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The use of a system for exsanguinating the limb (various tourniquets) is common in trauma and orthopedic surgery of the 4 limbs. For emergencies in hand surgery, when exploring finger wounds, the use of a digital tourniquet as a DM is justified: (i) on the one hand by the rapid exsanguination it provides,(ii) on the other hand by its indolence because it is placed in the locally anesthetized zone. Among the digital tourniquets available today is the ForgetMeNot® (FMN) produced by Arex®, a device made of an elastomer, silicone Sh42 platinum. In order to fully understand the problem related to the use of the finger tourniquet, we conducted a clinical study of the first generation of ForgetMeNot® (FMN1), to establish its effectiveness and response in the clinical setting in terms of ease of use, ease of removal, need to be cut and the risk of forgetting in the dressing. As a conclusion of this study, we found the need to redesign the FMN1 as it showed potential risks to the anatomical structures of the finger. We then worked on a new version of FMN. But in view of the numerous clinical feedbacks, it appeared that it would be necessary to iterate several times in order to achieve a performing FMN. We therefore proposed to develop a digital finger twin allowing us to test numerically different mechanical characteristics of the FMN to limit the clamping pressure so as not to reach the necrosis limits of the finger tissues impacted by the FMN clamping. Thus, in a first step, we characterized the silicone elastomer used in the FMN, we studied the effects of sterilization and then we characterized all the soft biological tissues composing a finger in order to identify the behavior laws to be integrated in a numerical twin. A first numerical model has been developed and will have to be improved later on.; L’utilisation d’un système d’exsanguination du membre (garrots divers) est courante en chirurgie traumatologique et orthopédique des 4 membres. Pour les urgences en chirurgie de la main, lors d’exploration de plaies de doigts, l’utilisation d’un garrot digital comme DM se justifie : (i)d’une part par l’exsanguination rapide qu’il procure,(ii)d’autre part par son indolence car il se place dans la zone localement anesthésiée. Parmi les garrots digitaux disponibles aujourd’hui, on trouve le ForgetMeNot® (FMN) produit par Arex®, un dispositif constitué d’un élastomère, la silicone Sh42 platine. Afin de bien appréhender le problème lié à l’utilisation du garrot doigt, avons réalisé une étude clinique qui porte sur la première génération de ForgetMeNot® (FMN1), pour établir son efficacité et sa réponse dans le contexte clinique en termes de facilité d’utilisation, facilité d’ablation, nécessité d’être coupé et le risque d’oubli dans le pansement. Comme conclusion de cette étude, nous avons constaté la nécessité de refaire la conception du FMN1 car il montrait des risques potentiels pour les structures anatomiques du doigt. Nous avons travaillé ensuite sur une nouvelle version, le FMN2. Mais au vu des nombreux retours cliniques, il apparaitrait qu’il sera nécessaire d’itérer plusieurs afin d’aboutir un garrot performant. Nous avons donc proposé de développé un jumeau numérique de doigt nous permettant dans un premier temps de tester numériquement différentes caractéristiques mécaniques du FMN permettant de limiter la pression de serrage pour ne pas atteindre les limites de nécroses des tissus du doigt impacté par le serrage du garrot. Ainsi, dans un premier temps, nous avons caractériser l’élastomère silicone utilisé dans le FMN, nous avons étudié les effets de la stérilisation puis nous avons caractérisé tous les tissus biologiques mous composant un doigt afin d’identifier les lois de comportement à intégrer dans un jumeau numérique. Un premier modèle numérique a donc été développé et devra être amélioré ultérieurement.

Running and various team sports generate transient vibrations in the soft tissues of the lower limb at each impact between the foot and the ground. These impacts and vibrations can generate significant mechanical stress, which increases the risk of overuse injury when not properly managed. The first objective of the thesis was devoted to the development of signal processing and statistical analysis methods to better characterize the impacts and vibrations encountered by athletes. The second objective was to define the external factors, such as practices, sports equipment, or neuromuscular fatigue, that modify the vibratory behavior in ecological practice. With the development of signal processing methods (continuous wavelet transform) and statistical methods (Statistical Parametric Mapping), we highlighted that soft tissue vibration was different from muscle vibration. Thus, accelerometers allow only a salient characterization of the muscle vibration compared to an ultrafast ultrasound. Besides, increasing running speed and sport specific tasks generated higher impact amplitude and frequency, as well as greater soft tissue vibration compared to in-line running. Among the sports equipment evaluated, only a sliding sports surface reduced the amplitude of the impact on the ground. An identification of the type of movement was made possible thanks to the measurement of the impacts and a convolutional neural network, allowing to cross the first step in the evaluation of the vibratory dose undergone by an athlete. Finally, a study carried out during the UTMB races put forward a strategy of protection of the neuromuscular system after trail-type efforts by decreasing the amplitude and the frequency of the vibrations of the most solicited muscles. It is now necessary to improve the characterization of muscle vibration with accelerometers fixed to the skin and to determine the effect of repetitive exposure to transient vibrations on the neuromuscular and musculoskeletal system.; La course à pied et les différentes pratiques sportives induisent des chocs et des vibrations transitoires au niveau des tissus mous à chaque impact. Ces impacts et vibrations peuvent générer un stress mécanique important, qui accroit le risque de fatigue et de blessure de sur-sollicitation. Le premier objectif de la thèse était consacré au développement de méthodes de traitement du signal d’accélération et d’analyse statistique afin de mieux caractériser les impacts et vibrations subies par le sportif. Le second objectif était de définir les facteurs externes, tels que le type de mouvement, le matériel sportif, ou la fatigue neuromusculaire, qui faisaient varier le comportement vibratoire en pratique écologique. Avec le développement de méthodes de traitement du signal (transformée en ondelettes continue) et statistiques (Statistical Parametric Mapping), nous avons montré que la vibration des tissus mous était différente de la vibration musculaire. Ainsi, les accéléromètres ne permettaient de caractériser que partiellement la vibration du muscle par rapport à une échographe ultra rapide. De plus, l’augmentation de la vitesse de course et les mouvements effectués lors de la pratique de sports collectifs génèrent des impacts à plus grande amplitude et à plus haute fréquence, ainsi que des vibrations des tissus mous plus amples que la course en ligne droite. Parmi le matériel sportif évalué, seul un revêtement sportif coulissant a permis de réduire l’amplitude de l’impact au sol. Une identification du type de mouvement a été rendu possible grâce à la mesure des impacts et l’usage d’un réseau de neurones convolutifs, permettant de franchir une première étape dans l’évaluation de la dose vibratoire subie par un sportif lors de sa pratique. Enfin, une étude réalisée lors des courses de l’UTMB a permis d’observer une stratégie de protection de l’organisme après des efforts de type trail en diminuant l’amplitude et la fréquence des vibrations des muscles les plus sollicités. Il reste nécessaire d’améliorer la caractérisation de la vibration musculaire avec des accéléromètres fixés sur la peau et de déterminer l’effet de l’exposition répétée à des vibrations transitoires sur le système neuromusculaire et musculo-squelettique.

Resume Introduction Les metastases cutanees (MC) localisees aux extremites sont des complications exceptionnelles des cancers solides, au pronostic severe. Dans la majorite des cas, elles simulent une infection. Nous en rapportons deux nouvelles observations de presentation originale. Observations Cas no 1 : un homme de 71 ans consultait pour suspicion de botryomycomes de la main gauche evoluant depuis 3 mois. Il avait pour antecedent deux carcinomes epidermoides (lingual et pulmonaire) en remission. L’examen clinique objectivait trois lesions bourgeonnantes de la main gauche. La biopsie d’une des lesions concluait a une metastase de carcinome epidermoide. Au bilan d’extension, on notait l’apparition de micronodules pulmonaires dissemines suspects de localisations secondaires. Cas no 2 : un homme de 68 ans consultait pour un œdeme du membre inferieur droit infiltre, dur, mal limite, qui evoluait depuis plusieurs mois. Six mois auparavant, il avait eu un adenocarcinome bronchique traite par lobectomie superieure gauche et dont le bilan d’extension ne revelait pas de lesion secondaire. Cliniquement, on notait un œdeme indure predominant au pied. La biopsie cutanee objectivait une metastase d’adenocarcinome. Le bilan d’extension montrait des lesions osteolytiques du tarse droit ainsi que des adenomegalies. Discussion Nous rapportons deux cas originaux de MC des extremites ayant permis de diagnostiquer une evolution tumorale. Il s’agit d’une complication rare, de presentation clinique variable, ayant un impact sur la prise en charge du cancer et sur le pronostic vital du patient. Ces observations illustrent l’importance d’evoquer le diagnostic en cas de lesions cutanees distales persistantes, a fortiori en cas d’antecedents neoplasiques.

