Dégénérescence discale et outils de diagnostics : couplage d'un modèle osmotico-mécanique et d'imagerie de résonance magnétique nucléaire

Disc degeneration and diagnosis tools : coupling of an osmotic-mechanical model and nuclear magnetic resonance imaging

• Auteur / Autrice : Moncef Ghiss
• Direction : Olivier Boiron, Zoubeir Tourki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et physique des fluides
• Date : Soutenance le 09/09/2014
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université de Monastir (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences pour l'ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Abdelwaheb Dogui
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lalaonirina R. Rakotomanana
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Yves Champagne, Maher Dammak
• DOI : 10.70675/1989e822z96d9z48a4z952bz50c178cefcbd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Disques intervertébraux

Dégénérescence

Diagnostic

Teneur en eau

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Div

Dégénérescence

Diagnostic

Contenu hydrique

Irm

Ivd

Degeneration

Diagnosis

Hydric content

Mri

Résumé

La dégénérescence discale (DD) est un problème majeur de santé publique dans les pays industrialisés où elle touche une grande partie de la population. Elle est considérée comme l'une des premières causes de consultation antidouleur et d'arrêt de maladie particulièrement en France. La présente étude s'inscrit dans le cadre du diagnostic de la DD et plus largement de l'évaluation de la fonctionnalité et de la viabilité du disque intervertébral (DIV). Le DIV est un fibrocartilage hétérogène qui assure d'une part la mobilité du rachis et d'autre part la distribution des contraintes mécaniques entre les vertèbres. Ces deux propriétés principales sont liées à la fois au contenu hydrique et à la présence des protéoglycanes (PG) dans le DIV. Plusieurs études ont montré l'importance de la teneur en eau du DIV sur son comportement biomécanique. Le but de notre étude est constitué de deux étapes :1. suivre avec une méthode d'Imagerie de Résonance Magnétique (IRM), les variations de morphologie et d'hydratation sous un chargement mécanique, 2. suivre avec une modélisation numérique, les évolutions des paramètres mécaniques notamment la rigidité, le coefficient de Poisson et la perméabilité intrinsèque du DIV. Les résultats ainsi obtenus sont conformes avec la littérature et le comportement retenu adhère parfaitement avec le cadre expérimental. Ce travail d'exploration de la viabilité discale apporte des informations importantes dans la compréhension du comportement osmotico-mécanique du DIV

Disc diseases are major public health problem in industrialized countries where they affect a large proportion of the population. Disc degeneration (DD) is considered to be one of the leading causes of pain consultation and sick leave in France. This study is an attempt to diagnose DD and more generally an assessment of the functionality and viability of the Inter Vertebral Disc (IVD). The IVD is an heterogeneous cartilage, that ensures rachis mobility and optimal stress redistribution between vertebrae. These two main properties are linked to the hydric content and the presence of proteoglycans (PG) which decline in a natural process throughout life. This degenerative process is in some case accelerated, leading to the Degenerative Disc Diseases (DDD) or troubles. Several studies have shown the importance of the water content of the disc on its biomechanical behavior. The aims of our study are:1. to follow with Magnetic Resonance Imaging (MRI), the variation in morphology and hydration under mechanical stress,2. to follow with a numerical model, the changes in mechanical parameters such as stiffness, Poisson's ratio and the intrinsic permeability of the IVD. The post-processing on Magnetic Resonance (MR) data allowed reconstructing the 3D deformation under a known mechanical load and deducing the porosity of the disc. The results obtained are conform with the literature and the adopted behavior adheres perfectly with the experimental data. This study demonstrates also, the ability to calculate the mechanical parameters of an IVD, providing precious information to understand the mechanical behavior and hence judge the viability of the IVD