Cette étude à pour but de développer un concept de stent atraumatique pour le remplacement percutanée de la valve aortique. Le stent est obtenu à partir de brins de Nitinol tressés, ce qui lui permet, de part sa géométrie et sa structure, d'être compressible, auto-expansible, et atraumatique. Le principe de fabrication des prototypes et les contraintes qui lui est associé sont présentées. Les performances de ces prototypes, en terme d'ancrage, de régurgitation statique et de régurgitation dynamique sont ensuite évaluées par des essais in vitro, pour lesquel le banc de test en flux pulsé a été optimisé afin de prendre en considération la compliance de la racine aortique. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence les différents paramètres de fabrication stent, tant au niveau dimensionnel (hauteur du cylindre, angle du cône...) qu'au niveau structurel (rigidité), qui ont une influence significative sur le comportement de l'endoprothèse. / The goal of this work is to develop an atraumatic stent concept for percutaneous aortic valve replacement. Shape setted braided nitinol wires, thanks to their specific geometry and elasticity, allows stent's compressibility, self deployment and aortic root preservation. Prototypes manufacturing technique and relatives constraints are presented. Performance of the obtained prototypes are evaluated in vitro, in terms of sealing, static and dynamic regurgitation. More specifically, the pulsatile bench testing has been optimized to take in account the compliant constraint of the aortic valve environment. The results bring to the fore which are the dimensions (head height, cone angle...) and the structures features that do influence the endoprosthesis behavior significantly.

L’objectif de ce travail était d’élaborer un copolymère biodégradable dans le but de développer une endoprothèse biorésorbable. Ainsi, des copolymères de lactide et de glycolide ont été synthétisés par copolymérisation par ouverture de cycle, dans des conditions permettant le contrôle de leurs paramètres macromoléculaires. Après plastification et mise en forme des copolymères par extrusion, l’étude des propriétés mécaniques, à l’état sec et après immersion en milieu aqueux, a été réalisée. Les essais de traction ont permis de vérifier l’importance de la vitesse de sollicitation et d’accéder à certaines grandeurs caractéristiques du matériau. L’étude de la dégradation des copolymères, sous forme de jonc, a mis en évidence un mécanisme de dégradation hétérogène sur une durée en accord avec l’application visée. La plastification par des molécules acides a permis d’accélérer la vitesse d’hydrolyse des copolymères. En conclusion, les propriétés mécaniques et de dégradation des copolymères PDLGA synthétisés sont donc en adéquation avec le cahier des charges de l’application biomédicale. / This work describes the synthesis of biodegradable copolymer to design a bioabsorbable endoprosthesis. Lactide and glycolide-based copolymers were synthesized by ring opening polymerization. Experimental conditions were chosen to produce controlled structures. The study of mechanical properties was performed in dry and wet states. During the tensile experiments, the effect of strain rate was noticed and some characteristics parameters were determined. Hydrolytic degradation of materials was fast and revealed a heterogeneous mechanism. Addition of acidic molecules for plasticizing increased the degradation rate of the copolymers.Mechanical properties and degradation of the PDLGA copolymers are indeed in good agreement with the specifications of this biomedical application.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'endoprothèse sur mesure (ESM) construite par le chirurgien permet, par sa conception, une adaptation dimensionnelle à près de 80% des anévrysmes de l'aorte abdominale (AAA), supérieure à celle des endoprothèses aortiques commerciales prédimensionnées. Nous présentons les résultats d'une étude mécanique et clinique de ces ESM imaginées et construites à la Pitié-Salpétrière à partir de stents en Z de Gianturco et d'une prothèse de polyester épais tissé (Twillweave, Vascutek) calibrée par découpe et suture. Cette étude répondait au cahier des charges imposé par l'AFSSAPS. Les essais statiques ont montré que les efforts nécessaires à l'implantation de l'ESM étaient inférieurs aux efforts capables d'endommager ses constituants. Puis, pour connaître les sollicitations dynamiques appliquées à l'ESM, nous avons mesuré les déplacements in vivo au sein de sa structure par scanner dynamique et modélisation de l'ESM chez 11 patients. Les déplacements angulaires et radiaux maximaux étaient respectivement de 4,5° et 4,2%, situés le plus souvent à la jonction des collets et du corps de l'ESM. La pulsation que nous avons observée sert de condition limite sur un banc d'essai que nous développons. L'ESM est soumise à des variations de pression physiologiques par un actionneur électrodynamique à une fréquence de 15 Hz pour un essai de 400 millions de cycles équivalent à 10 ans d'implantation. L'implantation chez 6 brebis pendant 6 mois a monté la biocompatibilité et une bonne intégration de l'ESM dans l'aorte. Enfin, l'expérience clinique depuis 11 ans a montré l'efficacité des ESM avec une diminution du diamètre des AAA de 27% chez près de 500 patients et l'absence de rupture en fatigue.