The inequality level-set approach to handle contact: membrane case

International audienceBackground: Contact mechanics involves models governed by inequality constraints. Even for the simplest contact problem, inequalities arise from the lack of information on the contact zone position. In addition to increasing the difficulty to solve such problems, an unknown contact zone makes it difficult to use an appropriate mesh and to represent efficiently phenomena on the contact zone boundary. Nevertheless these phenomena are often crucial to have an accurate representation of the problem such as weak discontinuity of the displacement.Methods: In this paper, we propose a method specifically designed to solve inequality constraint problems linked to an unknown domain without remeshing. In order to do so, level sets coupled with X-FEM is used to define the unknown domain and take into account the specific behavior at the contact zone boundary. The key idea of the method is to split the problem involving inequality constraints into two problems. In the first problem, the unknown domain is set and therefore it only involves equalities. Nevertheless, the constraints might be violated, meaning the set domain has to be changed. Then, the other problem is a shape optimization of this domain and leads to an updated set domain. These two problems are iterated up to convergence of the algorithm. Moreover, the addition of adhesion to the problem will be considered.Results: The studied case in this paper is a membrane in the context of small deformations. First, a 1D example will be given to illustrate the method with and without adhesion. Then 2D cases will be studied. Finally an example with an evolving load will be given. Comparison will be made with a classical active-set method.Conclusions: The ILS is proved to be an efficient method giving a convincing accuracy for the contact boundary without need of re-meshing. It is also able to naturally handle adhesion

Approche level-set pour la résolution de problèmes comportant des d'inégalités : application au cas de membrane contactant un solide rigide

International audienceNous proposons une méthode pour la résolution des problèmes de contact dans laquelle la zone de contact est modélisée par une level-set. Nous appelons cette méthode ILS pour “Inequality Level Set”, publiée pour la première fois pour la résolution d'un problème de statique où le matériau comportait une limite d'extensibilité [hal-00569557]. Dans cette méthode, le problème de contact est traité itérativement en résolvant d'une part, les équations d'équilibre à zone de contact fixée, c'est-à-dire un problème avec des contraintes d'égalité uniquement, et d'autre part, en résolvant un problème de sensibilité de la solution à la position de la zone de contact. Le problème de sensibilité permet de calculer comment la level-set modélisant la zone de contact doit se déplacer pour se rapprocher de la zone de contact optimale, c'est à dire tel que toutes les équations du problème sous forme faible soient vérifiées. Dans cet article, on illustrera l'approche sur des problèmes de membrane avec l'hypothèse des petites perturbations et nous discuterons de ses mérites

A new coupled X-FEM/Level-Set strategy to solve contact problem

When bodies come into contact, the contact surface is a priori unknown. This necessitates the addition of inequality equations to the formulation which are themselves still a challenge to solve efficiently. A lot of numerical approach have been used in the past to solve mechanical problems involving contact between bodies. Most of them rely first on the detection of a discrete interpenetration condition, followed by penalty or Lagrangian methods

Prothèses totales de cheville (suivi prospectif de 42 cas)

Ce travail présente les résultats d'une série continue de 42 prothèses totales de cheville ayant eu un suivi clinique et radiologique prospectif. Le modèle prothétique utilisé était un implant non cimenté à composants avec une pièce intermédiaire en polyéthylène et un re surfaçage malléolaire externe optionnel. L'indication principale était l'arthrose post-traumatique invalidante (27 cas sur 42). L'âge moyen des patients était de 56 ans. Au recul moyen de 3 ans et demi, nous déplorons trois conversions par arthrodèse tibio-talienne pour échec douloureux ou descellement. Le taux de révision des prothèses en place est de 94 % et de 93% des patients se déclaraient satisfaits ou très satisfaits du résultat de l'intervention. L'évaluation des résultats cliniques permet de faire le point sur ce que l'on est en droit d'attendre en terme d'indolence, de mobilité et de fonction. 74 % des patients avaient un score clinique à la révision jugé comme bon ou excellent. Les complications per-opératoires à type de fractures malléolaires ont régressé par rapport aux séries antérieures. Nous n'avons pas noté de dégradation de la mobilité des articulations sous-taliennes ou du médio-pied. L'analyse radiologique permet de faire le point sur la qualité du positionnement des implants et sur l'évolution dans le temps de l'implant et de sa fixation osseuse. Nous avons aussi étudié le gain réel en mobilité de l'articulation tibio-talienne. La pose d'une prothèse de la cheville sur les chevilles enraidies permet d'obtenir une amplitude articulaire tibio-talienne de 23 ʿ. La fréquence des liserés radiologiques retrouvés est faible mais nous avons observé l'apparition de géodes radiologiques tibiales dans 29 % des cas, géodes qui ne semblent pas influencer le résultat clinique de la prothèse. La revue de la littérature permet d'actualiser les notions relatives à la prothèse de cheville en terme : - d'indication ; - de contre-indication ; - de complications ; - de résultats à moyen terme.PARIS7-Xavier Bichat (751182101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Minimally Invasive Anterior Semitendinosus Harvest: A Technique to Decrease Saphenous Nerve Injury

