Développement d'un modèle de contusion antérieure de la moelle épinière porcine

Le développement de modèles animaux pour analyser la biomécanique des blessures à la moelle épinière provenant de fractures vertébrales permet notamment de valider les modèles de simulation numérique. Ceux-ci visent à mieux comprendre les dommages associés à un traumatisme quelconque et à observer la réaction des matériaux et tissus vivants composant la moelle épinière. L’utilisation d’un modèle animal permet de rapprocher les modèles expérimentaux de la réalité clinique des blessures médullaires. De plus, ce type de blessure provient généralement de fractures du corps vertébral provocant une compression antérieure de la moelle épinière. Le projet de maîtrise proposé utilise un modèle porcin afin de reproduire une contusion directe sur la moelle épinière. Le projet développe une nouvelle approche pour étudier les traumatismes à la moelle épinière sur un modèle animal. Plus spécifiquement, les objectifs de l’étude sont : 1. Proposer une approche antérieure de contusion de la moelle épinière. Le modèle devra donc comprendre un banc d’essai reproduisant une contusion antérieure sur la moelle épinière à partir d’un protocole chirurgical bien établi. 2. Comparer les modèles postérieur et antérieur afin d’étudier l’effet de la position d’impact sur les dommages aux différents tissus et les réactions physiologiques pour une blessure spécifique. 3. Concevoir un banc d’essai expérimental normalisant le protocole de manipulations opératoires pour contrôler efficacement les paramètres influençant reproductibilité inter-spécimens et pour limiter les risques de complications. Plusieurs expérimentations ont été effectuées validant un nouveau banc d’essai et comparant les deux types d’approche. Ensuite, un cahier des charges et un processus de conception ont été complétés dans le but de développer une table chirurgicale expérimentale spécifiquement conçu pour continuer les recherches sur ce sujet. Les résultats des essais préliminaires ont prouvé qu’il est faisable et réaliste d’étudier les blessures de la moelle épinière à partir d’approches antérieures sur un modèle porcin. Un premier banc d’essai a été réalisé et utilisé pour reproduire un impact antérieur direct sur des spécimens porcins. Malgré le petit nombre de spécimens in vivo utilisés, une différence a été observée entre un impact antérieur et un impact postérieur. Le site de l’hématome, le type de contusion et la position des tissus touchés diffèrent selon l’approche choisie. L’approche antérieure, se rapprochant de la réalité clinique, devrait donc être étudiée plus en profondeur. Finalement, une table chirurgicale expérimentale a été conçue. Elle permettra d’approfondir l’analyse des traumatismes médullaires et de limiter les incertitudes. Cette nouvelle table permettra d’inclure un vérin motorisé pour mieux contrôler l’impact sur la moelle épinière. Celui-ci pourra atteindre des vitesses plus importantes se rapprochant de la réalité clinique. De plus, la motorisation du système permettra de contrôler le rebond à l’impact et de mesurer spécifiquement les taux de compression, les forces et énergie de compression ainsi que la vitesse réelle à l’impact. La nouvelle table chirurgicale est également conçue afin de limiter les déplacements de l’animal entre les positions antérieure et postérieur. Cet avantage provient d’un système rotatif de la table centrale. Grâce à cet outil, les risques de complications chirurgicales seront diminués considérablement

Strain rate dependent behavior of the porcine spinal cord under transverse dynamic compression

The accurate description of the mechanical properties of spinal cord tissue benefits to clinical evaluation of spinal cord injuries and is a required input for analysis tools such as finite element models. Unfortunately, available data in the literature generally relate mechanical properties of the spinal cord under quasi-static loading conditions, which is not adapted to the study of traumatic behavior, as neurological tissue adopts a viscoelastic behavior. Thus, the objective of this study is to describe mechanical properties of the spinal cord up to mechanical damage, under dynamic loading conditions. A total of 192 porcine cervical to lumbar spinal cord samples were compressed in a transverse direction. Loading conditions included ramp tests at 0.5, 5 or 50?s(-1) and cyclic loading at 1, 10 or 20?Hz. Results showed that spinal cord behavior was significantly influenced by strain rate. Mechanical damage occurred at 0.64, 0.68 and 0.73 strains for 0.5, 5 or 50?s(-1) loadings, respectively. Variations of behavior between the tested strain rates were explained by cyclic loading results, which revealed behavior more or less viscous depending on strain rate. Also, a parameter (stress multiplication factor) was introduced to allow transcription of a stress-strain behavior curve to different strain rates. This factor was described and was significantly different for cervical, thoracic and lumbar vertebral heights, and for the strain rates evaluated in this study