Caractérisation ultrasonore des milieux poroélastiques : application au tissu trabéculaire osseux

by Luis Cardoso Landa

Doctoral thesis in Biomécanique

Under the supervision of Christian Oddou and Alain Meunier.

defended on 2003

in Paris 12 .

  • Alternative Title

    Ultrasonic characterization of porous media : application to cancellous bone tissue

  • Abstract

    The physical phenomena governing the propagation of acoustic waves in cancellous bone are very complex. An experimental and theoretical analysis of the acoustic properties of such tissue has been conducted as an attempt to explain the differences between in vivo and in vitro measurement data. It was experimentally demonstrated that cancellous bone exhibit a behavior which is (i) poroelastic (existence of two longitudinal waves). (ii) dispersive and (iii) anisotropic. The ultrasonic waves propagation in this tissue was shown to be affected by both the biphasic composition and the architectural organization of the media. An acoustic wave propagation model in a poroelastic orthotropic media was developed, introducing a new parameter characterizing the architectural design of the structure. Data of the theoretical model and experimental measurements are highly correlated, suggesting that this methodology can be used to indirectly characterize the microstructure of the media.

  • Abstract

    Les mécanismes physiques régissant la propagation acoustique dans le tissu osseux trabéculaire sont très complexes. Une analyse expérimentale et théorique a été réalisée afin d’aider à éclaircir les différences observées in vivo et in vitro. Nous montrons expérimentalement que l’os trabéculaire exhibe un comportement (i) poroélaslique (existence de deux ondes longitudinales), (ii) dispersif et (iii) anisotrope. Il est ainsi mis en évidence que la propagation des ultrasons s’avère être affectée par la composition biphasique et l’organisation architecturale du milieu. Un modèle de propagation des ondes acoustiques dans un milieu poroélastique orthotrope a été développé dans lequel un nouveau paramètre caractérisant l’architecture de la phase solide est introduit. Les résultats théoriques et expérimentaux présentent une forte concordance, indiquant que cette méthodologie peut être utilisée pour caractériser la microstructure du milieu.

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  • Details : 235 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 194-212

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