| Ajustement anatomique des dispositifs d’assistance cardiaque mécanique de longue durée par exploitation de l’imagerie et de la simulation (Anatomical adjustment of long-term ventricular assist devices through exploitation of Imaging and computer-assisted simulation) Anselmi, Amedeo - (2017-01-09) / Universite de Rennes 1 - Ajustement anatomique des dispositifs d’assistance cardiaque mécanique de longue durée par exploitation de l’imagerie et de la simulation
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Flecher, Erwan; Verhoye, Jean-Philippe Discipline : Génie biologique et médical Laboratoire : Laboratoire de Traitement du Signal et de l'Image Ecole Doctorale : VIE-AGRO-SANTE Classification : Médecine et santé Mots-clés : Insuffisance Cardiaque, Assistance circulatoire mécanique de longue durée, Cœur Artificiel Total, Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur
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Résumé : Les assistances circulatoires mécaniques de longue durée (ACM) sont une stratégie de plus en plus répandue pour le traitement des patients porteurs d’insuffisance cardiaque avancée. Cependant, cette option thérapeutique reste associée à des complications immédiates at au suivi parfois particulièrement graves (telles que la thrombose de pompe, les évènements thromboemboliques et le dysfonctionnement du dispositif). Nous formulons l’hypothèse que l’analyse du positionnement postopératoire du dispositif (et notamment, de sa canule d’admission intraventriculaire) peut fournir des informations utiles à la prédiction des évènements cliniques cités ci-dessus. Nous formulons aussi l’hypothèse qu’il est possible d’optimiser la prise en charge de ces patients (choix du dispositif, choix du site ventriculaire et des modalités d’implantation) par le moyen d’une planification préopératoire assistée par ordinateur. Nous avons donc mis en place deux axes de recherche. Dans le premier, nous proposons un système original d’analyse d’orientation intraventriculaire de la canule d’admission (par rapport à la valve mitrale native) ; celui-ci démontre une association significative entre orientation de la canule en direction du septum interventriculaire et apparition clinique des complications. Ce moyen supplémentaire de prédiction spécifique-patient sera validé sur des cohortes plus large et testé dans le cadre d’une étude prospective. Dans le deuxième axe, nous proposons une solution d’implantation virtuelle spécifique patient. Elle est basée sur une segmentation semi-automatique des structures cardiaques, une visualisation augmentée du scanner préopératoire, un positionnement virtuel d’une représentation numérique des différents dispositifs, et une analyse de collision de celui-ci avec la paroi thoracique (ACM mono-ventriculaire et coeur artificiel total) ou le ventricule droit (ACM mono-ventriculaires). Nous ouvrons enfin les perspectives vers une approche d’analyse et prédiction physiologique basée sur la simulation par ordinateur de l’hémodynamique du ventricule gauche assisté. Abstract : Long-term circulatory mechanical assist devices are increasingly employed in the management of patients with advanced heart failure. Nonetheless, this therapeutic strategy is still associated with immediate and long-term complications; among these, pump thrombosis, thromboembolic events and pump dysfunction are particularly dreadful. Mechanical factors are involved in their pathogenesis. We hypothesize that the analysis of the post-implantation positioning of the devices (and particularly of the admission cannula for left ventricular assist devices) might provide additional useful information for the prediction of the above events. We also hypothesize that it is possible to optimize the management of these patients (under the perspective of device selection, choice of the left ventricular implantation site and implantation modalities) through computer-assisted preoperative planning. We have therefore established two axes of research. With the first axis, we propose an original system for orientation analysis of the intraventricular admission cannula with respect to the mitral valve (postoperative CT scan). This analysis indicates a significant association between the cannula orientation towards the interventricular septum and the occurrence of early/delayed complications. This novel method will be validated in larger cohorts and tested in a prospective clinical investigation. With the second axis, we propose a virtual implantation solution (environment Cami-TK), based on semi-automatic segmentation of cardiac structures (preoperative CT scan), augmented visualization of the CT scan images, virtual positioning of a 3D mesh representing the devices, and collision analysis with the thoracic structures (left ventricular assist devices and total artificial heart) or the right ventricle (ventricular assist devices only). We finally indicate future investigations concerning the application of computational fluid dynamics to facilitate computer simulation of the hemodynamics within the assisted left ventricle, and refined prediction of adverse events. | |||