Investigations on the ballistic behaviours of soft tissue materials are significant research in a medical and pharmaceutical framework. They mainly focus on particles penetrating or traveling into the soft materials. For instance, in the needle-free drug delivery, the micro-scale particles as drug powders are injected into skin with high velocity, and several factors should be considered such as the particle diameters, trajectories, and momentum or velocities of projectile in this process. There have been investigated by some experiments, but there is still no study from the numerical insights.The numerical methods are suitable to study these kinds of processes. Although grid-based methods like FEM have been powerful tools in engineering, the large distortions of elements exist when solid structures are extremely deformed. The methods based on the particle modelling are very suitable for simulating phenomena like the high velocity impacts. As the earliest meshless method, Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH) has been applied in solid dynamics because of its great potentials in simulating extremely large deformation and perforation of targets by various projectiles at high velocities. This thesis mainly studies the SPH method by developing a SPH code for solid dynamics, and then propose a numerical model based on SPH method to investigate the penetration process into soft tissues (gelatin and synthetic polymer SEBS gel (styrene-ethylene-butylene-styrene) considered as biofidelic soft tissue simulants) at micro-scale., Résumé : L’étude sur les impacts à hautes vitesses dans les tissus mous constituent un des pans de la recherche en biomécanique des chocs, et peuvent avoir des applications importantes en médecine, que ce soit à l’échelle microscopique ou macroscopique. La perforation d’un projectile dans les tissus mous doit être compris, à l’échelle macroscopique, pour analyser un impact ballistique perforant par exemple, mais également à plus petite échelle, avec l’administration de particules médicamenteuses à hautes vitesses au travers de différents tissus, comme la peau, en prenant en compte différents paramètres du phénomène, comme la vitesse d’impact ou la taille du projectile.Un des moyens efficace pour comprendre ces phénomènes à très hautes vitesses est la simulation numérique. Les modèles numériques doivent être alors validés par rapport à des tests expérinentaux permettant de s’assurer de leurs biofidélités.Bien que les méthodes basées sur un maillage comme la méthode des éléments finis sont des outils puissante, les grandes distorsions des éléments tels qu’ils peuvent apparaître lors d’impacts pénétrant génèrent des erreurs numériques importantes. Ainsi, des méthodes sans maillage baséessur une modélisation particulaire s’affranchissant de toutes grillessont très adaptées pour simuler à hautes vitesses et grandes déformations. Un des plus anciennes méthode, la méthode SPH (Smoothed Particles Hydrodynamics) a été appliquée, dans cette thèse à la mécanique du solide en grandes vitesses et grandes déformations. Cette thèse s’attache à étudier la méthode SPH en développant un code “maison” pour ls impacts perforants ou non, puis propose un modèle numérique pour étudier le processus de pénétration de projectiles dans les tissus mous (la gélatine et le polymère synthétique gel SEBS sont considérés dans la litérature comme des substituts de tissus biofidèles) à échelle micrométrique.

Arterial tissues are made of variously organized collagen and elastin networks and exhibit a highly nonlinear anisotropic behavior with the ability to sustain large reversible strains and to undergo a load-induced progressive morphological rearrangement of the microstructure. In the present study motivated by these specificities of arterial mechanics, we developed a detailed multi-scale model of the arterial wall. The framework of finite strain continuum micromechanics was employed in an incremental approach to compute stress, strain, and fiber reorientations. The extensions of Eshelby’s matrix-inclusion problem allowed for deriving analytical expressions for the concentration tensors, which relate the macroscopic strain rate tensor to phase-averaged strain rate and vorticity. The model accounts for the universal patterns across different scales in the two mechanically significant layers of arteries, namely the adventitia and the media. Furthermore, the multi-scale constitutive model was implemented in a non-linear finite element formulation to solve the structural model of the artery. The model was validated against different experimental data sets on arterial samples from different species. The results show that the model is able to estimate the contribution of each component into the macroscopic response of the tissue for different loading and can predict both the macroscopic response and microscopic fiber kinematics accurately. We submit that such model would help in predicting the evolution of the mechanical tissue response overtime during, for instance, remodeling and growth or damage., Les tissus artériels sont constitués de réseaux de collagène et d'élastine diversement organisés et présentent un comportement anisotrope hautement non linéaire ainsi que la capacité de supporter de grandes déformations réversibles. Ces dernières s'accompagnent d'un réarrangement progressif des réseaux de fibres induit parle chargement. Dans cette thèse, l'important couplage entre la morphologie de la microstructure artérielle et sa réponse mécanique nous a motivé à développer un modèle multi-échelle détaillé de la paroi artérielle. Le cadre de la micromécanique des milieux continus a été utilisé dans une approche incrémentale pour calculer la contrainte, la déformation et les réorientations de fibres. Les extensions du problème d'inclusion de la matrice d'Eshelby permettent d'obtenir des expressions analytiques pour les tenseurs de concentration, qui relient le tenseur de vitesse de déformation macroscopique à la vitesse de déformation et à la vorticité moyennés sur les phases. Nous avons modélisé séparément le comportement de l'adventice et de la média, avant de proposer un modèle complet pour l'artère. De plus, le modèle de comportement multi-échelle a été implémenté dans une formulation éléments finis non linéaire, afin de réaliser des calculs de structure sur l'artère. Le modèle a été validé par différents ensembles de données expérimentales sur des échantillons artériels de différentes espèces. Les résultats montrent que le modèle est capable d'estimer la contribution de chaque tunique dans la réponse macroscopique du tissu pour différents chargements et peut prédire avec précision à la fois la réponse macroscopique et la cinématique microscopique des fibres.

Le synovialosarcome est une tumeur maligne rare, soit 10% des sarcomes des tissus mous. Il se développe habituellement au niveau des membres et sa localisation pulmonaire est exceptionnelle. Nous rapportons un cas clinique de synovialosarcome du poumon chez un homme de 54 ans découvert à un stade localisé. Cette tumeur, extrêmement rare, présente un phénotype immunohistochimique particulier, qui contribue fortement au diagnostic. L'étude cytogénétique confirme le diagnostic en montrant la présence de la translocation spécifique t (X; 18), qui caractérise le synovialosarcome quelle que soit sa localisation anatomique. À travers cette observation, nous insistons sur les caractéristiques anatomo-cliniques, thérapeutiques et pronostiques de cette tumeur rare souvent méconnue par les cliniciens.

Le disque de l'articulation temporomandibulaire est un fibrocartilage qui assure la congruence des structures osseuses de l'articulation temporomandibulaire (ATM). C'est un élément crucial de l'ATM et plusieurs pathologies sont liées au disque. Pour mieux comprendre ce tissu mou, six échantillons de disque porcin ont été testés en compression sphérique locale. Le banc de mesure a permis de reproduire les conditions physiologiques, grâce à des condyles imprimés en 3D servant de porte-échantillons, ainsi qu’un environnement d'essai humide à travers une chambre d'essai remplie d'une solution physiologique contrôlée en température et différentes vitesses de chargement pour couvrir la gamme physiologique d'activités de l’articulation. Les essais ont révélé le comportement non-linéaire et visqueux du tissus et les résultats ont permis de constituer une riche base de données. Le banc de mesure a permis de tester les échantillons dans leur intégralité. Cette condition est primordiale car le disque de l'articulation temporomandibulaire est le site de contraintes internes, ce qui a pu être analyser grâce aux déformations résiduelles. De plus, des outils d'interprétation par simulation permettant de définir des lois de comportement adaptées au disque l'articulation temporomandibulaire ont été développés. Par conséquent, une analyse théorique a été effectuée sur la compression sphérique de couches fines enrichie par des simulations par éléments finis. Les courbes de contrainte-déformation résultantes ont conduit à des paramètres constitutifs alimentant des modèles éléments finis tridimensionnels d'essais de compression sphérique sur le disque ATM. En conclusion, ces travaux fournissent des données et des outils conduisant à de larges perspectives de simulation de l'articulation temporomandibulaire qui peuvent être utilisées pour prédire son comportement dans des conditions données.; he temporomandibular joint disc is a fibrocartilage that provides congruency of the bony structures of the temporomandibular joint (TMJ). It is a crucial element of the TMJ and several TMJ pathologies are related to the disc. To better understand this soft tissue six porcine TMJ disc samples were tested in local spherical compression tests. The experimental setup included physiological conditions, provided by 3D printed condyles as sample holder, humid test environment using a testing chamber filled with physiological solution at a controlled temperature and different test velocities to cover the physiological range of joint activities. The experiments revealed the non-linear and viscous tissue behaviour leading to the creation of a database. The experimental setup allowed testing the disc samples in its integrity. This is a paramount condition since the TMJ disc is the site of internal strains, which has been shown through residual strain analysis. Furthermore, interpretation tools through simulation allowing defining constitutive laws suitable for the temporomandibular joint disc were developed. Therefore, theoretical analysis has been performed on thin layer spherical compression enriched by finite element analysis simulations. Resulting stress-strain curves led to constitutive parameters feeding three dimensional finite element models of spherical compression tests on the TMJ disc. In conclusion, this work provides data and tools leading to large perspectives regarding simulation of the temporomandibular joint that can be used to predict its behaviour for given conditions.

