Développement d’un banc d’essai et étude biomécanique de systèmes de fixation sous-laminaire

Tremblay, Jaëlle (2013). Développement d’un banc d’essai et étude biomécanique de systèmes de fixation sous-laminaire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’évaluation biomécanique d’implant rachidien in vitro permet d’obtenir de l’information utile pour la pose de l’implant, sur le comportement sous charge de l’ensemble colonneimplant et peut valider des modèles numériques. Toutefois, les résultats obtenus sont directement liés aux conditions limites de ces essais. Au cours de ce projet, un banc d’essai a été conçu selon les standards évoqués dans la littérature. Cependant, la répétabilité des mesures recueillies doit être évaluée. Les câbles superélastiques (SÉ) ont déjà été utilisés pour la fermeture du sternum et pour le maintien d’une fixation du grand trochanter. Leur utilisation future dans un système de fixation par câble sous-laminaire reste à étudier.

L’objectif principal de cette étude vise la validation, sur un banc d’essai conçu à cet effet, d’un système de fixation sous-laminaire avec câbles SÉ pour l’instrumentation postérieure de la colonne vertébrale. Pour ce faire, les objectifs spécifiques de cette étude sont :
1. Valider un banc d’essai expérimental simulant les charges transmises aux vertèbres lors des mouvements physiologiques de la colonne vertébrale en étudiant sa répétabilité de mesure;
2. Comparer expérimentalement la capacité biomécanique des systèmes de fixation sous-laminaire (câbles Atlas (Medtronic Sofamor Danek, Memphis, TN) et câbles SÉ) à maintenir la stabilisation initiale suite à l’application de charges.

Pour répondre aux objectifs, des essais de répétabilité ont été effectués sur le banc d’essai. Ainsi, des essais en contrôle de moment ont été effectués à deux reprises sur des spécimens cadavériques de colonnes porcines. Puis, un protocole de type hybride a été effectué sur des spécimens de colonnes porcines pour comparer des câbles Atlas et des câbles SÉ.

Les résultats démontrent que l’utilisation du banc d’essai est une méthode autonome de test fiable et répétable. Les résultats sont une bonne base pour aborder différents essais in vitro avec des segments vertébraux instrumentés. Les câbles SÉ semblent apporter une stabilisation plus rigide pour une force d’installation plus faible et limiteraient la pression dans le disque adjacent.

Titre traduit

Development of a test bench and biomechanical study of sublaminar cables systems

Résumé traduit

The biomechanical evaluation of spinal implant provides useful information for implant installation, on the mechanical behavior of the entire column-implant construct and for numerical models validation. Still, experimental results are directly related to the boundary conditions, and some authors have attempted to standardize these tests to ensure uniform assessment procedures. For this project, a test bench has previously been designed according to the above mentioned standards. However, its repeatability still needs to be evaluated. Superelastic cables have first been used for sternum closure and for greater trochanter reattachment but their potential for sub-laminar fixation of the spine remains to be studied.

The main objective of this study is the validation, with the designed test bench, of a sublaminar fixation system using superelastic cables for posterior instrumentation of the spine. To do this, the specific objectives of this study are:
1. Validate an experimental testing device simulating the loads transmitted to the spine in anatomical movements by studying its test-retest reliability;
2. Experimentally compare the biomechanics ability of a fixing system of sublaminar cables (Atlas cables (Medtronic Sofamor Danek, Memphis, TN) and superelastic cables) to maintain the initial stabilization after the application of loads.

To meet the first objective, repeatability tests were performed on the testing device. Thus, moment control tests were conducted twice on cadaveric porcine spine segments. To meet the second objective, a hybrid protocol was performed on porcine spine specimens to compare sublaminar fixations using Atlas cables and superelastic cables.

The results show that the testing device offers a reliable and repeatable test method for performing in vitro tests with instrumented vertebral segments. The results provide a good base to approach different in vitro testing’s on spine specimen. The superelastic cables seem to be a stiffer stabilization for lower installation force and limit adjacent intradiscal pressure.

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" Bibliogr. : f. [81]-86.
Mots-clés libres:	Colonne vertébrale. Implants rachidiens. Expérimentation animale. porcs, câble, in vitro, intradiscal, pression, sous-laminaire
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Petit, Yvan
Codirecteur:	Codirecteur Brailovski, Vladimir Mac-Thiong, Jean-Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	15 févr. 2013 18:31
Dernière modification:	10 mars 2017 22:21
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1127

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