Amélioration des résultats cliniques en chirurgie cardiaque

Des éléments contributifs à plusieurs facettes de la chirurgie cardiaque ont été étudiés dans la présente thèse. Le premier manuscrit adresse la problématique de l’accident cérébro-vasculaire (ACV) post-opératoire. Nous avons analysé de façon rétrospective la médication prise en pré-opératoire de 6813 patients nécessitant une chirurgie de revascularisation coronarienne. Le but étant d’établir si la présence d’une médication précise (aspirine, inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine, statine, bêta-bloqueur) peut agir en pré-opératoire pour diminuer le risque d’ACV. En analyse multivariée, la combinaison de la prise de bêta-bloqueurs avec une statine a produit un ratio de cote de 0,37, suggérant un effet protecteur très important. Dans le deuxième manuscrit, je présente une étude ciblant les patients avec insuffisance mitrale ischémique modérée. Trente et un patients furent randomisés entre un traitement par pontages seuls vs pontages et annuloplastie mitrale restrictive. L’insuffisance mitrale a disparu en post-opératoire immédiat en présence de l’annuloplastie alors qu’aucun effet immédiat de la revascularisation coronarienne n’était noté sur l’insuffisance mitrale. Un an suivant la chirurgie, une insuffisance mitrale légère est réapparue chez le groupe ayant subi l’annuloplastie alors que les patients du groupe pontages seuls ont remodelé leur ventricule gauche et diminué l’importance de leur insuffisance mitrale au même niveau que le groupe annuloplastie. Aucun des marqueurs d’évolution clinique, tant au niveau symptomatique qu’au niveau de la survie ne diffère entre les groupes. La troisième étude est un suivi sur 20 ans des patients ayant eu des remplacements valvulaires mitraux ou aortiques avec une prothèse mécanique Carbomedics. Cette étude démontre une excellente survie avec un taux de complications valvulaires hémorragiques, thrombotiques, thrombo-emboliques, et d’endocardite favorable comparé aux autres types de prothèse et une absence de bris mécanique.

Abdominal aortic aneurysm follow-up after endovascular repair in a canine model with non-invasive vascular elastography

Le traitement chirurgical des anévrismes de l'aorte abdominale est de plus en plus remplacé par la réparation endovasculaire de l’anévrisme (« endovascular aneurysm repair », EVAR) en utilisant des endoprothèses (« stent-grafts », SGs). Cependant, l'efficacité de cette approche moins invasive est compromise par l'incidence de l'écoulement persistant dans l'anévrisme, appelé endofuites menant à une rupture d'anévrisme si elle n'est pas détectée. Par conséquent, une surveillance de longue durée par tomodensitométrie sur une base annuelle est nécessaire ce qui augmente le coût de la procédure EVAR, exposant le patient à un rayonnement ionisants et un agent de contraste néphrotoxique. Le mécanisme de rupture d'anévrisme secondaire à l'endofuite est lié à une pression du sac de l'anévrisme proche de la pression systémique. Il existe une relation entre la contraction ou l'expansion du sac et la pressurisation du sac. La pressurisation résiduelle de l'anévrisme aortique abdominale va induire une pulsation et une circulation sanguine à l'intérieur du sac empêchant ainsi la thrombose du sac et la guérison de l'anévrisme. L'élastographie vasculaire non-invasive (« non-invasive vascular elastography », NIVE) utilisant le « Lagrangian Speckle Model Estimator » (LSME) peut devenir une technique d'imagerie complémentaire pour le suivi des anévrismes après réparation endovasculaire. NIVE a la capacité de fournir des informations importantes sur l'organisation d'un thrombus dans le sac de l'anévrisme et sur la détection des endofuites. La caractérisation de l'organisation d'un thrombus n'a pas été possible dans une étude NIVE précédente. Une limitation de cette étude était l'absence d'examen tomodensitométrique comme étalon-or pour le diagnostic d'endofuites. Nous avons cherché à appliquer et optimiser la technique NIVE pour le suivi des anévrismes de l'aorte abdominale (AAA) après EVAR avec endoprothèse dans un modèle canin dans le but de détecter et caractériser les endofuites et l'organisation du thrombus. Des SGs ont été implantés dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé dans l'aorte abdominale. Des endofuites de type I ont été créés dans 4 anévrismes, de type II dans 13 anévrismes tandis qu’un anévrisme n’avait aucune endofuite. L'échographie Doppler (« Doppler ultrasound », DUS) et les examens NIVE ont été réalisés avant puis à 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après l’EVAR. Une angiographie, une tomodensitométrie et des coupes macroscopiques ont été réalisées au moment du sacrifice. Les valeurs de contrainte ont été calculées en utilisant l`algorithme LSME. Les régions d'endofuite, de thrombus frais (non organisé) et de thrombus solide (organisé) ont été identifiées et segmentées en comparant les résultats de la tomodensitométrie et de l’étude macroscopique. Les valeurs de contrainte dans les zones avec endofuite, thrombus frais et organisé ont été comparées. Les valeurs de contrainte étaient significativement différentes entre les zones d'endofuites, les zones de thrombus frais ou organisé et entre les zones de thrombus frais et organisé. Toutes les endofuites ont été clairement caractérisées par les examens d'élastographie. Aucune corrélation n'a été trouvée entre les valeurs de contrainte et le type d'endofuite, la pression de sac, la taille des endofuites et la taille de l'anévrisme.

