Concevoir les stents de demain pour les cardiopathies congénitales | Réseau de l'Université du Québec

Concevoir les stents de demain pour les cardiopathies congénitales

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Photo : Istock.com 

2019-04-04

Concevoir les stents de demain pour les cardiopathies congénitales

La sténose de l’artère pulmonaire

Les cardiopathies congénitales touchent 1 % des naissances. Grâce aux percées technologiques dans le domaine, près de 90 % des enfants atteints de cardiopathies congénitales parviendront à l’âge adulte, alors qu’ils n’étaient que 20 % à le faire  il y a plus de 60 ans. L’une de ces cardiopathies, la sténose de l’artère pulmonaire, doit être traitée dans certains cas graves par cathétérisme.  L’intervention consiste à dilater la paroi affectée à l’aide d’un ballon et dans certains cas, d’apposer un stent pour conserver la structure de l’artère. Cette intervention est réalisée en naviguant à partir de deux vues radiographiques. Bien que la pose d’un stent requière une bonne évaluation du diamètre et de la longueur de la lésion, la visualisation de la sténose est parfois difficile, étant donné la complexité des artères pulmonaires.

Simulation à partir de la géométrie du patient

Cette étude vise, en premier lieu, à déterminer la géométrie personnalisée des artères pulmonaires du patient. Cette géométrie est extraite de l’imagerie préopératoire acquise en tomodensitométrie (CT) ou en imagerie par résonance magnétique (IRM).  En deuxième lieu, notre étude permet d’optimiser les dimensions et le positionnement du stent, en se basant sur la dynamique des fluides, simulée à partir de l’imagerie préopératoire. Finalement, le modèle de simulation biomécanique incorpore la pulsatilité des artères et la simulation de la dynamique des fluides dans le vaisseau. Pour ce faire, nous avons utilisé des données rétrospectives de 16 patients, dont les données de pression acquises in vivo.  La ligne centrale et la géométrie des artères sont extraites du volume de données IRM et CT (Figure 1). Deux types de stent ont été modélisés : un stent classique et un stent en Y.

Un logiciel a été développé pour résoudre les équations de Navier – Stokes et les équations d’élasticité linéaire de Cauchy à l’aide de la méthode des éléments finis stabilisés. Un solveur linéaire avec prédimensionnement basé sur la résistance est utilisé. Le sang est traité comme un fluide newtonien à viscosité constante. Notre modèle se distingue par la possibilité de simuler non seulement la géométrie particulière du patient, mais aussi l’effet du flot sur cette géométrie, sous l’influence du mouvement pulsatile. Nous avons validé ce mouvement à l’aide de données de la littérature, ainsi que des observations sur les angiographies. La représentation de ce mouvement pourrait être la pierre angulaire vers une meilleure compréhension des interventions par stent et également mener à une conception réellement adaptée à l’anatomie du patient. 

Comparaison des données simulées aux données réelles

La figure 2 illustre les résultats de la différence du gradient de pression et de la différence de contrainte de cisaillement au niveau de la paroi artérielle pour les deux endoprothèses, montrant ainsi l’effet de l’endoprothèse sur les paramètres hémodynamiques. Les contraintes de pression et de cisaillement ont été simulées parce que le gradient de pression et les contraintes de cisaillement sur les parois sont de bons indicateurs de la gravité de la sténose. La simulation de la pression est illustrée dans les vidéos ci-jointes. La simulation du patient correspond à l’observation clinique. Pour les patients P4, P7 et P8, aucune diminution du gradient n’est observée, comme prévu par la simulation. P14 avait déjà un gradient de pression de zéro avant la procédure. 

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ÉTS, 29 mars 2019

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