Le disque de l'articulation temporomandibulaire est un fibrocartilage qui assure la congruence des structures osseuses de l'articulation temporomandibulaire (ATM). C'est un élément crucial de l'ATM et plusieurs pathologies sont liées au disque. Pour mieux comprendre ce tissu mou, six échantillons de disque porcin ont été testés en compression sphérique locale. Le banc de mesure a permis de reproduire les conditions physiologiques, grâce à des condyles imprimés en 3D servant de porte-échantillons, ainsi qu’un environnement d'essai humide à travers une chambre d'essai remplie d'une solution physiologique contrôlée en température et différentes vitesses de chargement pour couvrir la gamme physiologique d'activités de l’articulation. Les essais ont révélé le comportement non-linéaire et visqueux du tissus et les résultats ont permis de constituer une riche base de données. Le banc de mesure a permis de tester les échantillons dans leur intégralité. Cette condition est primordiale car le disque de l'articulation temporomandibulaire est le site de contraintes internes, ce qui a pu être analyser grâce aux déformations résiduelles. De plus, des outils d'interprétation par simulation permettant de définir des lois de comportement adaptées au disque l'articulation temporomandibulaire ont été développés. Par conséquent, une analyse théorique a été effectuée sur la compression sphérique de couches fines enrichie par des simulations par éléments finis. Les courbes de contrainte-déformation résultantes ont conduit à des paramètres constitutifs alimentant des modèles éléments finis tridimensionnels d'essais de compression sphérique sur le disque ATM. En conclusion, ces travaux fournissent des données et des outils conduisant à de larges perspectives de simulation de l'articulation temporomandibulaire qui peuvent être utilisées pour prédire son comportement dans des conditions données.; he temporomandibular joint disc is a fibrocartilage that provides congruency of the bony structures of the temporomandibular joint (TMJ). It is a crucial element of the TMJ and several TMJ pathologies are related to the disc. To better understand this soft tissue six porcine TMJ disc samples were tested in local spherical compression tests. The experimental setup included physiological conditions, provided by 3D printed condyles as sample holder, humid test environment using a testing chamber filled with physiological solution at a controlled temperature and different test velocities to cover the physiological range of joint activities. The experiments revealed the non-linear and viscous tissue behaviour leading to the creation of a database. The experimental setup allowed testing the disc samples in its integrity. This is a paramount condition since the TMJ disc is the site of internal strains, which has been shown through residual strain analysis. Furthermore, interpretation tools through simulation allowing defining constitutive laws suitable for the temporomandibular joint disc were developed. Therefore, theoretical analysis has been performed on thin layer spherical compression enriched by finite element analysis simulations. Resulting stress-strain curves led to constitutive parameters feeding three dimensional finite element models of spherical compression tests on the TMJ disc. In conclusion, this work provides data and tools leading to large perspectives regarding simulation of the temporomandibular joint that can be used to predict its behaviour for given conditions.

Implant restorations in the anterior sector represent for the dental surgeon a real challenge, as much esthetic, biological, as functional. This success does not only depend on the implant and the final prosthesis. Indeed, the dental surgeon must integrate a set of parameters in order to obtain harmony between soft tissue and prosthetic restoration.This work shows the interest of the implant -supported temporary prosthesis in the management of soft tissues in the esthetic zone, as well as in the integration and stability of the prosthesis of use.; Les restaurations prothétiques supra implantaires en secteur antérieur représentent pour le chirurgien-dentiste, un réel défi, tant esthétique, biologique, que fonctionnel. Cette réussite ne dépend pas uniquement de l’implant et de la prothèse définitive. En effet, le chirurgien-dentiste doit intégrer un ensemble de paramètres afin d’obtenir une harmonie entre tissus mous et restauration prothétique.Ce travail montre l’intérêt de la prothèse transitoire supra-implantaire dans l’aménagement des tissus mous en zone esthétique, ainsi que dans l’intégration et la stabilité de la prothèse d’usage.

EnglishStudies on dry human skulls have shown that nasal cavity (NC) morphology varies with eco-geographic factors. These findings have been used by some authors to interpret the facial morphology of Neanderthals. However, respiratory and air-conditioning functions are primarily carried out by the nasal airways (NA), which are delimited by mucosa. The aims of this study were to test whether: (1) NC volume (V) and surface-area-to-volume ratio (SA/ V) are proportional to NA counterparts; (2) measurements for male NC and NA are larger than in females; (3) the centroid size (CS) of a set of landmarks measured on NC provides a reliable proxy for NC V. Head CT (computed tomography) images of adult patients (N = 30) at the University Hospital of Bordeaux were selected retrospectively. NA were defined by segmenting the lumen corresponding to the functional volume. NC was defined by adding to NA the soft tissues delimited by the bones forming the NC. The coordinates of 16 landmarks measured on NC bones were recorded. A rather low correlation was found between NA and NC V while NA SA/V and NC SA/V were not correlated. No significant differences were found between male and female NA and NC measurements. A rather low correlation was found between NC Vand NC CS. If these preliminary results were to be confirmed by future studies, results using NC as a proxy for NA focusing on air-conditioning and respiratory energetics might need to be re-interpreted. francaisPlusieurs etudes sur des crânes secs humains ont revele que la morphologie de la cavite nasale (NC) varie selon des facteurs ecogeographiques. Ces resultats ont ete utilises par certains auteurs pour interpreter la morphologie faciale des Neandertaliens. Cependant, les fonctions respiratoires et le conditionnement de l’air sont assures en premier lieu par les voies aeriennes nasales (NA) qui sont delimitees par une muqueuse. Les buts de cette etude etaient de tester si : 1) le volume (V) et le rapport de l’aire surfacique sur le volume (NA/V) de NC sont proportionnels a ceux de NA ; 2) NC et NA sont plus grandes chez les hommes ; 3) la taille centroide (CS) represente un indicateur fiable du V de NC. Des images tomographiques d’individus adultes (N = 30) du CHU de Bordeaux ont ete selectionnees de maniere retrospective. NA etaient definies par la segmentation du lumen correspondant au volume fonctionnel. NC etait definie en ajoutant a NA les tissus mous delimites par les os formant NC. Les coordonnees de 16 landmarks mesures sur les os de NC ont ete enregistrees. Une faible correlation a ete trouvee entre les V de NA et NC tandis qu’aucune n’a ete identifiee entre NA SA/Vet NC SA/V. Aucune difference significative entre hommes et femmes n’a ete trouvee. Une correlation relativement faible a ete identifiee entre NC V et NC CS. Si ces resultats preliminaires venaient a etre confirmes par de futures etudes, les resultats utilisant NC comme un proxy pour NA pour l’etude des capacites respiratoires et du conditionnement de l’air devraient etre reinterpretes.

Introduction : Dans le cadre d'une chirurgie de Le Fort 1, il est important d'anticiper les effets indésirables qui peuvent se produire dans la région naso-labiale. Des facteurs peropératoires tels que l'étendue de la dissection chirurgicale, le type de fermeture et de reconstruction des tissus mous péri-nasaux semblent influencer la réponse des téguments. Ces dernières années, plusieurs techniques ont été proposées pour tenter de contrôler ces changements. Matériels et méthodes : Les auteurs présentent ici une alternative peu invasive. Il s'agit d'une technique chirurgicale permettant de contrôler à la fois l'élargissement de la distance qui sépare les ailes du nez et le raccourcissement des lèvres.

Introduction : L’objectif de l’étude est de rechercher le lien entre certaines caractéristiques physiques du visage et l’intention de donner un caractère psychologique «bon» ou «mauvais» aux personnages de dessins animés. Matériels et méthodes : Nous avons réalisé 60 tracés céphalométriques et comparé, à l’aide de tests statistiques, les profils. Résultats : Le profil «mauvais» se rapprocherait plus du profil «normal» humain réel que le profil «bon». Les profils perçus dans les dessins animés comme «bons» seraient stéréotypés. Ainsi, tout profil sortant de la norme peut être interprété comme désagréable et associé à des traits de caractères «mauvais». Le profil-type du personnage «mauvais» possède un nez plus long (proéminence nasale plus grande), une proéminence mentonnière plus importante (angle cutané H plus important) et un étage supérieur plus grand que l’étage inférieur, ce qui est l’inverse du profil-type du personnage «bon». Discussion : Ces portraits types traduisent et influencent les préjugés (inconscients) du jeune et moins jeune spectateur (et du dessinateur) envers ses semblables.

Resume Les traumatismes de la face sont frequents chez l’enfant et souvent banalises. La face, tres vascularisee, est le siege de saignements impressionnants sur le lieu de l’accident mais souvent sous-estimes chez l’enfant car il existe une vasoconstriction arterielle immediate tres developpee. La masse sanguine est de 80 mL/kg chez le nouveau-ne, soit 250 mL au total pour atteindre 70 mL/kg a partir de l’âge d’un an. L’evaluation doit etre rigoureuse sous peine d’une decompensation brutale. Concernant les plaies, la reparation primaire doit etre d’emblee parfaite ou optimale en cas de delabrement. Le dogme est d’etre conservateur et le parage doit etre minimaliste. La reparation minutieuse necessite souvent une anesthesie generale, surtout chez les jeunes enfants afin de permettre un affrontement parfait des berges et des lignes cutaneo-muqueuses. Les pertes de substance doivent etre traitees par cicatrisation dirigee. Il n’est jamais effectue de lambeaux immediats chez l’enfant pour les raisons developpees plus loin. Vu l’elasticite du squelette facial, les fractures necessitent un choc violent pour survenir mais la clinique peut etre trompeuse. Deux fractures sont souvent peu symptomatiques au niveau des signes faciaux et peuvent etre meconnues : la fracture du condyle et sa complication l’ankylose osseuse temporomandibulaire, la fracture du plancher de l’orbite et sa diplopie definitive. Il faut savoir suspecter une maltraitance devant des lesions d’âges differents, et une discordance entre l’histoire racontee et les lesions constatees. Une fois eliminee l’urgence vitale, l’urgence faciale est d’abord a l’œil car les plaies et contusions du globe, souvent sous-evaluees, menacent la vision et relevent de l’urgence ophtalmologique. L’urgence est ensuite la fracture du plancher de l’orbite sous sa forme dite « en trappe », apanage de l’enfant. La fracture du plancher de l’orbite associee a une immobilite de l’œil et des vomissements incoercibles est la 2 e vraie urgence car elle met en jeu le pronostic de la motricite de l’œil et necessite une intervention en urgence. Enfin, les traumatismes dentaires de l’enfant ne doivent pas etre negliges en raison de leurs consequences fonctionnelles et esthetiques. La cicatrisation primaire est le plus souvent rapide mais les cicatrices restent longtemps inflammatoires. Le risque hypertrophique existe en cas de contusions et dilacerations associees aux plaies mais aussi pendant la periode pubertaire et dans certaines localisations. L’âge interfere sur le resultat car la croissance va soit ameliorer soit aggraver le resultat initial, en fonction de la localisation et du mecanisme. Le suivi specialise secondaire et prolonge est capital au plan fonctionnel, esthetique et psychologique.

