Simulation numérique du comportement dynamique de disques intervertébraux soumis à de fortes sollicitations vibratoires ou à des chocs
De nombreuses pathologies du rachis sont liées à la dégénérescence du Disque InterVertébral (DIV) et à la dégradation de ses propriétés amortissantes. Des études expérimentales récentes ont montré que de nombreux paramètres, tels que la fréquence d'excitation, l'amplitude vibratoire ou la vitesse de déformation, avaient un impact significatif sur les propriétés mécaniques du DIV. Ce projet a pour but de mieux comprendre les mécanismes en jeu lors d'une sollicitation vibratoire (e.g. lors de la conduite d'un véhicule) ou d'un choc (e.g. lors d'une chute), en s'aidant notamment d'outils de simulation.
Le travail s'articule autour d'un modèle numérique fidèle d'une unité fonctionnelle, composée de 2 vertèbres consécutives et du disque qui les unie. Ce modèle sera importé dans un logiciel de calcul par éléments finis dédié au calcul non linéaire (hyperélasticité, grandes déformations) ou à la dynamique rapide. Le comportement dynamique du DIV sera alors calculé sous divers cas de chargement (vibrations linéaires et non linéaires, choc). Il s'agira d'étudier numériquement l'influence de l'amplitude vibratoire et de la pré-charge sur les caractéristiques dynamiques du DIV, ainsi que l'influence de la vitesse de déformation sur l'énergie absorbée par les DIV lors d'un choc.
Les résultats de simulation permettront à terme de tester à moindre coût diverses solutions technologiques pour le développement de nouvelles prothèses discales. Ce travail est réalisé dans le cadre d'un projet CARNOT, en collaboration avec l'Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak de l'ENSAM Paris, qui porte sur l'étude du comportement dynamique et dissipatif des disques intervertébraux.
Partenariats académiques et industriels : Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak (ENSAM Paris)