Simulation numérique personnalisée du positionnement des guides dans les procédures d'implantation de valve aortique percutanée

par Phuoc Vy

Thèse de doctorat en Mecanique et ingenierie

Sous la direction de Stéphane Avril.

Soutenue le 03-07-2018

à Lyon , dans le cadre de École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne) , en partenariat avec Surfaces et Tissus Biologiques / STBio-ENSMSE (laboratoire) .


  • Résumé

    Cette thèse s’intéresse à l’implantation de prothèse de valve aortique par voie endovasculaire (TAVI). Cette technique mini-invasive bénéficie d’un intérêt croissant depuis son invention il y a environ deux décennies. Elle consiste à conduire une prothèse compressible dans les artères du patient par le biais d’un système de largage composé d’un guide rigide et d’un cathéter de pose. Le bon fonctionnement de la prothèse dépend entre autres de sa position et de son orientation correctes au sein de la racine aortique du patient. Ainsi, la prédiction de la configuration spatiale de la prothèse constitue une aide pertinente pour armer les médecins lors de leur planification pré-opératoire. Dans l’hypothèse que les interactions mécaniques entre le système de largage et les tissus biologiques déterminent la configuration spatiale de la prothèse, la thèse aborde la simulation numérique de la déformation du guide rigide à son insertion.Un modèle mécanique a été mis au point et traduit en modèle numérique résolu par la méthode des éléments finis. La configuration spatiale au niveau de la valve aortique du guide rigide simulé a ensuite été validée avec les données per-opératoires de deux patients. Une vérification globale du modèle a également été réalisée à l’aide d’un fantôme physique imprimé en 3D basé sur la géométrie d’un patient. Enfin, le modèle numérique est exploité pour éclairer le choix d’un guide rigide personnalisé à un cas de patient réel.

  • Titre traduit

    Patient-specific Numerical Simulation of Guidewire Positioning in Transcatheter Aortic Valve Implantation


  • Résumé

    This work revolves around transcatheter aortic valve implantation (TAVI), which delivers a collapsible prosthesis to the native aortic valve through a delivery system (stiff guidewire and prosthesis sheath) inserted in an artery. This procedure became very popular ever since its introduction two decades ago. However, the performance of the treatment is correlated with the positioning of the prosthesis within the aortic root of the patient. Therefore, prediction of the spatial configuration of the prosthesis appears relevant data to assist pre-operative planning. It is assumed that the mechanical interactions between the delivery system and biological tissues determine the spatial configuration of the prosthesis. The thesis explores numerical simulation as a predictive tool. More specifically, the thesis attempts to numerically reproduce the deformations of the inserted stiff guidewire.A mechanical model was developed and translated into a Finite-Element model. The numerical prediction of the guidewire positioning within the aortic valve was validated with intra-operative data from two patient cases. The numerical model was also verified through an experiment using a 3D-printed patient-specific phantom. It was then exploited to choose a guidewire specifically suited for a patient.


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