Évaluation de la qualité osseuse par les ondes guidées ultrasonores

La caractérisation des propriétés mécaniques de l’os cortical est un domaine d’intérêt pour la recherche orthopédique. En effet, cette caractérisation peut apporter des informations primordiales pour déterminer le risque de fracture, la présence de microfractures ou encore dépister l’ostéoporose. Les deux principales techniques actuelles de caractérisation de ces propriétés sont le Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA) et le Quantitative Computed Tomogaphy (QCT). Ces techniques ne sont pas optimales et présentent certaines limites, ainsi l’efficacité du DXA est questionnée dans le milieu orthopédique tandis que le QCT nécessite des niveaux de radiations problématiques pour en faire un outil de dépistage. Les ondes guidées ultrasonores sont utilisées depuis de nombreuses années pour détecter les fissures, la géométrie et les propriétés mécaniques de cylindres, tuyaux et autres structures dans des milieux industriels. De plus, leur utilisation est plus abordable que celle du DXA et n’engendrent pas de radiation ce qui les rendent prometteuses pour détecter les propriétés mécaniques des os. Depuis moins de dix ans, de nombreux laboratoires de recherche tentent de transposer ces techniques au monde médical, en propageant les ondes guidées ultrasonores dans les os. Le travail présenté ici a pour but de démontrer le potentiel des ondes guidées ultrasonores pour déterminer l’évolution des propriétés mécaniques de l’os cortical. Il commence par une introduction générale sur les ondes guidées ultrasonores et une revue de la littérature des différentes techniques relatives à l’utilisation des ondes guidées ultrasonores sur les os. L’article rédigé lors de ma maîtrise est ensuite présenté. L’objectif de cet article est d’exciter et de détecter certains modes des ondes guidés présentant une sensibilité à la détérioration des propriétés mécaniques de l’os cortical. Ce travail est réalisé en modélisant par éléments finis la propagation de ces ondes dans deux modèles osseux cylindriques. Ces deux modèles sont composés d’une couche périphérique d’os cortical et remplis soit d’os trabéculaire soit de moelle osseuse. Ces deux modèles permettent d’obtenir deux géométries, chacune propice à la propagation circonférentielle ou longitudinale des ondes guidées. Les résultats, où trois différents modes ont pu être identifiés, sont comparés avec des données expérimentales obtenues avec des fantômes osseux et théoriques. La sensibilité de chaque mode pour les différents paramètres