Experimental and numerical analysis of the temporomandibular joint disc behaviour - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Experimental and numerical analysis of the temporomandibular joint disc behaviour

Étude expérimentale et modélisation du comportement du disque de l’articulation temporo-mandibulaire

Résumé

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.
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tel-02940668 , version 1 (16-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02940668 , version 1

Citer

Lara Kristin Tappert. Experimental and numerical analysis of the temporomandibular joint disc behaviour. Biomechanics [physics.med-ph]. Université de Lorraine, 2020. English. ⟨NNT : 2020LORR0047⟩. ⟨tel-02940668⟩
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