Conventional and Doppler Abdominal Ultrasonography in Pacas (Cuniculus paca)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mode B ultrasonography and abdominal Doppler in crab-eating-foxes (Cerdocyon thous)

Annually hundreds of crab-eating foxes (Cerdocyon thous) are referred to rehabilitation centers and zoos in Brazil. The ultrasonographic study of wildlife species is an important tool for a non-invasive and accurate anatomical description and provides important information for wildlife veterinary care. The aim of the present study was to determine the characteristics of the main abdominal organs as well as the vascular indexes of the abdominal aorta and renal arteries of crab-eating foxes (Cerdocyon thous) using mode B ultrasonography and Doppler ultrasonography, respectively. Ultrasonographic features of the main abdominal organs were described and slight differences were noticed between ultrasound imaging of abdominal organs of crab-eating foxes and other species. The bladder presented wall thickness of 12 +/- 0.01 mm, with three defined layers. Both, the right and left kidneys presented corticomedullary ratio of 1: 1 and similarly to the adrenals and the liver, they were homogeneous and hypoechoic compared to the spleen. The spleen was homogeneous and hyperechoic compared to the kidneys. The stomach presented 3 to 5 peristaltic movements per minute, wall thickness of 39 +/- 0.05 mm and lumen and mucosa with hyperechoic and hypoechoic features, respectively. Small and large intestines presented 2 to 3 peristaltic movements per minute, wall thickness of 34 +/- 0.03 mm and three defined layers with hyperechogenic (submucosa and serosa) and hypoechogenic (muscular) features. Ovaries of the female crab-eating fox were hypoechoic compared to the spleen and with heterogeneous parenchyma due to the presence of 2x2 mm ovarian follicles. Prostates of the six males were regular and with a well defined boundary, with a homogeneous and hyperechoic parenchyma compared to the spleen. Vascular indexes of the abdominal aorta (PSV: 25.60 +/- 0.32 cm/s; EDV: 6.96 +/- 1.68cm/s; PI: 1.15 +/- 0.07 e RI: 0.73 +/- 0.07) and right (PSV: 23.08 +/- 3.34cm/s; EDV: 9.33 +/- 2.36cm/s; PI: 1.01 +/- 0.65 e RI: 0.65 +/- 0.16) and left renal arteries (PSV: 23.74 +/- 3.94cm/s; EDV: 9.07 +/- 3.02cm/s; PI: 1.04 +/- 0.31 e RI: 0.64 +/- 0.10) were determined. Thus, conventional and Doppler ultrasonographic imaging provides basic information that can be used as reference for the species as well for other wild canids and it is a precise and non-invasive method that can be safely used to evaluate and diagnose abdominal injuries in these patients.

Studio sul ruolo dei fattori genetici coinvolti nella Valvola Aortica Bicuspide e/o nell'Aneurisma dell'Aorta Toracica

La Valvola Aortica Bicuspide (BAV) rappresenta la più comune anomalia cardiaca congenita, con un’incidenza dello 0,5%-2% nella popolazione generale. Si caratterizza per la presenza di due cuspidi valvolari anziché tre e comprende diverse forme. La BAV è frequentemente associata agli aneurismi dell’aorta toracica (TAA). La dilatazione dell’aorta espone al rischio di sviluppare le complicanze aortiche acute. Materiali e metodi Sono stati reclutati 20 probandi consecutivi sottoposti a chirurgia della valvola aortica e dell'aorta ascendente presso l'Unità di Chirurgia Cardiaca di Policlinico S.Orsola-Malpighi di TAA associata a BAV. Sono stati esclusi individui con una condizione sindromica predisponente l’aneurisma aortico. Ciascun familiare maggiorenne di primo grado è stato arruolato nello studio. L’analisi di mutazioni dell’intero gene ACTA2 è stata eseguita con la tecnica del “bidirectional direct sequencing”. Nelle forme familiari, l’intera porzione codificante del genoma è stata eseguita usando l’exome sequencing. Risultati Dopo il sequenziamento di tutti i 20 esoni e giunzioni di splicing di ACTA2 nei 20 probandi, non è stata individuata alcuna mutazione. Settantasette familiari di primo grado sono stati arruolati. Sono state identificate cinque forme familiari. In una famiglia è stata trovata una mutazione del gene MYH11 non ritenuta patogenetica. Conclusioni La mancanza di mutazioni, sia nelle forme sporadiche sia in quelle familiari, ci suggerisce che questo gene non è coinvolto nello sviluppo della BAV e TAA e, l’associazione che è stata riportata deve essere considerata occasionale. L’architettura genetica della BAV verosimilmente dovrebbe consistere in svariate differenti varianti genetiche che interagiscono in maniera additiva nel determinare un aumento del rischio.

