin postopératoire dans le traitement endovasculaire des dissections aortiques sont rares. L'hémodynamique du sang dans l'aorte après une intervention est critique car le déploiement du stent modifie le flux sanguin. Cette thèse a pour but de présenter un outil numérique, issu du logiciel open-source FOAM-Extend®, permettant des simulations numériques multiphysiques réalisant le couplage fluide-structure entre l'hémodynamique et la déformation artérielle pour aider au processus de planification. En outre, à l'aide du logiciel Abaqus, nous réalisons le placement des outils chirurgicaux dans un AD "bio-fidèle" modèle. Cela permettra de prédire la déformation du lambeau et de la paroi de l'artère lors de la mise en place des outils. Et aussi, avec la simulation numérique, nous pourrons réaliser l'hémodynamique dans l'aorte du postopératoire pour prédire la modification du flux. Enfin, les résultats de la simulation numérique sont comparés aux données de l'IRM pour avoir une validation des modèles numériques.Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of mortality in the European Union and accounted for about 36% of all deaths in 2019. Among these diseases, aortic dissection is relatively unknown and difficult to treat, with a survival rate for most severe cases not exceeding 10%. This pathology occurs when an injury leads to a localized tear of the innermost layer of the aorta, called the entry port. It allows blood to flow between the layers of the aortic wall, forcing the layers apart and creating a false lumen. The dissection of these layers may extend over a long portion of the thoracic and abdominal aorta. Endovascular treatment seeks to obliterate the entrances to the false lumen with a stent. The currently available surgical tools for endovascular procedures are selected only from information based on medical imaging techniques. The images are carried out before the intervention and therefore do not consider the deformation of the vascular structure by the implementation of the prosthesis. While many biomechanical studies have been done on the endovascular treatment of aneurysms of the abdominal aorta, there are, however, very few studies on aortic dissections. However,there are few studies as well on the postoperative demonstration of blood flow phenomena in the aortic dissection endovascular treatment. It is crucial to study the hemodynamic of blood in the aorta after an intervention, because the deployment of a stent leads to modifications in the blood flow. For the surgeons, the procedure can only be performed empirically, using MRI-4D images to view the post-operative flow of the patient's blood in the aorta with the stent. The numerical simulation method, instead allows us to simulate the complete endovascular procedure for an adapted recommendation during surgical planning. This thesis aims to present a numerical tool, from the open-source software FOAM-Extend, allowing for Multiphysics numerical simulations, performing the fluid-structure coupling between the hemodynamics and the arterial deformation to assist in the planning process. In addition, using Abaqus software, we realized the placement of the surgical tools in a “biomechano-faithful” aortic dissection model. This model will be able to predict the deformation of the flap and the artery wall during the implementation of the tools. Also, with the numerical simulation, we could obtain the postoperative hemodynamic in the aorta, to predict the modification of flow. Finally, the numerical simulation results are compared with the MRI data to have a validation of the numerical models. There is a parallel thesis that focuses on flows in aorta phantoms PIV applied in AD (same geometry) and enables the confrontation and inter-validation of both model methods at the time of the study