Biomechanics of human ascending aorta and aneurysm rupture risk assessment
Biomécanique de l'aorte ascendante humaine et évaluation du risque de rupture d'anévrisme
Résumé
Ascending aortic aneurysms (AsAA) and aortic dissections are life-threatening cardiovascular diseases. The main criteria for determining surgical intervention of AsAA are the maximum diameter or the increasing annual rate of the aneurysm. The mortality of the untreated aortic dissection can be 21% to 74%, depending on the delay of hospital admission.Our study aims to characterize the biomechanical properties of the ascending aorta and propose a patient-specific approach to assess the risks of rupture. The purpose of this PhD work is multifold.On the one hand, biaxial tensile tests were performed on AsAA samples obtained from one hundred patients with surgery of AsAA. The impact on the different characteristics and risks was evaluated and cross-compared. We have shown that the risk factors of gender, age, diameter, and aortic valve disorders have a major impact on the stiffness of AsAA. On the other hand, eleven acute type A aortic dissection samples were collected. We have confirmed that the adventitia shows a significant stiffness than the intimomedial layer. Meanwhile, a rare case of AsAA associated with the quadricuspid aortic valve displays similar biomechanical properties to AsAA associated with the bicuspid aortic valve than with the tricuspid aortic valve. In order to make synthetic modeling from 3D printed aorta in 4D flow magnetic resonance imaging (MRI) study, three three-dimensional printable materials were tested to compare with an undilated aortic wall. The biomechanical properties of the 50 SH (shore stiffness) RGD450+TangoPlus is the most aorta-alike material.To conclude, from our result from one hundred patients, gender, age, diameter, and aortic valve disorders are the key to aortic stiffness.
Les anévrismes de l'aorte ascendante et les dissections aortiques sont des maladies cardiovasculaires potentiellement mortelles. Les critères majeurs pour décider d'une intervention chirurgicale d'un anévrisme de l'aorte ascendante est le diamètre maximal ou le taux annuel d'evolution de l'anévrisme. La mortalité de la dissection aortique non traitée peut être de 21% à 74%, selon le delai de l'admission à l'hôpital.L'objectif de nos travaux est de caractériser les propriétés biomécaniques de l'aorte ascendante et de proposer une approche spécifique à chaque patient pour évaluer les risques de rupture. L'objectif de notre travail est doc multiple.D'une part, des tests de traction biaxiaux ont été réalisés sur des prélèvements d'anévrisme de l'aorte ascendante obtenus au cours de remplacement chirurgical de l'aorte ascendante. L'effet de différents paramètres cliniques et de facteurs de risque a été étudié. Nous avons montré que le sexe, l'âge, le diamètre et les pathologies associées à la valve aortique ont les impacts majeurs sur la rigidité d'anévrisme de l'aorte ascendante. D'autre part, onze échantillons de dissection aortique de type A ont été collectés. Nous avons confirmé que l'adventice présente une rigidité significativement supérieure par rapport à la couche intimo-médiale. De plus, on a montré qu'un cas d'anévrisme de l'aorte ascendante associé à une valve aortique quadricuspide possède des propriétés biomécaniques plus similaires à celles d'anévrismes de l'aorte ascendante associé à une valve aortique bicuspide comparé à un valve aortique tricuspide. Afin de réaliser des impressions 3D de l'aorte pour des études de flux 4D en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), trois matériaux imprimables en trois dimensions ont été testés pour les comparer avec une paroi de l'aorte non-dilatée. Les propriétés biomécaniques du 50 SH (shore stiffness) RDG450+TangoPlus sont les plus semblables à l'aorte non-dilatée.Pour conclure, à partir de nos resultats sur une centaine de patients, le sexe, l'âge, le diamètre et les pathologies associées à la valve aortique sont les parametres clés de la rigidité de l'aorte.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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