Fibre networks are ubiquitous structures in biological tissues, both at the macroscopic level being the main ingredient in soft tissues and at the microscopic level, as constituents of collagen structures or the cytoskeleton. The goal of this work is to propose a model based on the physical microstructure of fibre networks in order to provide an understanding of the mechanical behaviour of biological fibre networks. The current model starts from fibres sliding with respect to one another and interacting via spring-like cross-bridges. These cross-bridges can attach and detach stochastically with a load-dependent detachment rate. Compared to existing modelling approaches, this work features a dynamic sliding configuration for the interacting fibres and discrete binding sites which permit attachment on localised spaces of the fibre. The detachment of cross-bridges is based on thermal diffusion out of an energy well, following the Kramers rate theory. This theory provides a physical background to the detachment dynamics as well as a natural load dependency in the tilting of the energy landscape by the load force. The model provides two modes by which the depicted system may be driven: an imposed velocity driving, called a hard device and an imposed load driving, called a soft device. The work also provides a way of visualising the behaviour of the model by performing a stochastic simulation. The simulations provided present two algorithms, each tailored to represent the driving of the system, whether in hard or soft device, respecting the causality in each of the driving mode. Simulation results are explored via data visualisation of simulation output. These visualisation serve as an entry point into parametric investigation of the model behaviour and anchor the interpretation of the results into physical systems. In particular, the influence of binding site spacing, one of the key features of the model, is investigated. We also investigate the effects of complex loading paths (transitory, cyclic, etc.) which can be associated to the physiological loadings fibrous tissues.; Les réseaux de fibre sont une structure omniprésente dans les tissus biologiques, aussi bien au niveau macroscopique, où ils sont l'ingrédient principal des tissus mous, qu'au niveau microscopique, en tant que constituants des structures collagèniques ou du cytosquelette. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer un modèle basé sur la microstructure physique des réseaux de fibres afin d'obtenir une compréhension du comportement mécanique des réseaux de fibres biologiques. Le modèle est basé sur une description de fibres glissant les unes par rapport aux autres et interagissant via des ponts qui se comportent comme des ressorts. Ces ponts peuvent s'attacher et se détacher de manière stochastique avec un taux de détachement qui dépend de la force subie. Comparé aux modélisations existantes, notre travail met en jeu une configuration en glissement dynamique des fibres, ainsi que des sites d'attachement discrets ne permettant l'attachement qu'à des endroits localisés de la fibre. Le détachement des ponts est basé sur la diffusion thermique hors d'un puit de potentiel suivant la théorie de Kramers. Cette théorie donne un contexte physique à la dynamique du détachement ainsi qu'une dépendance naturelle du détachement au chargement via l'inclinaison du paysage énergétique par la force de chargement. Le modèle donne deux modes de contrôle du système : un contrôle à vitesse imposée, appelé système dur, et un contrôle à force imposée, appelé système mou. Notre travail permet également de visualiser le comportement du système à travers une simulation stochastique. Les simulations offrent deux algorithmes, chacun adapté à la méthode de contrôle du système, en système dur ou mou et respectant la causalité dans chacun des modes. Les résultats de la simulation sont explorés via la visualisation des données sortantes de la simulation, qui servent de support pour l'investigation paramétrique du comportement du modèle et ancrent l'interprétation physique des résultats. En particulier, l'influence de l'espacement des sites d'attachement du système, un point caractéristique du modèle, est examiné. De même, nous explorons l'effet de chargements complexes (transitoires, cycliques, etc.) qui représentent les chargements physiologiques des tissus fibreux.

Introduction : Ballistic trauma are responsible for variable multitissue lesions which management is different from the usual traumatology. The purpose of this study is to report the experience of Togo Level 2 Hospital of Kidal on ballistic trauma in operational zone in North Mali. Methodology : It was a retrospective descriptive and transversal study on 22 months, from November 1, 2015 to August 31, 2017 ; including projectiles injured admitted to the Togo Level 2 Hospital of Kidal. Results : One hundred and fifty-two injured including 149 men and 3 women were registered. The average age was 29.6 years (extremes : 19 years and 56 years). The soldiers were the most affected (92.8%). Shrapnel were the main lesion agents (73.7%). Soft tissue lesions were predominant (65.1%), followed by fractures (15.1%). Members were the most affected sites. The management consisted of the search and the correction of the vital distress, and the specific care of ballistic lesions. The outcome was favorable for 115 injured (75.6%). 21 injured (13.8%) were evacuated to a higher level hospital. 16 cases (10.5%) of death including 15 (9.8%) before admission were registered. Conclusion : The management of injured according to the priciples of war surgery conditions the prognosis. Introduction : Les traumatismes balistiques sont a l’origine de lesions pluritissulaires variables dont la prise en charge est differente de la traumatologie civile. Le but de cette etude est de rapporter l’experience de l’Hopital Niveau 2 Togo de Kidal sur les traumatismes balistiques en zone operationnelle au Nord-Mali. Methodologie : Il s’est agi d’une etude retrospective descriptive et transversale sur 22 mois couvrant la periode du 1 er Novembre 2015 au 31 Aout 2017 ; incluant les blesses par projectiles admis a l’Hopital Niveau 2 Togo de Kidal. Resultats : Cent cinquante-et-deux blesses dont 149 hommes et 3 femmes ont ete enregistres. L’âge median etait de 29,6 ans (extremes : 19 ans et 56 ans). Les militaires etaient les plus atteints (92,8%). Les lesions etaient provoquees par les eclats d’obus dans 73,7% des cas. Elles etaient dominees par les lesions des tissus mous (65,1%), suivies des fractures (15,1%). Les membres etaient les sites les plus touches. La prise en charge consistait a la recherche et a la correction des detresses vitales, et a la prise en charge specifique des lesions balistiques. L’evolution etait favorable chez 115 blesses (75,6%). Vingt-et-un blesses (13,8%) avaient ete evacues vers un hopital de niveau superieur. Il y avait 16 cas (10,5%) de deces dont 15 (9,8%) avant l’admission. Conclusion : La prise en charge des blesses selon les principes de la chirurgie de guerre conditionne le pronostic.

The endodontic surgery has become a current act in dentistry. Although a lot of studies analysing the hard tissues cicatrisation have been conducted, few of them were about soft tissues evolution. This is why we are going to be interested in the becoming of the soft tissues after the surgery in order to determine what are the consequences of the incision line. After a brief reminder of the indications of endodontic surgery and the protocol, we will describe the different types of flaps that the practitioner can perform with the advantages and disadvantages of each. We will then focus on the management of the flap during the surgical phase as well as its post-surgical cicatrisation. We will conclude this work by analyzing the results of various clinical studies.; La chirurgie endodontique est devenue un acte courant dans la dentisterie. Bien que beaucoup d’études analysant la cicatrisation des tissus durs aient été réalisées, très peu se sont intéressées à l’évolution des tissus mous. C’est pourquoi nous allons nous intéresser dans ce travail au devenir des tissus mous après la chirurgie afin de pouvoir déterminer quelles sont les conséquences du tracé d’incision sur ceux-ci. Après un bref rappel des indications de la chirurgie endodontique et du protocole, nous décrirons les différents types de lambeau que peut réaliser le praticien avec les avantages et inconvénients de chacun. Nous nous intéresserons ensuite à la gestion du lambeau pendant la phase chirurgicale ainsi qu’à sa cicatrisation post-chirurgicale. Nous conclurons ce travail par l’analyse des résultats de différentes études cliniques.

Soft tissue sarcomas are rare tumours. Conservative surgery followed by postoperative radiation therapy represents the gold standard in the majority of cases. Postoperative radiotherapy improves local control without affecting survival. Besides the quality of surgical excision, which remains the major prognostic factor, the importance of the irradiation volume and particularly margins used in external beam radiotherapy were also found to influence local control of the disease. In this study, we propose to conduct a literature review on the present state of our knowledge on this subject in the form of an articulated controversy: in favour or opposed to large margins in external radiotherapy.

