L'utilisation d'Assistance Circulatoire Mécanique (ACM) augmente dans le cas d'insuffisance cardiaque terminale ne répondant pas aux traitements médicaux. Dans ce contexte nous avons: 1) présenté une vue d'ensemble des problématiques cliniques, 2) élaboré une nouvelle approche de planification assistée par ordinateur pour l'implantation d'ACM, 3) implémenté un modèle CFD pour comprendre l'hémodynamique ventriculaire induite par la canule apicale. Afin de diminuer les complications, des critères quantitatifs optimisant la décharge ventriculaire pourraient être déterminés par CFD. La planification fournirait des informations permettant de choisir le dispositif et adapter la stratégie clinique. / Mechanical Circulatory Support (MCS) therapy is increasingly considered for patients with advanced heart failure unresponsive to optimal medical treatments. In this context, we: 1) presented an overview of clinical issues raised by MCS implantation, 2) designed a novel computer-assisted approach for planning the implantation, 3) implemented a CFD model to understand the ventricle hemodynamics induced by the inflow cannula pose. With the aim of decreasing complications and morbidity, quantitative criteria for optimizing ventricle unloading could be determined through CFD, and the planning approach may provide valuable information for choosing the device and adapting the clinical strategy.

L’insuffisance cardiaque aigue est une émergence médicale qui nécessite une prise en charge multidisciplinaire. L’Extracorporeal Life Support (ECLS) peut être envisagé comme option thérapeutique pour les formes d’insuffisance cardiaque aigue réfractaire au traitement conventionnel. L’objectif de ce projet de recherche clinique est de fournir une vue d’ensemble de l’ECLS dans la prise en charge du choc cardiogénique et de l’arrêt cardiaque réfractaire. L’intoxication médicamenteuse et la myocardite sont les meilleures indications à l’implantation de l’ECLS en considération de leur potentiel de récupération myocardique très élevé. La défaillance primaire du greffon après transplantation cardiaque et l’infarctus du myocarde présentent des résultats plus mitigés avec l’ECLS en raison d’une physiopathologie plus complexe. Le choc cardiogénique postcardiotomie après une intervention de chirurgie cardiaque montre des résultats décevants en raison du profile préopératoire des patients. L’arrêt cardiaque aussi exige une prise en charge immédiate et l’ECLS peut être considéré comme une solution thérapeutique de sauvetage. Une meilleure sélection des patients s’impose afin d’améliorer les résultats de l’ECLS pour l’arrêt cardiaque réfractaire intrahospitalier. Les résultats de l’ECLS pour l’arrêt cardiaque réfractaire extrahospitalier sont dictés principalement par le temps de réanimation cardio-pulmonaire et le rythme cardiaque. Les rythmes non choquables pourraient être considérés comme une contre-indication formelle à l’utilisation de l’ECLS autorisant une concentration de nos efforts sur les rythmes choquables où les chances de survie sont plus importantes / Acute heart failure is a clinical situation requiring a prompt multidisciplinary approach. Extracorporeal Life Support (ECLS) could represent a therapeutic option for acute heart failure refractory to standard maximal treatment. The aim of this report is to offer an overview of ECLS in the management of refractory cardiogenic shock and cardiac arrest. Drug intoxication and myocarditis are the best indications of ECLS in consideration of their high potential of myocardial recovery. Primary graft dysfunction after heart transplantation and acute myocardial infarction show reduced survival rates owing to their more complex pathophysiology. Postcardiotomy cardiogenic shock after cardiac surgery operations displays poor outcomes due to the preoperative profile of the patients. ECLS could be also considered as a rescue solution for refractory cardiac arrest. A better selection of in-hospital cardiac arrest patients is mandatory to improve ECLS outcomes. In-hospital cardiac arrest patients with a reversible cause like drug intoxication and acute coronary syndrome should benefit from ECLS whereas end-stage cardiomyopathy and postcardiotomy patients with an unclear cause of cardiac arrest should be contraindicated to avoid futile support. ECLS for refractory out-ofhospital cardiac arrest should be limited in consideration of its poor, especially neurological, outcome and the results are mainly limited by the low-flow duration and cardiac rhythm. Nonshockable rhythms could be considered as a formal contraindication to ECLS for refractory out-of-hospital cardiac arrest allowing a concentration of our efforts on the shockable rhythms, where the chances of success are substantial

