Academic literature on the topic 'Essais biomécaniques'

Les douleurs de dos peuvent devenir invalidantes et nécessiter une intervention chirurgicale. La technique la plus pratiquée aujourd’hui consiste à lier deux vertèbres par un pont osseux. Une nouvelle technique a été développée permettant de créer ce pont avec l’impact le plus faible possible. Nos travaux ont pour objectif de déterminer les résultats de cette technique via une approche à trois axes complémentaires. Le premier axe consiste à évaluer les résultats en pratique clinique courante en termes de paramètres radiologiques et de scores cliniques. Le second axe consiste à déterminer l’influence des paramètres de cette nouvelle technique sur la réponse mécanique d’un rachis instrumenté par des essais in-vitro. Le dernier axe modélise numériquement cette technique implantée dans un rachis humain par éléments finis pour mesurer l’influence des propriétés du greffon sur la réponse mécanique. Ces trois axes nous ont permis de déterminer l’intérêt clinique de cette technique ainsi que ses limites. Les axes in-vitro et numériques ont permis également d’analyser finement la réponse mécanique d’un rachis instrumenté par une telle technique et d’en déterminer les spécificités propres. La combinaison de ces trois axes a permis de tirer des conclusions scientifiques sur l’intérêt de clinique de cette technique et d’apporter des pistes de développement pour de futurs évolutions de cette technique. Ces évolutions pourront amener à des améliorations techniques et de futurs projets de recherche. De manière plus générale, l’intérêt de cette approche à trois axes a été démontré pour comprendre les aspects très complémentaires qui peuvent concourir à un résultat clinique, sur le plan biomécanique
Suffering from low back pain can be disabling and may lead to a surgical intervention. The predominant surgical technique consists in bridging two vertebrae with a bony bridge. A new technique has been developed to create such a bridge with the minimal impact. The objective of our work is to determine the results of this technique with a three complementary axes approach. The first axe consists in evaluating the clinical results in a real-life setting. The second axe consists in determining the influence of parameters specific to the technique on the mechanical response of an instrumented lumbar spine by in-vitro testing. The last axe consists in a finite element model of this technique in a human spine to measure the influence of properties of the graft on the mechanical response. The three-axes approach allowed us to highlight the clinical interests of such a technique as well of its limitations. The in-vitro and numeric axes allowed us to analyze in detail the mechanical response of an instrumented spine and to determine its specificities. Clinical and scientific conclusions have been drawn based on the combination of the three axes as well as future potential evolutions of the technique. These evolutions could lead to technical innovations and future research projects. From a more general perspective, the benefits of the three-panes approach have been demonstrated for throughout understanding of the complementarity key parameters that could yield aa given clinical outcome, from a biomechanical point of view