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Ce travail est une contribution au développement de micromuscles artificiels reposant sur une voie innovante de production, au sein du corps humain, d'énergie mécanique à partir de l'énergie chimique par processus osmotique. La recherche a un caractère générique, les applications biomédicales potentielles étant nombreuses ; elle s'appuie sur un cas concret de conception d'une structure à membrane semi-perméable gonflable (joint osmotique) destiné à éliminer les endofuites se produisant fréquemment au niveau des endoprothèses pour anévrisme de l'aorte abdominale.<br /><br />Après l'exposé du phénomène d'osmose et de l'application envisagée, l'étude se décompose en deux parties.<br />• La première partie porte sur la caractérisation osmo-mécanique du système osmotique eau/membrane d'acétate de cellulose/saccharose. Des dispositifs expérimentaux originaux ont été mis en place. Dans le domaine d'utilisation envisagé, la membrane présente un comportement mécanique principalement élasto-plastique et sa perméabilité dépend fortement de son état de déformation.<br />• Dans la seconde partie, un modèle numérique de la zone de contact entre le collet de l'anévrisme et l'endoprothèse munie d'un joint gonflable est mis en place. La modélisation du joint membranaire s'appuie sur les résultats de la première partie. Les comportements mécaniques de l'endoprothèse et de l'aorte sont modélisés sur la base de résultats de la littérature respectivement par une simple loi isotrope élastique linéaire et un potentiel hyperélastique isotrope en série de Rivlin. Une étude paramétrique permet alors de souligner la faisabilité de cette endoprothèse et l'influence de quelques paramètres de conception sur ses performances.

Les techniques endovasculaires, particulièrement pour l’aorte, sont en plein essor en chirurgie vasculaire. Ces techniques mini-invasives permettent de diminuer l’agression chirurgicale habituellement importante lors de la chirurgie conventionnelle. Les limites techniques sont repoussées à certaines localisations de l’aorte qui étaient il y a encore peu de temps inaccessibles aux endoprothèses. Le succès et l’efficience de ces interventions reposent en partie sur l'élaboration et la mise en œuvre de nouveaux outils d'aide à la décision. Ce travail entend contribuer à l’amélioration des procédures interventionnelles aortiques grâce à une meilleure exploitation de l’imagerie pré et peropératoire. Cette démarche s’inscrit dans le cadre plus général des Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur, dont les concepts sont revisités pour les transposer au domaine de la chirurgie endovasculaire. Trois axes sont développés afin de sécuriser et optimiser la pose d'endoprothèse. Le premier est focalisé sur l’analyse préopératoire du scanner (sizing) et montre les limites des outils de mesure actuels et évalue la précision d’un nouveau critère de mesure des longueurs de l’aorte (courbure externe). Le deuxième axe se positionne sur le versant peropératoire et montre la contribution de la réalité augmentée dans la pose d’une endoprothèse aortique. Le troisième axe s’intéresse au problème plus général des interventions sur les tissus mous et particulièrement aux déformations artérielles qui surviennent au cours des procédures interventionnelles qui mettent en défaut le recalage rigide lors de la fusion d’images. Nous présentons une approche originale basée sur un modèle numérique de prédiction des déformations qui utilise la simulation par éléments finis en y intégrant des paramètres géométriques et anatomo-mécaniques spécifique-patient extraits du scanner préopératoire. / The development of endovascular aortic procedures is growing. These mini-invasive techniques allow a reduction of surgical trauma, usually important in conventional open surgery. The technical limitations of endovascular repair are pushed to special aortic localizations which were in the past decade indication for open repair. Success and efficiency of such procedures are based on the development and the implementation of decision-making tools. This work aims to improve endovascular procedures thanks to a better utilization of pre and intraoperative imaging. This approach is in the line with the framework of computer-assisted surgery whose concepts are applied to vascular surgery. The optimization of endograft deployment is considered in three steps. The first part is dedicated to preoperative imaging analysis and shows the limits of the current sizing tools. The accuracy of a new measurement criterion is assessed (outer curvature length). The second part deals with intraoperative imaging and shows the contribution of augmented reality in endovascular aortic repair. In the last part, image guided surgery on soft tissues is addressed, especially the arterial deformations occurring during endovascular procedures which disprove rigid registration in fusion imaging. The use of finite element simulation to deal with this issue is presented. We report an original approach based on a predictive model of deformations using finite element simulation with geometrical and anatomo-mechanical patient specific parameters extracted from the preoperative CT-scan.