Les assistances circulatoires mécaniques de longue durée (ACM) sont une stratégie de plus en plus répandue pour le traitement des patients porteurs d’insuffisance cardiaque avancée. Cependant, cette option thérapeutique reste associée à des complications immédiates at au suivi parfois particulièrement graves (telles que la thrombose de pompe, les évènements thromboemboliques et le dysfonctionnement du dispositif). Nous formulons l’hypothèse que l’analyse du positionnement postopératoire du dispositif (et notamment, de sa canule d’admission intraventriculaire) peut fournir des informations utiles à la prédiction des évènements cliniques cités ci-dessus. Nous formulons aussi l’hypothèse qu’il est possible d’optimiser la prise en charge de ces patients (choix du dispositif, choix du site ventriculaire et des modalités d’implantation) par le moyen d’une planification préopératoire assistée par ordinateur. Nous avons donc mis en place deux axes de recherche. Dans le premier, nous proposons un système original d’analyse d’orientation intraventriculaire de la canule d’admission (par rapport à la valve mitrale native) ; celui-ci démontre une association significative entre orientation de la canule en direction du septum interventriculaire et apparition clinique des complications. Ce moyen supplémentaire de prédiction spécifique-patient sera validé sur des cohortes plus large et testé dans le cadre d’une étude prospective. Dans le deuxième axe, nous proposons une solution d’implantation virtuelle spécifique patient. Elle est basée sur une segmentation semi-automatique des structures cardiaques, une visualisation augmentée du scanner préopératoire, un positionnement virtuel d’une représentation numérique des différents dispositifs, et une analyse de collision de celui-ci avec la paroi thoracique (ACM mono-ventriculaire et coeur artificiel total) ou le ventricule droit (ACM mono-ventriculaires). Nous ouvrons enfin les perspectives vers une approche d’analyse et prédiction physiologique basée sur la simulation par ordinateur de l’hémodynamique du ventricule gauche assisté. / Long-term circulatory mechanical assist devices are increasingly employed in the management of patients with advanced heart failure. Nonetheless, this therapeutic strategy is still associated with immediate and long-term complications; among these, pump thrombosis, thromboembolic events and pump dysfunction are particularly dreadful. Mechanical factors are involved in their pathogenesis. We hypothesize that the analysis of the post-implantation positioning of the devices (and particularly of the admission cannula for left ventricular assist devices) might provide additional useful information for the prediction of the above events. We also hypothesize that it is possible to optimize the management of these patients (under the perspective of device selection, choice of the left ventricular implantation site and implantation modalities) through computer-assisted preoperative planning. We have therefore established two axes of research. With the first axis, we propose an original system for orientation analysis of the intraventricular admission cannula with respect to the mitral valve (postoperative CT scan). This analysis indicates a significant association between the cannula orientation towards the interventricular septum and the occurrence of early/delayed complications. This novel method will be validated in larger cohorts and tested in a prospective clinical investigation. With the second axis, we propose a virtual implantation solution (environment Cami-TK), based on semi-automatic segmentation of cardiac structures (preoperative CT scan), augmented visualization of the CT scan images, virtual positioning of a 3D mesh representing the devices, and collision analysis with the thoracic structures (left ventricular assist devices and total artificial heart) or the right ventricle (ventricular assist devices only). We finally indicate future investigations concerning the application of computational fluid dynamics to facilitate computer simulation of the hemodynamics within the assisted left ventricle, and refined prediction of adverse events.