Analyse des fistules artério-veineuse radio-céphalique mécano-biofidèle personnalisés

Analysis of personalized mechano-bio-faithful radio-cephalic arteriovenous Fistula

• Auteur / Autrice : Yang Yang
• Direction : Benyebka Bou-Saïd
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 19/10/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (Lyon, INSA ; 2007-....) - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] / LaMCoS
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TMI - Tribologie et Mécanique des Interfaces
• Jury : Président / Présidente : Philippe Vezin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benyebka Bou-Saïd, Philippe Vezin, Shengzhang Wang, Pascale Kulisa, Patrick Lermusiaux, Hassan Zahouani
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Vezin, Shengzhang Wang

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fistules artérioveineuses

Maladies rénales

Insuffisance rénale chronique

Biomécanique

Mots clés libres

Biomécanique

Insuffisance Rénale Chronique (IRC)

Fistules artérioveineuses

Dialyse

Maturation

Perte d'énergie

Simulation numérique

Contrainte de cisaillement

Biomechanics

CKD - Chronic Kidney Disease

Arteriovenous fistula

Dialysis

Maturation

Energy loss

Numerical simulation

Shear stress

Résumé

L'insuffisance rénale terminale (IRT) est l'une des principales maladies chroniques dans le monde, avec une incidence élevée et des dommages importants. Pour les patients atteints d'IRT, un traitement par dialyse efficace et en temps voulu est le moyen le plus discuté de maintenir leur vie. L'accès vasculaire (AV)pour la dialyse doit être un accès fiable et simple qui permet l'introduction et le retour du sang rapidement et correctement. Il est nécessaire de connecter l'artère et la veine superficielle pour construire un AV répondant aux exigences de la dialyse, appelé fistule artério-veineuse (FAV). La FAV utilise les vaisseaux natifs et est développée pour s'adapter aux caractéristiques anatomiques et physiologiques du patient. En raison de la modification de la géométrie vasculaire, l'hémodynamique de la FAV change. Le débit artériel continue d'augmenter. Pour s'adapter au débit élevé et à la pression artérielle élevée, la veine doit se remodeler et augmenter l'épaisseur de sa paroi pour la protéger. Ce processus de changement est appelé maturation de la fistule et dure généralement environ un mois. En général, les chirurgiens s'appuient sur leurs expériences cliniques pour concevoir les configurations des FAV. En raison du manque de compréhension de l'hémodynamique dans les FAV, une conception déraisonnable de l'anastomose entraînera des schémas d'écoulement variables et irréguliers. La faible contrainte de cisaillement (WSS) et les oscillations de WSS qui en résultent stimulent négativement la paroi du vaisseau, affectant la maturation et la perméabilité de la FAV. Dans ce doctorat, nous nous sommes concentrés sur la fistule artério-veineuse radio-céphalique (FAVRC), le premier et le plus commun des choix de FAV. La configuration de la FAVRC a été optimisée à la fois sur le plan mécanique (réduire la perte d'énergie dans la FAVRC) et sur le plan biologique (minimiser les WSSs faible et oscillant sur la paroi du vaisseau pour ralentir le développement des sténoses). Enfin, nous avons conçu un modèle FAVRC préopératoire personnel mécano-bio-fidèle (modèle PerMeBiO-FAVRC) pour fournir une assistance spécifique au patient dans le processus de planification préopératoire de la configuration FAVRC afin d'augmenter le taux de maturation FAVRC et de réduire les complications.

End-stage renal disease (ESRD) is one of the leading chronic diseases in the world, with a high incidence and extensive damage. For patients with ESRD, timely and effective dialysis treatment is the most well-discussed way to sustain their lives. Dialysis Vascular Access (VA) should be reliable and simple access that allows blood to be introduced and returned quickly and correctly. It is necessary to connect the artery and the superficial vein to build a VA that meets the demands of dialysis called arteriovenous fistula (AVF). The AVF uses native vessels and is developed to adapt to the anatomical and physiological characteristics of the patient. Due to the change in vascular geometry, the hemodynamics of AVF changes. The arterial flow will continue to increase. To accommodate the high flow and high blood pressure, the vein must reshape and increase the wall thickness to protect the vein. This process of change is called fistula maturation and usually lasts about a month. Typically, surgeons rely on their clinical experiences to design AVF configurations. Due to the lack of understanding of hemodynamics in AVF, unreasonable anastomosis design will lead to variable and irregular flow patterns. The resulting low-wall shear stress (WSS) and oscillating WSS negatively stimulate the vessel wall, affecting the maturation and permeability of the AVF. In this Ph.D., we focused on radio-cephalic arteriovenous fistula (RCAVF), the first and most common choice of AVF. The RCAVF setup has been optimized both mechanically (reduce energy loss in RCAVF) and biologically (minimize low, oscillating WSS on the vessel wall to slow the development of strictures). Finally, we designed a mechano-bio-faithful personal preoperative RCAVF model (PerMeBiO-RCAVF model) to provide patient-specific assistance to the preoperative planning process of the RCAVF setup to increase the rate of RCAVF maturation and reduce complications.