Abdominal aortic aneurysms (AAA) are a pathological dilation of the aorta greater than 2.5cm and affect more than 4% of the male population and 1% of women aged 60 years or older. Screening is recommended among men and women older than age 65, and is covered by Medicare for patients with a family history and men with a history of smoking. Due to its asymptomatic nature, AAA is usually found incidentally during another radiological investigation. Many factors are associated with AAA development, but it is most commonly found in conjunction with atherosclerosis. There is currently no pharmacological intervention specifically for AAA, though statin therapy has shown some promise. The aneurysm will invariably grow, with an average rate of expansion of less than 0.5cm per year. As the aneurysm grows larger the chance of the rupture increases significantly with this outcome carrying an extremely high rate of mortality. Surgical intervention is recommended once the diameter reaches 5.5cm in men or about 5cm in women. There are two approaches to the repair of the aorta: the open surgical approach and the endovascular approach. The open surgical procedure replaces the affected portion of the aorta with a graft. The endovascular procedure places an endograft within the intact aneurysm, effectively excluding the affected section of vessel. The endovascular method carries a lower perioperative mortality rate than the open procedure, but over time can require additional surgeries to prevent continued aneurysm expansion due to blood flow in the aneurysm sac. Additionally, lifetime surveillance of the endograft is required to monitor its integrity and effectiveness. Lifestyle changes and possible pharmacological interventions in patients with AAA should focus on cardiovascular health changes to improve overall health and minimize risk factors for continued development of the aneurysm. In patients who will require repair particular attention should be paid to individual risks and preferences. The open repair procedure may be preferable in patients with better overall health and a longer life expectancy, while endovascular repair may be beneficial for more elderly or frail patients. Research and technology in this area are developing quickly, particularly for endovascular procedures, and the near future may see important changes in the risk-benefit analysis of AAA surgical interventions.

Bakgrund: Bukaortaaneurysm (AAA) har under de senaste tjugo åren blivit allt vanligare både när det gäller förekomst och diagnostisk upptäckt. Oftast är sjukdomen symtomfri och upptäcks ofta först när det rupturerar. AAA behandlas med antingen endovaskulär aortaaneurysm reparation (EVAR), öppen kirurgi av aorta (ÖA), farmakologiskt eller inte alls. Syfte: Syftet var att se hur mortaliteten och komplikationerna ser ut efter EVAR jämfört med ÖA och vilka olika kort- respektive långsiktiga för- och nackdelar som finns med de olika metoderna. Metod: Sökning av artiklar gjordes i databasen PubMed. Totalt valdes 10 artiklar ut som var baserade på 6 olika studier. Resultat: Majoriteten av dödsfallen som skedde inom 30 dagar hos ÖA-patienterna var aneurysmrelaterade och fler än inom EVAR. Efter 2-3 år syntes inte längre någon signifikant skillnad mellan de två patientgrupperna. Under operationen hade ÖA-patienter högre blodförlust, mer blodtransfusion samt längre tid i respirator efter operationen än patienterna i EVAR-gruppen. Implantatrelaterade komplikationer var vanligare vid EVAR, medan ärrbråck var vanligt hos ÖA-patienter. Konklusion: Under de första 30 dagarna efter operation och upp till ett år efter är mortalitets- och komplikationsrisken signifikant lägre hos EVAR-patienterna. Komplikationer och risk för endoläckage, ruptur trots operation och reinterventioner blir dock vanligare hos EVAR-patienterna med tiden.

