Interactions et mobilité des organes abdominaux sous sollicitations dynamiques : Approche expérimentale et numérique

Interactions and mobility of abdominal organes under dynamics loadings : Experimental and numeriacal approach

• Auteur / Autrice : Omar Chebil
• Direction : Pierre-Jean Arnoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 02/07/2014
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Baque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Brunet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Bruyère-Garnier, Yannick Tillier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hémorragie

Biomécanique

Paroi abdominale

Mots clés libres

Région abdominale

Biomécanique

Éléments finis

Interactions

Mobilité

Caractérisation mécanique.

Abdominal region

Biomechanics

Finite elements

Interactions

Mobility

Mechanical characterization

Résumé

La cavité abdominale présente des organes nobles richement vascularisés qui possèdent une mobilité et une inertie importantes. Au cours des AVP, le niveau élevé d'accélération peut conduire à des arrachements de leurs systèmes d'attaches (dont les vaisseaux sanguins). L'objectif de ce projet est de comprendre comment prendre en compte les interactions et la mobilité des organes abdominaux pour évaluer leur influence sur les mécanismes lésionnels. Pour cela, nous avons tout d'abord caractérisé le comportement du ligament gastro-colique en traction jusqu'à la rupture. Son comportement hyperélastique a été relevé ainsi que sa sensibilité à la vitesse de déformation. Ensuite, nous avons étudié l'avulsion de la rate avec une approche couplant expérimentation et simulation numérique. Cela a permis d'identifier le comportement hyperélastique faiblement non linéaire du ligament pancréatico-splénique. Au travers de l'approche numérique, nous avons pu conclure que la modélisation de la jonction pancréatico-splénique doit s'appuyer sur la modélisation des structures vasculaires, mais doit également intégrer les tissus connectifs et leurs interactions avec les organes adjacents. Enfin nous avons amélioré la modélisation des interactions et de la mobilité des organes dans le modèle préexistant MELBA sur les résultats obtenus précédemment. La cinématique des organes a été évaluée par une étude comparative de la mobilité avec la première version du modèle. Ce modèle ainsi amélioré permet une meilleure représentativité des mécanismes lésionnels de la cavité abdominale en soulignant le rôle prépondérant de leurs systèmes d'attaches lors d'un traumatisme.

The abdominal cavity presents noble and richly vascular organs which have an important mobility and inertia. During road accidents, the high level of acceleration may lead up to tearing of their attachments systems (including blood vessels) and therefore to serious haemorrhages. The target of this project is to understand how to take into account the interactions and the mobility of the abdominal organs in order to be able to assess their influence on the mechanisms of injury. Therefore, we have first of all characterized the performance of the gastro-colic ligament in uniaxial tension until the failure. We noted down its hyper-elastic performance as well as its sensitivity to strain rate. Afterwards, we studied the splenic avulsion with an approach combining experiments and numerical simulation. This has made it possible to identify the slightly nonlinear hyper-elastic performance of the pancreatico-splenic ligament. Through the numerical approach, we could conclude that the modelling of the pancreatico-splenic junction should rely on the modelling of the vascular structures, but should also integrate the connective tissues and their interactions with the adjacent organs. At last we improved the modelling of the interactions and of the organs' mobility in the pre-existing model MELBA upon the results obtained previously. The organs' kinematics was assessed through a comparative study of the mobility with the first version of the model. This model thereby improved allows a better representativeness of the mechanisms of injury of the abdominal cavity by highlighting the important role of their attachments systems during trauma.