Soutenance mémoire
Tresse en alliage superélastique
Problématique et description des particularités du système de fermeture du sternum
L’opération à cœur ouvert constitue encore l’opération la plus courante lors des pontages coronariens, des transplantations cardiaques et de plusieurs autres opérations touchant les organes se trouvant à l’intérieur de la cage thoracique (709 000 opérations aux États-Unis en 2002 (Rosamond et al., 2007)). Cette opération permet d’obtenir une voie d’accès aisée aux organes internes de la cage thoracique et elle est bien supportée par une grande majorité de patients. Malgré cela, la fermeture de la cage thoracique suite à l’opération est sujette à une mauvaise guérison dans environ 2 % des cas (Casha et al., 2001b). Les problèmes associés sont très variables, allant de l’infection de la plaie à la rupture du sternum.
Systèmes de fermeture existants
La fermeture par fils est la première technique qui a été proposée (Milton, 1987). Elle demeure également la technique la plus populaire, car elle est simple d’utilisation. Quatre à huit fils (Losanoff et al., 2004) forment une boucle qui passe autour du sternum (péristernalement) ou à l’intérieur (transsternalement). Dans ce dernier cas, le sternum est alors percé à l’aide de l’aiguille du fil de suture. Initialement, des fils d’argent étaient utilisés, mais ils ont ensuite été remplacés par des fils d’acier inoxydable. La technique de suture par fils la plus populaire consiste à utiliser six fils simples, soit un fil sur le manubrium (partie supérieure du sternum) et cinq, sur le corps du sternum.
Outils d’installation des systèmes de fermeture existants
Plusieurs outils ont été proposés à ce jour pour faciliter la pose du SDF et réduire les manipulations du chirurgien (Abboudi, 2001; Johnson et al., 2002; Lemer, 2002; Magovern, 2000; Miller et S., 2003; Scott, 2001; Songer et Korhonen, 1998). Néanmoins, les chirurgiens préfèrent encore la méthode manuelle classique. Un fil en acier inoxydable combiné à une aiguille courbé est passé à travers ou autour des parties du sternum afin de les joindre. Une fois les fils adéquatement positionnés, le chirurgien torsade les fils à l’aide de pinces pour qu’une tension soit effectivement appliquée.
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Table des matières
>INTRODUCTION
CHAPITRE 1 INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 Problématique et description des particularités du système de fermeture du sternum .
1.2 Systèmes de fermeture existants
1.3 Outils d’installation des systèmes de fermeture existants
1.4 Validation in vitro des systèmes de fermeture du sternum
1.4.1 Modèles de chargement
1.4.2 Modèles mathématiques
1.4.3 Modèles physiques de laboratoire
1.4.4 Conclusion
1.5 Résistance en fatigue des câbles de suture biomédicaux
1.5.1 Vie en fatigue des fils de suture du sternum
1.5.2 Vie en fatigue de composantes biomédicales superélastiques
1.6 Problématique
1.7 Objectif de la recherche
CHAPITRE 2 SOLUTION TECHNIQUE (SYNTHÈSE DES BREVETS)
2.1 Tresse en alliage superélastique
2.1.1 Validation préliminaire de la solution proposée
2.1.2 Conclusion
2.2 Outil d’installation d’un système de fermeture du sternum
2.2.1 Pose préliminaire du SDF
2.2.2 Application d’une tension prédéterminée sur le SDF
2.2.3 Sertissage du manchon
2.2.4 Retrait de l’appareil
2.2.5 Conclusion
CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE
3.1 Étude fonctionnelle
3.1.1 Variables de réponse
3.1.2 Matériel et équipement
3.1.3 Procédure expérimentale
3.2 Étude de vie en fatigue
3.2.1 Matériel
3.2.2 Équipement
3.2.3 Procédure expérimentale
CHAPITRE 4 ARTICLE
4.1 Notation
4.2 Introduction 4
4.3 Performance Characteristics of a Sternal Closure System
4.4 Description and Functional Requirements of the BTS and MSS Sutures
4.4.1 BTS Suture
4.4.2 MSS suture
4.5 Materials and Equipment
4.5.1 BTS suture
4.5.2 MSS suture
4.5.3 Sternum model
4.5.4 Testing bench .
4.6 Testing Methodology
4.7 Results
4.7.1 Static testing
4.7.2 Dynamic testing
4.8 Discussion
4.8.1 Previous studies .
4.8.2 Ribs struts failure
4.8.3 Pressure sensors
4.9 Conclusion
4.10 Acknowledgement
4.11 References
4.12 Appendix : Installation Device for the Braided Tubular Superelastic (BTS) Suture
CHAPITRE 5 ARTICLE #2 « FATIGUE PROPERTIES OF SUPERELASTIC TI-NI
FILAMENTS AND BRAIDED CABLES FOR BONE FIXATION »
5.1 Introduction
5.2 Material and equipment .
5.3 Experimental methodology
5.3.1 Normalization of the experimental domain
5.3.2 Experimental plan
5.3.3 Experimental procedure
5.4 Results
5.4.1 Filament
5.4.2 Braided cable
5.5 Discussion
5.6 Comparative analysis of the filament and braided cable fatigue properties
5.6.1 Model description
5.6.2 Free braid
5.6.3 Elongated braid
5.6.4 Stretched braid
5.7 Conclusion
5.8 Acknowledgments
5.9 References
CHAPITRE 6 DISCUSSION GÉNÉRALE
6.1 Solution technique : tresse superélastique
6.1.1 Tests comparatifs entre les systèmes de fermeture par fils et par tresse superélastique
6.1.2 Propriétés en fatigue de la tresse superélastique
6.2 Solution technique : outil d’installation
CONCLUSION GÉNÉRALE
ANNEXE I Test Bench and Methodology for Sternal Closure System Testing
ANNEXE II Binding Component
ANNEXE III Closure Device
ANNEXE IV Modeling and Testing of a New Sternal Closure Device Using Tubular
Mesh-Like Superelastic Nitinol Structure
LISTE DE RÉFÉRENCES .
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