Depuis 1991, et l’apparition de matériels d’embolisation à détachement contrôlé, le traitement endovasculaire a remplacé progressivement la prise en charge chirurgicale des anévrismes intra cérébraux. Ce traitement endovasculaire des anévrismes est associé à un faible taux de morbidité et de mortalité. Différentes études ont montré sa fiabilité mais pour l instant toujours à court ou moyen terme. Il est par contre impératif de suivre les patients ayant été embolisés. L’artériographie cérébrale reste l’examen de référence même si l’IRM avec l’apparition de nouvelles séquences commence à être validée pour suivre ces patients. En 1998, nous avons rédigé un protocole de surveillance, des patients traités par voie endovasculaire en y incluant l’IRM. Depuis nous avons progressé sur la détection des reliquats et des patients à risque de nouveau saignement, en validant les premières séquences d’angioMR, puis en incluant des séquences de diffusion, des séquences avec injection de contraste à la recherche d’un rehaussement intra anévrismal, et maintenant des séquences de flux intra anévrismal. Toutes ces informations ont été comparées à l’examen de référence, l’artériographie cérébrale. Les contrôles IRM ont été réalisés sur des imageurs 1.5 Tesla et aussi sur l’imageur 3 Tesla pendant la période de mobilité au CHU de Reims. [...] / Since 1991 and the introduction of detachable intracranial coils, the endovasculary treatment of cerebral aneurysms has become an established treatment technique and has supplied surgical approach of these aneurysms. The rate of morbidity and mortality of this new technique is now well known and law. Initial Angiographic and clinical results were yet published with good outcome. Concern exists about long term reopening and the inherent risk of recurrent hemorrhage and long-term imaging follow-up is advocated. Digital Substract Hemorrhage was the gold standard for detection and follow-up of patients, but this diagnostic procedure is invasive and exposes the patient to a small risk of serious complication. MR angiography has been used as an alternative noninvasive imaging technique to assess the occlusion of coiled intracranial aneurysms with promising results. Since 1998, we have collected all patients with subarachnoid hemorrhage, and patients with cerebral aneurysms treated by endovascular approach. We have proposed different MRI sequences to valid this technique and improve this techniqueWe have compared 3D TOF to digital angiography, with sequences with injection of gadolinium. [...]

Le traitement endovasculaire est devenu en deux décennies le traitement de première intention pour les DAB aiguës compliquées. Cependant, le traitement endovasculaire des DAB aiguës n’est pas optimal et comporte des limitations, tant au niveau proximal que distal, sources de complications précoces et tardives.Notre travail proposait d’évaluer des techniques endovasculaires novatrices permettant d’optimiser le traitement au niveau de la crosse et en distalité au niveau de l’aorte thoraco-abdominale.Nous avons créé un modèle de dissection de type B sur aorte humaine cadavérique extensif et reproductible, se rapprochant au plus près des conditions cliniques et permettant l’évaluation in vitro des dispositifs prothétiques conçus pour aorte humaine.Nous avons évalué sur ce modèle in vitro de DAB aiguë le stenting nu extensif de l’aorte disséquée qui permettait de réaccoler le flap intimal de dissection de manière expérimentale mais entrainait une sténose dans 54% des cas sur les artères viscérales naissant de l’aorte lorsque celles-ci naissaient du faux chenal. Ces artères pouvaient être cathétérisées à travers les mailles du stent.Nous avons ensuite évalué les résultats cliniques de cette technique, associé à un ballonnement du stent, dans le traitement des DAB aiguës compliquées avec un remodelage complet immédiat de l’aorte thoraco-abdominale stentée, persistant à moyen terme et permettant de limiter l’évolution anévrysmale à moyen terme.Enfin nous avons montré sur modèle in vitro la faisabilité et la précision au largage d’une endoprothèse avec échancrure proximale créée par le chirurgien pour avancer la zone d’ancrage dans la crosse, permettant un traitement endovasculaire exclusif en urgence des DAB aiguë compliquée avec un collet court ou une atteinte de la crosse aortique.Ces résultats offrent des perspectives d’évolutions du traitement des dissections aortique de type B au stade aigu, mais aussi plus largement des perspectives d’évolution pour le traitement des dissections de type A, des dissections chroniques, et plus généralement des pathologies de la crosse. / Thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) is considered as the first line therapy for complicated acute type B aortic dissection (cABAD). However, current endovascular treatment has limitation regarding the proximal anchoring when aortic arch is involved and regarding the dissected aorta distally to the stent graft leading to early and late complication.The aim of this work was to assess new endovascular techniques to optimise endovascular treatment of ABAD in the aortic arch and in the thoraco-abdominal aorta.We reported the first model of ABAD in human cadaveric aorta, which was reproducible, extended to the infra-renal aorta and close to clinical pattern, allowing for human aortic devices assessment.We assess on this model extensive bare metal stenting of the dissected aorta, which was effective in true lumen reexpansion but induced a drop in pressure in the visceral arteries in 54% when they were supplied by the false lumen.Then, we assessed the results of this technique, associated with balloon inflation of the bare stent in clinical practice, which allowed an immediate and mid-term persisting complete remodelling of the stented thoraco-abdominal aorta, with a low dissecting aneurysmal evolution at one year of follow-up.Finally we reported a model of physician modified scalloped stent graft on currently available thoracic aortic device to extend the proximal landing zone in the arch while preserving the supra aortic trunks.These finding allow for potential improvement of endovascular treatment of ABAD but also of acute type A dissection, chronic dissection and some other acute aortic arch diseases.

