Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Bien que les organes creux (intestins, etc.) puissent être lésés lors d'accidents automobiles, les recherches biomécaniques passées se sont principalement intéressées aux organes pleins. Deux axes de recherche ont été explorés dans cette étude : - le comportement mécanique du mésentère humain, qui est le principal moyen de fixité de l'intestin grêle, a été caractérisé lors d'essais de traction sur échantillons. Le mésentère s'est comporté comme un matériau anisotrope sensible à la vitesse de déformation. Des valeurs de raideur et déformation à rupture ont été proposées. - les effets des conditions aux limites entre organes sur les réponses interne et externe de l'abdomen ont été étudiés par simulation. Des modélisations permettant ou non le glissement entre un solide représentant les intestins, les organes pleins et la cavité abdominale ont été implémentées dans trois modèles éléments finis qui ont été soumis à des impacts correspondant à une étude de la littérature. Les relations force-déflexion, et les cinématiques internes et externes étaient très similaires pour les trois modèles. Les déformations prédites dans un mésentère très simplifié étaient supérieures aux déformations à rupture obtenues expérimentalement sur échantillons. Toutefois, aucune lésion du mésentère n'était décrite dans l'étude de référence. Ce résultat pourrait remettre en cause la représentation des intestins par un solide unique typiquement utilisée dans les modèles existants ainsi que celle du mésentère utilisée dans cette étude. En l'absence de données internes sur les organes et le mésentère lors d'un choc, il est difficile de savoir comment ces modélisations devraient évoluer.

Bien que les organes creux (intestins, etc.) puissent être lésés lors d’accidents automobiles, les recherches biomécaniques passées se sont principalement intéressées aux organes pleins. Deux axes de recherche ont été explorés dans cette étude : - le comportement mécanique du mésentère humain, qui est le principal moyen de fixité de l’intestin grêle, a été caractérisé lors d’essais de traction sur échantillons. Le mésentère s’est comporté comme un matériau anisotrope sensible à la vitesse de déformation. Des valeurs de raideur et déformation à rupture ont été proposées. - les effets des conditions aux limites entre organes sur les réponses interne et externe de l’abdomen ont été étudiés par simulation. Des modélisations permettant ou non le glissement entre un solide représentant les intestins, les organes pleins et la cavité abdominale ont été implémentées dans trois modèles éléments finis qui ont été soumis à des impacts correspondant à une étude de la littérature. Les relations force-déflexion, et les cinématiques internes et externes étaient très similaires pour les trois modèles. Les déformations prédites dans un mésentère très simplifié étaient supérieures aux déformations à rupture obtenues expérimentalement sur échantillons. Toutefois, aucune lésion du mésentère n’était décrite dans l’étude de référence. Ce résultat pourrait remettre en cause la représentation des intestins par un solide unique typiquement utilisée dans les modèles existants ainsi que celle du mésentère utilisée dans cette étude. En l’absence de données internes sur les organes et le mésentère lors d’un choc, il est difficile de savoir comment ces modélisations devraient évoluer. / While hollow organs (intestines, etc.) can be injured during automotive accidents, past biomechanical research were largely focused on solid organs. Two research topics were developed in the current study: - the mechanical response of the human mesentery – which is the main attach point of the small intestines – was characterized during tensile tests conducted on samples. The mesentery behaved like an anisotropic strain rate sensitive material. Stiffness and failure strain values were proposed. - the effects of the boundary conditions between organs on the internal and external response of the abdomen were studied using simulations. Different modelling approaches allowing or not sliding between a solid component representing the intestines, the solid organs and the abdominal cavity were implemented in three finite element models that were subjected impacts derived from a literature study. The relationship between force and deflection, and the internal and external kinematics were very similar for all models. The strains predicted in a very simplified mesentery were larger than the failure strains observed in testing. However, no mesenteric injuries were described in the reference study. This questions both the choice of a single solid component for the intestines typically used existing finite element models and the simplified representation of the mesentery of the current study. In the absence of internal data on organ and mesenteric kinematics during an impact, it is difficult to define which strategy should be used in future modelling efforts.

Les lésions traumatiques de l’intestin sont responsables d’une part importante de la morbidité et de la mortalité consécutives aux lésions traumatiques abdominales. Elles sont pourtant mal connues. Les mécanismes à l’origine de ces blessures sont mal compris alors qu’un rôle paradoxalement négatif de l’usage de la ceinture de sécurité automobile est suspecté. En pratique clinique, le diagnostic précoce reste difficile, alors qu’une relation directe entre le délai diagnostic et le pronostic a été établi. Les règles de prise en charge thérapeutique ne sont pas consensuelles. Concernant la recherche, les quelques données de la littérature sur le comportement mécanique de l’intestin n’ont été obtenues qu’en condition quasi-statique ne reflétant pas les conditions d’un traumatisme. Le présent travail fait le lien entre données cliniques et travaux de recherche. Il apporte des connaissances pratiques sur un certain nombre de questions: quelles sont les situations à risque de chirurgie ? Comment se crée une lésion traumatique intestinale par décélération? Quelles sont les propriétés mécaniques de l’intestin qui dépendent de la cinétique du traumatisme ? Quelles sont les données anthropométriques et issues de l’imagerie médicale qui expliquent la variabilité de l’anatomie de l’intestin et de son mésentère ? Ces travaux serviront de base pour l’élaboration de modèles numériques d’hommes virtuels personnalisés et bio-fidèles utilisables dans le cadre de la traumatologie virtuelle. Ces outils de simulation numérique permettront de valider nos hypothèses sur le processus traumatique et participeront à l’amélioration des moyens de prévention de ces lésions traumatiques. / Traumatic injuries of the intestine are responsible for a significant proportion of the morbidity and mortality in blunt abdominal trauma. Nevertheless they are known very badly. The mechanisms involved are poorly understood despite the fact that a negative effect in the use of car seat belts is suspected. In clinical everyday practice, early diagnosis is often difficult, whereas a direct relationship between diagnosis delay and prognosis has been established. No consensus from academic society is available to help the therapeutic management. Regarding biomechanical research, the few data on the mechanical behavior of the intestine were obtained only in quasi-static condition and so does not reflect the conditions of trauma. The present work creates the link between clinical and research work. It provides practical knowledge on a number of questions: what situations are at risk of surgery? How intestinal injury occurs during traumatic deceleration? What are the mechanical properties of the intestine that depend on the velocity of trauma? What are the anthropometric data from medical imaging that explain the variability of the intestinal and mesenteric anatomy? This work constitutes the basis for the further development of numerical bio-faithful models of humans that could be used in virtual trauma applications. These numerical simulation tools will validate our assumptions about the traumatic process and will participate in the improvement of prevention means.