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Theses Year : 2022

biomechanical analysis of different implant configurations for vertebral fractures using finite element modeling

analyse biomécanique de différentes configurations instrumentales pour le traitement des fractures vertébrales par modélisation éléments finis

(1)
1
Lucas Le Gallo
  • Function : Author
  • PersonId : 1148601
  • IdRef : 26338117X

Abstract

Surgical treatment of a fractured vertebra aims to relieve the patient's symptoms by restoring the vertebra, supplementing the spine or by replacing a part with an implant in order to support the spine in its biomechanical functions. Multiple situations exist due to the various choices of implants (posterior fixations, bone cement, SpineJack) and the specificities of the trauma.In this context, finite element models of instrumented thoracolumbar segments in different configurations using the SpineJack have been adapted, evaluated and analyzed. On the other hand, tools for the quantitative characterization of instrumented spines and especially of fractured vertebrae have been set up. Thus, data from a clinical partnership were analyzed using this semi-automatic process of quantitative characterization.Finite element modeling has highlighted the influence of fracture severity on mechanical stresses in the instrumented spine. Many implant configurations have been analyzed. Furthermore, the image data analysis process demonstrated its ability to provide a quantitative characterization of the severity of the fracture.Theses results should provide novel elements for surgeons and biomechanical engineers, which could yield improvement of patient care and better prevention of mechanical complications.
Le traitement chirurgical d’une vertèbre fracturée a pour objectif de soulager les symptômes du patient en restaurant la vertèbre, en suppléant le rachis ou en remplaçant une partie par un implant afin de supporter le rachis dans ses fonctions biomécaniques. De multiples situations existent en lien avec les différents choix d’implants (fixations postérieures, ciment osseux, SpineJack) et les spécificités du traumatisme.Dans ce cadre, des modélisations éléments finis de segments thoracolombaires instrumentés dans différentes configurations utilisant le SpineJack ont été adaptées, évaluées et analysées. D’autre part des outils de caractérisations quantitatives des rachis instrumentés et tout particulièrement des vertèbres fracturées ont été mis en place. Ainsi, les données issues d’un partenariat cliniques ont été analysées grâce à ce processus semi-automatique de caractérisation quantitative.Les modélisations éléments finis ont mis en avant l’influence de la sévérité de la fracture sur les contraintes mécaniques dans le rachis instrumenté. De nombreuses configurations d’implants ont pu être analysées. Par ailleurs, le processus d’analyse de données d’imagerie a montré la possibilité d’obtenir une caractérisation quantitative de la sévérité d’une fracture.Ces informations pourraient permettre d’apporter des éléments de réflexion novateurs pour les chirurgiens et les biomécaniciens ce qui ouvre une voie pour l’amélioration de la prise en charge des patients et la prévention des complications mécaniques.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03719544 , version 1 (11-07-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03719544 , version 1

Cite

Lucas Le Gallo. analyse biomécanique de différentes configurations instrumentales pour le traitement des fractures vertébrales par modélisation éléments finis. Biomécanique [physics.med-ph]. HESAM Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022HESAE038⟩. ⟨tel-03719544⟩
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