Introduction : L’allaitement maternel est recommandé par les instances nationales et internationales pour ses bénéfices sur la santé des mères et des enfants. Près de neuf mères sur dix initient l’allaitement au Québec. Pour celles qui arrêtent dans le premier mois, une sur deux met en cause des problèmes mécaniques de succion chez le bébé en dépit du support de consultantes en lactation (CL). Les ostéopathes, dans le monde entier, reçoivent ces bébés. Cependant, peu d’études scientifiques sont publiées sur la contribution de cette profession à ce sujet. L’objectif primaire de cette étude était de déterminer l’efficacité d’un traitement ostéopathique, couplé à des consultations d’allaitement usuelles, chez les nouveau-nés ayant des difficultés mécaniques de succion. Méthode : Un essai contrôlé randomisé en simple aveugle portant sur 97 dyades maman-bébé référées par des CL a été réalisé. Les dyades étaient réparties en deux groupes : intervention ostéopathique ou soins usuels. Quatre temps de mesure sur une période de 10 jours, ont permis de déterminer l’efficacité de la succion pré et post intervention, l’intensité de la douleur chez la mère ainsi que tout effets secondaires perçus. Les lésions ostéopathiques ont été colligées afin de dresser un profil. Des tests-t, des Chi-carrés ainsi que des modèles de régression ont permis l’analyse des différences entre les deux groupes à l’étude. Résultats : Les bébés ayant reçu l’intervention ostéopathique ont montré une efficacité de succion cliniquement et statistiquement supérieure au groupe de soins usuels (p<0.001). Les analyses n’ont pas montré de différence statistiquement significative entre les groupes quant à la douleur ressentie par la mère aux différents temps de mesure. Cependant, à 3 jours post intervention, les mères du groupe intervention ont perçu une diminution significative de leur douleur (p=0.001). Un profil des bébés recrutés a pu être dressé avec des dysfonctions en postérieur du crâne chez 84,5% d’entre eux. Aucun effet secondaire grave ni sévère n’a été rapporté. Conclusion : L’ostéopathie couplée à un suivi par des CL, semble une approche prometteuse pour les dyades mère-bébé ayant des difficultés mécaniques de succion. D’autres recherches seraient à prévoir pour bonifier l’intervention ostéopathique en terme de moment, de bébés pouvant profiter de ce type de suivi, et aussi la documentation des zones en lésion.
Abstract: Background: National and international policies recommend breastfeeding for its benefits on mothers’ and infants’ health. In Quebec, almost nine out of ten mothers initiate breastfeeding with their baby but half of these stop during the first month, due to biomechanical sucking difficulties, and this, despite increasing support from lactation consultants (LC). Osteopaths worldwide work with these babies, but there is little empirical evidence for this type of treatment. The primary objective of this study was to determine the efficacy of an osteopathic treatment coupled with usual lactation consultations on infants’ identified as having biomechanical sucking difficulties. Methods: A single blind randomized controlled trial including 97 mother-infant dyads referred by LC. The dyads were randomized into two groups: osteopathic intervention or usual care. Four measurement times over a 10-day period (pre and post intervention) allowed for the determination of the babies’ ability to latch, the intensity of pain felt by mothers as well as any perceived side effects. Osteopathic lesions were documented in an effort to establish a profile T-tests and Chi-square tests as well as regression models were used to compare groups. Results: Babies having received the osteopathic intervention showed a clinically and statistically significant increase (p<0.001) in their ability to latch compared to the usual care group. Analyses did not show any statistically significant difference between groups with regard to the pain felt by mothers at the different measurement times. However, 3 days post intervention, the mothers in the intervention group perceived a significant decrease in their level of pain (p=0.001). A profile of osteopathic dysfunctions in these babies was generated with 84,5% of them found to have a posterior skull dysfunction. No serious or severe side effects were reported. Conclusion: Osteopathic treatment coupled with lactation consultations seem to be a promising avenue for mother-infant dyads with biomechanical sucking dysfunctions. Further research is needed to optimize osteopathic treatment in terms of targeting babies, timing and duration of interventions and also to better document and standardize areas with osteopathic lesions.

Ce travail vise à mieux comprendre le comportement mécanique de la microstructure de l’os cortical. L’objectif principal est la mise au point d’un modèle du comportement mécanique de la microstructure de l’os cortical. Des essais mécaniques à différentes échelles ont été réalisés. Des essais de compression monotone, durant lesquels nous étudions la localisation de la de��formation dans les ostéons (corrélation d'images). Nous montrons que le contenu minéral ne donne qu'une information très partielle sur la localisation de la déformation. Il n'en va pas de même pour l'hétérogénéité de propriétés élastiques locales mesurées par nanoindentation, qui peuvent être reliées directement à léhétérogénéité locale de minéralisation. Egalement, des essais de relaxation avec un suivit de la topographie montrent que le déplacement ostéon/matrice est d'un ordre de grandeur supérieur au déplacement interlamélaire. Un modèle éléments finis a ensuite été réalisé. Il prend en compte la morphologie des ostéons, ainsi que l'hétérogénéité de contenu minéral. Des conditions aux limites expérimentales sont utilisées. Une approche inverse est mise en œuvre pour identifier l'hétérogénéité de propriétés élastiques dans la microstructure, en comparant les champs de déformation calculés et mesurés. Nous montrons que l'hétérogénéité de minéralisation induit des concentrations de contrainte dans certains ostéons. L'hétérogénéité de propriétés élastiques est donc un paramètre important à prendre en compte dans de futures modélisations et qui pourrait contribuer à expliquer l'augmentation de fragilité osseuse avec l'âge, en raison de modification dans le processus de remodelage
This work aims to bring new insight in the mechanical behaviour of cortical bone. The main aim is to develop a model of the mechanical behaviour of cortical tissue, using experimental results. Some mechanical tests are conducted. First, the localization of the strain during compression tests was obtained with digital image correlation. We show that the strain is heterogeneous and poorly related to local mineral content. Then, using nanoindentation measurements, we show that the heterogeneity of local Young's modulus is mainly related to the heterogeneity of mineral content. Also, some relaxation test are performed: the out of plane displacement field is monitored. We show that the relative displacement osteon/matrix is one order of magnitude more than the inter-lamellar movement. A finite element model is also developed. It takes into account the heterogeneity of mineral content and the shape of osteons. The computed strain field is compared to the experimental one, and the heterogeneity of elastic properties is identified with an inverse method. We show that the heterogeneity of elastic properties results in some specific stress concentration inside the tissue. This heterogeneity should thus be taken into account in future models, and it could contribute to rise in bone fragility with elderly due to modification in remodeling process