Hamstring tendon harvest, especially semitendinosus harvest, has been widely used in anterior cruciate ligament reconstruction for many years. However, donor site morbidity has been described regarding the infrapatellar branch of the saphenous nerve. Minimally invasive anterior semitendinosus harvest is a simple, safe, reproducible, and elegant technique. A 2-cm vertical incision above the pes anserinus is performed 2 cm medial to the tibial anterior tubercle. The fascia superficialis is opened with a horizontal incision, and the gracilis is isolated using a retractor. The semitendinosus is grabbed with a probe, and the vincula are hooked one by one. The tendon is harvested with a closed stripper. The expansions are cut, and the tendon is detached from the bone with part of the periosteum

Patellar Tendon Reconstruction Using Hamstring Tendon and Adjustable Suspensory Cortical Fixation

Chronic patellar tendon rupture is a rare injury; extensor mechanism impairment leads to great disability in daily life. The delayed diagnosis and reconstruction of chronic patellar tendon ruptures are technically challenging. Numerous surgical procedures have been described with bone-tendon-bone graft, hamstring graft, artificial ligament, and allograft. We describe safe, reproducible anatomic reconstruction of the patellar tendon using hamstring tendon and adjustable suspensory fixation. After harvesting of the hamstrings, the graft is prepared with 2 adjustable suspensory fixation devices. Then, a complete tibial tunnel and a patellar tunnel with a socket are drilled with the appropriate diameter, and the graft is pulled through the tunnels. Finally, the suspensory fixation devices on the tibial and patellar sides are tensioned. The aim of this procedure is to obtain complete mobility of the knee, using a procedure similar to anterior cruciate ligament reconstruction in graft preparation

La craie glauconieuse de Lezennes et ses « Tuns » dans le forage de la Cité Scientifique de Villeneuve d’Ascq (Nord) : interprétation d’une succession ultra condensée à la limite Turonien-Coniacien

National audienceA new borehole carried out on the Cité Scientifique Campus in Villeneuve d’Ascq (northern France) crossed 3,10 m of glauconitic chalk which includes several hardgrounds. This lithological unit, named here « Glauconitic Chalk of Lezennes », is located around the Turo-nian-Coniacian boundary. About ten lithological marker beds (marl seams and hardgrounds) have been identified and present a large geographical extension at a regional scale which makes them therefore excellent correlation tools. The comparison of several sections over a distance of a hundred kilometers from Boulonnais to the northwest to the Lille conurbation to the southeast, passing through the region of Artois, reveals the ultra condensed character of the Glauconitic Chalk of Lezennes. A mineralogical analysis completes the study. Finally, in the borehole, the variations of the piezometric surface of the Upper Turonian-Lower Coniacian aquifer are recorded and discussed taking into account the exceptional 2022 drought.Un nouveau forage réalisé sur le Campus de la Cité Scientifique de Villeneuve d’Ascq (Nord) a traversé 3,10 m de craie glauconieuse incluant plusieurs niveaux noduleux indurés ou hardgrounds. Cette unité lithologique, nommée ici Craie glauconieuse de Lezennes, est située aux confins de la limite Turonien-Coniacien. Une dizaine de niveaux repères à caractère lithologique (niveaux marneux et hardgrounds) identifiés dans l’intervalle étudié présentent une grande extension géographique à l’échelle régionale et constituent pour cette raison d’excellents outils de corrélation. La comparaison de plusieurs coupes échelonnées sur une distance d’une centaine de kilomètres depuis le Boulonnais au nord-ouest jusqu’à l’agglomération lilloise au sud-est, en passant par l’Artois, révèle le caractère ultra condensé de la Craie glauconieuse de Lezennes. Une analyse minéralogique complète l’étude. Enfin, au sein du forage, les variations de la surface piézométrique de la nappe de la craie du Turonien supérieur-Coniacien inférieur sont suivies et discutées en tenant compte de la sécheresse exceptionnelle qui a caractérisé l’année 2022

Outcome of cartilage at 12 years of follow-up after anterior cruciate ligament reconstruction

Introduction In cases of chronic anterior laxity, reconstruction of the anterior cruciate ligament (ACL) can slow the development of osteoarthritis. This study was conducted to determine the overall prevalence of osteoarthritis and to identify the risk factors after ACL reconstruction. Hypothesis Meniscus tears, time from injury to surgery, body mass index (BMI), residual laxity, and cartilage lesions influence the progression towards osteoarthritis. Materials and methods This multicenter, retrospective study on the outcome of cruciate ligaments at 12years of follow-up was conducted within the 2014 SOFCOT Symposium. The cohort included 675arthroscopic reconstructions of the ACL from January 2002 to December 2003. The clinical evaluation included the objective and subjective IKDC score. Osteoarthritis was analyzed on 589 knee X-rays according to the IKDC classification. The predictive factors of osteoarthritis development studied were age, gender, BMI, time from injury to surgery, activity level, medial or lateral meniscectomy, type of graft, medial or lateral chondropathy, tunnel positioning, and residual laxity. Univariate and multivariate analyses with logistic regression were performed. Results The mean follow-up was 11.9 ± 0.8years. The subjective IKDC score was 83.7 ± 13. At 12years, the rate of moderate to severe osteoarthritis l (IKDC C or D) was 19% (16% medial tibiofemoral osteoarthritis, 4% lateral tibiofemoral osteoarthritis, and 2% patellofemoral osteoarthritis). The prognostic factors were age at surgery greater than 34years (P < 0.05), cartilage lesions at surgery (P < 0.05), medial or lateral meniscectomy (P < 0.05), and residual laxity (P < 0.05). Conclusions This large-scale study identified risk factors for osteoarthritis that should improve the information provided to patients on long-term progression after ACL reconstruction. Level of evidence Retrospective cohort study, level IV