Etude in vivo des propriétés mécaniques de la peau humaine : réalisation d'un capteur spécifique, modélisation du comportement

Study in vivo of the mechanical properties of the human skin : realization of a specific sensor, modeling of the behavior

• Auteur / Autrice : Fouad Khatyr
• Direction : Daniel Varchon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Viscoélasticité

Biomécanique

Résumé

L'objectif de ce travail est d'étudier le comportement mécanique in vivo de la peau humaine : le chapitre 1 présente une synthèse bibliographique concernant l'apport des essais mécaniques à la connaissance de la peau; Le chapitre 2 présente une Modélisation du comportement mécanique de la peau par un modèle viscoélastique spectral dont l'identification des paramètres est effectuée à partir d'essais réalisés avec une machine de traction spécifique. L'anisotropie de la peau a été étudiée dans le domaine élastique et on a pu proposer une méthode de détermination des directions principales et des valeurs correspondantes des modules élastiques. Le chapitre 3 présente la conception et la réalisation d'un appareil de succion baptisé optoskin. Cette réalisation permet des études avec des moyens faisant appel à la même logique que l'extensiomètre utilisé dans le chapitre précédent, le modèle et son identification sont identiques, ce qui permet des comparaisons rigoureuses. Dans le quatrième chapitre, des simulations par éléments finis de l'essai de succion ont montré les limites de la modélisation géométrique et nous proposons une modélisation basée sur le modèle de Timoshenko dont les coefficients ont été optimisés en utilisant des calculs EF réalisés en grands déplacements et grandes déformations dans le domaine élastique. L'analogie entre l'anisotropie mécanique de la peau et celle d'un matériau composite a permis de proposer une formule paramétrique permettant de relier la flèche obtenue avec les valeurs du module élastique dans les directions principales. Le chapitre 5 présente une évolution de l'essai de succion permettant d'obtenir des informations sur l'anisotropie.

The aims of this work is to study the behavior mechanical of the human skin in vivo: The first chapter presents a bibliographic synthesis concerning the mechanical test contribution to the knowledge of skin. The second chapter presents a Modelling of the mechanical behavior of skin by a viscoélastic spectral model, the identification of parameters model is done from tests achieved with a specific traction machine. The anisotropy of skin has been studied in the elastic domain and we proposed a method of determination of the main directions and the corresponding elastic module values. The chapter 3 present the conception and the realization of a suction device named optoskin. This realization permits studies with means of the same logic as the extensiometer used in the previous chapter, the model and his identification are identical what permits some rigorous comparisons. In the fourth chapter, simulations by elements finished of the suction test showed limits of the geometric modelling, a modelling based on the model of Timoshenko whose coefficients have been optimized as using some EFS calculations achieved in large displacements and large deformations in the elastic domain is proposed. The analogy of the mechanical anisotropy of skin with the one of a composite material, permitted to propose a parametric formula permitting to join the arrow gotten with values of the elastic module in the main directions. The fifth chapter presents an evolution of the suction test in order to have information on the anisotropy.