Propagation des ultrasons en milieux poreux anisotropes : Application à l’os trabéculaire

Résumé : Comprendre la propagation ultrasonore dans une structure poreuse, hétérogène et anisotrope telle que l’os trabéculaire est un vrai défi théorique. La théorie de Biot permet d’expliquer la présence et la vitesse des deux ondes longitudinales observées expérimentalement sous certaines conditions. En revanche, ne rendant pas compte des phénomènes de diffusion multiple, elle échoue a en prédire l’atténuation. Les théories de diffusion multiple sont une alternative, mais sont difficilement applicables à une structure si complexe. Des simulations numériques ont donc été menées dans des milieux constitués d’ellipsoïdes solides distribués aléatoirement dans un fluide, semblables à l’os trabéculaire, mais simplifiés et contrôlés. Cela a permis de mieux comprendre l’influence de quelques paramètres (porosité, anisotropie, …) sur l’apparition des deux ondes. Nos résultats suggèrent que l’onde rapide serait guidée par les travées osseuses, tandis que l’onde lente se propagerait essentiellement dans le fluide. Par ailleurs, la théorie de Biot a pu être appliquée pour la première fois sans aucun ajustement de paramètre. Nous avons au passage montré que le calcul semi-analytique du champ diffusé par des cylindres elliptiques de grand rapport d’aspect était très instable numériquement, mais que ce problème pouvait être atténué en effectuant les calculs en précision arbitraire. Expérimentalement enfin, grâce à l’impression 3D, nous avons pu répliquer un échantillon d’os trabéculaire de cheval à l’échelle. En augmentant artificiellement l’anisotropie avant l’impression, pour la première fois avec un échantillon synthétique d’os trabéculaire, nous avons observé deux ondes longitudinales.
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Thèse
Rhumatologie et système ostéo-articulaire. Université Paris.Diderot (Paris 7), 2014. Français
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Contributeur : Fabien Mézière <>
Soumis le : mardi 10 mars 2015 - 12:49:51
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Document(s) archivé(s) le : jeudi 11 juin 2015 - 10:51:47

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Fabien Mézière. Propagation des ultrasons en milieux poreux anisotropes : Application à l’os trabéculaire. Rhumatologie et système ostéo-articulaire. Université Paris.Diderot (Paris 7), 2014. Français. 〈tel-01128763〉

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1990