Les fractures causées par l'ostéoporose de l'extrémité supérieure du fémur sont devenues un problème majeur de santé publique. Par conséquent, ce sujet devient un axe de recherche de plus en plus important pour les cliniciens et les chercheurs biomédicaux. Le but de cette étude est de développer une nouvelle approche pour prédire la fracture du col du fémur. Cette étude propose de développer et valider des modèles par éléments finis (EF) en 2D et 3D, basés sur le concept de l'endommagement mécanique des milieux continus, permettant de simuler la fracture de la partie proximale du fémur en tenant compte de l'initiation progressive de fissures et leur progression. Deux configurations ont été utilisées: appui monopodal et chute. L'ensemble des lois de comportements quasi fragile couplées à une loi d'endommagement sont implémentées en langage FORTRAN dans ABAQUS/Standard (sous-programme de type UMAT). La densité minérale osseuse (BMD) a été mesurée par l'absorptiométrie à rayon X en double énergie DXA pour la région d'intérêt. Les modèles ont été développés dans deux variantes (l'une isotrope et l'autre orthotrope) puis validés avec des résultats expérimentaux obtenus sur des essais en appui monopodale réalisés sur des fémurs humain. Durant ces essais, des mesures optiques basées sur la méthode de corrélation d'images numériques (DIC) ont été réalisées afin d'acquérir les différents champs de déplacement et de déformation. Le modèle numérique 3D a réussi à prédire l'ensemble de la courbe force-déplacement ainsi que l'emplacement et l'amorce de la rupture des fémurs. Par ailleurs, Malgré sa robustesse, la variante 3D du modèle numérique reste difficilement exploitable dans l'état pour réaliser un diagnostic préventif dans des délais acceptables pour des cliniciens, car très consommatrice en temps de calcul. Pour pallier à cela, le modèle simplifié en 2D a été préliminairement validé sous les mêmes conditions aux limites et les résultats ont montré une bonne corrélation avec l'expérience. Ces travaux ont souligné le potentiel de la modélisation par éléments finis basée sur l'endommagement quasi-fragile à devenir un outil complémentaire de prédiction du risque de la fracture osseuse.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00994604 |
| Date | 22 November 2013 |
| Creators | Bettamer, Awad |
| Publisher | Université d'Orléans |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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