Titre : | Contribution à l’augmentation de la durée de vie d’une prothèse de hanche Année Universitaire | Type de document : | document électronique | Auteurs : | MEDDAH Hassene, Auteur | Année de publication : | 2022/2023 | Importance : | 111p. | Présentation : | ILL. | Accompagnement : | CD | Langues : | Français (fre) Langues originales : Français (fre) | Catégories : | Génie Mécanique
| Mots-clés : | Keywords: Total hip prosthesis, PMMA cement, elastomer, finite elements.
Mots clés : Prothèse totale de hanche, ciment PMMA, élastomère, éléments finis. | Résumé : | Résumé
Le processus de descellement d’une prothèse totale de hanche (PTH), provoquant chez le patient la séparation de l’articulation entre la hanche et le fémur, débute par la dégradation de l’interface ciment-implant. Cet endommagement se produit lorsque les contraintes à l’interface augmentent statiquement ou en fatigue. Ce processus néfaste à cette interface évolue progressivement dans le temps et non de manière immédiate. L’objectif de cette étude est de prolonger la durée de vie des PTH cimentées avec le PolyMethyl-MethAcrilate (PMMA) qui sert de liant entre la tige de l’implant et l’os. Pour ce faire, des analyses numériques sont menées afin d’étudier la distribution des contraintes dans la couche de ciment. A cet effet, les comportements de deux modèles de PTH sont considérés: le premier modèle est conventionnel « PTH C » et le second est proposé « PTH P» avec un élastomère intégré entre la tête fémorale et la tige de l’implant. Chaque modèle est soumis à des chargements relatifs à des activités quotidiennes du patient afin de déterminer les champs de contraintes et comparer les différents résultats. Ce nouveau design a permis de réduire la concentration de contraintes, localisée dans les zones des interfaces du col du ciment, suite à une redistribution équilibrée du champ de contraintes dans le corps du ciment. L’effet de présence de cet élastomère s’est avéré efficace pour réduire les niveaux élevés des contraintes. Aussi, un indicateur de décollement potentiel est proposé pour mettre en évidence l'emplacement et la sévérité de la séparation de l'interface ciment-tige dans les régions endommagées. La prothèse proposée présente moins de risque de décollement que la prothèse conventionnelle.
Abstract
The process of loosening a total hip prosthesis (THP), causing the patient to separate the joint between the hip and the femur, begins with the degradation of the cement-implant interface. This damage occurs when stress at the interface increases statically or in fatigue. This process, which is harmful to this interface, evolves gradually over time and not immediately. The objective of this study is to extend the life of THP cemented with polymethyl-methacrilate (PMMA), which acts as a bond between the implant stem and the bone. To do this, numerical analyses are conducted to study the stress distribution in the cement layer. For this purpose, the behaviors of two THP models are considered: the first model is conventional «THP C» and the second is proposed «THP P» with an elastomer integrated between the femoral head and the implant stem. Each model is loaded with daily patient activities to determine the stress fields and compare the different results. This new design has permitted to reduce stress concentration, located in the interface areas of the cement neck, due to a balanced redistribution of the stress field in the cement body. The effect of this elastomer has proven effective in reducing high stress levels. Also, a potential debonding indicator is proposed to highlight the location and severity of cement-stem interface separation in damaged regions. The proposed prosthesis presents less risk of debonding than the conventional prosthesis.
| Directeur de thèse : | LEBBAL, Habib |
Contribution à l’augmentation de la durée de vie d’une prothèse de hanche Année Universitaire [document électronique] / MEDDAH Hassene, Auteur . - 2022/2023 . - 111p. : ILL. + CD. Langues : Français ( fre) Langues originales : Français ( fre) Catégories : | Génie Mécanique
| Mots-clés : | Keywords: Total hip prosthesis, PMMA cement, elastomer, finite elements.
Mots clés : Prothèse totale de hanche, ciment PMMA, élastomère, éléments finis. | Résumé : | Résumé
Le processus de descellement d’une prothèse totale de hanche (PTH), provoquant chez le patient la séparation de l’articulation entre la hanche et le fémur, débute par la dégradation de l’interface ciment-implant. Cet endommagement se produit lorsque les contraintes à l’interface augmentent statiquement ou en fatigue. Ce processus néfaste à cette interface évolue progressivement dans le temps et non de manière immédiate. L’objectif de cette étude est de prolonger la durée de vie des PTH cimentées avec le PolyMethyl-MethAcrilate (PMMA) qui sert de liant entre la tige de l’implant et l’os. Pour ce faire, des analyses numériques sont menées afin d’étudier la distribution des contraintes dans la couche de ciment. A cet effet, les comportements de deux modèles de PTH sont considérés: le premier modèle est conventionnel « PTH C » et le second est proposé « PTH P» avec un élastomère intégré entre la tête fémorale et la tige de l’implant. Chaque modèle est soumis à des chargements relatifs à des activités quotidiennes du patient afin de déterminer les champs de contraintes et comparer les différents résultats. Ce nouveau design a permis de réduire la concentration de contraintes, localisée dans les zones des interfaces du col du ciment, suite à une redistribution équilibrée du champ de contraintes dans le corps du ciment. L’effet de présence de cet élastomère s’est avéré efficace pour réduire les niveaux élevés des contraintes. Aussi, un indicateur de décollement potentiel est proposé pour mettre en évidence l'emplacement et la sévérité de la séparation de l'interface ciment-tige dans les régions endommagées. La prothèse proposée présente moins de risque de décollement que la prothèse conventionnelle.
Abstract
The process of loosening a total hip prosthesis (THP), causing the patient to separate the joint between the hip and the femur, begins with the degradation of the cement-implant interface. This damage occurs when stress at the interface increases statically or in fatigue. This process, which is harmful to this interface, evolves gradually over time and not immediately. The objective of this study is to extend the life of THP cemented with polymethyl-methacrilate (PMMA), which acts as a bond between the implant stem and the bone. To do this, numerical analyses are conducted to study the stress distribution in the cement layer. For this purpose, the behaviors of two THP models are considered: the first model is conventional «THP C» and the second is proposed «THP P» with an elastomer integrated between the femoral head and the implant stem. Each model is loaded with daily patient activities to determine the stress fields and compare the different results. This new design has permitted to reduce stress concentration, located in the interface areas of the cement neck, due to a balanced redistribution of the stress field in the cement body. The effect of this elastomer has proven effective in reducing high stress levels. Also, a potential debonding indicator is proposed to highlight the location and severity of cement-stem interface separation in damaged regions. The proposed prosthesis presents less risk of debonding than the conventional prosthesis.
| Directeur de thèse : | LEBBAL, Habib |
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