Modélisation et stimulation du comportement du complexe peau / tissu sous-cutané en chirurgie plastique d'augmentation tissulaire. (Modeling the behavior of the skin / sub-cutaneous complex in plastic surgery for tissue augmentation)

Contexte: Simuler le comportement du complexe peau/tissu sous-cutane (CPTSC) au cours d'une chirurgie presente de nombreuses difficultes liees principalement a sa complexite anatomique qui genere un comportement mecanique complexe. Les modeles de simulation existants sur ce sujet se presentent majoritairement sous forme d'une mono-couche homogene et isotrope de comportement elastique lineaire. Ils ne prennent jamais en consideration les moyens d'union conjonctifs du CPTSC pourtant responsables de la complexite de son comportement mecanique. L'augmentation tissulaire chirurgicale et en particulier l'autogreffe adipocytaire vise a restituer un volume corporel ampute par exemple par un traumatisme ou par une chirurgie carcinologique. A l'heure actuelle, seule l'experience du chirurgien permet de prevoir l'effet d'une chirurgie d'augmentation tissulaire dans un contexte preoperatoire donne. Un outil de simulation et de prevision fiable permettrait d'ameliorer l'adhesion des patients a certains protocoles de traitement lourds, d'eviter certaines impasses therapeutiques ou pourrait servir de support pedagogique.Objectifs: Dans un but de simulation et de prevision chirurgicale, nous avons souhaite developper un modele mecanique du complexe peau tissu sous-cutane entierement parametrable par certaines donnees morphologiques des patients et adaptable a toute les regions du corps.Patients et methodes: Afin de confirmer l'existence d'un modele organisationnel generique du CPTSC, nous avons fait plusieurs acquisitions en IRM 3T de l'ensemble du corps. Ces acquisitions nous ont permis de mettre en evidence une organisation generique du CPTSC qui a ete la base d'un modele geometrique generique parametrable. Afin de reconstituer l'architecture lobulaire du tissu adipeux et afin de restituer l'effet mecanique des moyens d'unions conjonctifs du CPTSC, nous avons construit de maniere procedurale, a l'aide d'une tesselation de Voronoi, l'anatomie lobulaire et les septas inter-lobulaires. Une modelisation mecanique hybride a ete realisee grâce a la plateforme SOFA afin de respecter fidelement l'organisation complexe du tissu de soutient collagenique. Pour valider le comportement mecanique de notre modele, nous avons transcrit puis comparer les parametres de tests d'indentation in vivo a notre modele generique. Concernant l'augmentation tissulaire, nous avons simule le phenomene de peau d'orange et les effets de l'autogreffe adipocytaire au dessus et en dessous du plan de fascia superficialis. Nous avons ensuite etudie les consequences biomecaniques des fasciotomies qui sont utilisees en pratique courante. Nous avons finalement inclus ce modele generique dans un modele de face genere a partir des acquisitions IRM afin de simuler une autogreffe adipocytaire au niveau de la face. Resultats: Le modele generique, parametre de maniere specifique, nous a permis de transcrire de maniere realiste les tests d'indentation au niveau de l'avant-bras. Les simulations d'injection de graisse autologue ont pu simuler fidelement les constatations operatoires et nous avons par ailleurs ete capable de simuler le phenomene de peau d'orange en s'appuyant sur certaines de ses hypotheses physiopathologique. La simulation des fasciotomies nous a permis d'etudier pour la premiere fois l'effet mecanique de cette procedure. L'inclusion du modele procedural dans un modele geometrique specifique de la face, acquis a partir de nos images IRM 3T, a pu aboutir a une simulation d'une autogreffe adipocytaire dans la joue. Conclusion: Malgre la mecanique complexe des tissus mous, nous avons pu etablir un modele mecanique fiable qui peut etre specifie de maniere parametrique. Apres une phase de validation clinique et certaines ameliorations mecaniques, nous souhaitons mettre au point des modeles specifiques utilisables en simulation chirurgicale.