Conception d'un dispositif de contusion antérieure de la moelle épinière d'un modèle porcin

L’utilisation de modèles animaux pour la reproduction des blessures médullaires permet de rapprocher les modèles expérimentaux des lésions médullaires observées cliniquement. Dans le cas des fractures comminutives, les lésions observées proviennent de l’éclatement du corps vertébral et de la projection de fragments osseux qui provoquent une compression antérieure de la moelle épinière. Les études expérimentales sur ce sujet parviennent à recréer la blessure issue de l’impact initial sur la moelle épinière, mais ne se penchent pas suffisamment sur les conséquences que peuvent avoir la lésion issue de la compression résiduelle. Le présent projet de maîtrise propose le développement d’un dispositif et d’une méthodologie expérimentale pour étudier l’effet de la compression résiduelle dans la biomécanique des fractures comminutives avec lésions médullaires antérieures sur un modèle porcin. Les objectifs spécifiques de l’étude sont : 1. Concevoir, fabriquer et valider un banc d’essai expérimental motorisé en mesure de reproduire une contusion de la moelle épinière sur un modèle animal in vivo; 2. Concevoir et fabriquer un dispositif physique fonctionnel qui permet de recréer la contusion initiale sur la moelle épinière et de maintenir la compression résiduelle dans le temps; 3. Valider le dispositif en l’implantant sur la colonne vertébrale d’un modèle in vitro et en procédant à des tests expérimentaux selon différents degrés de blessure. Un cahier des charges a dressé les bases de la conception du dispositif pour tenter de répondre à cette problématique. Plusieurs solutions ont été proposées et un barème d’évaluation a permis de les filtrer afin de cerner le concept le plus prometteur. Le concept final, composé de quatre pièces distinctes, a d’abord été évalué grâce à une analyse par éléments finis pour montrer qu’il pouvait résister à des moments d’une amplitude de ±5 N-m appliqués en flexion-extension et en inflexion latérale imitant les mouvements anatomiques d’un modèle porcin éveillé. Avant l’évaluation expérimentale du dispositif, un banc d’essai été conçu et validé dans l’optique de reproduire des blessures médullaires sur modèles animaux in vivo. Le concept initial a été repris de la proposition d’un étudiant du Laboratoire d’imagerie et d’orthopédie, soit M. Francis Cliche, qui a entamé la conception de cette table chirurgicale dans son mémoire de maîtrise. Des améliorations majeures ont été apportées en fonction de ses recommandations et des observations faites lors de la reprise du projet. Le banc d’essai a été assemblé et testé sur un modèle porcin in vivo. La chirurgie a montré le potentiel du banc d’essai experimental et elle a validé la pertinence d’un impacteur motorisé, capable de reproduire une contusion dynamique de la moelle épinière dynamique (~750 mm/s) et de la maintenir pendant plusieurs minutes. Ensuite, le prototype du dispositif de contusion a été soumis à des tests expérimentaux en flexion-extension et en inflexion latérale afin d’observer à la fois sa résistance mécanique et de mesurer la précision de la compression résiduelle imposée. Des complications technologiques ont forcé à mesurer cette variation de la compression de façon indirecte grâce à un capteur de distance pointé sur le fond du canal médullaire. Des tests sur 12 segments vertébraux porcins in vitro ont révélé que le fond du canal médullaire pouvait osciller de 1 à 3 mm de hauteur, suggérant qu’il serait difficile de maintenir une compression résiduelle precise pendant plusieurs heures sur un animal éveillé. Ce dispositif novateur propose une approche intéressante pour étudier expérimentalement l’effet du temps de compression sur la gravité des lésions médullaires sur un modèle animal vivant. Il permet de refermer l’animal après la contusion initiale et il est biocompatible, promettant de diminuer les risques d’infection de complications chirurgicales