Endovascular aortic aneurysm repair (EVAR) is the procedure of choice in most patients with abdominal aortic aneurysm. The drawbacks of EVAR are a higher rate of complications and frequent need for reinterventions, requiring regular postoperative follow-up. Non-stratified follow-up may have a deleterious effect on patients and the health care system. The aim of this thesis is to develop strategies that can stratify the EVAR follow-up programme according to an individual patient´s risk profile. Study I, an international multicentre study of all abdominal aortic aneurysm (AAA) patients with EVAR in three centres (2000 to 2011) demonstrated a lower rate of late complications and reinterventions in patients with sac shrinkage during the first postoperative year, compared to the non-shrinkage group. Study II, an international multicentre study of patients treated for a ruptured aortic aneurysm with EVAR in three centres (2000 to 2012) demonstrated that ruptured EVAR (rEVAR) in patients with hostile anatomy is associated with a high rate of graft-related complications, reinterventions and increased overall mortality. Study III, a two-centre cohort study of 326 patients with EVAR (2001 to 2012), with first postoperative computerised tomographic angiography (CTA) within one year of the operation. Patients with adequate proximal and distal sealing zones and no endoleak in the first postoperative CTA had significantly lower risk for AAA-related complications and reinterventions up to five years postoperatively. Study IV, studied all complications and reinterventions in a two-centre cohort study of all EVAR patients (1998 to 2012), One-fourth of the patients in the study developed complications during a mean follow-up of five years. Most complications were asymptomatic imaging-detected. Ultrasound could detect most of the clinically significant complications.

Dans ce travail de thèse, on s’intéresse au traitement endovasculaire de l’anévrisme de l’aorte abdominale (EVAR). Cette technique mini-invasive couramment utilisée et connaît une croissance importante depuis 10 ans. Elle repose sur l’exclusion du sac anévrismal par le déploiement au niveau de l’anévrisme d’une ou plusieurs endoprothèses introduites par voies fémorales. Au cours de l’intervention, plusieurs types d’outils de rigidité variable sont introduits pour permettre la navigation de l’endoprothèse. La structure vasculaire subit alors des déformations importantes. Ces déformations sont en général sans incidence sur le bon déroulement de l’intervention. Cependant dans certains cas, notamment pour les patients présentant des anatomies défavorables (fortes tortuosités ou angulations, important degré de calcification, longueur importante des artères iliaques communes et externes) les déformations produites par l’insertion des guides rigides peuvent avoir des conséquences sur le déroulement de l’intervention. Actuellement leur anticipation repose principalement sur l’expérience du chirurgien. La simulation mécanique semble être un outil adapté pour fournir des indicateurs plus objectifs et utiles au praticien lors du planning de son intervention : cette pratique permettrait en guidant et sécurisant le geste chirurgical de diminuer potentiellement les risques de complications peropératoires et postopératoires. La première étape du travail a consisté à développer un modèle mécanique de la structure aorto-iliaque et une méthode de simulation permettant de répondre au problème mécanique posé. Ce modèle a été paramétré de façon patient-spécifique à partir des données préopératoires disponibles. Puis la deuxième étape du travail a consisté à valider la modélisation développée en la confrontant à des données peropératoires réelles obtenus sur 28 cas de patients opérés au CHU Rennes. L’ensemble des méthodes développées à enfin été intégré à un module de démonstration du logiciel EndoSize® (Therenva, France). / Endovascular Aneurysm Repair (EVAR) is a mini-invasive technique that is commonly used to treat Abdominal Aortic Aneurysms (AAA). It relies on the exclusion of the aneurysm sac by introducing one or more stent-grafts through the femoral arteries and deploying them inside the aneurysm. During the procedure, several tools of varying stiffness are introduced to enable the delivery of the stent graft to its deployment site. During this process, the vascular structure undergoes major deformations. Usually, these have no consequence on the smooth progress of the procedure. However, in some instances, particularly when the patient presents an unfavorable anatomical profile (major tortuousness or angulation, deep calcification, long length of the common and external iliac arteries), the deformation caused by the insertion of stiff guidewires can have major consequences. Today, their prediction relies mainly on the surgeon’s experience. Numerical simulation appears to be an appropriate tool to give the practitioner more objective and more useful indicators when planning the procedure: guiding the surgical act and making it safer using such an approach would potentially reduce the risks of intraoperative and postoperative complications. In the first step of the work, we developed a mechanical model of the aorto-iliac vascular structure and a simulation methodology to answer the mechanical problem. This patient-specific model has been parametrized based on available preoperative data. Then the second step of the work consisted in the validation of this model by confronting the simulation results to real intraoperative 3D data that were collected on 28 cases of patients operated at the University Hospital of Rennes. All the methods that were developed during this PhD were integrated in demonstration module of EndoSize® software (Therenva, France).

