• Langue : Anglais
• Discipline : Informatique et applications
• Identifiant : 2026ULILB007
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 06/02/2026

Résumé en langue originale

La navigation endovasculaire mini-invasive, en particulier lors de procédures telles que l'implantation valvulaire aortique transcathéter, offre d'importants bénéfices cliniques mais demeure limitée par la rigidité des cathéters conventionnels. Ces instruments peuvent générer des forces de friction et de contact susceptibles d'entraîner des lésions dans des artères tortueuses, calcifiées ou sténosées. Dans ce contexte, une nouvelle approche de navigation est proposée : un robot souple basé sur l'éversion, dont la membrane se déploie sous pressurisation interne en se retournant progressivement. Ce mécanisme réduit la friction et améliore la navigation atraumatique dans des environnements vasculaires complexes.Cependant, les premiers essais expérimentaux menés sur modèles cadavériques ont mis en évidence une limite de ce principe : l'utilisation d'un fluide pour la pressurisation, choisi pour sa compatibilité biologique et sa sécurité en cas de fuite, peut conduire à un raidissement excessif de la membrane, réduisant ainsi son adaptabilité et augmentant les contraintes exercées sur la paroi artérielle. Cette observation a motivé un objectif central : identifier et modéliser les matériaux les plus adaptés pour garantir une éversion stable et une navigation sûre au cours de telles interventions.À cette fin, un modèle numérique a été développé dans l'environnement SOFA Framework afin de représenter le robot avec ses propriétés mécaniques et de simuler son déploiement par éversion. Ce modèle a permis de reproduire le comportement du robot, d'évaluer sa capacité à se déployer tout en minimisant les contraintes pariétales, et de caractériser les matériaux offrant les performances optimales. Le polyuréthane thermoplastique a été identifié comme le matériau présentant la meilleure compliance et un profil de pressurisation relativement atraumatique. Ce matériau a ensuite été intégré dans un système expérimental complet, validé sur des fantômes vasculaires synthétiques pour évaluer la navigation ainsi que la délivrance d'instruments. Enfin, des essais précliniques préliminaires ont été réalisés sur modèles cadavériques et porcins, établissant les bases pour de futures évaluations dans des conditions physiologiques réalistes.

Résumé traduit

Minimally invasive endovascular navigation, particularly in procedures such as transcatheter aortic valve implantation, offers major clinical benefits but remains limited by the rigidity of conventional catheters. These instruments can exert frictional and contact forces that may cause injuries in tortuous, calcified, or narrowed arteries. In this context, a new approach to navigation is proposed: a soft eversion-based robot, in which the membrane unfolds under internal pressurization by progressively turning inside out. This mechanism reduces friction and enhances atraumatic navigation in complex vascular environments.However, initial experimental trials conducted on cadaveric models have revealed a limitation of this principle: the use of a fluid for pressurization, selected for its biological compatibility and safety in the event of leakage, can lead to excessive stiffening of the membrane, thereby reducing its adaptability and increasing the stress exerted on the arterial wall. This observation motivated a central objective: to identify and model the most suitable materials to ensure stable eversion and safe navigation during such interventions.To this end, a numerical model was developed within the SOFA Framework to represent the robot with its mechanical properties and simulate its deployment by eversion. This model enabled the virtual reproduction of the robot's behavior, the assessment of its ability to deploy while minimizing wall stresses, and the characterization of materials offering optimal performance. Thermoplastic polyurethane was identified as the material providing the best compliance and a relatively atraumatic pressurization profile. This material was subsequently integrated into a complete experimental system, validated on synthetic vascular phantoms to assess both navigation and instrument delivery. Finally, preliminary preclinical trials were conducted on cadaveric and porcine models, laying the groundwork for future evaluations under realistic physiological conditions.