L'implantation valvulaire (mise en place d'une stent-valve percutanée), pulmonaire ou aortique, est une procédure récente en plein (et rapide) développement. Cette procédure prometteuse, possède plusieurs écueils parmi lesquels, l'altération du matériel implanté lors de son déploiement. L'implantation valvulaire dans les voies pulmonaires dilatées, est une autre limite de la procédure. Dans notre travail, nous avons étudié le traumatisme valvulaire lié au déploiement des prothèses. Ensuite, nous avons évalué un nouveau dispositif de réduction du calibre de la voie pulmonaire, afin d'en élargir les indications ultérieurement.Nous avons donc dans un premier temps comparé 2 types de stent-valves, l'un expansible par ballon et l'autre auto-expansible. La comparaison a porté sur l'occurrence de lésions valvulaires lors du sertissage et du déploiement de ces 2 types de prothèses. Nous avons pu montrer la présence de lésions des feuillets péricardiques de ces prothèses, induites par la compression des dispositifs. Par ailleurs, la présence de lésions histologiques plus marquées avec les valves expansibles par ballon, suggère aussi un rôle de l'expansion de ces prothèses dans la genèse des lésions valvulaires post-déploiement. Nous n'avons pas constaté d'altérations des propriétés mécaniques du tissu valvulaire induites par la compression et le déploiement des feuillets.Dans une autre partie de notre travail, nous avons mis au point un modèle d'élargissement de la voie pulmonaire, associé à la création d'une insuffisance pulmonaire sévère. Nous avons pu montrer que la réduction du calibre de la voie d'éjection pulmonaire était possible avec notre réducteur, par voie endovasculaire ou transventriculaire droite. Il n'a pas été observé de migration ou de fracture du stent de ces prothèses 2 mois après la procédure. Si le modèle d'élargissement de la voie pulmonaire est intéressant pour évaluer les réducteurs et la faisabilité de leur implantation, un suivit à plus long terme est nécessaire avant d'envisager une implantation chez l'homme. Enfin, l'altération des feuillets induite par le maniement des prothèses, est un phénomène à prendre en considération. Il nécessite, compte tenu de son impact potentiel sur la durabilité des prothèses, une investigation plus approfondie.