Postmortem radiology of fatal hemorrhage: measurements of cross-sectional areas of major blood vessels and volumes of aorta and spleen on MDCT and volumes of heart chambers on MRI

OBJECTIVE: Autopsy determination of fatal hemorrhage as the cause of death is often a difficult diagnosis in forensic medicine. No quantitative system for accurately measuring the blood volume in a corpse has been developed. MATERIALS AND METHODS: This article describes the measurement and evaluation of the cross-sectional areas of major blood vessels, of the diameter of the right pulmonary artery, of the volumes of thoracic aorta and spleen on MDCT, and of the volumes of heart chambers on MRI in 65 autopsy-verified cases of fatal hemorrhage or no fatal hemorrhage. RESULTS: Most cases with a cause of death of "fatal hemorrhage" had collapsed vessels. The finding of a collapsed superior vena cava, main pulmonary artery, or right pulmonary artery was 100% specific for fatal hemorrhage. The mean volumes of the thoracic aorta and of each of the heart chambers and the mean cross-sectional areas of all vessels except the inferior vena cava and abdominal aorta were significantly smaller in fatal hemorrhage than in no fatal hemorrhage. CONCLUSION: For the quantitative differentiation of fatal hemorrhage from other causes of death, we propose a three-step algorithm with measurements of the diameter of the right pulmonary artery, the cross-sectional area of the main pulmonary artery, and the volume of the right atrium (specificity, 100%; sensitivity, 95%). However, this algorithm must be corroborated in a prospective study, which would eliminate the limitations of this study. Quantitative postmortem cross-sectional imaging might become a reliable objective method to assess the question of fatal hemorrhage in forensic medicine.

Outcome and quality of life in patients treated for abdominal aortic aneurysms: a single center experience

BACKGROUND: Durability of protection and long-term quality of life (QoL) are critical outcome parameters of abdominal aortic aneurysm (AAA) repair. The aim of the present study was to compare results of endovascular and open aneurysm repair (EVAR and OR) with adjusted standard populations, including stratification for urgency of presentation. METHODS: Retrospective analysis of prospectively collected data of 401 consecutive patients presenting with AAA between January 1998 and December 2002. Cross-sectional follow up was 58 +/- 29 months. Patients were grouped into three cohorts: elective EVAR (n = 68), elective OR (n = 244), and emergency OR (including symptomatic and ruptured AAA, n = 89). Endpoints were perioperative (i.e., 30 days or in-hospital) and late mortality rates, as well as long-term QoL as assessed by the Short Form health survey questionnaire (SF-36). RESULTS: Mean age was lower in the elective OR cohort (66 +/- 10 years) than in the EVAR cohort (72 +/- 7 years; p < .05). Perioperative mortality rates were 4.4%, 0.4%, and 10.1%, for the EVAR, elective OR, and emergency OR cohorts, respectively (p < .05). Corresponding cumulative survival rates after 4 years were 67%, 89%, and 69%, respectively. Long-term QoL SF-36 scores were in all cohorts similar to age- and gender-adjusted standard populations, which score between 85 and 115: 99.6 +/- 35.8 (EVAR), 101.3 +/- 32.4 (elective OR), and 100.4 +/- 36.5 (emergency OR). CONCLUSIONS: Long-term QoL is not permanently impaired after AAA repair, but returns in long-term survivors to what would be expected in a standard population. In this respect, differences were found neither between EVAR and OR, nor between elective and emergency repair. Perioperative mortality rates were highest in patients undergoing emergency OR. The outlook for such patients after the perioperative period, however, was similar to that for patients undergoing elective repair.