Mechanical simulation of the endovascular repair of abdominal aortic aneurysms

Ce travail de thèse porte sur la simulation du déploiement des prothèses vasculaires de type stent-graft (SG) lors de la réparation endovasculaire (EVAR) des anévrismes de l’aorte abdominale (AAA). Cette étude se présente en trois parties: (i) tests mécaniques en flexion et compression de SG couramment utilisés (corps et jambage de marque Cook) ainsi que la simulation numérique desdits tests, (ii) développement d’un modèle numérique d’anévrisme, (iii) stratégie de simulation du déploiement des SG. La méthode numérique employée est celle des éléments finis. Dans un premier temps, une vérification du modèle éléments finis (MEF) des SG est realisée par comparaison des différents cas de charge avec leur pendant expérimental. Ensuite, le MEF vasculaire (AAA) est lui aussi vérifié lors d’une comparaison des niveaux de contraintes maximales principales dans la paroi avec des valeurs de la littérature. Enfin, le déploiement est abordé tout en intégrant les cathéters. Les tests mécaniques menés sur les SG ont été simulés avec une différence maximale de 5,93%, tout en tenant compte de la pré-charge des stents. Le MEF de la structure vasculaire a montré des contraintes maximales principales éloignées de 4,41% par rapport à un modèle similaire précédemment publié. Quant à la simulation du déploiement, un jeu complet de SG a pu être déployé avec un bon contrôle de la position relative et globale, dans un AAA spécifique pré-déformé, sans toutefois inclure de thrombus intra-luminal (TIL). La paroi du AAA a été modélisée avec une loi de comportement isotropique hyperélastique. Étant donné que la différence maximale tolérée en milieu clinique entre réalité et simulation est de 5%, notre approche semble acceptable et pourrait donner suite à de futurs développements. Cela dit, le petit nombre de SG testés justifie pleinement une vaste campagne de tests mécaniques et simulations supplémentaires à des fins de validation.

Chirurgie mitrale minimalement invasive : évolution historique et bénéfices cliniques

Réalisé sous la co-direction des Drs Denis Bouchard et Michel Pellerin

Cost-effectiveness of Transcatheter Mitral Valve Leaflet Repair for the Treatment of Mitral Regurgitation in Heart Failure

Contexte: La régurgitation mitrale (RM) est une maladie valvulaire nécessitant une intervention dans les cas les plus grave. Une réparation percutanée de la valve mitrale avec le dispositif MitraClip est un traitement sécuritaire et efficace pour les patients à haut risque chirurgical. Nous voulons évaluer les résultats cliniques et l'impact économique de cette thérapie par rapport à la gestion médicale des patients en insuffisance cardiaque avec insuffisance mitrale symptomatique. Méthodes: L'étude a été composée de deux phases; une étude d'observation de patients souffrant d'insuffisance cardiaque et de régurgitation mitrale traitée avec une thérapie médicale ou le MitraClip, et un modèle économique. Les résultats de l'étude observationnelle ont été utilisés pour estimer les paramètres du modèle de décision, qui a estimé les coûts et les avantages d'une cohorte hypothétique de patients atteints d'insuffisance cardiaque et insuffisance mitrale sévère traitée avec soit un traitement médical standard ou MitraClip. Résultats: La cohorte de patients traités avec le système MitraClip était appariée par score de propension à une population de patients atteints d'insuffisance cardiaque, et leurs résultats ont été comparés. Avec un suivi moyen de 22 mois, la mortalité était de 21% dans la cohorte MitraClip et de 42% dans la cohorte de gestion médicale (p = 0,007). Le modèle de décision a démontré que MitraClip augmente l'espérance de vie de 1,87 à 3,60 années et des années de vie pondérées par la qualité (QALY) de 1,13 à 2,76 ans. Le coût marginal était 52.500 $ dollars canadiens, correspondant à un rapport coût-efficacité différentiel (RCED) de 32,300.00 $ par QALY gagné. Les résultats étaient sensibles à l'avantage de survie. Conclusion: Dans cette cohorte de patients atteints d'insuffisance cardiaque symptomatique et d insuffisance mitrale significative, la thérapie avec le MitraClip est associée à une survie supérieure et est rentable par rapport au traitement médical.

