Διάδοση υπερήχων σε οστά για μελέτη και ανάλυση της δομής τους

• Main Author: Κοτσώνης, Βασίλειος
• Other Authors: Kotsonis, Vasileios
• Language: Greek
• Published: 2021
• Subjects: Διάδοση υπερήχων; Δοκιδωτά οστά; Σπογγώδη οστά; Ταχύτητα ήχου; 3D εκτύπωση; Συντελεστής οπισθοσκέδασης; Ultrasound propagation; Trabecular bones; Speed of sound (SOS); 3D-printing technology; Backscatter coefficient

O υπέρηχος χρησιμοποιείται σε πολλά πεδία έρευνας, όπως και αυτό της εμβιομηχανικής όπου η οστεοπόρωση μελετάται μέσω της διάδοσης των υπερήχων στο σπογγώδες οστό. Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η επιρροή της αρχιτεκτονικής και του υλικού του σπογγώδους οστού στα χαρακτηριστικά των υπερήχων όπως η ταχύτητα του υπέρηχου, ο συντελεστής οπισθοσκέδασης κάνοντας χρήση αντίγραφα τα οποία έχουν κατασκευαστεί από τον τρισδιάστατο εκτυπωτή. Η τρισδιάστατη εκτύπωση αποτελεί μια τεχνολογία καινοτόμα και χρησιμοποιείται τόσο στη βιομηχανία όσο και στην ιατρική. Σκοπός ήταν η δημιουργία αντιγράφων σπογγώδους οστού με όσο τον δυνατόν ακριβέστερη δομή ακολουθώντας την ίδια διαδικασία εκτύπωσης έτσι ώστε να γίνει φανερό ότι μόνο το υλικό έχει επίδραση πάνω στις ιδιότητες των υπερήχων. Κατασκευάστηκαν αντίγραφα σπογγώδους οστού από τρία διαφορετικά υλικά όπως το πολυγαλακτικό οξύ ( PLA), η θερμοπλαστική πολυουθεράνη (ΤPU) και το πολυπροπυλένιο (PP). Στη συνέχεια με πειράματα διάδοσης υπερήχων προέκυψαν συμπεράσματα για τις παραμέτρους των αντίγραφων σπογγώδους οστού (υλικό, δομή). Από τα πειράματα αυτά προέκυψε η γραμμική σχέση της ταχύτητας των υπερήχων (SOS) με το BV/TV και την πυκνότητα του κάθε δείγματος καθώς επίσης και η γραμμική σχέση των χαρακτηριστικών του σήματος της εξασθένισης ευρέος φάσματος στο πεδίο του χρόνου και στη συχνότητα με το BV/TV . Στον συντελεστή οπισθοσκέδασης συναρτήσει της συχνότητας παρατηρήθηκε ότι η μορφή του εξαρτάται από την δομή των αντίγραφων. Αν και τα αντίγραφα σπογγώδους οστού από τον τρισδιάστατο εκτυπωτή δε μπορούν να συγκριθούν με το πραγματικό σπογγώδες οστό ειδικά στην περίπτωση οστεοπορωτικού οστού ωστόσο προέκυψαν συμπεράσματα σχετικά με την επιρροή του διαφορετικού BV/TV και της χαμηλής πυκνότητας των αντίγραφων σπογγώδους οστού στον συντελεστή οπισθοσκέδασης και στις ιδιότητες των υπερήχων ως αποτέλεσμα της οστικής αποδόμησης. Έτσι η εκτενής έρευνα μπορεί να συμβάλει στη διαμόρφωση διαγνωστικών συσκευών οστεοπόρωσης.