A new surgical approach for exclusion of renal artery aneurysms avoiding organ ischemia

INTRODUCTION: Surgical treatment of renal artery aneurysms is inevitably associated with temporary renal artery occlusion and risk of ischemic injury. We present a technique for renal artery grafting and aneurysm exclusion without interrupting renal blood flow. REPORT: A symptomatic renal artery aneurysm was bypassed with a venous graft between the abdominal aorta and the very distal renal artery utilizing a distal anastomotic device without interruption of renal blood flow. The aneurysm was then excluded by means of hemostatic clips. CONCLUSION: The presented surgical technique offers the major advantage of avoiding organ ischemia and accelerating the surgical procedure.

Characterization of the inflammatory cells in ascending thoracic aortic aneurysms in patients with Marfan syndrome, familial thoracic aortic aneurysms, and sporadic aneurysms.

OBJECTIVE: This study sought to characterize the inflammatory infiltrate in ascending thoracic aortic aneurysm in patients with Marfan syndrome, familial thoracic aortic aneurysm, or nonfamilial thoracic aortic aneurysm. BACKGROUND: Thoracic aortic aneurysms are associated with a pathologic lesion termed "medial degeneration," which is described as a noninflammatory lesion. Thoracic aortic aneurysms are a complication of Marfan syndrome and can be inherited in an autosomal dominant manner of familial thoracic aortic aneurysm. METHODS: Full aortic segments were collected from patients undergoing elective repair with Marfan syndrome (n = 5), familial thoracic aortic aneurysm (n = 6), and thoracic aortic aneurysms (n = 9), along with control aortas (n = 5). Immunohistochemistry staining was performed using antibodies directed against markers of lymphocytes and macrophages. Real-time polymerase chain reaction analysis was performed to quantify the expression level of the T-cell receptor beta-chain variable region gene. RESULTS: Immunohistochemistry of thoracic aortic aneurysm aortas demonstrated that the media and adventitia from Marfan syndrome, familial thoracic aortic aneurysm, and sporadic cases had increased numbers of T lymphocytes and macrophages when compared with control aortas. The number of T cells and macrophages in the aortic media of the aneurysm correlated inversely with the patient's age at the time of prophylactic surgical repair of the aorta. T-cell receptor profiling indicated a similar clonal nature of the T cells in the aortic wall in a majority of aneurysms, whether the patient had Marfan syndrome, familial thoracic aortic aneurysm, or sporadic disease. CONCLUSION: These results indicate that the infiltration of inflammatory cells contributes to the pathogenesis of thoracic aortic aneurysms. Superantigen-driven stimulation of T lymphocytes in the aortic tissues of patients with thoracic aortic aneurysms may contribute to the initial immune response.

Severe aortic and arterial aneurysms associated with a TGFBR2 mutation.

BACKGROUND: A 24-year-old man presented with previously diagnosed Marfan's syndrome. Since the age of 9 years, he had undergone eight cardiovascular procedures to treat rapidly progressive aneurysms, dissection and tortuous vascular disease involving the aortic root and arch, the thoracoabdominal aorta, and brachiocephalic, vertebral, internal thoracic and superior mesenteric arteries. Throughout this extensive series of cardiovascular surgical repairs, he recovered without stroke, paraplegia or renal impairment. INVESTIGATIONS: CT scans, arteriogram, genetic mutation screening of transforming growth factor beta receptors 1 and 2. DIAGNOSIS: Diffuse and rapidly progressing vascular disease in a patient who met the diagnostic criteria for Marfan's syndrome, but was later rediagnosed with Loeys-Dietz syndrome. Genetic testing also revealed a de novo mutation in transforming growth factor beta receptor 2. MANAGEMENT: Regular cardiovascular surveillance for aneurysms and dissections, and aggressive surgical treatment of vascular disease.

Effects of Thoratec pulsatile ventricular assist device (PVAD) timing on the abdominal aortic wave intensity pattern

