Apports de la simulation numérique pour la diminution des risques lors d'un accouchement instrumenté par ventouse

Contributions of numerical simulation for reducing risks during vacuum-assisted delivery

• Auteur / Autrice : Marine Bekrar
• Direction : Cédric Laurent
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 12/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEM3 - Laboratoire d Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DEPARTEMENT 1 : Mécanique des Matériaux, des Structures et du Vivant (MMSV)

Mots clés

Mots clés libres

Simulation numérique

Biomécanique

Médecine obstétrique

Endommagement

Numerical simulation

Biomechanics

Obstetric medicine

Damage

Résumé

Lors d'un accouchement par voie basse, la phase d'expulsion est une période particulièrement à risque : en cas d'anomalies, l'obstétricien peut être amené à réaliser une extraction instrumentale dont le taux d'extraction représente entre 15 et 20% des naissances, quel que soit l'âge gestationnel. Parmi les techniques d'extraction instrumentale pratiquées en France, il existe une prédominance nette de la ventouse obstétricale avec un chiffre en constante augmentation. Comme tout instrument d'extraction, son utilisation n'est toutefois pas dénuée de risque en cas de pratique inadaptée (Riethmuller et al., 2009), au niveau des lésions du scalp foetal et des déchirures des tissus maternels, qui sont encore fréquentes et constituent une problématique socio-économique importante. Dans ces deux situations, il est donc question de chercher à comprendre et minimiser l'endommagement des tissus maternels et foetaux lors de cet acte médical. L'objectif de la thèse est de définir les conditions d'utilisations de la ventouse obstétricale qui permettent de minimiser les risques de lésions des tissus maternels et fœtaux. Les outils méthodologiques développés précédemment seront mis à profit et étendus pour augmenter le réalisme des simulations proposées, et leurs capacités à rendre compte des lésions observées en clinique. Cet objectif s'accompagne de différentes tâches fondamentales ou appliquées qui constitueront le coeur du travail de thèse : L'intégration de géométries réalistes en se basant sur l'exploitation de bases de données d'imagerie médicale IRM constituées au laboratoire IADI et leur exploitation pour la constitution d'une base de données statistiquement représentative d'une population cible ; L'intégration de lois de comportement hyperélastiques anisotropes réalistes en se basant sur la littérature (Bauer et al., 2009; Gachon et al., 2020; Mazza et al., 2006; Parente et al., 2009) ; L'intégration de lois permettant de rendre compte des lésions des tissus mous en se basant sur la mécanique de l'endommagement (Chittajallu et al., 2022) ; La confrontation entre des modèles d'endommagement continus et d'autres types de modélisation de la rupture des tissus mous (Muth-Seng et al., 2018; Muth-seng et al., 2017; Roux et al., 2021) dans leur capacité à rendre compte des lésions observées lors de l'accouchement instrumenté par ventouse ; La validation des résultats obtenus sur la base d'un dialogue expérience numérique à partir d'essais mécaniques ad hoc, et également de résultats de la littérature (Bircher et al., 2019).

During vaginal delivery, the expulsion phase is particularly risky: in cases of complications, the obstetrician may need to perform an instrumental extraction, which accounts for 15 to 20% of births, regardless of gestational age. Among the instrumental extraction techniques used in France, there is a clear predominance of vacuum extraction, with its use increasing steadily. Like all extraction instruments, its use is not without risks if performed improperly (Riethmuller et al., 2009), particularly regarding fetal scalp injuries and maternal tissue tears, which remain frequent and pose a significant socio-economic problem. In both situations, the goal is to understand and minimize the damage to maternal and fetal tissues during this medical procedure. The objective of the thesis is to define the conditions of use for vacuum extraction that minimize the risk of injury to maternal and fetal tissues. Previously developed methodological tools will be leveraged and extended to enhance the realism of the proposed simulations and their ability to account for injuries observed in clinical settings. This objective is accompanied by various fundamental or applied tasks that will form the core of the thesis work: The integration of realistic geometries based on the use of MRI medical imaging databases compiled at the IADI laboratory, and their use to build a statistically representative database of a target population; The integration of realistic anisotropic hyperelastic material laws based on literature (Bauer et al., 2009; Gachon et al., 2020; Mazza et al., 2006; Parente et al., 2009); The integration of laws to account for soft tissue injuries based on damage mechanics (Chittajallu et al., 2022); The comparison between continuous damage models and other types of soft tissue rupture modeling (Muth-Seng et al., 2018; Muth-seng et al., 2017; Roux et al., 2021) in their ability to account for injuries observed during vacuum-assisted deliveries; Validation of the results obtained based on a numerical-experimental dialogue using ad hoc mechanical tests, as well as from literature data (Bircher et al., 2019).