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| Modeling and numerical simulation for the planning of percutaneous transluminal angioplasty (Modélisation et simulation numérique pour la planification de l'angioplastie transluminale percutanée) Al Helou, Bernard - (2021-07-12) / Universite de Rennes 1 Modeling and numerical simulation for the planning of percutaneous transluminal angioplasty
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Haigron, Pascal; Brunon, Aline Discipline : Signal, image, vision Laboratoire : Laboratoire de Traitement du Signal et de l'Image Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Médecine et santé, Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Angioplastie transluminale percutanée, Modèle spécifique au patient, Analyse par éléments finis implicite, Prédiction des résultats post-opératoires, Choix de ballon
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Résumé : Plusieurs techniques de traitement de l'athérosclérose sont cliniquement pratiquées. En tant qu'option moins invasive, l'angioplastie transluminale percutanée (ATP) est généralement une alternative privilégiée aux traitements invasifs, notamment afin d'éviter les complications rencontrées avec les chirurgies conventionnelles. Bien qu'il s'agisse d'une technique fréquemment utilisée, le choix clinique du ballon approprié (type et taille) qui permettrait d'optimiser les résultats post-opératoires pour un patient spécifique sténosé reste un défi à ce jour. Cela peut influencer de manière significative les résultats du traitement, et donc les décisions thérapeutiques ultérieures. Dans ce contexte, cette thèse présente la méthodologie de modélisation que nous proposons pour simuler l’ATP (d'abord dans un modèle générique, puis pour des cas spécifiques de patients), et évaluer l'influence de différentes combinaisons de caractéristiques du ballon et de la plaque (type de ballon, composition de la plaque, taille du ballon) sur les résultats post-opératoires à court terme après le dégonflement du ballon, sans implantation de stent. Elle est basée sur la combinaison d'une analyse par éléments finis structurels implicite, de l'identification de la loi matériau et du traitement d'images médicales. L'approche originale proposée est une étape vers un système d'aide à la décision clinique pour améliorer la sélection, avant la chirurgie, du ballon d'angioplastie optimal, en fonction de la sténose du patient considéré. Abstract : Several treatment techniques are clinically available for atherosclerosis. Being a minimally-invasive option, percutaneous transluminal angioplasty (PTA) is usually a favored alternative to invasive treatments, notably in order to avoid complications experienced with conventional surgeries. Although it is a frequently performed technique, the clinical choice of the appropriate balloon (type and sizing) that would optimize the acute post-treatment outcomes for the specific stenosed patient is still challenging nowadays. This can significantly influence the treatment outcomes, affecting further treatment decisions as well. In this context, this thesis presents the modeling methodology we propose for simulating PTA (first within a generic model, then for patient-specific cases), and assessing the influence of different combinations of balloon-plaque features (balloon type, plaque composition, balloon sizing) on post-procedural outcomes at short terms after balloon deflation, without stent implantation. It is based on the combination of implicit structural finite element analysis, material law identification, and medical image processing. The proposed approach is a step towards a clinical decision support system to improve angioplasty balloon selections, with respect to the patient stenosis, prior to the surgery. | |||