Contexte général
Cette thématique porte principalement sur deux pathologies vasculaires : les dissections aortiques (DAT) et les anévrismes de l'aorte abdominale (AAA). Toutefois ces recherches peuvent être appliquées à tous types de tissus mous. La caractérisation mécanique in vitro (tests uni et biaxiaux, compression, gonflement, associés à des mesures de champs (SDIC)) de parois saines et/ou pathologiques excisées, corrélée à des données histologiques et microstructurales, des mesures in vivo non invasives de distensibilité artérielle, ainsi que le développement de modèles théoriques permet de participer à un meilleur diagnostic et/ou traitement en corrélant pathologie et comportement mécanique et en développant des matériaux biomimétiques de parois saines et pathologiques. La partie biomimétisme de paroi artérielle est directement reliée à la conception de prothèses et endoprothèses artérielles.Caractérisation mécanique : Banc de traction biaxiale
Un banc de caractérisation mécanique biaxial original a été développé afin de réaliser des caractérisations in vitro de tissus mous excisés. Les essais sont effectués à déplacements imposés. Les déplacements sont générés par 4 ensembles vérins moteurs permettant une précision de positionnement de 20 µm. Les échantillons à caractériser sont attachés aux systèmes de déplacements grâce à 8 lignes constituées de fil en kevlar et d'hamecons sans ardillon. Chaque ligne est insérée dans une poulie permettant l'équilibrage des tensions pour chaque coté. Les directions longitudinale et circonférentielle de l'échantillon sont alignées sur les systèmes de déplacements. Deux capteurs de force sont positionnés sur chaque direction de déplacements. Les mesures de déplacements sont réalisées par stéréo corrélation d'images (SDIC), ainsi 2 caméras et un éclairage adapté sont positionnés au dessus de la zone à imager. Les échantillons sont immergés dans un bain de solution saline à 0.9 % maintenu à température constante de 27° grâce à un dispositif dédié.
Schéma du banc de traction. Vue de dessus du système d'attache.
Préparation d'échantillons porcins d'aorte ascendante
La collecte et la préparation des échantillons fait l'objet d'un protocole précis. L'aorte ascendante est disséquée sur cochon anesthésié. Sa structure tubulaire est ensuite ouverte longitudinalement le long de la courbure interne puis deux échantillons carrés de 2cm de coté sont découpés sur les faces postérieure et antérieure grâce à un dispositif dédié.
Aorte ascendante de porc. Ouverture longitudinale. Découpage des échantillons.
La mesure de l'épaisseur est réalisé par traitement d'images des 4 cotés latéraux de l'échantillon. Un dispositif particulier a également été mis au point pour permettre une mise en place précise et reproductibles des lignes kevlar hamecons (homogénéité des déformations). Enfin le mouchetis permettant la correlation d'images est réalisé sur l'intima avec de l'encre de chine à l'aide d'un aérographe.
Système d'accroche. Mouchetis.
Stéréo corrélation d'images
L'animation ci dessous présente un exemple type de cycle de charge décharge avec un rapport d'élongation égal à 1 des cartographies de déplacement total en mm sur superposées au mouchetis.
Deplano V. et al. (2015) Mechanical characterization of porcine ascending aorta. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 18, 1922-23.
Deplano, V., et al. (2016) Biaxial tensile tests of porcine ascending aorta. Journal of Biomechanics, 49(10), 2031-2037.
Deplano V., et al. (2019) Mechanical characterisation of human ascending aorta dissection. Journal of Biomechanics, 94, 138-146.