Biomechanical analysis of adolescent idiopathic scoliosis progression using geometrical and mecanical patient specific modeling - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Biomechanical analysis of adolescent idiopathic scoliosis progression using geometrical and mecanical patient specific modeling

Analyse biomécanique des mécanismes d'aggravation de la scoliose idiopathique de l'adolescent à l'aide de la modélisation géométrique et mécanique personnalisée

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Xavier Drevelle
  • Function : Author
  • PersonId : 900118

Abstract

Adolescent idiopathic scoliosis is a three dimensional deformity of the spine. Young girls are mainly affected during their growth. Early detection of sudden progression of the deformities is essential for a better management. Progression mechanisms analysis will help in prognosis tool development. The aim of the study is to analyse scoliosis progression mechanisms using geometrical and mechanical patient-specific modelling. First, combine effect of abnormal growth and intervertebral disc's hyperlaxity was investigated using a patient-specific finite element model. Then, a specific geometrical pattern of progressive scoliosis was used to assess the progression risk at first exam of the follow-up. The proposed method was validated on 49 subjects. Differences in scoliosis mechanical behaviour were investigated to characterize progressive scoliosis using numerical simulation of progression. It seems that a specific initial geometrical defect and an abnormal growth are necessary to scoliosis progression. Discs' hyperlaxity seems to be a progression catalyst. Progression simulation results were used to evaluate preliminary an early and local correction of the deformities.
La scoliose idiopathique de l'adolescent est une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale. Elle touche principalement des jeunes filles en pleine croissance. La détection au plus tôt d'une soudaine aggravation des déformations est indispensable pour améliorer la prise en charge thérapeutique du patient. Le développement d'outil d'aide au pronostic nécessite au préalable une analyse des mécanismes de progression. L'objectif de cette étude est d'analyser les mécanismes de progression de la scoliose à l'aide de la modélisation géométrique et mécanique personnalisée. L'effet combiné d'un trouble de croissance et de l'hyperlaxité des disques intervertébraux sur le développement des déformations a été analysé à l'aide d'un modèle en éléments finis personnalisé. Un schéma géométrique descriptif des scolioses évolutives a été utilisé pour évaluer le risque de progression dès le premier examen du suivi à l'aide d'une méthode statistique. La méthode utilisée a été validée sur 49 sujets et par comparaison à des méthodes de classification supervisée. Les différences de comportement mécanique pouvant caractériser l'évolutivité de la scoliose ont été analysées à l'aide de la simulation numérique de progression. Il apparaît qu'un défaut géométrique initial spécifique ainsi qu'un trouble de croissance sont nécessaire à la progression des déformations. L'hyperlaxité des disques joue le rôle de catalyseur de progression. Les résultats de simulation de progression ont été exploités pour évaluer préliminairement une correction locale précoce des déformations.
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Dates and versions

pastel-00589362 , version 1 (28-04-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00589362 , version 1

Cite

Xavier Drevelle. Analyse biomécanique des mécanismes d'aggravation de la scoliose idiopathique de l'adolescent à l'aide de la modélisation géométrique et mécanique personnalisée. Biomécanique [physics.med-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENAM0007⟩. ⟨pastel-00589362⟩
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