Arterial waves are seen as possible independent mediators of cardiovascular risks, and the wave intensity analysis (WIA) has therefore been proposed as a method for patient selection for ventricular assist device (VAD) implantation. Interpreting measured wave intensity (WI) is challenging and complexity is increased by the implantation of a VAD. The waves generated by the VAD interact with the waves generated by the native heart, and this interaction varies with changing VAD settings. Eight sheep were implanted with a pulsatile VAD (PVAD) through ventriculo-aortic cannulation. The start of PVAD ejection was synchronized to the native R-wave and delayed between 0 % - 90 % of the cardiac cycle in 10 % steps or phase shifts (PS). Pressure and velocity signals were registered, using a combined Doppler and pressure wire positioned in the abdominal aorta, and used to calculate the WI. Depending on the PS, different wave interference phenomena occurred. Maximum unloading of the left ventricle (LV) coincided with constructive interference and maximum blood flow pulsatility, and maximum loading of the LV coincided with destructive interference and minimum blood flow pulsatility. We believe, that non-invasive WIA could potentially be used clinically to assess the mechanical load of the LV, and to monitor the peripheral hemodynamics such as blood flow pulsatility and risk of intestinal bleeding.

Single-center experience in the management of spontaneous isolated abdominal aortic dissection

OBJECTIVE This study aims to report the management of patients with spontaneous isolated dissection of the abdominal aorta (sIAAD). METHODS A cohort of 18 consecutive patients (12 male, mean age 58 years) with sIAAD was treated between 1990 and 2009. Dissection was asymptomatic in ten and symptomatic in eight patients. Retrospective data analysis from patient charts was performed. Follow-up included clinical examination, ultrasound, and/or CT-angiography. Mean follow-up was 54 months (range 1-211). RESULTS In total, eight out of 18 received invasive treatment. All asymptomatic patients initially underwent conservative treatment and surveillance. Spontaneous false lumen thrombosis occurred in four (40 %), and three patients showed relevant aneurysmatic progression and underwent elective invasive treatment (open n = 2, endovascular n = 1), representing a crossover rate of 30 %. Late mortality was 20 % (n = 2) in this group. In symptomatic patients, five underwent urgent treatment due to persistent abdominal or back pain (n = 4) or contained rupture (n = 1); one was treated for claudication. The remaining two patients presented with irreversible spinal cord ischemia and were treated conservatively. Three patients were treated by open surgery and three by endovascular interventions (two stentgrafts, one Palmaz XXL stent). Early and late morbidity and mortality was 0 % in this group. There were no reinterventions CONCLUSION: The majority of patients with sIADD require invasive treatment, with EVAR being the preferable treatment option today. In asymptomatic IADD, primary surveillance is justifiable, but close surveillance due to expansion is necessary.

William Osler: Original Papers 1898-1906

Part 1: 1898-1899 On Chronic Symmetrical Enlargement of the Salivary and Lachrymal Glands, 1898 Leprosy in the United States, with the Report of a Case, 1898 An Acute Myxaedematous Condition, with Tachycardia, Glycosuria, Melaena, Mania and Death, 1898 On some of the Intestinal Features of Typhoid Fever, 1898 Cerebro-Spinal Fever, 1898 The Arthritis of Cerebro-Spinal Fever, 1898 In Memoriam, William Pepper, 1899 After Twenty-Five Years, 1899 The Diagnosis of Typhoid Fever, 1899 Interstitial Processes in the Central Nervous System, 1899 Part 2: 1900 The Home Treatment of Consumption, 1900 On Splenic Anaemia, 1900 The Chronic Intermittent Fever of Endocarditis, 1900 A Case of Multiple Gangrene in Malarial Fever, 1900 Latent Cancer of the Stomach, 1900 On the Study of Tuberculosis, 1900 Fatal Angina Pectoris without Lesions of the Coronary Arteries of a Young Man, 1900 On the Advantages of a Trace of Albumin and a Few Casts in the Urine of Certain Men above Fifty Years of Age, 1900 Part 3: 1901-1902 Congenital Absence of the Abdominal Muscles with Distended Hypertrophied Urinary Bladder, 1901 Intermittent Claudication, 1902 On the Diagnosis of Bilateral Cystic Kidney, 1902 On Amebic Abscess of the Liver, 1902 Note on the Occurrence of Ascites in Solid Abdominal Tumors, 1902 Amebic Dysentery, 1902 Notes on Aneurism, 1902 William Beaumont; a Pioneer American Physiologist, 1902 Part 4: 1903 On the Educational Value of the Medical Society, 1903 On obliteration of the Superior Vena Cava,1903 Chronic Cyanosis, with Polycythemia and Enlarged Spleen: A New Clinical Entity, 1903 The Home and its Relation to the Tuberculosis Problem, 1903 Unity, Peace, and Concord, 1903 Typhoid Fever and Tuberculosis, 1903 Part 5: 1904-1906 Ochronosis, 1904 The “Phthisiologia” of Richard Morton, M.D., 1904 On the Surgical Importance of the Visceral Crises In the Erythema Group of Skin Diseases, 1904 Aneurysm of the Abdominal Aorta, 1905 Back Notes

