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Conception d'un dispositif d'ostéosynthèse dynamique permettant un mouvement de rotation axiale du rachis cervical supérieur et de l'occiput

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Anowski, Marc (2015). Conception d'un dispositif d'ostéosynthèse dynamique permettant un mouvement de rotation axiale du rachis cervical supérieur et de l'occiput. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'ostéosynthèse du rachis cervical supérieur et de l'occiput est une chirurgie fréquemment employée par les neurochirurgiens lorsqu'un patient présente une instabilité du rachis cervical et de l'occiput. Celle-ci peut avoir plusieurs causes, comme la polyarthrite rhumatoïde ou un traumatisme, et présente un risque élevé d'atteinte à la moelle épinière. L'installation de plaques et de tiges à même les vertèbres, inhérente à l'ostéosynthèse, rigidifie le rachis cervical et l'occiput au point où les mouvements de cette structure sont compromis. De nombreuses méthodes et de nombreux appareillages ont été développés au fil des ans, mais aucun ne permet de restaurer de grands mouvements, du moins pour cette région en particulier.

La question de recherche de ce mémoire est donc de savoir comment un dispositif d'ostéosynthèse du rachis cervical et de l'occiput pourrait permettre la rotation axiale de la tête tout en stabilisant cette région. Pour répondre à cette question, deux hypothèses ont été émises :

1. Un dispositif d'ostéosynthèse du rachis cervical supérieur et de l'occiput positionné à l’interface atlanto-axiale peut permettre à la tête de tourner de 25 degrés de chaque côté ;
2. Un tel dispositif peut supporter les charges nécessaires à la stabilité du rachis cervical et de l’occiput.

Pour vérifier la première hypothèse, une preuve de concept a été réalisée en utilisant le déploiement de la fonction qualité. Pour vérifier la seconde, une analyse par éléments finis a été faite permettant d’étudier le comportement du concept lorsque soumis à des chargements naturels.

Ainsi, deux dispositifs distincts ont pu être obtenus et modélisés. Les résultats montrent qu’ils peuvent assurer une rotation axiale de 23 degrés en moyenne de chaque côté. Le dispositif 2 laisse présager qu’il est en mesure de supporter des moments de 1.5 Nm dans différentes directions.

Résumé traduit

The fusion of the upper cervical spine and the occiput is a procedure frequently used by neurosurgeons in cases where a patient shows instability in this area. There are plenty of causes to this instability, such as rheumatoid arthritis or trauma, and they represent a serious threat because the spinal cord is at risk. The fixation of plates and rods directly to the vertebrae, inherent to the procedure, solidifies the upper cervical spine and the occiput to the point where all movements of this structure are compromised. Numerous methods and tools were developed in recent years, but none allows a great range of movement, at least not in this specific area.

The research question of this master’s thesis is to know how a novel spinal fusion device, meant for the upper cervical spine and the occiput, could allow axial rotation of the head while stabilizing the area. In order to answer this question, two hypotheses are proposed:

1. A novel spinal fusion device, meant for the upper cervical spine and the occiput, placed at the atlanto-axial joint could allow the head an axial rotation of 25 degrees on each side;
2. Such a device could withstand natural loading while providing stability of the upper cervical spine and the occiput.

To test the first hypothesis, a proof of concept was made using quality function deployment. To test the second hypothesis, a finite element analysis was made to study the behavior of the concept under natural loading.

In doing so, two innovative devices were obtained and designed using a CAD program. The results show that both can offer a range of movement up to 23 degrees in average on each side. The device #2 shows great promise at supporting moment loads up to 1.5 Nm in different directions.

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 technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 107-112).
Mots-clés libres: ostéosynthèse, rachis cervical supérieur, rotation axiale, occiput
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Petit, Yvan
Codirecteur:
Codirecteur
Arnoux, Pierre-Jean
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 05 juin 2018 13:59
Dernière modification: 01 nov. 2018 15:06
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1564

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