Toward the building of a local criteria of vascular lesion at the microscopical scale using homogenization

par Rania Abdel Rahman Mahmoud

Thèse de doctorat en Mécanique des matériaux. Biomécanique

Sous la direction de Yves Rémond et de Fabien Flori.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .

  • Titre traduit

    Sur la construction d'un critère local de lésion vasculaire cérébrale à l'échelle microscopique par homogénéisation


  • Résumé

    Les hématomes sous–duraux aigus (HSDA) sont des agglomérations sanguins dans l’espace sous–dural. Ils sont généralement associés à la déchirure des veines ponts (VPs) provoquée par le mouvement relatif cerveau–crâne. Dans cette étude, on a essayé de développer un outil analytique pour être utilisé dans l’étude des HSDA causés par la déchirure des VPs. La technique d’homogénéisation par développement asymptotique a été appliquée, à l’échelle macro–méso, pour trouver les propriétés mécaniques effectives de la région d’interface cerveau–crâne. Ces propriétés sont ensuite intégrées dans un modèle par éléments finis de la tête humaine dans l’ordre d’obtenir le comportement mécanique global des éléments interfacials et la déformation des VPs. Le comportement mécanique dans le segment sous–arachnoïdien et le segment sous–dural de la veine a été aussi calculé. De plus, une approche d’homogénéisation de type inclusion, à l’échelle méso–micro, a été appliqué sur la paroi de la veine pour trouver les niveaux de contraintes et de déformations dans les fibres de collagène et la matrice d’élastine. Finalement un critère de rupture des VPs a été établi pour définir l’endroit exact de la déchirure des veines et les valeurs limites, en termes d’accélération rotatoire de la tête humaine, causant cette rupture.


  • Résumé

    Acute subdural hematoma (ASDH) is a potentially devastating, yet curable extra axial fluid collection within the potential subdural space. It is classically associated with tearing of the bridging veins (BVs) caused by the brain–skull relative motion. In the current work, we tried to develop an analytical tool to be used in the prediction of ASDH arising from this type of lesion. The homogenization technique based on asymptotic expansion was applied, on the macro–meso scale, in order to find the effective mechanical properties of the brain–skull interface region. These properties were then incorporated into a finite element model of the human head to get the global stress–strain behavior in the elements of the interface region and the stretch strain in BVs. In addition, the mechanical behavior of the subarachnoid and subdural portions of the BV was investigated. Moreover, a meso–micro homogenization technique was applied on the BV wall to get the local mechanical behavior within the collagen fibers and the elastin matrix. Finally, a failure criterion for the BVs was developed defining the rupture location and the threshold of the rotational acceleration of the human head that cause the failure of the vein.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (Xiii-154 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 144-154

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0770
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