Bilan lésionnel de l’abdomen

Revue épidémiologique : Lésions de l’abdomen 

Cette partie de la recherche bibliographique est focalisée sur l’analyse des lésions de l’abdomen lors d’un choc automobile. Les paramètres qui ont été analysé sont :
– les organes lésés
– la sévérité des lésions
– le type de lésions rencontrées
– la localisation anatomique des lésions.

Concernant la sévérité des lésions, celle-ci est évaluée selon l’Abbreviated Injury Scale (AIS) définie par l’Association for the Advancement of Automotive Medicine (AAAM). L’AIS est un système qui classe les différentes lésions par région anatomique sur une échelle de sévérité à 6 niveaux (AIS 1 : lésion mineure à AIS 6 : lésion non opérable entraînant le décès). L’AIS n’évalue cependant pas les effets combinés des patients ayant subi de multiplies lésions. L’AIS maximum (MAIS), représente le niveau d’AIS (pour une région anatomique) le plus élevé pour un patient présentant des lésions multiples.

Bilan lésionnel de l’abdomen 

Un grand nombre d’études ont été menées sur la répartition des lésions de l’abdomen ([POE42], [YOG00], [FRI99], [BOS48], [GEO56] et [LAM06]). Toutefois, toutes ces études ne sont pas forcément spécifiques à l’automobile et toutes ne présentent pas une caractérisation de la sévérité des lésions. C’est pourquoi seules les données de Lamielle et al. [LAM06] seront présentées par la suite car elles sont représentatives des chocs automobiles et sont ordonnées en fonction de la sévérité des lésions. Ces données concernent la répartition fréquentielle (en %) des lésions abdominales. On peut voir sur la Figure 16 que l’appareil digestif est l’organe le plus fréquemment lésé (28% des cas) et que le mésentère (un des éléments d’attache principal de l’appareil digestif) est la 4e structure la plus lésé après le foie et la rate.

Lésions du mésentère

Selon Lamielle et al. [LAM06], le mésentère est lésé dans 13% des cas (Figure 16). Il faut préciser que lorsque le mésentère est lésé il s’agit principalement de lésions au niveau des artères et veines mésentériques et que les conséquences peuvent donc être graves puisqu’il y a risque d’hémorragie. En ce sens, le mésentère est une structure d’un grand intérêt. De manière générale, les lésions mésentériques peuvent être associées à des hémorragies très importantes contrairement aux lésions de l’intestin grêle. En effet si on regarde le réseau vasculaire du mésentère, l’intestin grêle est en liaison avec les vaisseaux de plus faible diamètre. Une étude de Asensio et al. [ASE99] qui s’appuie sur la segmentation des artères mésentériques de Fullen et al. [FUL72] suggère qu’une rupture de l’artère mésentérique supérieure est associée à un risque de décès supérieur à 25% , et qui peut même atteindre 100% près de la racine .

Mécanismes lésionnels des organes creux

Les termes employés pour décrire les différentes lésions proviennent principalement du domaine de la médecine que de celui de la mécanique (la nuance entre les différents termes n’est pas claire). En effet, on retrouve les termes suivants :
– lacération
– déchirure
– perforation
– rupture
– avulsion : arrachement
– extraction
– contusion : lésion produite par la pression ou le choc d’un corps mousse avec ou sans déchirure des téguments (contusion simple)
– sténose : rétrécissement.

Tout d’abord, il faut préciser que cette recherche bibliographique n’a pas mis en évidence de données expérimentales et quantitatives concernant la cinématique interne de l’abdomen. En effet, il est très difficile à l’heure actuelle et avec les moyens existant d’obtenir la cinématique des organes. Les mécanismes suivants, s’appuyant sur des hypothèses cinématiques, sont donc des propositions formulées, le plus souvent, par des cliniciens. Ceux-ci représentent leur compréhension des mécanismes lésionnels suite aux nombreuses observations menées et peuvent donc avoir un intérêt en tant que tels. Ces propositions sont donc des mécanismes envisageables mais pour l’instant, incertains puisque non confirmés expérimentalement.