Dans une première partie, une analyse épistémologique du concept d'enseignement programmé et de ses implications sur le plan de la structuration de la connaissance est produite. Une perspective de rénovation fondée sur la théorie soviétique de l'activité est proposée et occupe dans ce cadre le statut de modele théorique de réference. Dans une seconde partie une analyse théorico-experimentale de l'acrobatie en gymnastique sportive conduit à proposer un référentiel pour l'analyse rationnelle des actions en acrobatie. Celui-ci repose sur une analyse objective fondée sur la biomécanique et sur la tentative d'identification des représentations fonctionnelles chez les experts. Ce référentiel est opérationnalisé sous forme algorithmique avec le concept d'opération nodale. Enfin une analyse expérimentale d'application pédagogique concernant une figure acrobatique spécifique, le salto avant, a permis d'étudier les conditions biomécaniques affectant sa reussite et la rentabilite d'une genèse sociale de cette action
In a first part, an analysis of the program instruction concept and of his involvement in knownledge structure is produced. A prospect renovation based upon the soviet theory of activity is suggest and hold in this case theorical model of reference status. In a second part a theorico-experimental analysis of the acrobatic in sport gymnastic leads to proposed a reference for rational analysis of the acrobatic actions. It is based upon an objective analysis with biomecanical and an analysis of the operative images of the champions. This reference is realized with an algorithmic structure with the nodal operation concept. Then, an experimental analysis of pedagogical application with a specific pratice, the forward somersault, leads to study bionecanical conditions of result, and the profit-earning capacity of social genesis of this acrobatic action

En biomécanique des chocs et en traumatologie virtuelle, l'étude des mécanismes lésionnels est essentielle pour évaluer les seuils de tolérance du corps humain. Dans ces domaines, la simulation numérique prend une place prépondérante grâce à des modèles éléments finis de plus en plus réalistes et précis. Cependant, leur mise en oeuvre est complexe : les modèles actuels ne permettent pas de décrire les propriétés d'endommagement et de rupture des matériaux biologiques et limitent donc leurs champs d'utilisation pour la description des mécanismes de blessures. De plus, leur biofidélité concerne essentiellement la description géométrique et structurelle des différents organes et tissus. L'objectif de ce travail porte donc sur l'amélioration de la description des mécanismes lésionnels des os et l'étude des possibilités de personnalisation des propriétés mécaniques pour rendre compte de la variabilité biologique. Après avoir étudié les spécificités du comportement mécanique de l'os et un ensemble de lois de comportement, nous avons choisi un modèle d'endommagement le plus approprié. Cette loi a été validée d'un point de vue thermodynamique. Puis elle a été adaptée à une formulation éléments finis, pour être implémentée dans une plate-forme numérique de calcul dynamique explicite. Pour son adaptation, nous avons fait des choix scientifiques mais aussi des choix de « circonstance » imposés par la formulation spécifique des calculs dynamiques explicites. Afin de rendre compte des différences interindividuelles, nous avons étudié l'influence de certains paramètres tels que la porosité, la minéralisation, l'âge ou le sexe, sur les propriétés mécaniques des os. Nous avons également réalisé des essais de flexion d'os longs. Ces essais ont une double finalité : étudier l'influence des paramètres biologiques et expérimentaux sur le comportement de fémurs et de tibias, et évaluer la loi de comportement par la simulation de ces essais. L'évaluation de la loi d'endommagement pour l'os a été effectuée à différentes échelles (simulations d'essais sur éprouvettes et des essais de flexion de fémurs). La loi donne des résultats tout à fait satisfaisants et propose un profil de rupture cohérent avec celui observé expérimentalement.

Afin d'analyser le comportement biomécanique des vertèbres pour des applications biomédicales ou traumatiques, les modèles par éléments finis sont de plus en plus utilisés. Cependant la variabilité biologique, dont les effets de l'âge, et les sollicitations dynamiques ne sont pas toujours prises en compte lors du développement de ces modèles. Cette thèse a pour objectif de rendre compte des effets de l'âge dans la modélisation des vertèbres pour des chargements dynamiques. La partie expérimentale a porté sur la réalisation d'essais en compression de corps vertébraux à 0,5m/s. Les données nécessaires à la compréhension des mécanismes de fractures des corps vertébraux et à la validation des modèles ont été collectées et complétées par des mesures de densité sur des images scanners. La partie numérique a été décomposée en trois volets : D'abord, les propriétés de l'os cortical et de l'os spongieux ont été déterminées par analyse inverse dans un modèle de vertèbre lombaire à différentes vitesses. Puis, les effets de l'âge ont été implémentés dans ces modèles calibrés. Les propriétés mécaniques de l'os ont été calibrées en fonction de données de la littérature. Enfin, à partir des scanners du volet expérimental, des modèles personnalisés ont été développés. Leurs réponses, comparées aux données expérimentales, ont montré la pertinence de la personnalisation en chargement dynamique tant d'un point de vue qualitatif (initiation de la fracture) que quantitatif (effort, raideur, énergie). Les résultats de ce travail mettent en perspective l'évaluation des effets de l'âge tant dans la fragilité du rachis lors d'un traumatisme que pour sa réparation.