La pose de stent est l'option de traitement la plus courante de la maladie coronarienne, l'une des principales causes de mortalité dans le monde. Lors d'une procédure de pose de stent, le médecin insère des outils chirurgicaux dans le réseau vasculaire du patient. La progression de ces outils a l’intérieur du corps est suivie en temps réel sous uroscopie par rayons X. Trois outils, en particulier, jouent un rôle crucial dans la procédure : le guide, le ballon d'angioplastie et le stent. Le guide apparaît dans les images sous la forme d'une structure curviligne ne. Le ballon, monte sur le guide, est équipé de deux marqueurs radio-opaques à ses extrémités. Le stent est un maillage métallique qui se projette en une forme complexe dans les images uroscopiques. Le stent, dont le bon déploiement est essentiel au succès du geste médical, est souvent très difficilement visible dans les images. Les travaux présentés dans cette thèse poursuivent un double objectif. Il s'agit d'une part, de concevoir, d’étudier et de valider des techniques de traitement d'image visant à améliorer la visualisation des stents. D'autre part, nous étudions la traitement des structures curvilignes (comme les guides) pour lesquelles nous proposons un nouvel outil. Nous présentons des algorithmes de traitement d'image dédiés a la visualisation 2D et3D des stents. Nous sommes amenés, dans ce but, à détecter, suivre et recaler, de manière complètement automatique, les outils nécessaires a la pose de stent que sont le guide et le ballon. Le stent étant a peine visible dans les images, nous ne cherchons pas à le localiser directement à l'aide de techniques de traitement d'images. La position et le mouvement du stent sont déterminés par nos algorithmes […]. Nous avons évalué la performance des ces outils pour la visualisation des stents en 2D, sur une large base de près de 200 cas cliniques. Il en ressort que notre méthode surpasse les méthodes utilisées jusqu'ici sur le plan de la qualité image. La validation exhaustive que nous avons menée, confirme que nous avions atteint un niveau compatible avec son introduction commerciale. Le logiciel qui en résulte est désormais installé sur un grand nombre de sites cliniques, ou il est régulièrement utilisé. La méthode de visualisation 3D des stents que nous proposons utilise les marqueurs pour effectuer une reconstruction tomographique compensée en mouvement. Nous exposons des résultats préliminaires sur une base de 22 cas cliniques. Il semble que notre méthode surpasse les méthodes précédemment employées aussi bien du point de vue de la qualité d’image que de l'automatisation. Les méthodes de visualisation des stents que nous proposons s’appuient sur la segmentation de la portion du guide qui traverse le stent. Nous proposons un nouvel outil pour le traitement de telles structures curvilignes que nous appelons : l'Image de Chemins Polygonaux (acronyme PPI en anglais). Cet outil repose sur la notion de chemin localement optimal. L'un des principaux avantages du PPI est d’unir dans un même cadre différents concepts pré-existants. De plus, il permet de contrôler la régularité et la longueur des structures à traiter avec une paramétrisation simple et intuitive. Avant de tirer pleinement parti des performances du PPI nous proposons un schéma algorithmique efficace pour le calculer. Nous illustrons ces utilisation pour la segmentation automatique de guide où il surpasse les techniques existantes / Stent implantation is the most common treatment of coronary heart disease, one of the major causes of death worldwide. During a stenting procedure, the clinician inserts interventional devices inside the patient's vasculature. The navigation of the devices inside the patient's anatomy is monitored in real-time, under X-ray fluoroscopy. Three specific interventional devices play a key role in this procedure: the guide-wire, the angioplasty balloon and the stent. The guide-wire appears in the images as a thin curvilinear structure. The angioplasty balloon, that has two characteristic markerballs at its extremities, is mounted on the guide-wire. The stent is a 3D metallic mesh, whose appearance is complex in the fluoroscopic images. Stents are barely visible, but the proper assessment of their deployment is key to the procedure. The objective of the work presented in this thesis is twofold. On the first hand, we aim at designing, studying and validating image processing techniques that improve the visualization of stents. On the second hand, we study the processing of curvilinear structures (like guide-wires) for which we propose a new image processing technique. We present algorithms dedicated to the 2D and 3D visualization of stents. Since the stent is hardly visible, we do not intend to directly locate it by image processing means in the images. The position and motion of the stent are inferred from the location of two landmarks: the angioplasty balloon and of the guide-wire, which have characteristic shapes. To this aim, we perform automated detection, tracking and registration of these