Il est nécessaire d’élaborer des modèles numériques « sur mesure », à travers l’identification de lois de comportement multiéchelles et multiphysiques des tissus concernés, qui s’appuient directement sur les travaux de modélisation, de simulation et d’expérimentation. Les activités de modélisation comportent les grands thèmes suivants :
- Développer une modélisation biomécanique personnalisée du système squelettique et ostéoarticulaire en vue de mettre sur pied des stratégies de traitement et de réparation adaptées.
- Formuler des modèles numériques du remodelage externe et interne multiéchelles et multiphysiques de structures osseuses, nourris et validés par des images et des données identifiées sur patients.
Gauche: Distribution de densité optimale du fémur obtenue par une approche d’homogénéisation de topologie avec relaxation (Goda et al., 2016a). Milieu: Radiographie de la structure interne du fémur (Tobin, 1955). Droite : Distribution de l’architecture optimale du fémur obtenue après pénalisation (Goda et al., 2016b).
- Analyse et modélisation des interactions endommagement / remodelage et des comportements aux interfaces os-implants.
Proposition de matrices de support ligament-os pour l’ingénierie tissulaire (Laurent et al., 2013, 2014). (a) Exemple de matrice ligament-os proposée (b) Modélisation des stimuli mécaniques en surface d’une matrice tressée (partie ligamenteuse) et imprimée en 3D (partie osseuse) (c) Evaluation de l’interface ligament-os par simulation numérique (d) Evaluation biologique des matrices de support concernant la prolifération cellulaire (imagerie confocale)
Gauche: Distribution de densité optimale du fémur obtenue par une approche d’homogénéisation de topologie avec relaxation (Goda et al., 2016a). Milieu: Radiographie de la structure interne du fémur (Tobin, 1955). Droite : Distribution de l’architecture optimale du fémur obtenue après pénalisation (Goda et al., 2016b).