Malgré les mesures de prévention récemment mises en œuvre, le nombre d'accidents de la route dans des pays développés tels que la France reste relativement élevé. Face à ce constat, il est nécessaire de connaître la tolérance au choc du corps humain dans le but de concevoir des aménagements de véhicules propres à assurer sa protection de façon optimale. Dans ce cadre, la protection de la tête est primordiale dans le sens où il s'agit d'un des segments corporels les plus gravement touchés en cas d'accident automobile. Nous nous intéressons dans le cadre de cette thèse au comportement de l'os crânien et à ses caractéristiques tissulaires. Des éprouvettes prélevées sur des calottes humaines et conservées selon différents modes sont soumises à des essais de flexion trois points, à plusieurs vitesses de sollicitation. Par ailleurs, des procédés d'imagerie sont utilisés pour la détermination de données physiques et structurelles de l'os crânien humain. Celles-ci sont confrontées et mises en relation avec les paramètres mécaniques découlant des essais expérimentaux. L'étape suivante consiste à montrer l'apport de la caractérisation tissulaire pour la simulation du comportement mécanique de l'os crânien par éléments finis. Ce travail donne les moyens pour la personnalisation des modèles en éléments finis du crâne, et montre son importance, afin de simuler parfaitement son comportement en cas de choc, et d'offrir ainsi des outils de prédiction lésionnelle plus performants.

Les mammifères actuels, qui montrent une grande diversité d'adaptations locomotrices, ont évolué à partir d'animaux marcheurs non spécialisés, comme certains insectivores actuels. Si ces espèces ne peuvent être assimilées aux insectivores du tertiaire, elles présentent suffisamment de similitudes pour être envisagées comme un modèle permettant de mieux comprendre les relations forme-fonction des premiers mammifères. Dans ce but, une étude comparative du système ostéo-musculaire de 4 espèces d'insectivores marcheurs a été réalisée ainsi qu'une quantification de leur cinématique locomotrice par le biais de la vidéoradiographie. L'ensemble des données morpho-fonctionnelles a été intégré dans une modélisation assistée par ordinateur pour construire un robot virtuel dynamique capable de se déplacer en interagissant avec son environnement. Les caractéristiques dynamiques de ce modèle sont en retour appliquées au vivant pour vérifieer les hypothèses fonctionnelles déduites des observations cinématiques. Ce travail a dégagé les caractéristiques morpho-fonctionnelles des insectivores ; l'emploi d'allures de marches diagonales à séquence latérale, des membres relativement fléchis qui effectuent des mouvements d'abduction adduction ainsi que les caractéristiques cinématiques articulaires. Le modèle dynamique corrobore des hypothèses faites d'après le vivant : les articulations qui cinématiquement semblent être les éléments propulseurs sont les articulations qui montrent les plus importants efforts articulaires dans le modèle virtuel. De même, le rôle en traction des antérieurs au cours de la locomotion, suggéré par l'étude cinématque, s'accorde avec les efforts horizontaux que développe le modèle virtuel. En vue d'être appliqué à des espèces disparues de mammifères primitifs, ce modèle pourra être affiné et utilisé comme simulateur pour étudier, sous les aspects évolutif et mécanique, la mise en place des membres parasagittaux dans le cas de l'adaptation à la course par exemple.

Le but de ce travail est de retrouver le critère minimisé spontément par un sauteur en longueur lors de l’impulsion. Une fois la capture du mouvement effectuée, les paramètres de phase à l’instant initiale et à l’instant final sont injectés dans une procédure d’optimisation paramétrique où plusieurs types de critères sont minimisés. Les critères énergétiques traduisent la notion d’économie alors que les critères sthéniques traduisent la notion d’intégrité musculo-squelettique. Les résultats énergétques se rapprochent des mouvements continus alors que les critères sthéniques sont plus proches des gestuelles à contre-mouvement
The aim of this study is to find criteria which is minimized by a long jumper at the take-off. After motion capture angular positionsand velocities at the initial and final time are used in parametric optimisation procedure with differents criteria. Energetic criteria are associated with economic goal. Sthenic criteria are associated with the musculo-skeletal concept. Results demonstrate that sthenic criteria simulate gestual with countermovement whereas energetic criteria simulate continuous gestual