Chapitre 2 Biophysique du doigt : effet de l’âge et du sexe
2.4. Résultats et Discussion : évolution des paramètres biophysiques du doigt
2.4.2. Propriétés mécaniques du doigt humain : effet de l’âge et du sexe
La Figure 2.4-2A à la Figure 2.4-2D mettent en évidence le module de Young du doigt mesuré dans quatre directions prédéfinies en fonction de l'âge et du sexe. Les résultats donnent un aperçu des effets de l'âge et du sexe sur les propriétés mécaniques du doigt. Le module de Young, E, est significativement et positivement corrélé à l'âge (p <0,05, r> 0,8 pour la direction 0 °), indépendamment de l'effet du sexe. Le coefficient de corrélation de Pearson montre des valeurs plus élevées que 0,8 dans toutes les directions, donc une corrélation linéaire peut être observée en fonction de l'âge.
61 De plus, l'évolution du module de Young avec l'âge est anisotrope en fonction de la direction mesurée. Les résultats démontrent un E supérieur pour la partie extérieure du doigt (0°, 270°). La partie extérieure du doigt est plus exposée à l'environnement et aux frottements répétés dans la vie quotidienne (l'écriture). On peut remarquer que l’anisotropie des propriétés mécaniques augmente avec l'âge. La Figure 2.4-3 montre l'anisotropie des propriétés mécaniques du doigt pour les hommes et les femmes les plus jeunes et les plus âgés. La corrélation linéaire (r> 0,8) entre le module de Young et l'âge signifie que le même effet d'anisotropie peut être remarqué pour les autres groupes d'âge (Figure 2.4-4 A et Figure 2.4-4 B). À notre connaissance, les effets de l'âge sur les propriétés mécaniques des doigts n'ont jamais été observés dans la littérature.
A B
C D
Figure 2.4-2 (A à D) Effets de l’âge et du sexe sur le module de Young dans les directions 0°, 90°, 180° et 270°. Analyses statistiques ANOVA et Pearson : r> 0,8 p <0,05, r> 0,8 p <0,05, r> 0,8 p
62
Figure 2.4-3 Anisotropie des propriétés mécaniques des doigts en fonction des directions pour le groupe le plus jeune (groupe1) et le plus âgé (groupe4) [41].
A B
Figure 2.4-4 Anisotropie des propriétés mécaniques des doigts en fonction des directions en fonction de l’âge. (A) pour les femmes. (B) pour les hommes [41].
De toute évidence, les femmes ont généralement un module de Young plus élevé que les hommes. Les Figure 2.4-2 A à D montrent clairement l'effet du sexe en fonction de l'âge, où la différence de propriétés mécaniques entre les hommes et les femmes est plus importante pour les groupes plus âgés. Les résultats obtenus concordent avec les résultats dans la littérature qui indiquent que les femmes ont un module de Young plus élevé [62], [64]. Dans la littérature, l'effet du sexe sur les propriétés mécaniques du doigt avec un système d'indentation a été étudié. La méthode d'indentation a certaines limites, telles que l'effet de la force d'adhérence sur le module d’élasticité calculé. La force d'adhérence modifie fortement l’aire de contact indenteur /doigt et perturbe significativement l'estimation du module d’élasticité (voir section 2.2.1.1). De plus, l'effet du sexe n’a été étudié que sur un seul groupe d'âge (34 à 56 ans [62] et 25 à 33 ans [64]). Dans la présente étude, nous avons évité les limites du système d’indentation rapportées dans la littérature.
63 En conclusion, l'effet du sexe sur les propriétés mécaniques des doigts a été rapporté précédemment dans la littérature. Ces effets sont les même que ceux de nos résultats. L’apport de notre étude est double :
Prise en compte des effets de l’âge et du sexe sur les propriétés mécaniques du doigt. Les limites de système d’indentation classique ont été contournées.
Dans la littérature, certains travaux ont étudié l'effet du sexe sur la taille des doigts. Il a été rapporté que statistiquement les doigts des hommes sont plus grands que ceux des femmes [15]. De plus, d'autres études ont montré l'effet de l’âge sur la peau et ont démontré une réduction de l'épaisseur des couches de la peau en fonction de l'âge [46]. La perte de fibres d'élastine et de fibres de collagène crée des rides et certains changements topographiques [35]. L'anatomie du doigt montre qu'il n'y a pas de muscles dans les doigts et qu'il est composé de l’ongle, de la peau et de l’os. Comme il manque d'information dans la littérature sur les caractéristiques du doigt, nous avons proposé des hypothèses basées sur nos résultats expérimentaux.
Pour les femmes : le module de Young du doigt subit un accroissement linéaire en fonction de l'âge, Tableau 2.4-1. Nous pouvons expliquer cet effet par les différences de taille des doigts entre les hommes et les femmes. Comme l'épaisseur de la peau diminue en fonction de l’âge, l’effet de l'os (organe très dur) sur les propriétés mécaniques de la pulpe du doigt devrait être plus élevé. Les résultats obtenus sur le module de Young pour les femmes confortent notre hypothèse. En ce qui concerne les hommes, le module de Young du doigt a légèrement augmenté en fonction de l'âge (Tableau 2.4-1), cet effet pourrait être expliqué par la réduction de l'épaisseur de la peau comme chez les femmes. Cependant, l'augmentation de E n'est pas aussi importante chez les hommes en comparaison du résultat des femmes. Nous expliquons ces résultats par l'effet du sexe sur la taille du doigt. Comme les doigts des hommes sont plus grands, l'épaisseur de la peau du doigt est plus importante pour eux. De plus, l'os reste légèrement plus loin que pour les femmes et la sollicitation osseuse est moins prononcée. Par conséquent, le module de Young est légèrement plus élevé en fonction de l'âge pour les hommes.