In-vivo characterization of biological soft tissues is a key step toward patient-specific biomechanical simulation and planning of intra-operative assisted surgery. These tissues’ structures are usually highly heterogeneous due to the variety of their constituents (skin, mucosa, muscle fibers, fat, fascia, vascularization, etc.). In particular, their local mechanical properties may change with depth.Among various characterization techniques, aspiration method is a standard due to its simplicity: tissue is aspirated through a hole while measuring the negative pressure and the associated apex height. An inverse problem is then solved to identify the material mechanical properties. In the literature, the apex height was usually measured using a camera, which induced design difficulties, in particular regarding the required sterilization process for in-vivo measurements.This thesis aims at developing new practical aspiration techniques and inverse analyze techniques to deal with these challenges.First, the aspiration method is revisited, replacing the apex height optical measurement by the measurement of the aspirated tissue volume. In the proposed method the system head was reduced to a simple tube: sterilization becomes easy and the aspiration aperture diameter can be changed according to experimental requirements. The proposed system is thus probably among the simplest, lightest and most inexpensive devices one could achieve.Then, many studies are developed: (i) a comparison of this volume-based method with classical techniques based on optical measurements, (ii) the validation of the volume-based aspiration device and inverse identification on soft homogeneous synthetic materials, (iii) the development of a method for in-vivo identification of multi-layered soft tissues and its validation on two-layer synthetic samples, and (iv) a method for real-time inverse mechanical identification of constitutive materials using the aspiration results.The experimental signal-to-noise ratio in raw volume measurements obtained either optically or by the volume-based method were compared. The effects on the accuracy of various experimental parameters were investigated and quantified: the volume measurement was proved to present the same order or even better accuracy compared to optical measurements.To validate the inverse identifications using the volume-based aspiration method, silicone samples were then made and characterized using (1) aspiration, and, as references, two standard tests such as (2) uniaxial and (3) equibiaxial extension tests. Performing a Finite Element (FE) inverse identification on the experimental results provided Young’s moduli similar to classical tests with about 7% maximum overestimation for the silicones. This underlines a significant improvement of the measurement method accuracy compared to the literature (about 30% relative overestimation).In the proposed device, the aspiration aperture diameter can be easily changed. This feature was used to develop a new method to characterize the mechanical properties as well as the superficial layers’ thicknesses in multi-layer soft tissues. A proof of concept was experimentally validated on two-layer artificial soft silicone specimens. As a conclusion, the superficial layer thicknesses and the materials Young’s moduli were identified with a maximum error of 4 and 8%, respectively. Such results thus provide encouraging perspectives for the in-vivo characterization of two-layer anatomical structures such as skin and sub-dermal tissues.Eventually, a Design Of Experiment (DOE) method was applied to drastically decrease the computation time involved during the inverse identification step, which is a prerequisite for any use in a clinical routine. The identifications using the DOE method were compared with the reference characteristics of the investigated silicones and maximum errors of 10 and 12% were obtained for the homogeneous and two-layer samples, respectively.; Cette thèse s’inscrit dans la démarche de caractérisation mécanique des tissus mous du vivant in situ et in vivo par un dispositif de succion utilisable en salle opératoire. L’objectif est de fournir au chirurgien un outil simple, efficace, et si possible de coût réduit, pour estimer les propriétés mécaniques spécifiques au patient et en temps réel afin guider leur décisions. Malheureusement, les structures biologiques sont souvent hétérogènes due à leur composition (peau, muqueuse, fibres musculaires, matière adipeuse, fascias, vascularisation, …). En particulier, ces structures biologiques présentent un gradient de propriétés mécanique dans la profondeur. Il s’agit donc de répondre à un problème complexe, d’autant plus qu’il est nécessaire de proposer une méthode non destructive adaptée à une mesure in situ et in vivo en salle opératoire.Parmi les procédés de caractérisation mécanique rencontrés, les méthodes basées sur la succion sont courantes. Ce procédé de mesure consiste à aspirer un volume de tissu mou à travers une ouverture en mesurant simultanément la pression et la hauteur de tissu dans l’enceinte. Une procédure d’identification inverse est ensuite mise en place pour identifier les propriétés mécaniques du tissu. Cette mesure de hauteur étant généralement effectuée à l’aide d’une caméra, le design des systèmes rencontrés reste cependant délicat, en particulier pour respecter les contraintes d’encombrement et de stérilisation des systèmes.Au cours de ce travail, la méthode d’aspiration a été revisitée en remplaçant la mesure de hauteur par une mesure de volume. L’extrémité du dispositif d’aspiration se réduit maintenant à un simple tube : le système fourni est donc facilement stérilisable, le diamètre et la géométrie de l’ouverture peuvent être choisis en fonction des objectifs des mesures à effectuer. Il semble donc difficile d’imaginer un système plus simple, d’encombrement plus réduit et de coût inférieur à celui-ci.Plusieurs problématiques ont été étudiées autour de ce nouveau système :les précisions de mesures obtenues par volume ou, plus classiquement, par caméra ont été confrontées. Au bilan, la mesure de volume présente un ratio signal/bruit similaire ou inférieur aux mesures de volume obtenues par caméra. L’impact de différents paramètres expérimentaux a été évalué et quantifié, permettant d’optimiser la qualité des mesures.les résultats d’identification inverse ont été validés sur des échantillons en silicone. Leur matériau constitutif a été caractérisé pour référence en traction uniaxiale et par bulge test. Les modules de Young obtenus par identification inverse sur le test d’aspiration (calcul itératif par Elements Finis) montrent une sur-estimation de 7% au maximum avec les résultats des tests de référence. Ce résultat est une amélioration significative par rapport aux sur-estimations de 30% rencontrées dans la littérature.les caractéristiques du système ont été mises à profit pour mesurer directement l’épaisseur et les propriétés mécaniques de couches superficielles de tissus multicouches sans autre système de mesure. La preuve de concept a été effectuée expérimentalement sur un échantillon artificiel constitué de deux silicones différents. Au bilan, l’épaisseur de la couche supérieure a été identifiée avec une erreur inférieure à 4% , les modules de Young des deux matériaux avec une erreur inférieure à 8%. Ces résultats sont jugés très encourageants pour une future application de la méthode à des tissus du vivant.une méthode d’identification inverse des propriétés mécaniques en temps réelle a été développée. Cette procédure est basée sur une réduction de modèle et fournit également des indications sur la sensibilité de l’identification aux différents paramètres expérimentaux. L’utilisation de cette méthode d’inversion a montré une erreur d’identification de 10 et 12% par rapport aux valeurs de références sur les spécimens constitués de deux couches de silicones.

In-vivo characterization of biological soft tissues is a key step toward patient-specific biomechanical simulation and planning of intra-operative assisted surgery. These tissues’ structures are usually highly heterogeneous due to the variety of their constituents (skin, mucosa, muscle fibers, fat, fascia, vascularization, etc.). In particular, their local mechanical properties may change with depth.Among various characterization techniques, aspiration method is a standard due to its simplicity: tissue is aspirated through a hole while measuring the negative pressure and the associated apex height. An inverse problem is then solved to identify the material mechanical properties. In the literature, the apex height was usually measured using a camera, which induced design difficulties, in particular regarding the required sterilization process for in-vivo measurements.This thesis aims at developing new practical aspiration techniques and inverse analyze techniques to deal with these challenges.First, the aspiration method is revisited, replacing the apex height optical measurement by the measurement of the aspirated tissue volume. In the proposed method the system head was reduced to a simple tube: sterilization becomes easy and the aspiration aperture diameter can be changed according to experimental requirements. The proposed system is thus probably among the simplest, lightest and most inexpensive devices one could achieve.Then, many studies are developed: (i) a comparison of this volume-based method with classical techniques based on optical measurements, (ii) the validation of the volume-based aspiration device and inverse identification on soft homogeneous synthetic materials, (iii) the development of a method for in-vivo identification of multi-layered soft tissues and its validation on two-layer synthetic samples, and (iv) a method for real-time inverse mechanical identification of constitutive materials using the aspiration results.The experimental signal-to-noise ratio in raw volume measurements obtained either optically or by the volume-based method were compared. The effects on the accuracy of various experimental parameters were investigated and quantified: the volume measurement was proved to present the same order or even better accuracy compared to optical measurements.To validate the inverse identifications using the volume-based aspiration method, silicone samples were then made and characterized using (1) aspiration, and, as references, two standard tests such as (2) uniaxial and (3) equibiaxial extension tests. Performing a Finite Element (FE) inverse identification on the experimental results provided Young’s moduli similar to classical tests with about 7% maximum overestimation for the silicones. This underlines a significant improvement of the measurement method accuracy compared to the literature (about 30% relative overestimation).In the proposed device, the aspiration aperture diameter can be easily changed. This feature was used to develop a new method to characterize the mechanical properties as well as the superficial layers’ thicknesses in multi-layer soft tissues. A proof of concept was experimentally validated on two-layer artificial soft silicone specimens. As a conclusion, the superficial layer thicknesses and the materials Young’s moduli were identified with a maximum error of 4 and 8%, respectively. Such results thus provide encouraging perspectives for the in-vivo characterization of two-layer anatomical structures such as skin and sub-dermal tissues.Eventually, a Design Of Experiment (DOE) method was applied to drastically decrease the computation time involved during the inverse identification step, which is a prerequisite for any use in a clinical routine. The identifications using the DOE method were compared with the reference characteristics of the investigated silicones and maximum errors of 10 and 12% were obtained for the homogeneous and two-layer samples, respectively., Cette thèse s’inscrit dans la démarche de caractérisation mécanique des tissus mous du vivant in situ et in vivo par un dispositif de succion utilisable en salle opératoire. L’objectif est de fournir au chirurgien un outil simple, efficace, et si possible de coût réduit, pour estimer les propriétés mécaniques spécifiques au patient et en temps réel afin guider leur décisions. Malheureusement, les structures biologiques sont souvent hétérogènes due à leur composition (peau, muqueuse, fibres musculaires, matière adipeuse, fascias, vascularisation, …). En particulier, ces structures biologiques présentent un gradient de propriétés mécanique dans la profondeur. Il s’agit donc de répondre à un problème complexe, d’autant plus qu’il est nécessaire de proposer une méthode non destructive adaptée à une mesure in situ et in vivo en salle opératoire.Parmi les procédés de caractérisation mécanique rencontrés, les méthodes basées sur la succion sont courantes. Ce procédé de mesure consiste à aspirer un volume de tissu mou à travers une ouverture en mesurant simultanément la pression et la hauteur de tissu dans l’enceinte. Une procédure d’identification inverse est ensuite mise en place pour identifier les propriétés mécaniques du tissu. Cette mesure de hauteur étant généralement effectuée à l’aide d’une caméra, le design des systèmes rencontrés reste cependant délicat, en particulier pour respecter les contraintes d’encombrement et de stérilisation des systèmes.Au cours de ce travail, la méthode d’aspiration a été revisitée en remplaçant la mesure de hauteur par une mesure de volume. L’extrémité du dispositif d’aspiration se réduit maintenant à un simple tube : le système fourni est donc facilement stérilisable, le diamètre et la géométrie de l’ouverture peuvent être choisis en fonction des objectifs des mesures à effectuer. Il semble donc difficile d’imaginer un système plus simple, d’encombrement plus réduit et de coût inférieur à celui-ci.Plusieurs problématiques ont été étudiées autour de ce nouveau système :les précisions de mesures obtenues par volume ou, plus classiquement, par caméra ont été confrontées. Au bilan, la mesure de volume présente un ratio signal/bruit similaire ou inférieur aux mesures de volume obtenues par caméra. L’impact de différents paramètres expérimentaux a été évalué et quantifié, permettant d’optimiser la qualité des mesures.les résultats d’identification inverse ont été validés sur des échantillons en silicone. Leur matériau constitutif a été caractérisé pour référence en traction uniaxiale et par bulge test. Les modules de Young obtenus par identification inverse sur le test d’aspiration (calcul itératif par Elements Finis) montrent une sur-estimation de 7% au maximum avec les résultats des tests de référence. Ce résultat est une amélioration significative par rapport aux sur-estimations de 30% rencontrées dans la littérature.les caractéristiques du système ont été mises à profit pour mesurer directement l’épaisseur et les propriétés mécaniques de couches superficielles de tissus multicouches sans autre système de mesure. La preuve de concept a été effectuée expérimentalement sur un échantillon artificiel constitué de deux silicones différents. Au bilan, l’épaisseur de la couche supérieure a été identifiée avec une erreur inférieure à 4% , les modules de Young des deux matériaux avec une erreur inférieure à 8%. Ces résultats sont jugés très encourageants pour une future application de la méthode à des tissus du vivant.une méthode d’identification inverse des propriétés mécaniques en temps réelle a été développée. Cette procédure est basée sur une réduction de modèle et fournit également des indications sur la sensibilité de l’identification aux différents paramètres expérimentaux. L’utilisation de cette méthode d’inversion a montré une erreur d’identification de 10 et 12% par rapport aux valeurs de références sur les spécimens constitués de deux couches de silicones.