landmarks. The cornerstone of our 2D stent visualization enhancement technique is the use of the landmarks to perform motion compensated noise reduction. We evaluated the performance of this technique for 2D stent visualization over a large database of clinical data (nearly 200 cases). The results demonstrate that our method outperforms previous state of the art techniques in terms of image quality. A comprehensive validation confirmed that we reached the level of performance required for the commercial introduction of our algorithm. It is currently deployed in a large number of clinical sites worldwide. The 3D stent visualization that we propose, uses the landmarks to achieve motion compensated tomographic reconstruction. We show preliminary results over 22 clinical cases. Our method seems to outperform previous state of the art techniques both in terms of automation and image quality. The previous stent visualization methods involve the segmentation of the part of the guide-wire extending through the stent. We propose a generic tool to process such curvilinear structures that we call the Polygonal Path Image (PPI). The PPI relies on the concept of locally optimal paths. One of its main advantages is that it unifies the concepts of several previous state of the art techniques in a single formalism. Moreover the PPI enables to control the smoothness and the length of the structures to segment. Its parametrization is simple and intuitive. In order to fully benefit from the PPI, we propose an efficient scheme to compute it. We demonstrate its applicability for the task of automated guide-wire segmentation, for which it outperforms previous state of the art techniques

La traumatologie est la première cause de mortalité chez les sujets de moins de 40 ans dans les pays industrialisés. Le choc hypovolémique lié à une hémorragie du tronc est une cause fréquente de décès, à la fois sur les lieux de l’accident mais également pendant la prise en charge pré-hospitalière et intra-hospitalière. L’existence d’un hémopéritoine est un facteur de sous estimation du traumatisé grave.Le contrôle lésionnel, mieux connu sous les anglicismes « damage control ressucitation » et « damage control surgery », est le paradigme moderne de la prise en charge du choc hémorragique d’origine traumatique. Il comprend une mise en condition minimaliste privilégiant la réalisation d’une hémostase chirurgicale précoce et rapide, suivie d’une réanimation intensive associant transfusion massive, réchauffement et optimisation de la coagulation. Le traitement chirurgical exhaustif des lésions traumatiques est différé au delà de la période d’instabilité.Chez le blessé hémorragique agonique, la thoracotomie de ressuscitation avec clampage de l’aorte thoracique est une pratique courante mais dont les bases factuelles ne sont pas bien établies. En revanche en pathologie artérielle, la voie d’abord endovasculaire a très largement fait preuve de son efficacité.Nous avons émis l’hypothèse qu’un clampage aortique endovasculaire de l’aorte thoracique par voie rétrograde est possible et que cette technique améliore le profil hémodynamique dans le territoire myocardique et cérébral tout en augmentant la survie en cas de choc hémorragique lié à un traumatisme abdominal.Nos résultats suggèrent que cette technique de sauvetage est efficace, même s’il semble exister des limites corrélées à la durée de l’ischémie/reperfusion viscérale et médullaire. / Trauma is the leading cause of mortality in industrialized countries for people aged below 40 years. Fifty percent of the pre hospital and in hospital mortality from severe blunt and penetrating abdominal traumas is due to an hemorrhagic shock. Peritoneal bloody effusion is the main reason to under estimate the seriousness of trauma.Damage control resuscitation (DCR) and damage control surgery (DCS) typify the current paradigm of hemorrhagic torso trauma management. Damage control includes a basic pre operative management before a short surgical control of bleeding followed by intensive resuscitation care based on massive blood transfusion, palliation of hypothermia and correction of biological coagulation disorders. According to this strategy, the curative surgical treatment is postponed until the patient has been stabilized.Some authors have reported on the efficacy of resuscitation thoracotomy with aortic crossclamping in the emergency room in patients with severe abdominal trauma . However, the end results of such a procedure are contrasted and its use is still debated. More recently, endovascular approach has emerged in the management algorithm of some vascular emergencies. We hypothesized that an endovascular retrograde occlusion of the thoracic aorta would be a safe and efficient to preserve hemodynamic profile in cardiac and cerebral area, and to improve survival in case of uncontrolled hemorrhagic shock caused by an abdominal trauma.Our results sustain this hypothesis, even if its benefits seem time-limited, according to the medullar and visceral side-effects of ischemia/reperfusion.

