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Effet de la dégénérescence du disque intervertébral et de la perte de qualité osseuse sur les fractures thoracolombaires

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Dorsemaine, Marine (2018). Effet de la dégénérescence du disque intervertébral et de la perte de qualité osseuse sur les fractures thoracolombaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Toutes les catégories d’âge peuvent être concernées par des blessures de la colonne vertébrale, constituée d’un empilement de vertèbres et de disques intervertébraux, et ces blessures surviennent fréquemment. L’âge modifie cependant la structure et les proprieties des tissus avec respectivement la dégénérescence des disques et la perte de qualité osseuse des vertèbres. Ce vieillissement affecte donc le comportement global de la colonne vertébrale. Ainsi, l’objectif de ce projet consiste à analyser les effets de la perte de qualité osseuse et de la dégénérescence sur les mécanismes de fracture.

Le segment T11-L1 d’un modèle par éléments finis existant a été sollicité en compression à haute vitesse (1 m/s) jusqu’à la rupture, soit dans des conditions fréquentes de blessures. À l’aide de données expérimentales de la littérature, la calibration d’un modèle éléments finis de disque dégénéré a été effectuée. Neuf simulations combinant différents degrés de dégénérescence et de perte de qualité osseuse ont été réalisées jusqu’à la rupture du segment vertébral. Le comportement des disques, des vertèbres et du segment T11-L1 a ensuite été analysé.

Les résultats montrent que le vieillissement de la colonne vertébrale modifie ses capacités à résister à un chargement avant de se fracturer. Par ailleurs, le chargement des disques et des vertèbres est transféré du centre vers la périphérie avec le vieillissement, modifiant les lieux d’initiations de fracture.

Ainsi les mécanismes de fracture et le chargement de la colonne vertébrale sont fortement affectés par la dégénérescence et la perte de qualité osseuse. Pour conclure, il serait important de considérer le vieillissement lors d’études portant sur le comportement de la colonne vertébrale, telles que la conception de dispositifs de protection dorsale.

Titre traduit

Effect of disc degeneration and bone quality loss on thoracolumbar fractures

Résumé traduit

People of all ages can be affected by spinal injuries which frequently occur. The spine is composed of a succession of discs and vertebrae. Natural aging modifies the structure and properties of intervertebral discs and vertebrae through respectively disc degeneration and bone quality loss thus affecting the overall behavior of the spine. This project aims at analyzing the effects of bone quality loss and discs degeneration on vertebral fracture mechanisms.

The T11-L1 spinal segment of an existing finite element model was submitted to high speed compression (1 m/s) until failure, which represents a common injury mechanism. Using experimental results from the literature, the calibration of a degenerated disc finite element model was done. Nine simulations combining different degrees of bone quality loss and disc degeneration were performed until fracture occurred in the vertebral segment. The effects of these parameters on the behavior of the discs, vertebrae and vertebral segment were then analyzed.

The results show that aging affects the abilities of the vertebral segment to bear loading before the occurrence of a fracture. Furthermore, loading into the discs and vertebral body are transferred from the central to the peripheral regions, modifying the locations of fracture initiation.

Thus, spinal loading and fracture mechanisms are strongly dependent on bone quality loss and disc degeneration. In conclusion, it would be important to consider the effect of these factors in future studies on spine behavior such as the design of dorsal protective device.

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 technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 175-181).
Mots-clés libres: colonne vertébrale, disque intervertébral, fracture, vieillissement, modélisation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Wagnac, Éric
Codirecteur:
Codirecteur
Petit, Yvan
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 28 mars 2019 15:50
Dernière modification: 28 mars 2019 15:50
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2249

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