Etude du Comportement des Ondes Ultrasonores dans l'Os Trabéculaire

V.-H. Nguyen (1) , S. Naïli (1) , V. Sansalone (1)

1 MSME - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle

Les techniques de mesures quantitatives par ultrasons sont non-destructives et à ce titre sont intéressantes pour déterminer les caractéristiques mécaniques et/ou géométriques de l'os in vivo ou in vitro. La mesure est basée sur l'estimation de vitesses et d'atténuations des ondes qui se sont propagées dans le tissu osseux. Cependant, l'interprétation des résultats est difficile du fait de la complexité de ce tissu lequel est élastique, poreux, anisotrope et hétérogène. Par exemple, en utilisant la technique de transmission transverse in vitro, des études théoriques et expérimentales ont montré que le comportement des ondes dans l'os spongieux, aussi appelé trabéculaire, dépend fortement de l'angle entre la direction d'émission des ondes et l'orientation des trabécules lesquelles constituent la microstructure de ce tissu. Les études réalisées in vitro sur l'os trabéculaire supposent que l'échantillon osseux est un matériau orthotrope dont les axes principaux sont définis par l'orientation des trabécules. Le comportement des ondes transmises à travers l'échantillon est différent selon que les signaux émis sont dans la direction (1) parallèle ou (2) perpendiculaire à la direction principale d'alignement des trabécules. En pratique, les échantillons d'os sont alors coupés suivant ces axes et les mesures sont réalisées pour chaque direction principale. Cependant, il est difficile en pratique de déterminer correctement ces axes et les directions d'émission des ondes peuvent ne pas être parfaitement alignées avec les axes principaux du matériau. Dans ce travail nous étudions les effets de ces erreurs d'alignement sur les caractéristiques des ondes. Pour cela, nous développons un modèle ainsi que son implémentation numérique à l'aide d'une méthode aux éléments finis pour étudier la propagation des ondes transitoires. Ce modèle constitue un système couplé d'un milieu poreux élastique anisotrope saturé (dont le comportement est décrit par le modèle de Biot) immergé dans un fluide acoustique.

Mots clés: Os trabéculaire; Ultrason; Poroélasticité anisotrope; Éléments finis

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

V.-H. Nguyen, S. Naïli, V. Sansalone. Etude du Comportement des Ondes Ultrasonores dans l'Os Trabéculaire. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00541370⟩