Granular Attrition due to Rotary Valve in a Pneumatic Conveying System

The rotary valve is a widely used mechanical device in many solids-handling industrial processes. However, it may also be responsible for most of the attrition effects occurring in a typical process. In this study, the attrition effects occurring in a rotary valve operating as a stand-alone device and as part of a pneumatic conveying system were investigated. In the former case granular attrition was carried out at three different rotary valve speeds and the experimental results obtained were found to be in good agreement with the Gwyn correlation. In the latter case three typical air flow rates were used in the pneumatic conveying system. The size distribution of the attrition product obtained at the lowest air flow rate used was not adequately described by the Gwyn correlation. The attrition process and mechanisms involved were analysed and the minimum size of the attrition product obtained from both modes of operations was found to be similar.

Frecuencia de presentación de cardiopatía estructural detectada por ecocardiografía en pacientes que consultan a urgencias por síncope

Introducción. El síncope es una patología frecuente en urgencias, afecta adolescentes y adultos mayores, en estos últimos se asocia con mayor frecuencia a cardiopatía estructural y riesgo de desenlace adverso, el ecocardiograma juega un papel importante en su diagnóstico etiológico. Objetivo. Establecer la frecuencia de cardiopatía estructural detectada por ecocardiografía, en pacientes que consultaron a urgencias por síncope. Métodos. Es un estudio descriptivo retrospectivo en el cual se revisaron las historias clínicas de pacientes adultos que consultaron a urgencias por síncope y a los cuales se les realizó ecocardiograma, estableciéndose la frecuencia de presentación de las más importantes cardiopatías estructurales. Resultados. Evaluados 149 pacientes, 60 presentaron un ecocardiograma normal (40%); 89 un ecocardiograma anormal, de estos las cardiopatías más frecuentes fueron: alteraciones contráctiles del ventrículo izquierdo (35,0%), hipertrofia concéntrica severa (27,5%), cardiopatía dilatada (15,0%), fracción de eyección del ventrículo izquierdo <40% (12,5%), hipertrofia excéntrica severa (7,5%), estenosis aórtica severa (2,5%). Discusión. Los resultados probablemente están relacionados con las características de la población atendida en un centro cardiovascular de referencia, esto podría explicar además la baja frecuencia de cardiopatía típicamente asociada a sincope cardiogénico detectada en el estudio al compararla con estudios hechos sobre población general. Conclusión. El ecocardiograma es una herramienta diagnóstica útil en la detección de causas cardiogénicas y no cardiogénicas de sincope. Las cardiopatías estructurales más frecuentemente halladas están relacionadas con enfermedades cardiovasculares prevalentes en la población atendida. Mientras la sospecha clínica del médico tratante sea justificada, el estudio debería realizarse.

Evidence for a reversal with age in the pattern of near-wall blood flow around aortic branches

The changes that occur with age in the distribution of atherosclerotic lesions around arterial branch points challenge accepted theories relating disease to haemodynamic stresses. We investigated whether flow near branch points changes with age in a way that can account for the different lesion distributions. Flow around 20 branches from immature and mature aortas was investigated by examining the length:width ratio and orientation of endothelial nuclei; these properties depend on the magnitude and direction of near-wall flows, respectively. There were significant changes in the pattern of nuclear shape with age, consistent with a reversal in the pattern of shear around branches. In control regions away from branches, there were no such changes. The role of haemodynamic stresses in atherogenesis may require re-evaluation in the light of these results. (C) 2003 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Effect of time of day and rabbit strain on patterns of aortic wall permeability

