Modelisation elements finis de l'articulation du genou

• Auteur / Autrice : JEROME NOAILLES
• Direction : Wafa Skalli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

Le comportement mecanique de cette articulation est lie a la fois aux formes des surfaces articulaires en presence et a l'architecture des ligaments ainsi qu'a leurs raideurs respectives. Notre objectif fut de developper un modele elements finis de l'articulation du genou en s'appuyant sur une validation experimentale. Ce modele est destine a etudier l'impact de la geometrie osseuse et ligamentaire sur la cinematique intrinseque de l'articulation, en particulier pour analyser la relation entre forme et cinematique chez differents primates actuels et ancetres de l'homme. Nous avons mene une etude cinematique in vitro sur six genoux cadaveriques. L'objectif principal de cette etude cinematique fut d'apporter des elements de comparaison experimentaux a la modelisation. La geometrie des pieces anatomiques experimentees a ete mesuree directement a l'aide d'un systeme electromagnetique de mesure 3d. La modelisation mecanique est realisee avec le code implicite ansys puis avec le code explicite radioss. Nous avons realise une modelisation elements finis des surfaces articulaires du femur, du tibia et de la rotule. Les surfaces articulaires ainsi que les parties distale du femur et proximale du tibia sont modelisees par des elements coques, associes a comportement elastique lineaire et globalisant la rigidite des tissus en presence. Le systeme ligamentaire est modelise de facon a prendre en consideration l'orientation des faisceaux de fibres ainsi que de leur comportement non lineaire. Les structures ligamentaires sont modelisees par des elements barres elastiques non lineaires. Les conditions limites de l'experimentation sont imposees en quasi-statique. Ansys a permis de simuler jusqu'a 28\ de flexion et seul radios a permis de simuler l'integralite de l'experimentation. Ce modele donne une reponse coherente en terme de mouvements couples et met en lumiere le role des structure ligamentaire du genou.