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Mécanisme de la hernie discale : modélisation non-linéaire

Prud'homme, David (2008). Mécanisme de la hernie discale : modélisation non-linéaire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les affections vertébrales sont classées comme la maladie du siècle. Les secteurs les plus touchés sont ceux où le travail manuel prédomine. Plus spécifiquement, le disque intervertébral est la structure anatomique la plus impliquée dans la formation de la pathologie lombaire (Rannou, 2006).

L'étude présentée dans ce document propose deux modèles pour simuler le comportement du système vertébral L5-S1. L'objectif de ce modèle est de comprendre davantage le mécanisme lésionnel de la hernie discale et les conditions le rendant opérationnel. Divers cas d'analyses sont proposés pour des chargements simples ou complexes.

Pour s'assurer de la validité de la stratégie de recherche utilisée, nous avons développé deux modèles : un modèle numérique et un modèle analytique. Les résultats de ces modèles ont été confrontés, puis comparés aux résultats scientifiques proposés dans la littérature.

Le modèle analytique comprenait les conditions frontières des vertèbres et du disque pour délimiter le système vertèbre L5-S1, L'application de la théorie de résistances des matériaux nous a permis d'évaluer les contraintes dues à la flexion et la pression intradiscale.

Le modèle numérique a été construit à l'aide du logiciel ANSYS 7.1. Il a dû respecter les caractéristiques linéaires et non-linéaires des matériaux, la géométrie et la taille des vertèbres ainsi que les modes de chargement propres aux conditions pouvant être rencontrées quotidiennement par les travailleurs. Une fois les composantes du groupe vertèbre L5-S1 maillées adéquatement, une analyse a été lancée jusqu'à convergence des résultats.

Les résultats obtenus avec le modèle concordent avec ceux de la littérature, La simulation d'un chargement combiné (flexion latérale, torsion, pression interne) a montré une contrainte plus élevée au site postérieur. Nous soulignons l'importance du ligament longitudinal postérieur dans la rétention de la matière du nucleus pulposus.

Nous posons l'hypothèse que par son action, le ligament longitudinal postérieur fait fuir le matériel discal de la zone la plus contrainte, vers le site postéro latéral.

Résumé traduit

The vertebral affections are classified as the disease of the century. The most affected sectors are those where manual work prevails. More specifically, the intervertebral disc is the anatomical structure most implicated in the formation of lumbar pathology (Rannou, 2006).

The study presented in this document proposes two models to simulate the behavior of the system vertebra L5-S1, The objective of this model is to understand the lesion mechanism and the conditions making it operational. Various cases of analyses are proposed for simple or complexes,

To ensure the validity of the research strategy, two models were developped: a numerical model and an analytical model. The result of these two models were confronted and compared to the scientific results suggested in the literature.

The analytical model includes the boundary conditions of the vertebrae and the disc to delimit the system vertebra L5-S1. The application of the theory of strenght of materials enabled us to find the stresses due to flexion and the pressure.

The numerical model was built using software ANSYS 7.1, It had to consider the linear and non-linear characteristics materials, the geometry and the size of the vertebrae as well as the load patterns specific to the conditions that are met daily by workers. The components of the group vertebra L5-S1 were adequately meshed, an analysis was run until convergence was obtained.

The results obtained with the model were in concordance with those of the literature. The simulation of a combined loading (forward flexion, torsion, internal pressure) showed a higher stressed region in the posterior site. We emphasize the importance of the posterior longitudinal ligament, which contains the material of the intervertebral discs caused by a herniated dise, while preventing the matter of the nucleus pulposus. We pose the assumption, by it role the posterior longitudinal ligament may flee the nucleus pulposus from the most constraint zone towards the posterolateral site.

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 mécanique". Bibliogr. : f. 150-155.
Mots-clés libres: analytique, discal, hernie, modele, modelisation, non-lineaire, numerique, vertebre
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Nadeau, Sylvie
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Bouzid, Hakim
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 11 août 2010 12:54
Dernière modification: 20 déc. 2016 23:42
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/96

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