Modèle 2D de fémur

2.1.1. Effet des activités physique sur le remodelage osseux

La figure 6.2 illustre une comparaison entre la répartition de la densité d’énergie de déformation et de la densité apparente :

Figure 6. 2. Répartition de la densité d'énergie de déformation et de la densité apparente dans l'os trabéculaire en fonction du type d'activité : (A) faible, (B) moyenne, (C) forte : Homme âgé 40 ans sur une période de 20 ans du remodelage.

A partir de la figure 6.2 on constate une grande conformité entre la répartition de la densité d'énergie de déformation et la densité apparente. La région la plus sollicitée part du sommet de la tête de fémur et descend le long du col et la partie inférieure du grand trochanter (ellipse noire en pointillés sur le cas (B)). Cela ne surprend pas, vu que pour les trois niveaux d’activité c’est au niveau de cette région que la densité d’énergie de déformation et la densité apparente atteignent leur maximum. De plus, le niveau de la densité d’énergie de déformation

Chapitre 6 : Résultats de modélisation de remodelage osseux

__________________________________________________________________________________________ dans cette région croît avec l'intensité du chargement. Ainsi pour une activité physique forte, on aura des valeurs plus importantes et par la suite davantage de densification. Pour les zones moins sollicité (coloré en bleu) et surtout dans le cas d’une activité physique faible (ellipse noire en pointillés sur le cas (A)) on peut donc notamment prévoir une résorption osseuse d’où une faible densité.

La figure suivante montre l'évolution de la densité apparente des fémurs 2D au cours du temps pour différents niveaux de chargement :

Figure 6. 3. Répartition de la densité dans l'os trabéculaire d’un homme âgé 40 ans pendant la période de remodelage en fonction du type d'activité.

On constate bien la différence entre la répartition de la densité du début jusqu'à la fin de la simulation, les zones où la densité dépasse le sont plus importantes en cas de chargement d’intensité forte vu que l’os, en réponse aux sollicitations qui lui sont imposées, active davantage le processus de formation osseuse pour plusieurs régions (surtout celles en

Chapitre 6 : Résultats de modélisation de remodelage osseux

__________________________________________________________________________________________ gris dont la densité dépasse le ). Par contre, en cas des sollicitations faibles, on constate bien que le processus de résorption est plus actif, la densité apparente ne dépasse pas 0.7 g/cm³ (coloration verte) ce qui présente la densité maximale pour les différentes régions. On remarque aussi que la densité atteint son minimum (coloration bleue) dans plusieurs régions à partir de la 5ème année, comme le montre l’évolution de la densité pour un élément de la zone résorbé dans le cas d’un chargement faible (Figure 6.4 (a)).

Figure 6. 4. Évolution de la densité apparente pour différentes zones de sollicitation sur un élément d’os trabéculaire pour différents types de chargement ((a) : zone absorbé ; (b) : zone en équilibre ; (c)zone formé).

La figure 6.4 présente l’évolution de la densité pour trois éléments et pour les trois cas de chargement, le premier élément situé dans la zone où on a le plus de résorption, dans la deuxième zone on a une zone d’équilibre pour laquelle la densité atteint à peu prés la même valeur que celle de la densité initiale (0.8 g.cm^-3) et la dernière zone pour laquelle la densité augmente, c’est la zone de densification. On constate que dans la zone résorbée (Figure 6.4 (a)) plus le niveau de sollicitation augmente, plus la densité chute de façon plus rapide, et

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__________________________________________________________________________________________ dans le cas d’un chargement fort la densité atteint son minimum ( ) au début de la deuxième année. Au niveau de la zone densifiée ((Figure 6.4 (c)) et pour une sollicitation faible, la densité augmente pour atteindre son maximum , ensuite elle diminue pour converger vers . Dans les cas de sollicitation forte ou moyenne la densité dépasse le jusqu’à la fin de simulation

2.1.2. Réponse de l’os à différents âge

On étudie à présent la répartition de la densité osseuse pour trois individus d’âge différent, 20 ans, 40 ans et 60 ans afin d’interpréter l’effet de l’âge sur l’évolution de remodelage osseux.

Figure 6. 5. Répartition de la densité apparente de l'os trabéculaire après une période de remodelage de 20 ans en fonction de l’âge : (A) 60 ans, (B) 40 ans, (C) 20 ans.

D’après la figure 6.5, on remarque qu’à la fin de période de remodelage, le niveau de densité est plus important pour le cas d’une personne âgée de 20 ans (C), la densité dépasse (coloration rouge) dans la région allant de la partie supérieur de tête du fémur jusqu’à la partie inférieure du col, de même pour la région du grand trochanter. Dans la région où la résorption est limitée, on constate qu’on a la même répartition de la densité mais ce qui

Chapitre 6 : Résultats de modélisation de remodelage osseux

__________________________________________________________________________________________ diffère c’est le niveau de densification qui devient moins important pour les personnes plus âgées.

2.1.3. Effet de la densité initiale sur l’adaptation osseuse

La figure suivante montre la répartition de la densité apparente de l’os trabéculaire en fonction de la variation de la densité initiale au cours de temps

Figure 6. 6. Répartition de la densité apparente de l'os trabéculaire après une période de remodelage de 20 ans en

fonction de densité initiale : (A) , (B) , (C) .

D’après la Figure 6.6, on constate que la densité initiale a une influence sur la répartition de la densité apparente de l’os trabéculaire à la fin de la période de remodelage. Il est à noter que l’os se densifie plus favorablement pour une densité initiale plus élevée, et surtout pour les zones les moins sollicitées et pour lesquelles le processus de résorption est plus actif (cercle noir sur les trois cas A, B et C). Concernant les zones de formation, on remarque qu’on n’observe pas une grande différence dans la répartition de la densité pour les deux cas B et C, et en regardant l’évolution de la densité pour un élément de la zone formée (Figure 6.7 (c)), les deux courbes sont presque coïncidentes à partir du 45^e mois.

Chapitre 6 : Résultats de modélisation de remodelage osseux

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Figure 6. 7. Évolution de la densité apparente pour différentes zones de sollicitation sur un élément d’os trabéculaire pour différentes valeurs initiales de densité ((a) : zone absorbée ; (b) : zone en équilibre ; (c)zone formée).