Développement d'un montage expérimental à pression contrôlée pour la caractérisation ex vivo de la biomécanique pulmonaire

Afin de traiter les patients atteints d’un cancer du poumon, le chirurgien retire la tumeur et scelle la plaie pulmonaire à l’aide d’une agrafeuse chirurgicale. Toutefois, 28 à 60% des patients opérés présentent des fuites d’air pulmonaires après l’intervention chirurgicale. Afin d’évacuer l’air jusqu’à la résolution complète de la fuite, un drain thoracique est installé de façon routinière à la fin de la chirurgie pour éviter un collapsus pulmonaire. Les fuites d’air augmentent la durée d’hospitalisation du patient, les risques post-opératoires, l’inconfort du patient ainsi que les coûts hospitaliers. Les études montrent que les fuites d’air post-opératoires sont plus fréquentes après une résection du lobe supérieur qu'après une résection du lobe inférieur. Leur incidence et amplitude sont également plus importantes sous une ventilation par pression négative qu’une ventilation par pression positive dans un modèle ex vivo. Plusieurs études se penchent sur l’incidence des fuites et sur leur prise en charge symptomatique, mais très peu d’études se concentrent sur le mécanisme et l’origine biomécanique des fuites. Ce projet a donc pour objectif de développer un montage expérimental permettant de simuler à la fois la ventilation par pression positive et la ventilation par pression négative dans le but d’analyser la biomécanique pulmonaire, les déformations de surface et l’apparition de fuites d’air dans des poumons porcins ex vivo. Ce montage a ensuite été utilisé pour comparer l’impact des différents modes de ventilation sur le comportement biomécanique des poumons et l'apparition de fuites d'air.

Abstract

To treat patients with lung cancer, surgeons remove the tumor and seal the lung wound using a surgical stapler. However, 28 to 60% of operated patients experience pulmonary air leaks after surgery. To prevent pulmonary collapse, a chest tube is routinely installed at the end of surgery to evacuate the air until the leak is completely resolved. Air leaks increase the patient's hospital stay, post-operative risks, patient discomfort, and hospital costs. Studies show that post-operative air leaks are more common after upper lobe resection than lower lobe resection. Their incidence and severity are also greater under negative pressure ventilation than under positive pressure ventilation in an ex vivo model. Several studies have focused on the incidence of leaks and their symptomatic management, but very few studies have aimed at characterizing the mechanism and biomechanical origin of air leaks. The aim of this project was therefore to develop an experimental setup reproducing both positive and negative pressure ventilation in order to analyze pulmonary biomechanics, surface deformations, and the occurrence of air leaks in ex vivo porcine lungs. This setup was then used to compare the effects of different ventilation modes on lung biomechanical behavior and air leak occurrence.