Caractérisation expérimentale et modélisation par éléments finis poroélastique d'un disque intervertébral lombaire porcin en compression axiale

Résumé

Les instrumentations de fusion vertébrale sont utilisées pour redresser la colonne vertébrale lorsque cette dernière est déformée ou instable. Dans certains cas, suite à la pose des instrumentations, des déformations en cyphose ou des fractures au-dessus de l’instrumentation se produisent en raison de la grande rigidité de ces implants, ce qui entraine une dégénérescence prématurée des vertèbres et des disques intervertébraux. Plusieurs etudes ont investigué l’impact du choix des composants des instrumentations de fusion vertébrale pour diminuer l’apparition de ces conséquences, mais aucune ne l’a fait en considérant l’impact dans le temps. L’objectif de ce projet est de développer un modèle par éléments finis poroélastique d’un disque intervertébral porcin pour évaluer l’impact des instrumentations de fusion vertébrale. L’utilisation de lois poroélastiques permet de tenir compte de l’évolution temporelle des déformations, des contraintes et des échanges de fluide dans les disques intervertébraux. Les disques intervertébraux réagissent par fluage et relaxation de contraintes. Le comportement en relaxation de contraintes n’ayant pas été caractérisé dans la littérature, des essais en compression axiale sur 11 unites fonctionnelles porcines saines ont été menés pour caractériser ce comportement. De ces essais, la contrainte maximale, le module d’Young à l’équilibre et les paramètres rhéologique de type Maxwell généralisé ont été identifiés. Les dimensions des échantillons ont servi à déterminer les dimensions du modèle par éléments finis alors que les résultats des essais de relaxation de contraintes ont servi à calibrer le modèle. La réponse en fluage du modèle a ensuite été comparée à des données publiées par Nikkhoo et al. (2013a). L’analyse du comportement du modèle par elements finis poroélastique a permis de déterminer que les lois par défaut du logiciel ABAQUS permettent de représenter le comportement en fluage, mais elles ne sont pas adaptées pour une bonne représentation du comportement en relaxation de contraintes. Pour permettre la bonne évaluation de l’impact des instrumentations de fusion vertébrale sur les disques intervertébraux des lois plus complexes de poroélasticité devront être implémentées.

Date	25 oct. 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Yvan Petit (Directeur(-trice)) & Éric Wagnac (Codirecteur(-trice))