Caractérisation in vitro de la technique endovasculaire d'embolisation par colle chirurgicale

In vitro characterization of the endovascular technique of glue embolization

• Auteur / Autrice : Mihai-Cristinel Sandulache
• Direction : Dominique Barthès-Biesel, Anne-Virginie Salsac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bio-ingénierie, biomécanique, biomatériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Mécanique des fluides

Sang

Gouttes

Polymérisation

Dynamique

Injections

Hépatectomie

Adhésifs en chirurgie

Embolisation

Mots clés libres

Colle chirurgicale

Fluides non miscibles

Dynamique d'injection

Co-écoulement

Formation des gouttes

Nombre de Weber

Dripping

Jetting

Résumé

L’embolisation par colle est une technique endovasculaire peu invasive utilisée pour arrêter l’écoulement sanguin en injectant un mélange de colle chirurgicale liquide et huile iodée, qui polymérise au contact du sang. Elle repose à l’heure actuelle sur les connaissances empiriques et la compétence du praticien. L’objectif de la thèse a été de réaliser une étude fondamentale des phénomènes de convection et polymérisation du mélange de colle dans l’écoulement sanguin. La thèse porte en particulier sur l’étude de l’embolisation hépatique. Un dispositif expérimental a été mis au point afin de reproduire in vitro l’injection de la colle dans la veine porte. Les expériences ont été réalisées en similarité avec le cas physiologique. Dans un premier temps, nous avons négligé la polymérisation de la colle et utilisé deux liquides non-polymérisants et non-miscibles. Lors de l’injection du liquide ‘intérieur’ dans un liquide ‘extérieur’ en co-écoulement confiné, les régimes d’éjection de ‘dripping’ et ‘jetting’ ont été identifiés, la transition entre les deux régimes étant gouvernée par le nombre de Weber. Un modèle théorique a été développé pour prédire la taille des gouttes dans le régime de dripping. Dans un deuxième temps, nous nous sommes rapprochés du cas physiologique en injectant les mélanges de colle chirurgicale dans un liquide simulant le sang. Nous avons étudié l’effet de la polymérisation sur la convection du liquide injecté. La polymérisation conduit au changement des propriétés physiques de l’interface entre les deux liquides dans le sens d’empêcher le détachement du liquide injecté. Les résultats obtenus permettront l’optimisation la technique d’embolisation.

Glue embolization is a minimally invasive endovascular technique used to arrest the blood flow by injecting a mixture of liquid surgical glue and iodized oil, which polymerizes in contact with blood. It is currently performed based on empirical knowledge and the skills of the interventional radiologist. The aim of the thesis is to conduct a fundamental study of the convection and the polymerization of the mixture of glue in the blood flow. The thesis focuses in particular on the study of liver embolization. An experimental device was developed to reproduce in vitro the injection of glue into the portal vein. The experiments were performed in similarity to the physiological case. At first, we have neglected the polymerization of the glue and we used two non-polymerizing immiscible liquids. During the injection of the inner liquid into an outer one in confined co-flow, the ejection regimes 'dripping' and 'jetting' have been identified, the transition between the two regimes being governed by the number of Weber. A theoretical model was developed to predict the droplet size in the dripping regime. In a second step, we approached the physiological case by injecting mixtures of surgical glue in a liquid simulating the blood. We studied the effect of polymerization on the injected liquid convection. Polymerization leads to changes in physical properties of the interface between two liquids in the sense of preventing the detachment of the injected liquid. The results allow the optimization technique of embolization.