ÉTUDE DE L’ENDOMMAGEMENT DES PROTHÈSES PROVISOIRES DE HANCHE

Abstract

الملخص (بالعربية) :

الفواصل المؤقتة هي أطقم إسمنتية مؤقتة لتقويم العظام، تستخدم في علاج التهابات الأطراف الصناعية. أبلغت عدة تقارير طبية عند بعض المرضى عن حالات كسر في مفاصل الورك المؤقتة بعد نشاط بدني معتدل للغاية؛ أكدت الدراسات التجريبية هشاشة الفواصل وقدمت حلاً لهذه المشكلة في شكل تقوية من التيتانيوم. تقدم هذه الأطروحة نموذجًا رقميا مطابقا يسمح بتحليل السلوك الميكانيكي للفواصل تحت تحميل شبه ثابت وكذلك التنبؤ بتلفها عن طريق التصدع. أظهرت النتائج أن استخدام الخوارزمية الصريحة المرتبطة بنمذجة الشقوق بواسطة نموذج "BRITTLE CRACKING" هي طريقة موثوقة وسريعة لمحاكاة سلوك مباعد الورك المؤقتة. بناءً على هذا النموذج الصالح، أتاح لنا ABAQUS بواسطة وحدت التحسين الطوبولوجي TOSCA إمكانية تصميم تعزيزين يمكنهما تحسين سلوك الفواصل بشكل كبير مع حماية عظم الفخذ من ظاهرة الحماية من الإجهاد.

---------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) :

Les spacers sont des prothèses provisoires faites de ciment orthopédique, utilisés dans le traitement des infections sur prothèses. Plusieurs rapports médicaux ont rapporté chez des patients des ruptures de spacer de hanche sans renfort suite à une activité physique modérée ; des études expérimentales ont confirmé cette fragilité et ont apporté une solution sous la forme de renfort en Titane. Cette thèse présente un model valide permettant l’analyse du comportement mécanique des spacers sous chargement quasi-statique ainsi que la prédiction de leurs endommagement par rupture. Les résultats montrent que l’utilisation de l’algorithme explicite associé à la modélisation de la fissure par le modèle de « BRITTLE CRACKING » est une méthode fiable et rapide pour la simulation du comportement du spacer de hanche. Sur la base de ce modèle valide, ABAQUS nous a permis grâce à son module d’optimisation topologique TOSCA de concevoir deux renforts pouvant grandement améliorer le comportement des spacers toute en protégeant l’os fémoral contre le phénomène de déviation des contraintes. ---------------------------------------------- Abstract Spacers are temporary prostheses made of orthopedic cement, used in the treatment of infections on prostheses. Several medical reports have reported in some patients cases of hip spacer rupture following very moderate physical activity; experimental studies have confirmed the fragility of the spacers and provided a solution in the form of titanium reinforcement. This thesis presents a valid model allowing the analysis of the mechanical behavior of spacers under quasi-static load as well as the prediction of their damage by cracking. The results show that the use of the explicit algorithm associated with the crack modeling by the "BRITTLE CRACKING" model is a reliable and fast method for the simulation of the hip spacer’s behavior. Based on this valid model, ABAQUS allowed us with the TOSCA topological optimization module to design two reinforcements that can greatly improve the behavior of spacers while protecting the femoral bone against the phenomenon of stress shielding.