Mise au point d'une nouvelle endoprothèse pour le traitement des dissections aortiques de type A

New concept of aortic stent graft to treat type A aortic dissection

• Auteur / Autrice : Thomas Gandet
• Direction : Franck Jourdan, Hervé Louche, Ludovic Canaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et génie civil
• Date : Soutenance le 09/07/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Verhoye
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Jourdan, Hervé Louche, Ludovic Canaud, Jean-Philippe Verhoye, Valérie Deplano, Bertrand Marcheix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Deplano, Bertrand Marcheix

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prothèses internes

Chirurgie endovasculaire

Dissection aortique

Mots clés libres

Dissection aortique

Endoprothèse

Endovasculaire

Aortic dissection

Stentgraft

Endovascular

Résumé

Objectifs : La révolution endovasculaire pour la prise en charge des dissections aortiques est en marche depuis 30 ans mais n’a pas atteint la portion la plus proche du cœur, l’aorte ascendante. Malgré une mortalité de la chirurgie conventionnelle supérieure à 20 % dans la prise en charge des dissections aortiques de type A (DATA), la littérature rapporte moins de 100 patients traités de façon endovasculaire durant ces 20 dernières années. Les objectifs sont de comprendre et d’analyser la raison de cet échec et de développer et de tester ex vivo un nouveau dispositif dédié.Matériels et méthodes : L’expérience clinique combinée de Montpellier et de Hambourg à propos de 16 patients atteints de DATA, traités par des techniques endovasculaires a été analysée pour mieux comprendre le taux important d’endofuite de type I. Une étude d’éligibilité basée sur les scanners préopératoires de 130 patients pris en charge au CHU de Montpellier pour DATA entre 2012 et 2016 a été faite pour connaitre la véritable proportion de patients éligibles à une procédure endovasculaire. Plusieurs prototypes d’une endoprothèse dédiée ont été fabriqués grâce à la mise en forme de stents en alliage à mémoire de forme, le nitinol, qui ont été ensuite cousus à une membrane d’étanchéité soit en PTFE soit en polyester. Une caractérisation mécanique des stents a également été réalisée pour permettre la modélisation de la force radiale mise en jeu en fonction de la géométrie des stents conçus. Un banc d’essai pulsatile mobile a également été fabriqué pour tester les dispositifs en condition de flux au bloc opératoire sous guidage radioscopique dans des modèles aortiques en silicones et des blocs cœur-aorte cadavériques. Résultats : L’analyse de l’expérience clinique a mis en évidence : (i) soit un défaut de couverture de la porte d’entrée proximale en lien avec un manque de précision lors du déploiement qui se manifeste par un placement proximal asymétrique des endoprothèses, (ii) soit la création d’une nouvelle porte d’entrée proximale expliquée par des caractéristiques mécaniques inadaptées et particulièrement un manque de flexibilité qui se traduit par une majoration des forces de spring back de l’endoprothèse. Les force de spring back sont les forces élastiques que la prothèse exerce pour se redresser lorsqu’elle est positionnée en flexion. L’éligibilité retrouvée à des techniques endovasculaires était de 14% en utilisant les endoprothèses tubulaires présentes sur le marché mais pouvait atteindre 45% grâce à un dispositif qui prendrait en considération la géométrie conique de la zone d’étanchéité proximale et qui n’aurait pas de bascule proximale. Plusieurs prototypes ont été conçus pour comprendre et cibler la géométrie de la membrane et le design de la structure en nitinol les plus adaptés pour permettre la prise en en charge des DATA. Les implantations ex vivo en conditions de flux ont mis en évidence une géométrie et un comportement mécanique adaptés lui permettant de couvrir la totalité de l’aorte ascendante et du sinus non coronaire sans exprimer de force de spring back. Conclusion : cette étude présente la démarche de la conception à la fabrication d’une nouvelle endoprothèse aortique dédiée pour la prise en charge des DATA et valide le concept grâce à une expérimentation ex vivo en condition de flux, le tout encadré dans une démarche de caractérisation mécanique.

Objectives: The endovascular revolution for the management of aortic dissections has been under way for 30 years but has not reached the portion closest to the heart, the ascending aorta. Despite a mortality of open surgery of more than 20% in the management of type A aortic dissections (DATA), the literature reports less than 100 patients treated using an endovascular approach during the last 20 years. The objectives are to understand and analyse the reason for this failure and to develop and test ex vivo a new dedicated device.Materials and methods: The combined clinical experience of Montpellier and Hamburg on 16 patients with DATA treated using endovascular techniques was analysed to better understand the high rate of type I endoleak. An eligibility study based on preoperative scans of 130 patients managed at the University Hospital of Montpellier for DATA between 2012 and 2016 was performed to know the real proportion of patients eligible for an endovascular procedure. Several prototypes of a dedicated stent were manufactured using a shape memory alloy, the nitinol, which will then be sewn to a fabric in either PTFE or polyester. A mechanical characterization of the stents was also performed to allow the modelling of the radial force involved according to the geometry of the designed stents. A mobile pulsatile bench test was also built to test the devices under flow conditions in the operating room under fluoroscopic guidance in silicon aortic models and cadaveric heart-aorta blocks.Results: Analysis of the clinical experience revealed: (i) either a lack of coverage of the proximal entry tear related to a lack of precision during deployment, manifested by asymmetrical proximal placement of the stents, or (ii) the creation of a new proximal entry tear explained by inadequate mechanical characteristics and particularly a lack of flexibility resulting in an increase in the spring back forces of the stent grafts. The eligibility found for endovascular techniques was 14% using the tubular stents available on the market but could reach 45% thanks to a device that would take into account the conical geometry of the proximal sealing zone and that would not have a proximal tilt. Several prototypes were designed to understand and target the most suitable membrane geometry and nitinol structure design to allow for the management of DATA. Ex vivo implantation under flow conditions demonstrated a geometry and mechanical behaviour that allowed it to cover the entire ascending aorta and non-coronary sinus without expressing any spring back force.Conclusion: This study presents the approach from the design to the manufacturing of a new aortic stent dedicated to the management of DATA and validates the concept thanks to an ex vivo experimentation in flow conditions, the whole framed in an approach of mechanical characterization