This work is concerned with the construction, generation and identification of stochastic continuum models, for heterogeneous materials exhibiting nonlinear behaviors. The main covered domains of applications are biomechanics, through the development of multiscale methods and stochastic models, in order to quantify the great variabilities exhibited by soft tissues. Two aspects are particularly highlighted. The first one is related to the uncertainty quantification in non linear mechanics, and its implications on the quantities of interest. The second aspect is concerned with the construction, the generation in high dimension and multiscale identification based on limited experimental data; Le projet de thèse concerne la construction, la génération et l'identification de modèles continus stochastiques, pour des milieux hétérogènes exhibant des comportements non linéaires. Le domaine d'application principal visé est la biomécanique, notamment au travers du développement d'outils de modélisation multi-échelles et stochastiques, afin de quantifier les grandes incertitudes exhibées par les tissus mous. Deux aspects sont particulièrement mis en exergue. Le premier point a trait à la prise en compte des incertitudes en mécanique non linéaire, et leurs incidences sur les prédictions des quantités d'intérêt. Le second aspect concerne la construction, la génération (en grandes dimensions) et l'identification multi-échelle de représentations continues à partir de résultats expérimentaux limités

The sitting position could be a source of discomfort, in particular in a long haul flight. This discomfort comes partially from mechanical factors linked to the interaction between the passenger and the seat. Having biomechanical models which can simulate this interaction and estimate these factors would allow optimizing the seat design in its conception phase to improve it ergonomic quality and reduce the passenger discomfort. The objective of this thesis is to develop a digital tool allowing estimating the mechanical factors leading to discomfort and fatigue of the passenger. This tool assemble two kinds of models, a finite element model allowing to simulate the sub dermal tissue deformation and a multibody model allowing to estimate the muscular and joint forces. A coupling method of the two models have been developed allowing simulating a position from where the all discomfort factors are estimated. A finite element model has been developed after having done a sensitivity analysis on the different model parameters (mesh, geometry, material law). A multibody model developed by Anybody was used to be associated with this finite element model. This iterative coupling method between the two models allowed realizing an adjustment of the initial posture in the seat. To simulate the whole population and is large morphological diversity, a parametric shape model was developed from 3d experimental data, this shape model allowing to obtain a finite element model representing any kind of anthropometry. Different validation processes have been realized with experimental data and subject-specific model. The simulated extern pressures were compared to experimental data. An experimental study done in an open MRI allowed to measure the different subcutaneous tissue to compare it to the simulated data. A digital tool is consequently now available to simulate the impact of the seat on the passenger, however future studies should focus on the one hand on the models studying the internal morphological variations between people, the person positioning in the seat, the time influence on the soft tissue and on the other hand on the discomfort and fatigue criteria, La position assise peut être source d'inconfort, particulièrement en avion lors des vols longcourriers. Cet inconfort provient en partie de facteurs mécaniques liés à l'interaction entre le siège et le passager. Disposer de modèles biomécaniques pouvant simuler cette interaction et estimer ces facteurs permettrait d'optimiser le design du siège d'avion lors de sa phase de conception afin d'améliorer son ergonomie et réduire l'inconfort du passager. L'objectif de cette thèse est de développer un outil numérique permettant d'estimer les facteurs mécaniques menant à l'inconfort et la fatigue des passagers. Cet outil combine deux différents types de modèles. Un modèle éléments finis permettant de simuler la déformation des tissus sous-cutanés et un modèle corps rigides permettant d'estimer les efforts musculaires et articulaires. Une méthode de couplage des deux modèles a été développée permettant ainsi de simuler une position à partir de laquelle l'ensemble des facteurs d'inconfort sont estimés. Un modèle éléments finis a été développé après avoir fait une étude de sensibilité sur les différents paramètres de modélisation (maillage, géométrie, lois matériaux). Un modèle corps rigides développé par Anybody a été utilisé pour être couplé avec ce modèle éléments finis. Cette méthode de couplage itératif entre les deux modèles a permis de réaliser un ajustement de la posture initiale dans le siège. Afin de simuler l'ensemble de la population et sa grande diversité morphologique, un modèle surfacique paramétrique a été développé à partir de données 3d expérimentales, ce modèle surfacique permettant ainsi d'obtenir un modèle éléments finis représentant tout type d'anthropométrie. Différents processus de validation ont été effectués à l'aide de données et d'un modèle « sujetspécifique ». Les données de pression externe simulées ont été comparées à des données expérimentales. Une étude expérimentale sous IRM ouvert a permis de mesurer les déformations des différents tissus sous-cutanés afin de les comparer aux données simulées. Un outil numérique est donc aujourd'hui disponible pour simuler l'impact du siège sur les passagers, cependant de futures études devraient se concentrer d'une part sur les modèles en étudiant la variation morphologique interne inter individus, le positionnement dans le siège ainsi que l'influence du temps sur les tissus mous et d'autres part sur la définition de critères d'inconfort et de fatigue (inconfort considéré sur des temps longs représentatifs d'un vol long-courrier)

