Caractérisation morphologique et mécanique de milieux poreux 3D : application à la microarchitecture osseuse

Morphological and mechanical characterisation of 3D porous media : application to bone microarchitecture

• Auteur / Autrice : Gabriel Aufort
• Direction : Rachid Jennane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologies industrielles
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux poreux

Résumé

De la géologie à l'étude de la matière, en passant par le génie civil, les milieux poreux balaient un large éventail de champs d'application et d'échelles. Les outils génériques de traitement de l'image 3D discrète développés dans cette thèse contribuent à la caractérisation de leur morphologie complexe et de leur comportement physique. Dans un premier temps, les travaux ont permis de proposer le squelette hybride, technique d'amincissement prenant en compte les formes locales de l'objet, et générant un squelette composé de surfaces 2D et de chemins 1D organisés dans l'espace. Ensuite, nous avons proposé et validé le protocole Hybrid Skeleton Graph Analysis (HSGA), afin de décomposer la structure d'un milieu poreux et d'extraire localement des paramètres morphologiques et topologiques caractéristiques. Une passerelle a été établie vers la modélisation par Eléments Finis, à l'aide de chaînes d'éléments poutres et de coques déterminées par une technique originale de triangulation de surfaces 2D discrètes appelée Surface Marching Cubes. Les modèles géométriques simplifiés obtenus permettent une estimation précise par simulation des propriétés physiques du matériau telles que sa rigidité ou sa densité, tout en étant peu coûteux en ressources. Enfin, deux études menées sur des images d'échantillons osseux ont permis de valider ces outils ainsi que d'évaluer leur potentiel dans le cadre de la problématique médicale du dépistage de l'ostéoporose.