Generación de modelos físicos personalizados y segmentación de la pared arterial y el trombo intraluminal en imágenes de aneurismas aórticos abdominales

Esta tesis doctoral está encuadrada dentro del marco general de la ingeniería biomédica aplicada al tratamiento de las enfermedades cardiovasculares, enfermedades que provocan alrededor de 1.9 millones (40%) de muertes al año en la Unión Europea. En este contexto surge el proyecto europeo SCATh-Smart Catheterization, cuyo objetivo principal es mejorar los procedimientos de cateterismo aórtico introduciendo nuevas tecnologías de planificación y navegación quirúrgica y minimizando el uso de fluoroscopía. En particular, esta tesis aborda el modelado y diagnóstico de aneurismas aórticos abdominales (AAA) y del trombo intraluminal (TIL), allí donde esté presente, así como la segmentación de estas estructuras en imágenes preoperatorias de RM. Los modelos físicos específicos del paciente, construidos a partir de imágenes médicas preoperatorias, tienen múltiples usos, que van desde la evaluación preoperatoria de estructuras anatómicas a la planificación quirúrgica para el guiado de catéteres. En el diagnóstico y tratamiento de AAA, los modelos físicos son útiles a la hora de evaluar diversas variables biomecánicas y fisiológicas de las estructuras vasculares. Existen múltiples técnicas que requieren de la generación de modelos físicos que representen la anatomía vascular. Una de las principales aplicaciones de los modelos físicos es el análisis de elementos finitos (FE). Las simulaciones de FE para AAA pueden ser específicas para el paciente y permiten modelar estados de estrés complejos, incluyendo los efectos provocados por el TIL. La aplicación de métodos numéricos de análisis tiene como requisito previo la generación de una malla computacional que representa la geometría de interés mediante un conjunto de elementos poliédricos, siendo los hexaédricos los que presentan mejores resultados. En las estructuras vasculares, generar mallas hexaédricas es un proceso especialmente exigente debido a la compleja anatomía 3D ramificada. La mayoría de los AAA se encuentran situados en la bifurcación de la arteria aorta en las arterias iliacas y es necesario modelar de manera fiel dicha bifurcación. En el caso de que la sangre se estanque en el aneurisma provocando un TIL, éste forma una estructura adyacente a la pared aórtica. De este modo, el contorno externo del TIL es el mismo que el contorno interno de la pared, por lo que las mallas resultantes deben reflejar esta particularidad, lo que se denomina como "mallas conformadas". El fin último de este trabajo es modelar las estructuras vasculares de modo que proporcionen nuevas herramientas para un mejor diagnóstico clínico, facilitando medidas de riesgo de rotura de la arteria, presión sistólica o diastólica, etc. Por tanto, el primer objetivo de esta tesis es diseñar un método novedoso y robusto para generar mallas hexaédricas tanto de la pared aórtica como del trombo. Para la identificación de estas estructuras se utilizan imágenes de resonancia magnética (RM). Deben mantenerse sus propiedades de adyacencia utilizando elementos de alta calidad, prestando especial atención al modelado de la bifurcación y a que sean adecuadas para el análisis de FE. El método tiene en cuenta la evolución de la línea central del vaso en el espacio tridimensional y genera la malla directamente a partir de las imágenes segmentadas, sin necesidad de reconstruir superficies triangulares. Con el fin de reducir la intervención del usuario en el proceso de generación de las mallas, es también objetivo de esta tesis desarrollar un método de segmentación semiautomática de las distintas estructuras de interés. Las principales contribuciones de esta tesis doctoral son: 1. El diseño, implementación y evaluación de un algoritmo de generación de mallas hexaédricas conformadas de la pared y el TIL a partir de los contornos segmentados en imágenes de RM. Se ha llevado a cabo una evaluación de calidad que determine su aplicabilidad a métodos de FE. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado genera mallas conformadas de alta calidad incluso en la región de la bifurcación, que son adecuadas para su uso en métodos de análisis de FE. 2. El diseño, implementación y evaluación de un método de segmentación automático de las estructuras de interés. La luz arterial se segmenta de manera semiautomática utilizando un software disponible a partir de imágenes de RM con contraste. Los resultados de este proceso sirven de inicialización para la segmentación automática de las caras interna y externa de la pared aórtica utilizando métodos basado en modelos de textura y forma a partir de imágenes de RM sin contraste. