Modélisation biomécanique et pathologies de l'aorte : suivi clinique dans le contexte de la dissection aortique de type B résiduelle

Biomechanics of aortic pathologies : a longitudinal study in the context of residual type B aortic dissection

• Auteur / Autrice : Fatma Khannous
• Direction : Valérie Deplano, Carine Guivier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides
• Date : Soutenance le 23/09/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Franck Jourdan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Piquet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : José-Maria Fullana, Anne-Virginie Salsac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aorte

Biomécanique

Modélisation CFD

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Modélisation numérique

Interaction fluide-Structure

Hémodynamique

Dissection aortique

Suivi clinique

Numerical simulation

Fluid-Structure interaction

Hemodynamics

Aortic dissection

Clinical follow-Up

Résumé

La dissection aortique (DA) est une pathologie vasculaire qui apparaît suite à la fissuration de la couche interne de la paroi aortique. Le sang sous pression s'infiltre alors entre les couches de la paroi qui se délaminent créant ainsi un nouveau chenal de circulation sanguine. Les DAs sont classifiées en deux types : le type A (DATA) qui touche l'aorte ascendante et le type B qui touche l'aorte descendante. La dissection de type B résiduelle (DATBR) quant à elle, correspond initialement à une dissection de type A qui atteint également le segment descendant mais qu’on a traité par le remplacement du segment ascendant seulement par une prothèse. Malgré la prise en charge médicamenteuse, plus de 30% des DATBRs évoluent avec des complications. A ce jour, il est encore difficile de pouvoir anticiper au plus tôt ces éventuelles complications en utilisant les critères cliniques actuels. On se propose donc de caractériser l'hémodynamique des écoulements dans le contexte des DATBR afin d'identifier des paramètres biomécaniques permettant une prédiction précoce de l'évolution de la pathologie. Des modèles numériques représentatifs de la réalité physiopathologique sont développés pour deux cas de patients ayant évolués différemment, suivis sur deux temps post-opératoires. L’analyse comparative de l'hémodynamique dans des topologies anatomiques différentes a permis de souligner le processus multi-factoriel de l’évolution en explicitant le rôle de chaque paramètre biomécanique dans l’apparition d’évènement cliniques délétères

Aortic dissection (AD) is a cardiovascular pathology resulting in the disruption of the intimal layer of the aortic wall. As the tear extends blood flows within aortic wall layers and a second circulating channel opens. Aortic dissections are commonly divided into: type A (TAAD) which involves ascending aorta and type B (TBAD) which does not. While in the majority of TAAD cases the dissection reaches the descending aorta; initial surgical treatment replaces the ascending segment only by a prosthesis. The remaining dissection is thus considered a residual type B aortic dissection (RTBAD) and is treated with anti-hypertensive medical therapy. In the long term, clinical data show that more than 30% of cases evolve with complications. It is, however, still difficult to predict early on the development of adverse clinical events using current clinical criteria. Therefore, we aim in this work to investigate hemodynamics in the context of RTBAD in order to identify predictive biomechanical factors of the pathology’s evolution. Patient-specific numerical models were developed for two patient cases with different types of evolution, studied at two times of clinical follow-up. Investigating two different types of evolution allowed for a comparative analysis of hemodynamics in different anatomical topologies. This helped highlight the multifactorial aspect of evolution’s process through a better understanding of the contribution of each biomechanical parameter to the pathology’s evolution