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Accueil du site > Productions scientifiques > Thèses > Thèses soutenues > Évaluation du scellement et/ou de l’osteointégration de prothèses par méthodes ultrasonores non linéaires.

Évaluation du scellement et/ou de l’osteointégration de prothèses par méthodes ultrasonores non linéaires.

Doctorant : Jacques RIVIERE

Directeur de thèse : Pascal LAUGIER

Sujet : Évaluation du scellement et/ou de l’osteointégration de prothèses par méthodes ultrasonores non linéaires.

Etablissement : Université Paris VI

Collaboration : Los Alamos National Laboratory (USA)

Contexte de la recherche et objectifs

L’enjeu général de l’étude est de proposer une méthode objective et quantitative de contrôle de la pose de prothèse en cours et post-implantation. Actuellement, la qualité du scellement des prothèses est mesurée à l’aide de paramètres mécaniques globaux (couple de serrage direct ou inverse, fréquence de résonance) qui ne permettent pas d’évaluer précisément le contact entre l’implant et son support. Or c’est justement la qualité du contact entre l’implant et l’os implanté que nous cherchons à mesurer. Nous supposons en effet que la réussite de l’implantation est directement liée à la qualité et à la nature de ce contact. Des travaux préliminaires basés sur les méthodes de spectroscopie non linéaire d’ondes élastiques (Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy NEWS), semblent confirmer l’hypothèse selon laquelle la nature du contact entre la prothèse et l’os implanté engendre une interaction de type non linéaire lors du passage d’ondes élastiques. Les deux méthodes NEWS envisagées sont la spectroscopie ultrasonore non linéaire en résonance (NRUS) et la spectroscopie non linéaire par modulation d’ondes élastiques (NWMS). NRUS conduit à estimer un paramètre non linéaire hystérétique α qui rend compte de la capacité du système à résister au changement (réorganisation structurale) tandis que NMWS permet d’accéder au paramètre non linéaire β (deuxième terme d’un développement limité de la relation contrainte/déformation), reflétant une non linéarité classique de Landau, et qui doit rendre compte, dans notre cas, de la qualité de la jonction entre les 2 matériaux. L’objectif de la thèse sera de prouver dans un premier temps que la mesure de paramètres non linéaires est effectivement sensible à l’ostéointégration et/ou scellement de l’implant puis d’évoluer vers des techniques plus facilement applicables in vivo. Nous proposons dans ce projet (a) d’évaluer quantitativement la sensibilité des paramètres non linéaires au scellement et/ou à l’osteointégration de la prothèse (b) de relier les paramètres non linéaires à la qualité d’osteointégration de la prothèse et (c) de concevoir un dispositif qui puisse être utilisé in vivo. Les items (a) et (b) reposent sur l’expérimentation au cours de laquelle seront mises en oeuvre les techniques NEWS (Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy), des tests biomécaniques, de la modélisation mécanique (éléments finis) et des techniques d’imagerie haute résolution pour objectiver et quantifier le scellement et/ou l’osteointégration (synchrotron, imagerie optique). L’étape (c) reposera sur l’analyse critique des méthodes actuellement utilisées pour le contrôle de l’osteointégration des prothèses et la prise en compte des contraintes imposées par le contexte in vivo pour la définition et la réalisation d’un dispositif opérationnel.

Résultats attendus : Nous comptons démontrer que les techniques non linéaires ultrasonores sont appropriées et sensibles pour évaluer quantitativement le scellement et/ou de l’osteointégration de prothèses.

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