Experimental evaluation of stent retrievers’s mechanical properties and thrombi removal effectiveness
Evaluation expérimentale des propriétés mécaniques et de l'efficacité d'enlèvement des thrombus des stent retrievers
Résumé
A number of randomized controlled trials recently appeared in literature demonstrated that early mechanical thrombectomy offered to patients presenting with acute ischemic stroke is related to improved functional outcome in comparison to standard care intravenous fibrinolysis. Stent retrievers have been recognized in these trials as the most effective devices for intracranial thrombectomy. Currently, all industries producing neuro-interventional devices are launching into the market an increasing number of stent-based retriever tools. Each new device proposed for clinical use is supposed to have peculiar features allowing better performances in comparison to devices already available for clinical practice. Nevertheless, none clinical study has demonstrated so far the superiority, in terms of anatomical and clinical results, of a given stent retriever device. Furthermore, the mechanism of interaction between stent retrievers and thrombi has not exhaustively evaluated so far. In the present study we experimentally analyzed performances of all stent retrievers available into the French market up to Juin 2015. The aim of this study was to identify any device feature that was functional to the thrombus removal.Stent retrievers were evaluated by mechanical and functional test: mechanical tests were performed in order to investigate devices radial force, the aim was to evaluate the radial force exerted by the stent in two specific conditions: upon deployment and during the retrieval.Functional tests were aimed to visually evaluate the stent retriever’s ability in remaining in close apposition to the vessels wall and to maintain the thrombus engaged within its struts during the retrieval. We evaluated the interaction of the devices with thrombi of different features and sizes that we generated using human blood in order to obtain two types of clot: one softer “red type” that was composed by all elements of the whole blood and one stiffer “white type” that was mainly composed by platelet-rich plasma. Such tests were conducted using a rigid 3D printed vascular model reproducing the brain anterior circulation. Two neuro-interventionalists with experience in thrombectomy procedures performed functional tests, each experiment was filmed and two authors thereafter conducted visual analysis of the results.Mechanical tests showed different behavior in terms of radial pressure variation during retrieval for each stent. Constant radial pressure during retrieval was related to constant cohesion over the vessel wall during retrieval and higher rate of clot removal efficacy. All stent retrievers slide over the clot failing in clot removal when interact with white large thrombi (diameter>6 mm).
Un certain nombre d'essais cliniques contrôlés, randomisés et publiés récemment en littérature a démontré que la thrombectomie mécanique, offerte aux patients présentant un AVC ischémique aigu, est liée à une meilleure évolution clinique en comparaison au traitement standard de fibrinolyse intraveineuse. Les stents retriever ont été reconnus dans ces essais comme les dispositifs les plus efficaces pour la thrombectomie intracrânienne. Actuellement, toutes les industries produisant des dispositifs neuro-interventionnels lancent sur le marché un nombre croissant de stents retriever. Chaque nouveau dispositif proposé est censé avoir une particularité permettant de meilleures performances par rapport aux dispositifs déjà disponibles sur le marché. Néanmoins, aucune étude clinique n’a démontré, jusqu'à présent, la supériorité en termes de résultats anatomiques et cliniques d'un stent retriever donné. En outre, le mécanisme d'interaction entre les stents retriever et le thrombus n'a pas été évalué jusqu'ici de façon exhaustive. Dans la présente étude, nous avons analysé expérimentalement les performances de tous les stents retriever disponibles sur le marché français jusqu'à juin 2015. Le but de cette étude était d'identifier toutes les caractéristiques des dispositifs fonctionnels à la capture du thrombus. Chaque dispositif a été évalué par des tests mécaniques et fonctionnels : les tests mécaniques ont été effectués afin d'étudier la force radiale des dispositifs. L'objectif était d'évaluer la force radiale exercée par le stent dans deux conditions spécifiques : lors du déploiement et pendant le retrait.Les tests fonctionnels ont visé à évaluer visuellement la capacité du stent à rester en apposition sur la paroi des vaisseaux et à maintenir le thrombus à l'intérieur de ses mailles au cours du retrait. Nous avons évalué l'interaction des dispositifs avec thrombus de taille et de caractéristiques différentes que nous avons générées en utilisant du sang humain afin d'obtenir deux types de caillot : un souple « de type rouge » composé par tous les éléments du sang et un dur « de type blanc» qui a été principalement composé de plasma riche en plaquettes. Ces essais ont été effectués en utilisant un modèle vasculaire rigide reproduisant la circulation cérébrale antérieure. Deux neuro-interventionnels ayant une expérience dans les procédures de thrombectomie ont effectué les tests fonctionnels. Chaque expérience a été filmée et deux auteurs par la suite ont effectué une analyse visuelle des résultats.Les essais mécaniques ont montré un comportement différent en termes de variation de pression radiale au cours du retrait pour chaque stent. Une pression radiale constante pendant le retrait est liée à une cohésion constante sur la paroi artérielle pendant le retrait, avec un taux plus important de retrait du caillot. Tous les stents retriever glissent sur le caillot blanc de grande taille (diamètre>6 mm) ayant un très bas taux d’efficacité en termes de retrait.
Domaines
Biomécanique [physics.med-ph]
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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