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Visualisation en temps réel du disque intervertébral lors de fractures vertébrales à haute énergie

Laurent, Hugo (2017). Visualisation en temps réel du disque intervertébral lors de fractures vertébrales à haute énergie. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les blessures médullaires traumatiques causées par des fractures vertébrales peuvent avoir des conséquences neurologiques extrêmement graves sur la qualité de vie des patients. Ces traumatismes sont causés par des chargements à haute énergie. Or les fractures vertébrales suscitent de nombreuses interrogations à propos de leurs pathomécanismes et de leur instabilité, car elles sont complexes et apparaissent extrêmement rapidement.

De nombreuses études publiées ont essayé d’étudier ces pathomécanismes, mais il n’existe pas de consensus final et les argumentations manquent de preuves concrètes. Plusieurs des hypothèses font intervenir le disque intervertébral et l’action du nucleus pulposus comme facteur potentiellement critique.

L’objectif principal de ce mémoire est de développer et évaluer le potentiel de la cinéradiographie à haute vitesse pour visualiser les vertèbres et les composants des disques intervertébraux comme le nucleus pulposus pendant la modélisation expérimentale de fractures vertébrales à haute énergie. Dans le but d’atteindre ces objectifs, des injections d’une quantité minimale d’agent de contraste radio opaque liquide dans des disques intervertébraux porcins sont évaluées. La visualisation de l’intégralité du nucleus pulposus et l’impact des injections sur la pression intradiscale sont étudiées. De plus, des cinéradiographies à haute vitesse de fractures vertébrales en compression sont présentées et commentées.

L’injection dans un disque intervertébral porcin de 0,15 mL d’agent de contraste liquid suivie d’une période de diffusion de 24 heures semble être le meilleur compromis entre visualisation totale du nucleus pulposus et impact minimal sur la pression intradiscale. La cinéradiographie à haute vitesse montre un grand potentiel pour l’étude des fractures vertébrales à haute énergie. Elle permet une vue directe de la propagation de la fracture et de l’ordre de rupture des différents éléments. La visualisation du nucleus pulposus amène de nouvelles preuves sur son implication dans les fractures vertébrales à haute énergie.

Les bénéfices envisagés à long terme de la méthode proposée sont le développement de la compréhension dynamique des patrons de fractures vertébrales à haute énergie, de modèles numériques prédictifs et de nouvelles techniques de traitements plus efficaces et moins contraignantes pour les patients.

Titre traduit

Real-time vizualisation of intervertebral disc during highenergy vertebral fractures

Résumé traduit

Spinal cord injuries due to spinal fractures can have very severe neurological consequences for the quality of life of the patients. These traumatisms are induced by high energy loadings. Therefore, Spinal fractures are complex, they occur very quickly, and their pathomechanisms and the instability of the spine caused by such fractures are poorly understood.

Many published research studies have tried to investigate these pathomechanisms but there isn’t any final consensus and there is a lack of real evidences in their argumentations. Several of the assumptions involve the intervertebral disc and the action of its core, the nucleus pulposus, as a potential critical factor.

The main objective of this report is to develop and to evaluate the potential of high speed cineradiography in order to visualize the vertebrae and discs components such as the nucleus pulposus during experimental modeling of high energy spinal fractures. In order to reach the objectives, injections of a minimum quantity of liquid radiopaque contrast agent in porcine intervertebral disks are investigated. Visualization of the nucleus pulposus and the impact of the injections on intradiscal pressure are studied. Furthermore, high speed cineradiographs of spinal compression fractures are presented and commented.

The injection in porcine intervertebral disk of 0,15 mL of liquid contrast agent followed by a 24 hours spread period appears from the results to be the best compromise between visualization of the entire nucleus pulposus and minimum impact on the intradiscal pressure. The high speed cineradiography shows a great potential for the studies of high energy spinal fractures, as it allows a dynamic view on the fractures’ propagation and on the order of failure of the different elements. The visualization of the nucleus pulposus gives new evidences on its implication in high energy spinal fractures.

Long-term expected benefits of the proposed method are to develop dynamic understanding of high energy spinal fracture patterns, numerical predictive models and finally improved medical care with less complication for the patients.

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 avec mémoire en génie technologie de la santé". Bibliographie : pages 151-164.
Mots-clés libres: Disques intervertébraux Imagerie. Radiocinématographie. Disques intervertébraux Propriétés mécaniques. Colonne vertébrale Fractures Modèles animaux. Moelle épinière Lésions et blessures. haut, nucleus, pulposus, vitesse, fracture vertébrale, cinéradiographie à haute vitesse, modélisation expérimentale, disque intervertebral
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Petit, Yvan
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Wagnac, Eric
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 10 nov. 2017 20:22
Dernière modification: 10 nov. 2017 20:22
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1952

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