Thèse soutenue

Approche expérimentale et numérique pour la modélisation biomécanique des tissus mous du sacrum dans un contexte de prévention des escarres
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Ekaterina Mukhina
Direction : Yohan Payan
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
Date : Soutenance le 25/11/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’ingénierie médicale et de la complexité - Informatique, mathématiques et applications (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Stéphane Avril
Examinateurs / Examinatrices : Hélène Pillet, Céline Fouard
Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Avril, Xuguang Wang

Résumé

FR  |  
EN

Une escarre est définie, selon les sociétés savantes européenne et américaine (NPUAP et EPUAP) de prévention des plaies de pressions, comme : une lésion localisée dans la peau et/ou les tissus sous-jacents, généralement sous une proéminence osseuse, suite l’application d’une pression combinée ou non avec une cisaillement.L'escarre non traitée ou ses complications peuvent dans des cas extrêmes entraîner la mort. Par exemple en Espagne, de 1999 à 2016, l'escarre a été répertoriée comme cause de décès de 11238 personnes de plus de 65 ans (Verdú-Soriano et al. 2021). Les escarres ont également un impact important sur l'état psychologique de la personne atteinte (Upton et South 2011).La prise en charge clinique des escarres représente également des coûts financiers importants pour la société. Une étude a estimé que le coût du traitement des escarres au Royaume-Uni pourrait atteindre 14108 £ pour chaque escarre de grade 4 (Dealey et al. 2012). Tandis que les dernières recherches (Downie et al. 2013) sur la base d'une étude clinique de 12 mois dans cinq hôpitaux britanniques suggèrent que 43 % des escarres de grades 3 et 4 pourraient être évitées.Les recherches actuelles axées sur le développement de stratégies de prévention des escarres comprennent le développement de nouveaux protocoles d'évaluation des risques ainsi que des recherches sur les biomarqueurs des lésions de pression et les paramètres mécaniques qui pourraient aider à la prise de décision. Il a été démontré, sur des données issues d’un modèle de rat, qu'il existe une corrélation entre les lésions tissulaires induites par la compression et les déformations mécaniques de ces tissus (Ceelen et al. 2008). Plusieurs modèles numériques, principalement basés sur l'analyse par éléments finis (EF), ont alors été proposés dans la littérature pour estimer les déformations tissulaires résultant de l'interaction mécanique du corps humain avec des dispositifs externes.Par ailleurs, selon les chiffres rapportés dans une étude nationale de prévalence sur des patients hospitalisés en France, les régions du sacrum (29 %) et du talon (53 %) ont été signalées comme les deux sites anatomiques les plus courants pour le développement d’escarres (Barrois et al. 2008). Ce travail de thèse a choisi de focaliser sur le sacrum comme objet d’étude.Comme le montrent plusieurs travaux de recherche, la réponse mécanique d’un modèle EF est très sensible aux données d'entrée (géométrie (Moerman et al. 2017), lois de comportements des matériaux (Luboz et al. 2014) et conditions aux limites). Construire des modèles mécaniques patients-spécifiques est une tâche fastidieuse mais sans doute incontournable pour évaluer avec précision les facteurs de risque. Il est cependant clair que les contraintes de l'environnement clinique nécessitent une méthodologie requérant un minimum de temps pour générer de tels modèles. L'IRM 3D est souvent considérée comme une technique de référence pour collecter les données géométriques mais reste un examen coûteux et difficilement accessible.Comme solution alternative, l'échographie US 2D en mode B a été mentionnée car prometteuse pour étudier les risques de plaies de pressions (Akins et al. 2016). L'objectif principal de ce travail de thèse est d'évaluer les éventuels biais introduits par l'utilisation de modèles EF 2D construits à partir de données US en lieu et place de modèles EF 3D basés sur l’IRM. Pour cette comparaison, nous focaliserons sur l'analyse des intensités et des localisations des déformations internes des tissus mous puisque ces déformations mécaniques sont supposées êtres des marqueurs du risque d’escarre sacrée.Ce doctorat a été financé par le projet H2020 ETN “Skin Tissue INTegrity under Shear” (H2020-MSCA-ITN-2018 STINTS). L'objectif de ce projet STINTS est de mieux comprendre les facteurs biomécaniques et biochimiques complexes responsables des dommages cutanés en réaction à des frottements, des pressions prolongées et des forces de cisaillement.