Revue bibliographique : Les modèles « éléments finis » de l’abdomen 

L’expérimentation sur corps humain est essentielle pour accéder aux propriétés mécaniques des tissus et tenter d’appréhender les mécanismes lésionnels. Toutefois, elle est très difficile à mettre en œuvre. C’est pourquoi, l’expérimentation est de plus en plus complétée par de la simulation numérique. Différents facteurs ont aidé au développement des modèles numériques par éléments finis :
– l’amélioration des moyens de calcul
– un coût inférieur par rapport aux essais sur sujets humains et sur mannequins
– une représentation plus fidèle en terme de géométrie mais également en terme de comportement mécanique
– le fait d’avoir accès aux déplacements, aux contraintes et aux déformations des structures anatomiques.

Les modèles répertoriés sont des modèles numériques d’être humain correspondant à un homme moyen. On notera que différents degrés de détails sont présents au niveau des organes abdominaux et que tous les modèles représentent les organes pleins (foie, rate et reins). Pour ce qui est des organes creux, l’estomac est l’organe le mieux représenté en terme de géométrie alors que les intestins sont le plus souvent modélisés par un ou plusieurs sacs. Les éléments de fixation des organes sont principalement modélisés par des interfaces de contact. La modélisation du réseau vasculaire se limite le plus souvent à la veine cave et à l’aorte. Les modèles présentés ci-après tentent de reproduire la cinématique de l’occupant ainsi que les réponses globales (effort, pénétration…) obtenues dans différentes configurations d’essais . La validation de ces modèles se fait le plus souvent sur la base de corridors expérimentaux. Il faut également noter que les modèles numériques ne sont encore que peu utilisés pour prédire les lésions des organes de l’abdomen et plus particulièrement celles des organes creux.

Table des matières

Introduction
Chapitre 1 : État de l’art
1.1. Eléments d’anatomie
1.1.1. La cavité péritonéale
1.1.2. Le mésentère
1.1.3. Disposition et moyens de fixation des organes
1.2. Revue épidémiologique : Lésions de l’abdomen
1.2.1. Bilan lésionnel de l’abdomen
1.2.2. Bilan lésionnel de l’appareil digestif
1.2.3. Lésions du mésentère
1.2.4. Mécanismes lésionnels des organes creux
1.2.5. Conclusion
1.3. Revue des essais mécaniques pour les organes abdominaux
1.3.1. Les organes pleins
1.3.2. Les organes creux
1.3.3. Les éléments de fixation
1.3.4. Conclusions
1.4. Revue bibliographique : Les modèles « éléments finis » de l’abdomen
1.5. Synthèse et problématique de l’étude
Chapitre 2 : Caractérisation des propriétés mécaniques du mésentère
2.1. Matériels et méthodes
2.1.1. Matrice d’essais
2.1.2. Prélèvement du mésentère et préparation des éprouvettes
2.1.3. Les moyens d’essais
2.1.4. Traitement des données
2.2. Résultas des essais
2.2.1. Localisation et aspect de la zone de rupture
2.2.2. Courbes Force vs. Déplacement
2.2.3. Efforts maximaux et déplacements associés
2.2.4. Contrainte vs. Déformation globale
2.2.5. Contrainte vs. Déformation moyenne
2.3. Discussion et conclusions
Chapitre 3 : Etude numérique – Eléments hexaèdres vs. éléments tétraèdres
3.1. Introduction
3.2. Aspect Numériques
3.2.1. Matériels et méthodes
3.2.2. Résultats
3.2.3. Discussion
3.3. Comportement global
3.3.1. Matériel et méthodes
3.3.2. Description des essais pour l’évaluation du comportement global
3.3.3. Résultats
3.3.4. Discussion
3.4. Conclusion
Chapitre 4 : Modélisation de l’abdomen – Comparaison d’approches de modélisation avec et sans interfaces internes et influence sur la cinématique du mésentère
4.1. Introduction
4.1.1. Description des modèles éléments finis
4.1.2. Propriétés matériaux des organes abdominaux
4.1.3. Type de chargement modélisé pour l’étude comparative
4.1.4. Comparaison des modèles
4.2. Résultats
4.2.1. Réponse mécanique globale
4.2.2. Variation de volume de la cavité abdominale
4.2.3. Cinématique globale et contraintes de Von Mises
4.2.4. Cinématique du mésentère et estimation de lésions du mésentère
4.3. Discussion et conclusions
Conclusions

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