During endovascular aneurysm repair (EVAR), if the stent-graft device is too long for a given patient the redundant (extra) length adopts a convex configuration in the aneurysm. Based on clinical experience, we hypothesize that redundant stent-graft configurations increase the downward force acting on the device, thereby increasing the risk of device dislodgement and failure. This work numerically studies both steady-state and physiologic pulsatile blood flow in redundant stent-graft configurations. Computational fluid dynamics simulations predicted a peak downward displacement force for the zero-, moderate- and severe-redundancy configurations of 7.36, 7.44 and 7.81 N, respectively for steady-state flow; and 7.35, 7.41 and 7.85 N, respectively for physiologic pulsatile flow. These results suggest that redundant stent-graft configurations in EVAR do increase the downward force acting on the device, but the clinical consequence depends significantly on device-specific resistance to dislodgement.

During endovascular aneurysm repair (EVAR), if the stent-graft device is too long for a given patient the redundant (extra) length adopts a convex configuration in the aneurysm. Based on clinical experience, we hypothesize that redundant stent-graft configurations increase the downward force acting on the device, thereby increasing the risk of device dislodgement and failure. This work numerically studies both steady-state and physiologic pulsatile blood flow in redundant stent-graft configurations. Computational fluid dynamics simulations predicted a peak downward displacement force for the zero-, moderate- and severe-redundancy configurations of 7.36, 7.44 and 7.81 N, respectively for steady-state flow; and 7.35, 7.41 and 7.85 N, respectively for physiologic pulsatile flow. These results suggest that redundant stent-graft configurations in EVAR do increase the downward force acting on the device, but the clinical consequence depends significantly on device-specific resistance to dislodgement.

Bakgrund: Abdominellt aortaaneurysm (AAA) är en sjukdom där aortan blir utvidgad och riskerar att rupturera. Två operationsmetoder finns mot AAA, dessa är endovaskulär aneurysmbehandling (EVAR) och öppen operation OR.Syfte: Studiens syfte var att undersöka samt belysa hur livskvaliteten blev påverkad bland patienter som genomgått en öppen operation gentemot endovaskulär behandling för AAA.Metod: Designen av studien var integrativ litteraturöversikt och databaserna PubMed och Cinahl användes för datainsamling. Sökord som använts var av relevans för studiens syfte och 15 artiklar kvalitetsgranskades och var sedan tillämpade i studiens resultat.Resultat: Genomgången operation med EVAR eller OR har en negativ påverkan på livskvalitet. Symtom postoperativt påverkade patienter på ett sätt som de inte var förberedda på. Återhämtningsperioden postoperativt var längre än förväntat och ledde till oro och ångest hos patienterna. Kommunikation mellan vårdpersonal och patienter visade sig vara bristfällig.Diskussion: God smärtlindring, ett gott näringstillstånd, tillräckligt med vila och sömn samt delaktighet i sin vård ansågs vara förutsättningar för optimalt läkande.Slutsats: Postoperativ livskvalitet efter genomgången AAA operation visade sig bli negativt påverkad av olika faktorer, exempelvis undernäring, postoperativ smärta och sömnpåverkan. Det var bristande informationsutbyte mellan patienter och vårdpersonal postoperativt. Vården bör bli mer patientcentrerad för att vården och livskvaliteten skall kunna förbättras för AAA patienter postoperativt. / <p>Godkännande datum: 2018-04-19</p>

