Analyse de l'écoulement physiologique dans un stent coronarien : Application à la caractérisation des zones de resténose pariétale. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Analysis of blood flow through a stented coronary artery: Characterization of restenosis area.

Analyse de l'écoulement physiologique dans un stent coronarien : Application à la caractérisation des zones de resténose pariétale.

Nicolas Bénard
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 833055

Résumé

Arterial stenoses may be treated with a procedure that consists of restoring the arterial lumen with an endoprothesis (stent). The post-operative rate of restenosis still remains high (20%). Researches on the mechanisms of the restenosis process have demonstrated a systematic correlation between the sites of restenosis and those of low wall shear stress. Stent design (and thus the wall shear stress induced by the stent geometry) has a preponderant role in the phenomenon of restenosis. In order to improve the post-operative results, we propose to understand, analyze and simulate the hemodynamic flow through a stented left coronary artery. This research is composed of experimental and numerical work.

Experimental measurements were performed with a 2D PIV (Particle Image Velocimetry) technique. A plane model made of PMMA (scale factor of 50) was employed with adequate similarity conditions concerning changes in shape and scale.

The numerical part was carried out using a commercial code (Star-CD) for 2D and 3D configurations of a whole realistic stent design (Helistent model from Hexacath, Paris, France). Advanced meshing techniques (Pro-AM) were applied to model this complex geometry. The applied flow was steady and based on several physiological flow rates values. Complementary studies consisted of a numerical comparison between Newtonian and non-Newtonian flow. This study aimed to locate and precisely quantify the velocity field, zone of recirculation, vorticity and wall shear stress distribution.

Finally, studies from the literature on interactions between wall shear stress level and endothelial cell or smooth muscle cell responses allow us to estimate the stent pattern leading to a higher restenosis risk area.
Pour rétablir, ou maintenir, le flux coronarien dans des artères en partie ou totalement obstruées, on implante une endoprothèse qui a la forme d'un petit ressort métallique. Cependant, la pose de ces stents conduit dans 5 à 20% des interventions à une lente réocclusion qui naît en partie de la réponse des cellules pariétales aux efforts hémodynamiques.

Notre étude vise donc à établir numériquement (à l'aide du logiciel Star-CD) et expérimentalement (par PIV et PSV) la topologie de l'écoulement intra stent, mais aussi à quantifier les niveaux de contraintes pariétales au sein du design, en écoulement newtonien et non newtonien. En préambule, une synthèse bibliographique des réponses des cellules constitutives de la paroi artérielle à différents niveaux de contrainte de cisaillement est proposée. La connaissance de ces réponses différenciées des cellules endothéliales et musculaires lisses permet alors de proposer une estimation des régions favorables à la resténose, via le calcul des contraintes de cisaillement qui leurs sont appliquées.

Notre étude paramétrique bidimensionnelle a permis de démontrer la prépondérance de la hauteur des branches sur les risques de resténose. Les résultats tridimensionnels permettent d'estimer les lieux d'une activité mitogénique potentiellement anormale, ainsi que le caractère non newtonien et quasi-stationnaire de l'écoulement intravasculaire au niveau de la paroi artérielle.
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Dates et versions

tel-00012134 , version 1 (13-04-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00012134 , version 1

Citer

Nicolas Bénard. Analyse de l'écoulement physiologique dans un stent coronarien : Application à la caractérisation des zones de resténose pariétale.. Sciences du Vivant [q-bio]. Université de Poitiers, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012134⟩
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