Biomécanique

Activité Biomécanique au Cemef

L’activité de recherche dans le domaine des matériaux du et pour le vivant n’est pas récente. Le CEMEF a mené en effet, par le passé, plusieurs travaux sur l’optimisation de matériaux dentaires ou sur les prothèses de hanche à travers des études portant sur le frottement métal-polymère par exemple. Plus récemment, sous la houlette de Yannick Tillier, cette activité « biomécanique » s’est davantage axée sur la caractérisation mécanique des matériaux, y compris d’origine biologique, et sur leur modélisation. Les deux domaines d’application principaux visés sont la simulation d’opérations chirurgicales pour la planification opératoire et l’aide au développement de dispositifs médicaux.
Un point commun à l’ensemble de nos études est la nécessité d’une caractérisation fine du comportement des tissus et matériaux modélisés. C’est pourquoi nous nous efforçons de développer des procédures appropriées pour caractériser ce comportement mécanique. Des bancs d’essais expérimentaux adaptés à l’étude des tissus vivants sont développés (en collaboration notamment avec l’équipe MEA) lorsque les techniques conventionnelles font défaut.
Les principaux matériaux étudiés sont les tissus mous, l’os, les silicones de grade médical ou encore les composites dentaires. Les domaines médicaux couverts par le CEMEF vont de la gynécologie à l’ophtalmologie en passant par l’implantologie et la chirurgie dentaire et la chirurgie esthétique.
Le souhait du CEMEF est de favoriser les échanges interdisciplinaires : c’est pourquoi les études qui y sont menées se font en grande majorité en collaboration étroite avec des praticiens hospitaliers (CHU de Nice notamment) ou avec des partenaires industriels qui souhaitent améliorer leurs produits.

Faits marquants 

• Le CEMEF participe au projet ANR TOOTHBOX. Le laboratoire y apporte son expertise dans les domaines de la caractérisation des matériaux composites dentaires et de la modélisation numérique des matériaux biologiques et de la modélisation de la rupture.
• Nathalie Brulat-Bouchard et Elodie Erhmann, respectivement Professeur et Maître de conférences à la Faculté d’Odontologie de Nice, et toutes deux Praticien Hospitalier au CHU de Nice, viennent renforcer l’activité du groupe dans le domaine des matériaux dentaires. Cette association a pour objectif de perpétuer des échanges amorcés entre le CEMEF et le domaine de l’odontologie depuis de nombreuses années, à travers notamment la dispense de cours sur les biomatériaux à destination des étudiants en chirurgie dentaire. Plusieurs travaux de thèse ont par ailleurs été réalisés par des Chirurgiens-Dentistes au laboratoire, ce qui démontre les liens étroits et l’existence de problématiques communes entre l’odontologie et la mise en forme des matériaux.

Exemple de projets

La « Pince Rheobiol », un appareillage portatif permettant de réaliser des essais d’indentation sur des tissus mous (utérus) au plus proche du bloc opératoire – modélisation numérique en gynécologie (thèse d’Audrey Paccini)

Machine de traction biaxiale adaptée aux caractéristiques mécaniques des tissus mous et couplée à un système de corrélation d’images. Permet de caractériser notamment le comportement hyperélastique anisotrope des valves cardiaques – modélisation numérique d’une valve aortique (thèse de Colin Laville)

Développement d’un modèle numérique de l’os mandibulaire, permettant l’étude de la répartition des contraintes au sein de l’os et au contact d’implants dentaires, afin d’en optimiser le nombre, la forme et la position (thèse de Guillaume Odin).

Modélisation numérique d'une opération de distraction symphysaire (thèse de Charles Savoldelli)

Fabrication de dents artificielles pédagogiques par fabrication additive (voie résine)

Composites dentaires : détermination et prédiction de la qualité de l'interface charge-matrice à partir d'essais de flexion (thèse Yoan Boussès, projet ANR TOOTHBOX)