La physiopathologie de l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) est multifactorielle. De la plaque athéro-thrombotique jusqu’à l’anévrisme menaçant, les phénomènes hémodynamiques, protéolytiques, oxydatifs et inflammatoires jouent un rôle aussi complexe qu’interdépendant. Aucun traitement pharmacologique n’a fait la preuve de son efficacité. Dans ce travail, nous étudions 2 voies pharmacologiques potentielles, et développons un modèle murin d’exclusion endovasculaire. La rapamycine est utilisée en oncologie. Ses propriétés anti-inflammatoires, antiprolifératives et anti-angiogéniques stabilisaient la progression anévrismale dans un modèle établi d’AAA. L’AZD9668 est un inhibiteur sélectif de l’élastase. Sécrétée par les neutrophiles, cette protéase joue un rôle clé dans la physiopathologie anévrismale. Les propriétés thérapeutiques ont été étudiées sur un modèle murin potentialisé par l’injection systémique de Porphyromonas Gingivalis, entretenant la réaction inflammatoire et protéolytique pariétale. Dans un second temps, nous avons développé un modèle murin d’exclusion endovasculaire. La spécificité de ce traitement a soulevé de nouvelles problématiques, soulignant le rôle crucial de l’activité biologique du thrombus. L’exclusion endovasculaire d’un AAA sur les modèles de grands animaux est complexe et coûteuse. Nous avons ainsi décrit la technique sur un modèle reconnu d’AAA chez le rat. Le traitement pharmacologique des AAAs a démontré son efficacité sur modèles murins, mais est difficilement transposable à l’homme en raison des effets secondaires. Un traitement endoluminal véhiculant un principe actif délivré in-situ permettrait de stabiliser durablement les AAA. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) pathophysiology is multifactorial. From the athero-thrombotic plaque to a threatening aneurysm, hemodynamic, proteolysis, oxidation and inflammation play a complex but interdependent role. No pharmacological treatment has yet proved to be efficient. In this work, we study 2 potential pharmacological targets, and develop a murine model of endovascular abdominal aneurysm repair (EVAR). Rapamycine is used in oncology. Its anti-inflammatory, anti-proliferative and antiangiogenic properties stabilized aneurysm progression on an established AAA. AZD9668 is an elastase selective inhibitor. Secreted by neutrophils, this protease plays a key role in aneurysmal pathophysiology. Its therapeutic benefits have been study on a murine AAA model potentiated by Porphyromonas Gingivalis systemic injection, maintaining inflammatory reaction and wall proteolysis. Then, we developed a murine endovascular aneurysm exclusion model. EVAR raised new concern, underlining the crucial role of the thrombus biological activity. Endovascular AAA exclusion on big animals is complex and expensive. We hence described the technic on a rat AAA well known model. Pharmacological AAAs treatment has proved to be efficient on murine models, but is hard to transpose to humans because of systemic side effects. An endoluminal treatment carrying active drugs, and delivered in-situ, could durably stabilize AAAs.

L’implantation valvulaire (mise en place d’une stent-valve percutanée), pulmonaire ou aortique, est une procédure récente en plein (et rapide) développement. Cette procédure prometteuse, possède plusieurs écueils parmi lesquels, l’altération du matériel implanté lors de son déploiement. L’implantation valvulaire dans les voies pulmonaires dilatées, est une autre limite de la procédure. Dans notre travail, nous avons étudié le traumatisme valvulaire lié au déploiement des prothèses. Ensuite, nous avons évalué un nouveau dispositif de réduction du calibre de la voie pulmonaire, afin d’en élargir les indications ultérieurement.Nous avons donc dans un premier temps comparé 2 types de stent-valves, l’un expansible par ballon et l’autre auto-expansible. La comparaison a porté sur l’occurrence de lésions valvulaires lors du sertissage et du déploiement de ces 2 types de prothèses. Nous avons pu montrer la présence de lésions des feuillets péricardiques de ces prothèses, induites par la compression des dispositifs. Par ailleurs, la présence de lésions histologiques plus marquées avec les valves expansibles par ballon, suggère aussi un rôle de l’expansion de ces prothèses dans la genèse des lésions valvulaires post-déploiement. Nous n’avons pas constaté d’altérations des propriétés mécaniques du tissu valvulaire induites par la compression et le déploiement des feuillets.Dans une autre partie de notre travail, nous avons mis au point un modèle d’élargissement de la voie pulmonaire, associé à la création d’une insuffisance pulmonaire sévère. Nous avons pu montrer que la réduction du calibre de la voie d’éjection pulmonaire était possible avec notre réducteur, par voie endovasculaire ou transventriculaire droite. Il n’a pas été observé de migration ou de fracture du stent de ces prothèses 2 mois après la procédure. Si le modèle d’élargissement de la voie pulmonaire est intéressant pour évaluer les réducteurs et la faisabilité de leur implantation, un suivit à plus long terme est nécessaire avant d’envisager une implantation chez l’homme. Enfin, l’altération des feuillets induite par le maniement des prothèses, est un phénomène à prendre en considération. Il nécessite, compte