Einführung: Aortenaneurysmen bergen das hohe Risiko einer lebensbedrohlichen Aortenruptur und stellen deshalb einen Grund zur operativen Versorgung dar. Bei der endovaskulären Reparatur von Aortenaneurysmen ist die spinale Ischämie eine der verheerendsten Komplikationen. In den letzten Jahren entwickelten sich viele Verfahren zur Prävention der spinalen Ischämie. Eines davon ist die sog. minimalinvasive Segmentarterien-Coilembolisation (MISACE), bei welcher in Vorbereitung auf die Prothesenimplantation von der Aorta abgehende Segmentarterien mit kleinen Coils oder Plugs verschlossen werden. So wird die Entstehung von Kollateralen angeregt, um die Blutversorgung des Rückenmarks auch nach Einbau des Stentgrafts sicherzustellen. Von einigen dieser Segmentarterien geht die A. radicularis magna anterior (ARMA) ab, welche wiederum die A. spinalis anterior (ASA) speist und einen wichtigen Beitrag zur Blutversorgung des Rückenmarks leistet. Bisher wurde noch nicht spezifisch untersucht, ob MISACE mit Verschluss der ARMA durchführbar und sicher ist. Dies ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Methoden: Von Januar 2018 bis Juli 2020 erhielten 104 Patienten am Universitätsklinikum Leipzig eine endovaskuläre Aortenreparatur (EVAR) ihres thorakalen Aortenaneurysmas (TAA) oder thorakoabdominalen Aortenaneurysmas (TAAA) mit vorheriger MISACE Intervention. Bei 54 dieser Patienten (36 männlich, Mittelwert des Alters: 71,1 ± 9,3 Jahre) wurde während des Eingriffs eine ARMA gesichtet und die Abgänge dieser okkludiert. Die Daten dieser 54 Patienten wurden in die retrospektive monozentrische Studie aufgenommen. Klinische Endpunkte der Studie waren der technische Erfolg von MISACE, neurologische Komplikationen sowie die Krankenhausmortalität nach MISACE und EVAR bei TAA und TAAA. Ergebnisse: Die TAAA wurden nach Crawford klassifiziert. Hierbei zeigten sich Typ II (N=19), Typ III (N=5), Typ IV (N=11) und Typ V (N=11). Die Anzahl an TAA betrug N=8. Insgesamt wurden 388 Segmentarterien im Rahmen von MISACE okkludiert, wobei der Mittelwert der okkludierten Segmentarterien bei den Patienten 7,2 ± 3,1 betrug. Dadurch wurden 64,5 % (Spannweite: 25 %-100 %) des direkten arteriellen Blutflusses aus den Segmentarterien zum Rückenmark unterbunden. Insgesamt wurden 66 ARMAs gefunden, welche von 85 (21,9 %) Segmentarterien abgingen. Der Ursprung der ARMA zeigte sich zwischen TH8 und L3, in den meisten Fällen (75,3 %) auf der linken Seite. Manche Patienten erhielten mehrere Interventionen. Während des ersten MISACE Eingriffs wurden N=42 der 85 Segmentarterien, welche die ARMA versorgen, gecoilt. Im zweiten MISACE Eingriff wurden N=26, im dritten N=14 und im vierten N=3 Segmentarterien okkludiert. Insgesamt fanden 136 MISACE Interventionen statt. Danach kam es zu keinen verfahrensspezifischen Komplikationen, insbesondere keinen neurologischen wie spinaler Ischämie oder Apoplex. Im Mittel 47,9 ± 39,4 Tage nach einem MISACE Eingriff erfolgte die Implantation einer Aortenprothese in minimalinvasiver Technik. Danach kam es zu keinen Todesfällen. Ein Patient entwickelte eine unvollständige und vorübergehende spinale Ischämie, ein weiterer erlitt einen Apoplex. Fazit: Die Okklusion von Segmentarterien, welche direkt die ARMA und damit die ASA speisen, ist im Rahmen von MISACE technisch durchführbar und sicher. Es kam zu keinen verfahrensspezifischen Komplikationen, insbesondere keiner spinalen Ischämie.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis II Abkürzungsverzeichnis V Abbildungsverzeichnis VII Tabellenverzeichnis IX 1 Einführung 1 1.1 Aufbau der Aorta 1 1.2 Aortenaneurysma 3 1.2.1 Definition 3 1.2.2 Klassifikation der Aortenaneurysmen 4 1.2.3 Epidemiologie thorakaler und thorakoabdomineller Aortenaneurysmen 5 1.2.4 Ätiologie und Risikofaktoren thorakaler und thorakoabdomineller Aortenaneurysmen 6 1.2.5 Klinik thorakaler und thorakoabdomineller Aortenaneurysmen 7 1.2.6 Diagnostik thorakaler und thorakoabdomineller Aortenaneurysmen 7 1.2.7 Therapiestrategien 11 1.2.7.1 Offene chirurgische Versorgung 12 1.2.7.2 Endovaskuläre Versorgung per Stentgraft 13 1.2.7.3 Hybride Technik 19 1.2.8 Komplikationen 19 1.2.8.1 Komplikationen unbehandelter Aneurysmen 19 1.2.8.2 Komplikationen nach offener Versorgung 20 1.2.8.3 Komplikationen nach endovaskulärer Aortenreparatur 21 1.2.8.4 Komplikation spinale Ischämie 23 1.3 Anatomie der Rückenmarksversorgung 27 1.4 Minimalinvasive Segmentarterien-Coilembolisation zur Prävention von spinaler Ischämie 30 1.5 Fragestellung der eigenen Arbeit 34 2 Methoden 34 2.1 Studiendesign und Patientenauswahl 34 2.2 Festlegung spezifischer Kriterien 35 2.3 Ermittlung demographischer Daten 36 2.4 Analyse der thorakalen und thorakoabdominellen Aortenaneurysmen 36 2.5 Analyse des Status der Segmentarterien 36 2.6 Analyse der minimalinvasiven Segmentarterien-Coilembolisation 38 2.7 Analyse der endovaskulärer Aortenreparatur 39 2.8 Klinisches Vorgehen 40 2.9 Statistische Auswertung 40 3 Ergebnisse 41 3.1 Demographische Daten und Beschreibung der thorakalen und thorakoabdominellen Aortenaneurysmen 41 3.2 Anatomie der Segmentarterien mit Zufluss zur A. spinalis anterior und minimalinvasive Segmentarterien-Coilembolisation 42 3.3 Neurologische Komplikationen und Management nach minimalinvasiver Segmentarterien-Coilembolisation 44 3.4 Endovaskuläre Reparatur von thorakalen und thorakoabdominellen Aortenaneurysmen 45 3.5 Neurologisches Outcome nach endovaskulärer Aortenreparatur 45 4 Diskussion 46 4.1 Sicherheit der minimalinvasiven Segmentarterien-Coilembolisation mit Verschluss der A. radicularis magna anterior 46 4.2 Bedeutung der A. radicularis magna anterior und ihrer Anastomosen 47 4.3 Stützung des Konzeptes des Kollateralnetzwerks 49 4.4 Limitierungen der Studie 50 5 Schlussfolgerung 50 6 Zusammenfassung der Arbeit 51 7 Literaturverzeichnis 53 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 62 9 Danksagung 63

