Aortic arch shape, arterial mechanics and fluid dynamics in the thoracic aorta after surgery of coarctation (methods and applications with using MRI)

Abstract

La réparation chirurgicale de la coarctation de l aorte donne aujourd hui d excellents résultats. Malgré ces succès, avoir été opéré d une coarctation dans l enfance expose à un risque élevé d être hypertendu à l âge adulte. Cette hypertension artérielle secondaire est responsable d une surmortalité tardive élevée par évènements cardiovasculaires. Le dépistage et la stratification du risque de développer une hypertension artérielle constituent les objectifs majeurs du suivi. Ce travail, basé sur les techniques non-invasives d exploration artérielle modernes, a permis de caractériser un phénotype artériel à risque d hypertension artérielle chez les patients opérés d une coarctation de l aorte. Dans ce contexte, des méthodes originales de traitement des images d IRM ont été développées afin d étudier les propriétés géométriques et élastiques de l aorte. Le traitement des images obtenues avec les séquences de vélocimétrie en IRM a permis de visualiser la circulation du sang dans l aorte thoracique et d en extraire des paramètres hémodynamiques pertinents.Nous avons ainsi identifié des marqueurs anatomiques (anomalies de géométrie de l arche aortique, en particulier l arche de morphologie gothique) et fonctionnels de l aorte (rigidité, dysfonction endothéliale) prédictifs de l hypertension artérielle chez les patients opérés d une coarctation de l aorte. La coexistence chez un même patient d anomalies de la géométrie de l arche aortique et d altérations de la fonction vasculaire confèrent un risque élevé d évènements cardiovasculaires, justifiant une prise en charge médico-chirurgicale active.The results of the surgical repair of aortic coarctation are excellent. Beside these successes, patients who underwent a coarctation repair in infancy remain at high risk for resting hypertension in later life. This hypertension is responsible for an increased mortality mostly related to cardiovascular events. Screening for hypertension and its risk factors is the main objective of the follow-up. The present work, using modern non invasive imaging techniques, allowed characterizing an arterial phenotype associated with a high risk of hypertension in patients who had undergone coarctation surgery. In this setting, a novel method for calculating pulse wave velocity with using MRI was developed and used to evaluate the mechanical and biophysical properties of the aorta. MRI flow mapping was also used to analyze fluids dynamics in the aorta and to extract haemodynamic parameters.Thus, we have identified anatomical and functional markers of the aorta which are independent predictor of hypertension in post-coarctectomy patients. Indeed, in a given patient, the co-existence of both abnormality of the aortic arch shape and impairment of vascular function confers a high risk for hypertension. Our results are of importance in both preventive and curative strategies.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF