Etude biomécanique des traumatismes vertébro-médullaires du rachis humain

• Main Author: Fradet, Leo
• Other Authors: Aix-Marseille
• Language: fr; en
• Published: 2013
• Subjects: Biomécanique; Rachis; Traumatologie; Modélisation par éléments finis; Expérimental; Biomechanics; Spine; Trauma; Finite element models; Experimentation; 796
• Online Access: http://www.theses.fr/2013AIXM4122/document

Les traumatismes du rachis incluent des fractures osseuses, des lésions disco-ligamentaires et des blessures médullaires. Ils impliquent un fort coût pour le système de santé, ainsi qu’une prise en charge (durée d’hospitalisation, atteinte de l’intégrité physique) lourdement handicapante pour leurs victimes. Les séquelles peuvent aller d’une déformation du profil sagittal à la tétraplégie. Leurs causes principales sont les accidents véhicules moteurs, les chutes et les accidents sportifs. Il existe de multiples mécanismes d’apparition des fractures vertébrales (compression, flexion-extension, cisaillement, torsion) et des blessures médullaires (contusion, traction, cisaillement), ce qui rend leur étude complexe. Malgré l’important investissement mis dans la recherche à ce sujet, des lacunes persistent dans la compréhension de ces traumatismes, qui ralentissent la progression des dispositifs de protection du rachis, et le développement des techniques chirurgicales. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce doctorat est d’améliorer la compréhension fondamentale des mécanismes de fractures vertébrales et des blessures de la moelle épinière. Une première partie du travail a visé à développer des connaissances fondamentales sur les propriétés géométriques et mécaniques des vertèbres et de la moelle épinière. Ce type de propriétés a été utilisé pour créer et calibrer un modèle par éléments finis du rachis thoracolombaire. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier le lien entre chargements mécaniques et une classification clinique des patrons de fractures vertébrales, ainsi que l’effet de différents éléments d’influences sur la mécanique de la contusion médullaire. === Spine traumas include bony fractures, intervertebral disc and ligaments lesions, and spinal cord injuries. They imply a high cost for the health system, as well as a highly incapacitating surgical management (length of hospitalization, physical handicap), and result in aftereffects such as sagittal curve deformity or tetraplegia. Their principal causes are motor vehicle accidents, falls and sports accidents. Multiple mechanisms of occurrence exist for vertebral fractures (compression, flexion-extension, shear, torsion) and spinal cord injury (contusion, traction, shear), which makes them complex to study. Despite major investments in research on this topic, there is a lack of the understanding of some aspects regarding these traumas. This slows down the progress in protection devices and surgical strategies development. In this context, the main objective of this Ph.D. is to improve fundamental knowledge of vertebral fractures and spinal cord injuries mechanisms. A first part of this work has been to develop fundamental knowledge on geometrical and mechanical properties of the vertebrae and the spinal cord. This type of properties has been used to create and calibrate a finite element model of the thoracolumbar spine. This model was then used to study the link between mechanical loadings and a clinical classification of vertebral fracture patterns, as well as the effect of various parameters on spinal cord contusion mechanisms.