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado proporciona segmentaciones fieles de las distintas estructuras de interés. En conclusión, el trabajo realizado en esta tesis doctoral corrobora las hipótesis de investigación postuladas, y pretende servir como aportación para futuros avances en la generación de modelos físicos de geometrías biológicas. ABSTRACT The frame of this PhD Thesis is the biomedical engineering applied to the treatment of cardiovascular diseases, which cause around 1.9 million deaths per year in the European Union and suppose about 40% of deaths per year. In this context appears the European project SCATh-Smart Catheterization. The main objective of this project is creating a platform which improves the navigation of catheters in aortic catheterization minimizing the use of fluoroscopy. In the framework of this project, the specific field of this PhD Thesis is the diagnosis and modeling of abdominal aortic aneurysm (AAAs) and the intraluminal thrombus (ILT) whenever it is present. Patient-specific physical models built from preoperative imaging are becoming increasingly important in the area of minimally invasive surgery. These models can be employed for different purposes, such as the preoperatory evaluation of anatomic structures or the surgical planning for catheter guidance. In the specific case of AAA diagnosis and treatment, physical models are especially useful for evaluating pressures over vascular structures. There are multiple techniques that require the generation of physical models which represent the target anatomy. Finite element (FE) analysis is one the principal applications for physical models. FE simulations for AAA may be patient-specific and allow modeling biomechanical and physiological variables including those produced by ILT, and also the segmentation of those anatomical structures in preoperative MR images. Applying numeric methods requires the generation of a proper computational mesh. These meshes represent the patient anatomy using a set of polyhedral elements, with hexahedral elements providing better results. In the specific case of vascular structures, generating hexahedral meshes is a challenging task due to the complex 3D branching anatomy. Each patient’s aneurysm is unique, characterized by its location and shape, and must be accurately represented for subsequent analyses to be meaningful. Most AAAs are located in the region where the aorta bifurcates into the iliac arteries and it is necessary to model this bifurcation precisely and reliably. If blood stagnates in the aneurysm and forms an ILT, it exists as a conforming structure with the aortic wall, i.e. the ILT’s outer contour is the same as the wall’s inner contour. Therefore, resulting meshes must also be conforming. The main objective of this PhD Thesis is designing a novel and robust method for generating conforming hexahedral meshes for the aortic wall and the thrombus. These meshes are built using largely high-quality elements, especially at the bifurcation, that are suitable for FE analysis of tissue stresses. The method accounts for the evolution of the vessel’s centerline which may develop outside a single plane, and generates the mesh directly from segmented images without the requirement to reconstruct triangular surfaces. In order to reduce the user intervention in the mesh generation process is also a goal of this PhD. Thesis to develop a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The segmentation is performed from magnetic resonance image (MRI) sequences that have tuned to provide high contrast for the arterial tissue against the surrounding soft tissue, so that we determine the required information reliably. The main contributions of this PhD Thesis are: 1. The design, implementation and evaluation of an algorithm for generating hexahedral conforming meshes of the arterial wall and the ILT from the segmented contours. A quality inspection has been applied to the meshes in order to determine their suitability for FE methods. Results show that the developed algorithm generates high quality conforming hexahedral meshes even at the bifurcation region. Thus, these meshes are suitable for FE analysis. 2. The design, implementation and evaluation of a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The lumen is segmented in a semiautomatic way from contrast filled MRI using an available software. The results obtained from this process are used to initialize the automatic segmentation of the internal and external faces of the aortic wall. These segmentations are performed by methods based on texture and shape models from MRI with no contrast. The results show that the algorithm provides faithful segmentations of the structures of interest requiring minimal user intervention. In conclusion, the work undertaken in this PhD. Thesis verifies the investigation hypotheses. It intends to serve as basis for future physical model generation of proper biological anatomies used by numerical methods.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.