Thèse soutenue

Mesure de non-linéarités élastiques et dissipatives par interaction d'ondes acoustiques : application à la quatification du micro-endommagement de l'os trabéculaire.

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Guillaume Renaud
Direction : Jean-Pierre Remeniéras
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé, spécialité Acoustique
Date : Soutenance le 01/10/2008
Etablissement(s) : Tours
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SST/FRE CNRS 2448 - Laboratoire Ultrasons Signaux et Instrumentation - Imagerie et cerveau (Tours)
Jury : Président / Présidente : Pascal Laugier
Examinateurs / Examinatrices : Samuel Callé, Marielle Defontaine, Koen Van Den Abeele, Roland Chapurlat
Rapporteurs / Rapporteuses : Paul Johnson, Olivier Bou Matar-Lacaze

Résumé

FR  |  
EN

Des micro-?ssures sont générées normalement dans le tissu osseux et résorbées par le remodelage osseux permanent. Une densité de ?ssures trop importante pourrait détériorer la résistance mécanique osseuse (RMO). Cependant les causes et les conséquences sur la RMO d’une accumulation du micro-endommagement osseux sont mal connues. De plus, aucune méthode non invasive de quanti?cation du niveau d’endommagement osseux existe aujourd’hui. Dans ce contexte, une méthode de mesure acoustique, localisée et sans contact, basée sur l’interaction non linéaire (NL) entre une onde acoustique basse-fréquence (BF) et des impulsions ultrasonores (US) a été développée. Les impulsions US sont émises à une cadence de tir environ 10 fois supérieure à la fréquence de l’onde BF. Le milieu est alors sondé à di?érents états de contrainte tri-axiale, en compression et traction. Les variations du temps de vol et de l’amplitude (ou de l’énergie) US rendent compte des e?ets NL acoustiques respectivement élastiques et dissipatifs. Les e?ets NL acoustiques élastiques et dissipatifs augmente généralement avec le niveau d’endommagement. Après une validation dans l’eau et des solides non endommagés, des mesures dans des matériaux ?ssurés et granulaires ont montré la sensibilité de la technique à la présence de ?ssures et de contact entre grains. En?n son application à l’os trabéculaire du calcanéum a montré que la zone de faible porosité pouvait produire de fortes non-linéarités acoustiques. Pour des échantillons endommagés in vitro par fatigue en compression et par compression quasi-statique, l’amplitude des non-linéarités acoustiques a montré une bonne corrélation avec l’observation histologique du niveau d’endommagement.