Crossing of stent graft limbs during endovascular aneurysm repair (EVAR) is often used to assist cannulation and prevent graft kinking when the aortic bifurcation is widely splayed. Little has been reported about the implications of cross-limb EVAR, especially in comparison to conventional EVAR. Using computational fluid dynamics, this work numerically examines the hemodynamic differences between these two out-of-plane stent graft configurations against a planar configuration commonly found in literature. Predicted values of displacement force, wall shear stress, and oscillatory shear index were similar between the out-of-plane configurations. The planar configuration predicted similar wall shear stress values, but significantly lower displacement forces than the out-of-plane configurations. These results suggest that the hemodynamic safety of cross-limb EVAR is comparable to conventional EVAR. However, a study of clinical outcomes may reveal reduced thrombosis incidence and long-term structural implications for the stent graft in cross-limb EVAR.

Crossing of stent graft limbs during endovascular aneurysm repair (EVAR) is often used to assist cannulation and prevent graft kinking when the aortic bifurcation is widely splayed. Little has been reported about the implications of cross-limb EVAR, especially in comparison to conventional EVAR. Using computational fluid dynamics, this work numerically examines the hemodynamic differences between these two out-of-plane stent graft configurations against a planar configuration commonly found in literature. Predicted values of displacement force, wall shear stress, and oscillatory shear index were similar between the out-of-plane configurations. The planar configuration predicted similar wall shear stress values, but significantly lower displacement forces than the out-of-plane configurations. These results suggest that the hemodynamic safety of cross-limb EVAR is comparable to conventional EVAR. However, a study of clinical outcomes may reveal reduced thrombosis incidence and long-term structural implications for the stent graft in cross-limb EVAR.