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Développement d'un modèle de contusion antérieure de la moelle épinière porcine

Cliche, Francis (2014). Développement d'un modèle de contusion antérieure de la moelle épinière porcine. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le développement de modèles animaux pour analyser la biomécanique des blessures à la moelle épinière provenant de fractures vertébrales permet notamment de valider les modèles de simulation numérique. Ceux-ci visent à mieux comprendre les dommages associés à un traumatisme quelconque et à observer la réaction des matériaux et tissus vivants composant la moelle épinière. L’utilisation d’un modèle animal permet de rapprocher les modèles expérimentaux de la réalité clinique des blessures médullaires. De plus, ce type de blessure provient généralement de fractures du corps vertébral provocant une compression antérieure de la moelle épinière. Le projet de maîtrise proposé utilise un modèle porcin afin de reproduire une contusion directe sur la moelle épinière.

Le projet développe une nouvelle approche pour étudier les traumatismes à la moelle épinière sur un modèle animal. Plus spécifiquement, les objectifs de l’étude sont :

1. Proposer une approche antérieure de contusion de la moelle épinière. Le modèle devra donc comprendre un banc d’essai reproduisant une contusion antérieure sur la moelle épinière à partir d’un protocole chirurgical bien établi.

2. Comparer les modèles postérieur et antérieur afin d’étudier l’effet de la position d’impact sur les dommages aux différents tissus et les réactions physiologiques pour une blessure spécifique.

3. Concevoir un banc d’essai expérimental normalisant le protocole de manipulations opératoires pour contrôler efficacement les paramètres influençant reproductibilité inter-spécimens et pour limiter les risques de complications.

Plusieurs expérimentations ont été effectuées validant un nouveau banc d’essai et comparant les deux types d’approche. Ensuite, un cahier des charges et un processus de conception ont été complétés dans le but de développer une table chirurgicale expérimentale spécifiquement conçu pour continuer les recherches sur ce sujet.

Les résultats des essais préliminaires ont prouvé qu’il est faisable et réaliste d’étudier les blessures de la moelle épinière à partir d’approches antérieures sur un modèle porcin. Un premier banc d’essai a été réalisé et utilisé pour reproduire un impact antérieur direct sur des spécimens porcins. Malgré le petit nombre de spécimens in vivo utilisés, une différence a été observée entre un impact antérieur et un impact postérieur. Le site de l’hématome, le type de contusion et la position des tissus touchés diffèrent selon l’approche choisie. L’approche antérieure, se rapprochant de la réalité clinique, devrait donc être étudiée plus en profondeur.

Finalement, une table chirurgicale expérimentale a été conçue. Elle permettra d’approfondir l’analyse des traumatismes médullaires et de limiter les incertitudes. Cette nouvelle table permettra d’inclure un vérin motorisé pour mieux contrôler l’impact sur la moelle épinière. Celui-ci pourra atteindre des vitesses plus importantes se rapprochant de la réalité clinique. De plus, la motorisation du système permettra de contrôler le rebond à l’impact et de mesurer spécifiquement les taux de compression, les forces et énergie de compression ainsi que la vitesse réelle à l’impact. La nouvelle table chirurgicale est également conçue afin de limiter les déplacements de l’animal entre les positions antérieure et postérieur. Cet avantage provient d’un système rotatif de la table centrale. Grâce à cet outil, les risques de complications chirurgicales seront diminués considérablement.

Titre traduit

Anterior spinal cord contusion novel approach with porcine model

Résumé traduit

The development of animal model to analyse the biomechanics of spinal cord injuries (SCI) is used to validate simulation models. This model also aims to better understand the specific damage associated with any trauma and observe the traumatic behaviour of the spinal cord in vivo. Using a porcine model can bring experimental SCI models closer to clinical reality. In addition, this type of injury is usually caused by fractures of the vertebral body and thus an anterior compression of the spinal cord. This study uses a porcine model to reproduce a direct contusion of the spinal cord. The aim of this project is to develop a novel animal model of spinal cord injuries. Specifically, the objectives of the study are:

1) Propose an anterior approach to reproduce experimental spinal cord contusion using porcine model. This objective needs a specific bench test to control the anterior contusion on spinal cord after being exposed with a clean surgical protocol.

2) Compare the anterior and posterior approaches according to their viability compared to the clinical reality and compared to experimental surgical feasibility.

3) Develop an experimental bench test allowing anterior and posterior approaches. Specifically designed to reduce the risk of surgical complications, this new bench test has also normalize surgical protocol.

Several experiments were carried out to enable the validation of test bench and the comparison between the posterior and anterior approaches. Then, a specification and design process has been completed in order to develop a new experimental surgical table. The results of preliminary tests showed that an anterior contusion approach is viable and reasonable on porcine models. The first test bench proved its ability to reproduce a direct impact on spinal cord on different specimens. Moreover, despite the small number of in vivo specimens used, a difference is observed between an anterior impact and a posterior impact. The hematoma site, the contusion location and the damaged tissues differ depending on the approach. The anterior approach, closer to clinical reality, should be studied more comprehensively.

Finally, an experimental surgical table was designed and built. This new table will contribute to accelerate and improve the spinal cord injuries analysis and reduce clinical unknown. This new surgical table includes a linear actuator to reproduce the SCI. A motorized system allows higher impact velocity. Also, the impact rebound will be controlled and deflexion, force and energy at impact will be recorded. A rotational table system is designed to limit position displacement. This will help to reduce surgical complications due to displacement.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration technologie de la santé". Bibliographie : pages 167-170.
Mots-clés libres: Colonne vertébrale Fractures Modèles animaux. Moelle épinière Contusions Modèles animaux. Modèles animaux dans la recherche. blessure médullaire,contusion antérieure, porc, temps de compression, histologie, modèle animal, impacteur, table chirurgicale, fracture burst
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Petit, Yvan
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Mac-Thiong, Jean-Marc
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 02 juin 2014 20:38
Dernière modification: 02 juin 2014 20:38
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1315

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