The need for simulations of soft tissues, like internal organs, arises with the progress of the scientific and medical environments. The goal of my PhD is to develop a novel generic topological and physical model to simulate human organs. Such a model shall be easy to use, perform the simulations in the real time and which accuracy will allow usage for the medical purposes.This thesis explores novel simulation methods and improvement approaches for modeling deformable bodies. The methods aim at fast and robust simulations with physically accurate results. The main interest lies in simulating elastic soft tissues at small and large strains for medical purposes. We show however, that in the existing methods the accuracyto freely simulate deformable bodies and the real-time performance do not go hand in hand. Additionally, to reach the goal of simulating fast, many of the approaches move the necessary calculations to pre-computational part of the simulation, which results in inability to perform topological operations like cutting or refining.The framework used for simulations in this thesis is designed to simulate materials using Mass Spring Systems (MSS) with particular input parameters. Using Mass-Spring System, which is known for its simplicity and ability to perform fast simulations, we present several physically-based improvements to control global features of MSS which play the key role in simulation of real bodies, La nécessité de simulations de tissus mous, tels que les organes internes, se pose avec le progrès des domaines scientifiques et médicaux. Le but de ma thèse est de développer un nouveau modèle générique, topologique et physique, pour simuler les organes humains. Un tel modèle doit être facile à utiliser, doit pouvoir effectuer des simulations en temps réel avec un niveau de précision permettant l'utilisation à des fins médicales. Cette thèse explore de nouvelles méthodes de simulation et propose des améliorations pour la modélisation de corps déformables. Les méthodes proposées visent à pouvoir effectuer des simulations rapides, robustes et fournissant des résultats physiquement précis. L'intérêt principal de nos solutions réside dans la simulation de tissus mous élastiques a petites et grandes déformations à des fins médicales. Nous montrons que pour les méthodes existantes, la précision pour simuler librement des corps déformables ne va pas de pair avec la performance en temps de calcul. De plus, pour atteindre l'objectif de simulation rapide, de nombreuses approches déplacent certains calculs dans une étape de pré-traitement, ce qui entraîne l'impossibilité d'effectuer des opérations de modification topologiques au cours de la simulation comme la découpe ou le raffinement. Dans cette thèse, le cadre utilisé pour les simulations s'appelle TopoSim. Il est conçu pour simuler des matériaux à l'aide de systèmes masses-ressorts (MSS) avec des paramètres d'entrée spécifiques. En utilisant un MSS, qui est connu pour sa simplicité et sa capacité à effectuer des simulations temps réel, nous présentons plusieurs améliorations basé physiques pour contrôler les fonctionnalités globales du MSS qui jouent un rôle clé dans la simulation de tissus réels. La première partie de ce travail de thèse vise à reproduire une expérience réelle de simulation physique qui a étudié le comportement du tissu porcin à l'aide d'un rhéomètre rotatif. Son objectif était de modéliser un corps viscoélastique non linéaire. A partir de l'ensemble des données acquises, les auteurs de l'expérience ont dérivé une loi de comportement visco-élastique qui a ensuite été utilisée afin de la comparer avec nos résultats de simulation. Nous définissons une formulation des forces viscoélastiques non linéaires inspirée de la loi de comportement physique. La force elle-même introduit une non linéarité dans le système car elle dépend fortement de l'amplitude de l'allongement du ressort et de trois paramètres spécifiques à chaque type de tissu. La seconde partie de la thèse présente notre travail sur les forces de correction de volume permettant de modéliser correctement les changements volumétriques dans un MSS. Ces forces assurent un comportement isotrope des solides élastiques et un comportement correct du volume quel que soit la valeur du coefficient de Poisson utilisé. La méthode nécessite de résoudre deux problèmes: l'instabilité provoquant des plis et les contraintes de Cauchy. Nos solutions à ces limitations impliquent deux étapes. La première consiste à utiliser trois types de ressorts dans un maillage entièrement hexaédrique: les arêtes, les faces diagonales et les diagonales internes. Les raideurs des ressorts dans le système ont été formulées pour obéir aux lois mécaniques de base. La deuxième étape consiste à ajouter des forces de correction linéaires calculées en fonction du changement de volume et des paramètres mécaniques du tissu simulé, à savoir le coefficient de Poisson et le module de Young [etc…]

Cancer patients may die from causes other than the diagnosed cancer. In a study of patients treated for soft tissue sarcoma, the patients may die from the disease or die without experiencing disease recurrence. In addition, a substantial proportion of the patients will remain cancer-free after surgical resection of the tumour, and therefore will not be at increased risk of any type of failure. Our goal is to describe the effect of adjuvant chemotherapy simultaneously on the probabilities of long-term survival, death from cancer, or death from other causes. To this end, we propose a semiparametric mixture model to determine the effects of factors on the probability of occurrence, allowing the surviving fraction, and the hazard rate conditional on each of the failure types. These quantities are combined in the mixture approach using a multinomial logistic model and a class of semiparametric transformation models. Estimation of the regression and nonparametric parameters is achieved with a novel nonparametric maximum likelihood approach. Statistical inferences can be conveniently made from the inverse of the observed information matrix. Simulation studies show that the procedures work well in practical settings. The methodology is illustrated with data from the soft tissue sarcoma study. The Canadian Journal of Statistics 43: 420–435; 2015 © 2015 Statistical Society of Canada Resume Les patients atteints du cancer peuvent aussi mourir d'une autre cause. Dans une etude sur les sarcomes des tissus mous, certains patients decedent de la maladie et d'autres meurent sans connai tre de rechute. De plus, une proportion importante des patients demeurent sans traces du cancer apres une resection de la tumeur et ne sont ainsi soumis a aucune augmentation de risque. L'objectif des auteurs consiste a decrire simultanement les effets d'une chimiotherapie adjuvante sur les probabilites de survie a long terme, de mort due au cancer et de mort due a une autre cause. A cette fin, les auteurs proposent un modele semi-parametrique de melange pour determiner les effets de differents facteurs sur les probabilites de ces evenements, utilisant une fraction de survie et un niveau de risque conditionel a chacun des types d’evenement. Ces quantites sont combinees dans le melange a l'aide d'un modele logistique multinomial et une classe de modeles de transformation semi-parametriques. Les auteurs estiment les parametres de la regression et les elements non parametriques par une nouvelle approche basee sur une vraisemblance non parametrique. L'inverse de la matrice d'information observee permet de proceder a l'inference statistique. Les auteurs presentent des etudes de simulation qui montrent que la procedure fonctionne bien dans des situations pratiques. Ils illustrent egalement leur methode a l'aide de donnees d'une etude sur les sarcomes des tissus mous. La revue canadienne de statistique xx: 1–16; 2015 © 2015 Societe statistique du Canada

This work focuses on the development of innovative tools and methodologies for coronary artery wall characterization. These tools are required to support the diagnosis of cardiovascular disease. A mechanical approach was used to implement inverse resolution methods that provide key data about the mechanical properties of tissues. Resolution of inverse problems in mechanics uses strain fields, which are computed thanks to elastography algorithms. Two main characterization tools were used: one aimed to allow lesions detection by applying a virtual palpation technique and the other aimed to identify a reconstructed distribution of the Young's modulus. Palpography and Modulography tools can facilitate in vivo atherosclerotic plaques characterization. The current dissertation brings contribution in the elastography, palpography and modulography fields.We started by improving the iMOD Modulography tool (previously developed application to compute the Young's modulus map). We adapted iMOD to the new constraints related to high definition IVUS modality (HD-IVUS). This new advanced tool was named E-iMOD (Extended iMOD) and its performances were was evaluated with simulated elastography data.In next step, we developed a new version of the strain elastography algorithm. Indeed, strains estimations are critical to solve of the inverse problem in mechanics. It was shown that the introduced enhancements improved estimation for both vessel simulations and phantom experimental data.In a third stage, an analysis was lead to access the contribution of HD-IVUS technology to current IVUS imaging on simulated and experimental data. Even though hopeful results were showed, further efforts in the elastography algorithm are required in order to fully exploit the HD improvements.The last part of this work deals with the palpography tool that allows the detection of lesions. First, experimental ultrasound acquisitions from animal arteries were processed. These data were involved in a validation prototcol of palpography technique developed in our team. In a second part, a review of several palpography techniques allowed us to highlight their strengths and weaknesses on simulated data. A new palpation index adapted to anisotropic material was also introduced. Finally, an original theoretical method rethinking the results of palpography was proposed. This approach computes a first modulogram to improve the prior preconditioning of optimization processes, such as the optimization process of E-iMOD, Ces travaux de thèse portent sur le développement d’outils et de méthodologies innovantes permettant la caractérisation de la paroi artérielle coronarienne. Ce développement est nécessaire pour aider au diagnostic des maladies cardiovasculaires. L’approche mécanique a été utilisée pour mettre en place des méthodes de résolution inverse restituant des informations clés sur les propriétés mécaniques des tissus. La résolution du problème inverse en mécanique utilise entre autres des champs de déformation dont l’estimation est réalisée à l’aide d’algorithmes d’élastographie de déformation. Deux outils de caractérisation ont été étudiés : l’un visant à faciliter la détection par une palpation virtuelle et l’autre l’identification par la reconstruction de cartographies locales du module de Young. Ces outils de palpographie et de modulographie peuvent faciliter la caractérisation in vivo des plaques d’athérosclérose. Les contributions apportées portent successivement sur l’élastographie, la palpographie et la modulographie.Nous avons tout d’abord amélioré l’outil de modulographie iMOD (application existante de reconstruction du module de Young) en l’adaptant aux nouvelles contraintes liées aux modalités IVUS dites de haute définition (HD-IVUS). Les performances de ce nouvel outil perfectionné nommé E-iMOD (Extended iMOD) ont été évaluées en l’appliquant sur des données d’élastographie simulées.Ensuite, nous avons développé une nouvelle version de l’algorithme d’élastographie de déformation. En effet, l’estimation des déformations est un point critique conditionnant la bonne résolution du problème inverse en mécanique. Il a été montré que les améliorations introduites permettent l’amélioration des estimations sur des données simulées et sur des données expérimentales de fantôme.Dans un troisième temps, une analyse de l’apport de la technologie HD-IVUS vis-à-vis de l’imagerie IVUS actuelle a été menée sur données simulées et expérimentales. Elle a montré que les résultats peuvent être prometteurs mais que des efforts de développement sur l’élastographie sont encore nécessaires afin d’exploiter pleinement les avancées techniques de la HD.Une dernière partie traite de l’outil de palpographie relatif à la détection des lésions. Tout d’abord, ce volet est l’occasion de mettre en œuvre une phase expérimentale sur des acquisitions d’artères animales. Le traitement de ces données participe à une phase de validation d’une technique de palpographie développée dans l’équipe. Dans un second volet, une revue de littérature de différentes techniques de palpographie nous permet de mettre en avant les points forts et les faiblesses de ces techniques sur des données simulées. Nous introduisons également un nouvel indice de palpation adapté aux milieux anisotropes. Enfin, une méthode théorique originale repensant les résultats de la palpographie a été proposée. Cette approche permet le calcul d’un premier modulogramme pouvant améliorer le pré-conditionnement des processus d’optimisation de type E-iMOD