tenu de son impact potentiel sur la durabilité des prothèses, une investigation plus approfondie. / Percutaneous valve implantation (PVI) is a new with fast growing expansion procedure. Nevertheless, this promising technic has some reefs. Impairment of the implanted device at deployment is one of them. Valvular implantation in dilated right ventricular outflow tract (RVOT) is another limit of the procedure. In our work, we studied the valvular traumatism after prosthesis deployment. Subsequently, we evaluated a new device for RVOT size reduction, in order to widen PVI indications.Firstly, We compared 2 types of valved-stent (VS) (balloon expandable and self-expandable). We compared the occurrence of valvular leaflets injury after crimping and deployment of both types of prosthesis. We showed the occurrence of pericardial leaflet injuries, induced by devices crimping. Otherwise, the presence of sharp histologic lesions with balloon expandable VS, suggests a prosthesis expansion role, in genesis of valvular injuries, as well. We couldn’t show any impairment of valvular tissue mechanical properties after leaflets crimping and deployment. In another part of our work, experimental asymmetric enlargement of the RVOT with creation of severe pulmonary regurgitation, were performed in an ovine model. Size reduction of the enlarged RVOT and PVI were successfully achieved through an endovascular and right transventricular access. Valve function was satisfactory in all correctly implanted VS (one case of inversion). No migration or fractures of the size reducer or VS were seen before animal sacrifice, after 2 months follow-up. Since feasibility of RVOT enlargement and RVOT reduction has been demonstrated, a long-term study is necessary before considering a human implantation. At last but not least, deterioration on valvular leaflets after prosthesis handling is an effect to consider. Taking into account its potential impact on prosthesis durability, it requires further deep investigations.

L'anévrisme de l'aorte abdominale est une pathologie devant être traitée par chirurgie quand son diamètre atteint 5.5cm, en raison d’un risque de rupture qui est souvent mortelle. La chirurgie endovasculaire consiste à déployer une endoprothèse dans l’anévrisme pour l’exclure de la circulation sanguine. Cette chirurgie souffre cependant d'un taux relativement élevé de complications post-opératoires à long terme, nécessitant des interventions coûteuses. Ces complications sont principalement d’origine mécanique et pourraient être anticipées grâce à la simulation numérique.Cette thèse a pour objectif d'élaborer une méthodologie de simulation personnalisée de déploiement d'endoprothèses dans des anévrismes, dans le but final de fournir un outil d'aide à la décision aux praticiens hospitaliers pour améliorer leur planning pré-opératoire.Une méthodologie permettant de déployer numériquement des endoprothèses bifurquées, composées de plusieurs modules, dans des anévrismes aortiques personnalisés, de géométries quelconques, a été conçue. Des simulations numériques ont été effectuées sur cinq cas cliniques réels, dont des cas fortement tortueux et complexes àplanifier pour les praticiens hospitaliers. La méthodologie a été validée par comparaison des résultats numériques avec la position des stents sur les scanners post-opératoires.La capacité de la méthodologie numérique à simuler le déploiement d’endoprothèses dans des géométries personnalisées d’anévrismes aortiques a été démontrée. Ces simulations possèdent un fort potentiel, en pouvant permettre de mieux adapter les endoprothèses aux patients et d’anticiper les complications post-opératoires dès le planning pré-opératoire. / Abdominal aortic aneurysm is a pathology which needs to be treated by surgery when its diameter reaches 5.5cm, due to high risk of rupture that is often lethal. Endovascular repair consists in deploying a stent-graft inside the aneurysmal sac to exclude it from the blood flow. However, the drawback of this surgery is the relatively important post-operative complication rate at long-term, requiring costly secondary interventions. The origin of these complications is mainly related to mechanics and therefore, they could be prevented thanks to numerical simulation.The objective of this thesis is to elaborate a simulation methodology to deploy in silico stent-grafts in patient-specific aneurysms. The ultimate goal is to provide practioners with a computer aided decision tool to improve their pre-operative planning.A methodology was developed to simulate the deployment of bifurcated stent-grafts, composed of several modules, in patient-specific aortic aneurysms, whatever their geometry. Finite-element analyses were performed on several clinical cases from real patients, some of them which were highly tortuous and complex for practioners to achieve an accurate preoperative planning. The methodology was validated by comparing numerical results with the position of the stents in the post-operative scans.The ability of finite-element analyses to simulate stent-graft deployment in patient-specific aortic aneurysm geometries was proved in this thesis. Simulations have great potential for adapting stent-grafts to each patient and for anticipating possible post-operative complications at the stage of pre-operative planning.

