THE SUBJECT-SPECIFIC MUSCULOSKELETAL MODELING OF THE CERVICAL SPINE

Modélisation Musculo-Squelettique Personnalisée du Rachis Cervical

Maxim van den Abbeele (1)

1 IBHGC - Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak

Within the context of the scientific program chaired by BiomecAM, the musculoskeletal modelling of the cervical spine responds to various needs: understanding the damage mechanisms to this functional and essential structure, augmenting the efficiency level of pathology prevention, contributing to the design of new medical devices (orthoses or implants) and enabling orthopaedic and surgical treatment planning. Strong advancements have been made during the recent past years to evolve towards personalised modelling: innovative finite element mesh generation methods, in vivo quantitative analysis techniques to personalise the assignment of material properties to the intervertebral disc and the muscular system and preliminary models incorporating muscle activation have been developed.The aim of this PhD project is to exploit these scientific advancements to evolve towards a personalised musculoskeletal model of the intact, degenerated and instrumented cervical spine, thus contributing to the understanding of the degeneration mechanisms of the cervical spine and offering a means of orthopaedic and surgical treatment planning.

Dans le cadre du programme scientifique de chaire BiomecAM, la modélisation musculo-squelettique du rachis cervical répond à différents besoins: comprendre les mécanismes d’endommagement de cette structure fonctionnelle essentielle, améliorer la prévention des pathologies, aider à la conception de nouveaux dispositifs (orthèses ou implants) et planification de traitements orthopédiques et chirurgicaux. De grandes avancées ont été faites ces dernières années pour progresser vers la modélisation personnalisée: des approches innovantes pour générer des maillages en éléments finis efficaces, des moyens d’analyse quantitative in vivo pour personnaliser les propriétés mécaniques du disque intervertébral et du système musculaire, des premières modélisations pertinentes de la commande neuro-motrice d’activation musculaire.L’objectif de cette thèse est de s’appuyer sur ces avancées pour proposer une modélisation musculo squelettique personnalisée du rachis cervical intact, lésé et restauré chirurgicalement, dans le but de mieux comprendre les mécanismes de dégénération du rachis cervical et d’évoluer vers un outil de planification de traitements orthopédiques et chirurgicaux s’appuyant sur cette modélisation personnalisée.

Mots clés: Subject-Specific modeling; Finite Elements; Cervical Spine; Biomechanics

Mots clés: Modélisation Personnalisée; Eléments Finis; Rachis Cervical; Biomécanique

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Maxim van den Abbeele. Modélisation Musculo-Squelettique Personnalisée du Rachis Cervical. Autre [cond-mat.other]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2018. Français. ⟨NNT : 2018ENAM0037⟩. ⟨tel-02548372⟩