Lipid deposits occur more frequently downstream of branch points than upstream in immature rabbit and human aortas but the opposite pattern is seen in mature vessels. These distributions correlate spatially with age-related patterns of aortic permeability, observed in rabbits, and may be determined by them. The mature but not the immature pattern of permeability is dependent on endogenous nitric oxide synthesis. Although the transport patterns have hitherto seemed robust, recent studies have given the upstream pattern in some mature rabbits but the downstream pattern in others. Here we show that transport in mature rabbits is significantly skewed to the downstream pattern in the afternoon compared with the morning (P < 0.05), and switches from a downstream to an upstream pattern at around 21 months in rabbits of the Murex strain, but at twice this age in Highgate rabbits (P < 0.001). The effect of time of day was not explained by changes in nitric oxide production, assessed from plasma levels of nitrate and nitrate, nor did it correlate with conduit artery tone, assessed from the shape of the peripheral pulse wave. The effect of strain could not be explained by variation in nitric oxide production nor by differences in wall structure. The effects of time of day and rabbit strain on permeability patterns explain recent discrepancies, provide a useful tool for investigating underlying mechanisms and may have implications for human disease.

Evidence for a reversal with age in the pattern of near-wall blood flow around aortic branches

The changes that occur with age in the distribution of atherosclerotic lesions around arterial branch points challenge accepted theories relating disease to haemodynamic stresses. We investigated whether flow near branch points changes with age in a way that can account for the different lesion distributions. Flow around 20 branches from immature and mature aortas was investigated by examining the length:width ratio and orientation of endothelial nuclei; these properties depend on the magnitude and direction of near-wall flows, respectively. There were significant changes in the pattern of nuclear shape with age, consistent with a reversal in the pattern of shear around branches. In control regions away from branches, there were no such changes. The role of haemodynamic stresses in atherogenesis may require re-evaluation in the light of these results.

Comparative effect of dairy fatty acids on cell adhesion molecules, nitric oxide and relative gene expression in healthy and diabetic human aortic endothelial cells

Dairy intake, despite its high saturated fatty acid (SFA) content, is associated with a lower risk of cardiovascular disease and diabetes. This in vitro study determined the effect of individual fatty acids (FA) found in dairy, and FA mixtures representative of a high SFA and a low SFA dairy lipid on markers of endothelial function in healthy and type II diabetic aortic endothelial cells.

Lattice Boltzmann method for simulating the viscous flow in large distensible blood vessels

A lattice Boltzmann method for simulating the viscous flow in large distensible blood vessels is presented by introducing a boundary condition for elastic and moving boundaries. The mass conservation for the boundary condition is tested in detail. The viscous flow in elastic vessels is simulated with a pressure-radius relationship similar to that of the Pulmonary blood vessels. The numerical results for steady flow agree with the analytical prediction to very high accuracy, and the simulation results for pulsatile flow are comparable with those of the aortic flows observed experimentally. The model is expected to find many applications for studying blood flows in large distensible arteries, especially in those suffering from atherosclerosis. stenosis. aneurysm, etc.

Endothelial cell-specific ROS production increases susceptibility to aortic dissection

Background—Increased production of reactive oxygen species (ROS) throughout the vascular wall is a feature of cardiovascular disease states, but therapeutic strategies remain limited by our incomplete understanding of the role and contribution of specific vascular cell ROS to disease pathogenesis. To investigate the specific role of endothelial cell (EC) ROS in the development of structural vascular disease, we generated a mouse model of endothelium-specific Nox2 overexpression and tested the susceptibility to aortic dissection after angiotensin II (Ang II) infusion. Methods and Results—A specific increase in endothelial ROS production in Nox2 transgenic mice was sufficient to cause Ang II–mediated aortic dissection, which was never observed in wild-type mice. Nox2 transgenic aortas had increased endothelial ROS production, endothelial vascular cell adhesion molecule-1 expression, matrix metalloproteinase activity, and CD45+ inflammatory cell infiltration. Conditioned media from Nox2 transgenic ECs induced greater Erk1/2 phosphorylation in vascular smooth muscle cells compared with wild-type controls through secreted cyclophilin A (CypA). Nox2 transgenic ECs (but not vascular smooth muscle cells) and aortas had greater secretion of CypA both at baseline and in response to Ang II stimulation. Knockdown of CypA in ECs abolished the increase in vascular smooth muscle cell Erk1/2 phosphorylation conferred by EC conditioned media, and preincubation with CypA augmented Ang II–induced vascular smooth muscle cell ROS production. Conclusions—These findings demonstrate a pivotal role for EC-derived ROS in the determination of the susceptibility of the aortic wall to Ang II–mediated aortic dissection. ROS-dependent CypA secretion by ECs is an important signaling mechanism through which EC ROS regulate susceptibility of structural components of the aortic wall to aortic dissection.