Nous avons développé un modèle numérique du traitement des anévrismes de l'aorte abdominale (AAA) en utilisant l'analyse par éléments finis (FEA). L'objectif est de simuler les différentes étapes de la procédure endovasculaire dans la phase préopératoire. Pour cela, dans un premier temps, on a fait des études expérimentales Macro et Nano de rupture, indentation, traction, frottement des outils métalliques et des biomatériaux. Ensuite, on a développé une nouvelle approche de la conception des structures anatomiques très angulées et hétérogènes, et enfin, on a crée une maquette numérique de l'interaction outils métalliques et biomatériaux. Dans ce modèle, nous avons pris en compte la géométrie réelle reconstituée à partir des scans, une caractérisation locale des propriétés mécaniques guide / cathéter, une cartographie des propriétés des matériaux composites en fonction de la qualité pariétale, et une projection de l'environnement de l'artère dans l'outil de simulation. Nos résultats ont été validés grâce à un recalage entre les données cliniques et notre simulation pour un groupe donné de patients, dont les artères sont très tortueuses et calcifiées. Cet outil d'aide à l'acte chirurgical permet de contrôler avec précision la navigation endovasculaire en péropératoire, prédire la faisabilité de la chirurgie avec une fiabilité ainsi que d'optimiser le nombre d'outils métalliques pour chaque patient, en tenant compte du risque de rupture des zones avec fortes tortuosités et hétérogénéités.

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le contexte des gestes médico-chirurgicaux assistés par ordinateur pour le traitement endovasculaire de l'anévrisme de l'aorte abdominale. La complexité de ce type de procédure et l'évolution permanente des dispositifs endovasculaires posent des difficultés liées notamment à la sélection des endoprothèses les mieux adaptées à l'anatomie du patient et à la localisation précise des outils endovasculaires lors de l'intervention. L'objectif de ces travaux thèse est d'apporter aux cliniciens une aide à la décision lors de la planification et de la réalisation de la procédure. L'approche envisagée consiste à mettre en correspondance les examens d'imagerie préopératoire et peropératoire et à les combiner avec des modèles d'interaction dispositifs / tissus pour améliorer le positionnement des endoprothèses dans des structures vasculaires déformables. Nous envisageons tout d'abord une solution permettant de positionner interactivement des modèles d'endoprothèse dans la structure vasculaire préopératoire afin de vérifier l'adéquation des endoprothèses sélectionnées avec l'anatomie du patient. La méthode s'appuie sur un modèle géométrique ou mécanique approché de l'endoprothèse placée dans une structure vasculaire non déformable. Nous proposons ensuite une solution originale de simulation des interactions outil-tissu dans le but d'anticiper les déformations vasculaires provoquées par l'insertion des outils, relativement rigides, avant le déploiement des endoprothèses. Le guidage de l'intervention par navigation endovasculaire augmentée est abordé au travers du recalage 3D/2D. Une méthode polyvalente est proposée afin de mettre en correspondance le scanner ainsi que les modèles préopératoires avec les images peropératoires. L'évaluation de ces méthodes et leur application sur données patients ont permis de montrer la compatibilité de l'approche proposée avec le workflow clinique. / This thesis deals with computer-assisted surgery in the context of endovascular repair of abdominal aortic aneurysm. The complexity of this procedure and the ongoing development of endovascular devices pose challenges such as the selection of the most appropriate stent-grafts for the patient anatomy and the precise location of endovascular tools during surgery. The aim of this thesis is to provide clinicians with decision support for the planning and the performance of the procedure. The proposed approach consists in matching preoperative and intraoperative image data and in combining them with tool-tissue interaction models in order to improve the positioning of stent-grafts in deformable vascular structures. We consider a solution for positioning stent-grafts interactively in the preoperative vascular structure to verify the adequacy of the selected stent-grafts with the patient anatomy. The method is based on a geometrical or simplified mechanical model of the stent graft placed in a rigid vascular structure. We propose an original solution for simulating tool-tissue interactions in order to anticipate vascular deformations caused by the insertion of stiff tools before stent-graft deployment. Augmented reality guidance for endovascular interventions is addressed through 3D/2D registration. A versatile method is proposed for the matching of the CT-scan and preoperative models with intraoperative images. The evaluation of these methods and the results obtained on patient data have shown the compatibility of the proposed approach with the clinical workflow.