Etude biomécanique de la distraction ostéogénique et de sa mise en oeuvre en chirurgie maxillofaciale

Biomechanical study of the distraction ostéogénésis and its application in maxillofacial surgery

• Auteur / Autrice : Guillaume Dubois
• Direction : Paul Lipinski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomécanique
• Date : Soutenance le 18/11/2008
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LFM - Laboratoire de Fiabilité Mécanique
• Jury : Président / Présidente : Alain Lodini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Sophie Bonnet, David Mitton, Lalaonirina R. Rakotomanana, Jos Vander Sloten

Mots clés

Mots clés contrôlés

Os -- Régénération (biologie)

Biomécanique

Prothèses maxillofaciales

Mots clés libres

Distraction ostéogénique

Résumé

La distraction ostéogénique est une technique chirurgicale visant à reconstruire les defects osseux ou à allonger les os du corps humain. Elle met à profit la capacité du tissu osseux à se régénérer sous une stimulation mécanique appropriée. L'objectif général de ce travail est l'optimisation des moyens permettant de mettre en œuvre ce procédé en chirurgie maxillo-faciale. Plus particulièrement, il est focalisé sur le Distracteur Ostéogénique Sur mesure (DEOS) de la société OBL et les protocoles associés. Pour cela, un modèle micromécanique de guérison osseuse a été développé afin de permettre de simuler numériquement les transformations mécano-biologiques se produisant au sein du régénérat de distraction. Après son implémentation dans une routine de calcul, cette approche a été appliquée à un modèle simplifié de la distraction. Elle a ainsi pu permettre de reproduire des phénomènes encore jamais décrits numériquement et d'établir des propositions pratiques pour l'amélioration des protocoles et des dispositifs de distraction. D'autre part, la force de transport osseux lors de l'utilisation du DEOS a été étudiée. Une méthode originale de mesure de cet effort a été développée en tenant compte des spécificités de l'expérimentation en biomécanique. Une campagne d'essais a alors été menée avec la participation de deux patients bénéficiant du DEOS pour constituer une base de résultats qui a ensuite été analysée. Enfin, l'ensemble des résultats obtenus a servi à l'optimisation des caractéristiques du DEOS selon les souhaits des cliniciens et des patients. Elle a abouti à des avancées notables sur les paramètres essentiels que sont sa masse, son encombrement et sa fonctionnalité

Distraction osteogenesis is a process used to restore bone defects or to lengthen bone segments of the human body. It takes advantage of bone tissue ability to regenerate itself under an appropriate mechanical stimulation. The goal of this work is the optimisation of the ways this technique is implemented in maxillofacial surgery. A special focus has been done on the DEOS device from OBL company and on the associated protocols. In order to simulate mechanobiological changes happening in the distraction regenerate a micromechanical bone healing model was developed. After it was implemented in a computational routine, this approach was applied to a simplified bone distraction model. It allowed the numerical investigations of phenomena never simulated before. It also permitted to propose practical improvements of distraction protocols and devices. Moreover, the bone distraction force when using the DEOS was studied. An original method for the measurement of this force was set up taking into account restrictions of biomechanical tests. An experimental campaign was led with two patients benefiting from the DEOS. A database was then created and analysed. Finally, all the results obtained were used to optimise the DEOS up to clinicians and patients wishes. This has come to noticeable improvements of essential parameters as mass, size and practicality of this device