Numerical Insights for AAA Growth Understanding and Predicting: Morphological and Hemodynamic Risk Assessment Features and Transient Coherent Structures Uncovering

Les anévrismes de l'aorte abdominale (AAA) sont des dilatations localisées et fréquentes de l'aorte. En cas de rupture, seul un traitement immédiat peut prévenir la morbidité et la mortalité. Le diamètre maximal AAA ($D_{max}$) et la croissance sont les paramètres actuels pour évaluer le risque associé et planifier l'intervention, avec des seuils inférieurs pour les femmes. Cependant, ces critères ne sont pas personnalisés ; la rupture peut se produire à un diamètre inférieur et les patients vivre avec un AAA important. Si l'on sait que la maladie est associée à une modification de la morphologie et de la circulation sanguine, à un dépôt de thrombus intra-luminal et à des symptômes cliniques, les mécanismes de croissance ne sont pas encore entièrement compris.  Dans cette étude longitudinale, une analyse morphologique et des simulations de flux sanguins sont effectuées et comparées aux sujets témoins chez 32 patients ayant reçu un diagnostic clinique d'AAA et au moins 3 tomodensitogrammes de suivi par patient. L'objectif est d'abord d'examiner quels paramètres stratifient les patients entre les groupes sains, à faible risque et à risque élevé. Les corrélations locales entre les paramètres hémodynamiques et la croissance de l'AAA sont également explorées, car la croissance hétérogène de l'AAA n'est actuellement pas comprise. Enfin, les paramètres composites sont construits à partir de données cliniques, morphologiques et hémodynamiques et de leur capacité à prédire si un patient sera soumis à un test de risque. La performance de ces modèles construits à partir de l'apprentissage supervisé est évaluée par les ROC AUC : ils sont respectivement de 0.73 ± 0.09, 0.93 ± 0.08 et 0.96 ± 0.10 . En incorporant tous les paramètres, on obtient une AUC de 0.98 ± 0.06. Pour mieux comprendre les interactions entre la croissance et la topologie de l'écoulement de l'AAA, on propose un worflow spécifique au patient pour calculer les exposants de Lyapunov en temps fini et extraire les structures lagrangiennes-cohérentes (SLC). Ce modèle de calcul a d'abord été comparé à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) par contraste de phase 4-D chez 5 patients. Pour mieux comprendre l'impact de la topologie de l'écoulement et du transport sur la croissance de l'AAA, des SLC hyperboliques répulsives ont été calculées chez un patient au cours d'un suivi de 8 ans, avec 9 mesures morphologiques volumétriques de l'AAA par tomographie-angiographie. Les SLC ont défini les frontières du jet entrant dans l'AAA. Les domaines situés entre le SLC et le mur aortique ont été considérés comme des zones de stagnation. Leur évolution a été étudiée lors de la croissance de l'AAA. En plus des SLC hyperboliques (variétés attractives et répulsives) découvertes par FTLE, les SLC elliptiques ont également été considérées. Il s'agit de régions dominées par la rotation, ou tourbillons, qui sont de puissants outils pour comprendre les phénomènes de transport dans les AAA.

Keyphrases: Anévrismes de l'aorte abdominale, Simulation numérique, Hémodynamique, Structures lagrangiennes cohérentes