Mise au point d'un modèle aux éléments finis de l'articulation gléno-humérale : Application à l'étude de la prothèse inversée d'épaule

par Philippe Clavert

Thèse de doctorat en Sciences du vivant

Sous la direction de Pierre Mille et de Jean-Luc Kahn.

Soutenue en 2007

à Strasbourg 1 .


  • Résumé

    Ce travail est basé sur un modèle aux éléments finis d’articulation de l’épaule. Nous avons simulé un mouvement d’abduction du bras, pour étudier la biomécanique des muscles de la coiffe des rotateurs et surtout l’arthroplastie inversée, afin de nous permettre d’optimiser la mise en place des implants, et de mieux appréhender l’origine du descellement prothétique. Étude de la transmission des contraintes imposées par les tendons de la coiffe des rotateurs à l��extrémité proximale de l’humérus : en fonction du type d’os modélisé, la pénétration en profondeur des contraintes reste faible, mais il y a une plus grande déformation dans l’os ostéoporptique à effort constant, expliquant certains phénomènes d’arrachement osseux. La platine de la prothèse inversée : quelque soit la position d’abduction, la vis supérieure semble être soumise à des contraintes supérieures à la vis inférieure ; cette dernière travaille en traction, alors que la vis supérieure est soumise à des contraintes en compressions. Le déplacement de la vis inférieure est supérieur à celui de la vis supérieure. C’est le positionnement de la vis inférieure qui doit être privilégié lors de l’implantation d’une prothèse inversée. Distribution des contraintes autour de la tige humérale : des contraintes élevées sont observées au niveau de l’humérus distal (zone de transmission des contraintes de l’implant vers l’os) et en regard de l’aileron qui bloque l’implant en rotation. Ces contraintes sont localement importantes, mais pas suffisantes pour dépasser le seuil fracturaire osseux. Elles peuvent cependant expliquer les fractures périprothétiques et les zones préférentielles de résorption osseuse et descellement.

  • Titre traduit

    Finite element model of the glenohumeral joint : Application to the study of a reversed prothesis


  • Résumé

    This work is based on a finite element model of the shoulder. An abduction of the arm has been simulated to study first the biomechanics of the rotator cuff muscles, then the reversed total shoulder arthroplasty. The aim of the study is to help the surgeon to implant properly this prosthesis and to infer reasons of aseptic loosening of the implants. Analysis of the strain distribution to the humeral head tubercles by the rotator cuff tendons during abduction: the distribution of stress magnitude according to the type of bone modelled, shows that stresses are also greater in old bone, implying more deformation in old bone at constant force. It also shows that stresses do not penetrate deeply into cancellous tissue. This explains some bonny avulsion of the rotator cuff tendons. Glenoid base plate study: whatever the degree of arm abduction strain applied to the superior locked screw is greater than stain applied to the inferior. This one always works in traction whereas compressions forces are applied to the superior screw. Displacement of the inferior screw is greater than the superior. In case of reversed total shoulder arthroplasty the surgeon has to secure positioning of the inferior screw. Strain distribution around the humeral stem: high strains are observed distally (transmission zone between the stem and the bone), and proximally next to the fin of the prosthesis that is dedicated to lock the implant rotation. Even if these strains are locally high they remain under the fracture threshold. Nevertheless they help us to understand periprosthetic fracture mechanisms, stress-shielding mechanisms and implant loosening.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 160-172

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  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2007;5461
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