The aims of this study were to evaluate facial proportions in different types of mandibular rotation using various parameters, to explore gender dimorphism within each type and to evaluate the correlation between the mandibular rotation measurements and the facial proportions. Lateral cephalograms of a total of 62 class I subjects (30 males and 32 female), aged between 18-25 years, were studied. The sample was divided into forward, normal, and backward rotation subgroups. Nine soft tissue facial proportions and five skeletal proportions were measured on lateral cephalometric radiographs. The facial proportions data were analyzed using independent sample Student t-test and Pearson correlation analysis. The backward rotation subjects showed the lowest value for the proportion of total posterior facial height (TPFH) and total anterior facial height (TAFH) and proportion of lower posterior facial height (LPFH) and TPFH and the highest value for the proportion of Sn-Pn./Stms-Sn., while forward rotation subjects exhibited the lowest value for proportion of upper posterior facial height (UPFH) and TPFH. Gender dimorphism was recorded; males showed higher value for the proportion of TPFH and TAFH, as well as for the proportion of Sn-Me'/G-Me' and Me'-Stmi/Me'-Sn in the backward rotation group. All the skeletal facial proportions were found correlated with mandibular rotation measurements (NS-GoMe, B, FH-GoMe, Bjork) while only the soft tissue proportion for G-Sn/Sn-Me', Sn-Me'/G-Me' and G-Sn/G-Me' were correlated with mandibular rotation measurements. The soft tissue drape particularly facial vertical dimensions are influenced by the underlying skeletal vertical pattern. Resume Les objectifs de cette etude etaient d’evaluer les proportions du visage dans differents types de rotation mandibulaire en utilisant differents parametres, d’explorer le dimorphisme sexuel dans chaque type et d’evaluer la correlation entre les mesures de la rotation de la mandibule et les proportions du visage. Des cephalogrammes de profil d’un total de 62 sujets de classe I (30 hommes et 32 femmes), âges de 18-25 ans, ont ete etudies. L’echantillon a ete divise en 3 groupes suivant le type de rotation mandibulaire. Les donnees sur les proportions du visage ont ete statistiquement evaluees a l’aide du test de Student et de l’analyse de correlation de Pearson. Les sujets presentant une rotation mandibulaire posterieure ont montre la valeur la plus faible pour la proportion « TPFH » et « TAFH » et la proportion de « LPFH » et « TPFH » , la valeur la plus elevee pour la proportion de « Sn - Pn↔/ STM - Sn ↕ », alors que pour les sujets presentant une rotation anterieure, la valeur de la proportion de « UPFH » et « TPFH » etait la plus faible. Le dimorphisme sexuel a ete enregistre; les hommes presentant une rotation mandibulaire posterieure ont montre des valeurs plus elevees du rapport « TPFH » et « TAFH », ainsi que du rapport de Sn–Me'/G-Me' et Me'-Stmi /Me'–Sn. Le drape des tissus mous, en particulier les dimensions verticales du visage, est influence par le modele vertical squelettique sous-jacent.

Objectives The objective of this study was to investigate the antibiotic resistance patterns, including methicillin resistance, inducible macrolide–lincosamide–streptogramin B (MLSB) resistance and Panton-Valentine leukocidin (PVL) toxin gene carriage among hospital-acquired Staphylococcus aureus (HA-SA) and community-acquired S. aureus (CA-SA), in Beira, Mozambique. Methods In 2010–2011, two prospective surveillance studies were conducted on post-operative and burn wound infections at the Central Hospital of Beira and on skin and soft tissue abscesses at the Sao Lucas Health Centre. We cultured pus samples, identified suspected S. aureus isolates and performed antimicrobial susceptibility testing, including detection of MLSB resistance. Real-time polymerase chain reaction was used to detect mecA, Martineau and PVL genes. Results The prevalence of hospital-acquired methicillin-resistant S. aureus (HA-MRSA) infection among 53 inpatients was 15.1%; the prevalence of community-acquired methicillin-resistant S. aureus (CA-MRSA) infection among 100 outpatients was 1.0%. Inducible MLSB resistance was present in 41.7% and 10.7% of HA-SA and CA-SA isolates, respectively. PVL toxin gene was detected in 81.1% of methicillin-susceptible S. aureus (MSSA) compared with 11.1% of methicillin-resistant S. aureus. Conclusions Our study shows, for the first time in Mozambique, the emergence of HA-MRSA. The prevalence of CA-MRSA was low, whereas the rate of PVL toxin gene carriage in MSSA was high. The high rate of inducible MLSB resistance indicates the importance of performing routine D-tests. Overall, our results show the need of strengthening laboratory facilities to provide microbiological data for both directed therapy and surveillance. Objectifs Etudier les profils de resistance aux antibiotiques, notamment la resistance a la methicilline, la resistance inductible aux macrolide-lincosamide-streptogramine B (MLSB) et le portage du gene de la toxine leukocidine de Panton-Valentine (PVL) dans les infections a Staphylococcus aureus nosocomiales (HA-SA) et acquises dans la communaute (CA-SA), a Beira, au Mozambique. Methodes En 2010-2011, deux etudes de surveillance prospectives ont ete menees sur les infections de plaies post-operatoires et de brulures a l'Hopital Central de Beira et sur ​​des abces cutanes et de tissus mous au centre de sante de Sao Lucas. Nous avons cultive les echantillons de pus et identifie les isolats presumes de S. aureus et avons realise des tests de sensibilite aux antimicrobiens, y compris la detection de la resistance MLSB. La reaction en chaine de la polymerase en temps reel a ete utilisee pour detecter les genes mecA, Martineau et PVL. Resultats La prevalence des infections nosocomiales a S. aureus resistant a la methicilline (HA-MRSA) chez 53 patients hospitalises etait de 15,1%. La prevalence des infections a S. aureus resistant a la methicilline acquises dans la communaute (CA-MRSA) chez 100 patients ambulatoires etait de 1,0%. La resistance inductible MLSB etait presente chez 41,7% et 10,7% des isolats HA-SA et CA-SA, respectivement. Le gene de la toxine PVL a ete detecte chez 81,1% des isolats de S. aureus sensibles a la methicilline compare a 11,1% des isolats de S. aureus resistant a la methicilline. Conclusions Notre etude montre, pour la premiere fois au Mozambique, l’emergence de MRSA nosocomial. La prevalence des MRSA acquis dans la communaute etait faible, alors que le taux de portage du gene de la toxine PVL dans les isolats de S. aureus sensibles a la methicilline etait eleve. Le taux eleve de resistance inductible MLSB indique l'importance d'effectuer des tests D de routine. Dans l'ensemble, nos resultats montrent la necessite de renforcer les services de laboratoire afin d'obtenir des donnees microbiologiques a la fois pour le traitement direct et pour la surveillance. Resumen Objetivos Investigar los patrones de resistencia a antibioticos, incluyendo la resistencia a meticilina, resistencia inducible a macrolidos-lincosamidas-estreptogramina B (MLSB) y presencia del gen de la toxina leucocidina de Panton-Valentine leukocidin (LPV) entre infecciones hospitalarias por Staphylococcus aureus (HA-SA) e infecciones de S. aureus adquiridas en la comunidad (CA-SA), en Beira, Mozambique. Metodos En 2010-2011, se realizaron dos estudios de vigilancia prospectiva sobre infecciones postoperatorias y quemaduras en el Hospital Central de Beira y sobre abscesos de piel y tejidos blandos en el centro de salud de Sao Lucas. Hemos cultivado muestras de pus e identificado aislados sospechosos de S. aureus y realizado pruebas de susceptibilidad antimicrobiana, incluyendo la deteccion de resistencia a MLSB. Se utilizo la PCR a tiempo real para detectar los genes mecA, Martineau y PVL. Resultados La prevalencia de infeccion nosocomial con S. aureus resistente a meticilina (MRSA-AH) entre 53 pacientes ingresados era de 15.1%; la prevalencia de infeccion adquirida en la comunidad con S. aureus meticilina resistente (MRSA- AC) entre 100 pacientes de consultas externas era del 1.0%. La resistencia MLSB inducible estaba presente en un 41.7% y 10.7% de los aislados SA-AH y SA-AC, respectivamente. El gen de la toxina LPV se detecto en un 81.1% de los aislados de S. aureus susceptibles a la meticilina (SASM) comparado con un 11.1% de los aislados de S. aureus meticilina resistentes. Conclusiones Nuestro estudio muestra por primera vez en Mozambique el surgimiento de MRSA-AH. La prevalencia de MRSA-AC era baja, mientras que la tasa de portadores del gen de la toxina LPV en SASM era alta. La alta tasa de resistencia MLSB inducible indica la importancia de realizar pruebas D de forma rutinaria. En general, nuestros resultados muestran la necesidad de fortalecer los laboratorios que faciliten datos microbiologicos tanto para terapia dirigida como para vigilancia epidemiologica.