Vers la mesure d'ondes circonférentielles guidées par la coque corticale du col du fémur - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Vers la mesure d'ondes circonférentielles guidées par la coque corticale du col du fémur

Pierre Nauleau
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 951102

Résumé

This thesis is part of the long-term development of an ultrasonic device of prediction of the fracture risk of the hip. We hypothesize that estimations of the thickness and elastic properties of the cortical shell could enhance the prediction of the risk. Analysis of the waves guided by the shell could yield these estimates. A method, in non-destructive testing, based on the decomposition of the time reversal operator (DORT) was developed to characterize empty metallic tubes. The goal of this thesis is to adapt this method to the specific features of the femoral neck. Several phantoms were built in order to decouple the problems due to the bone characteristics. First, an empty bone phantom of circular cross-section was used to optimize the experimental conditions to measure circumferential guided wave backscattered signals despite adverse material properties of bone. Second, the simulation study of bone phantoms of circular cross section filled with a marrow-mimicking fluid led to the development of a filtering method to eliminate contributions of reflections on the cavity walls. Finally, the analysis of the radiated guided waves enables us to extend the method to shells of any shape, in particular to an elliptical shell. These thesis works result in several tools to characterize waveguides of any shape, with constant thickness, the cavity being empty or filled with a fluid. This represents a significant step towards the ultrasonic characterization of the femoral neck.
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'une méthode ultrasonore de prédiction du risque de fracture de la hanche. Nous pensons que l'estimation de l'épaisseur et des propriétés élastiques de la coque corticale améliorerait la prédiction de ce risque. L'exploitation des ondes guidées par la coque pourrait permettre d'obtenir ces estimées. Dans le cadre du contrôle non destructif, une méthode basée sur la décomposition de l'opérateur de retournement temporel (DORT) a permis de caractériser des tubes métalliques de section circulaire vides. L'objectif de la thèse est d'adapter cette méthode aux spécificités du col fémoral. Différents fantômes ont été construits afin de découpler les problèmes posés par les propriétés particulières de l'os. Un fantôme d'os vide de section circulaire a tout d'abord été utilisé pour optimiser les conditions expérimentales afin d'observer les ondes guidées circonférentielles en dépit des propriétés matérielles défavorables de l'os. Ensuite, l'étude en simulation de fantômes d'os de section circulaire remplis de fluide imitant la moelle osseuse a conduit à proposer une méthode de filtrage permettant de s'affranchir des réflexions parasites sur les parois de la cavité. Enfin, l'analyse du rayonnement des ondes guidées a permis de généraliser la méthode initiale à des coques de section quelconque, en particulier à une coque elliptique. A l'issue de cette thèse, on dispose d'outils permettant de caractériser des guides d'ondes de section quelconque, d'épaisseur constante dont la cavité peut être vide ou remplie d'un fluide. Cela représente un premier pas vers la caractérisation ultrasonore du col du fémur.
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Dates et versions

tel-00931778 , version 1 (21-01-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00931778 , version 1

Citer

Pierre Nauleau. Vers la mesure d'ondes circonférentielles guidées par la coque corticale du col du fémur. Acoustique [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00931778⟩
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