Computational modeling of long bones during the fracture healing process

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με την αριθμητική μοντελοποίηση των κατεαγότων καιοστεοπορωτικών μακρών οστών με βάση εικόνες ακουστικής μικροσκοπίας σάρωσης και τηδυνατότητα του υπερήχου να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση και την παρακολούθηση τωνπαθολογιών των οστών. Ο βασικός στόχος είναι η διερεύνηση των πολύπλοκων φαινομένωνκυματικής σκέδασης που προκαλούνται από τη σύνθετη φύση του οστικού ιστού και του πώρου. Σεαυτή την κατεύθυνση, εφαρμόζονται θεωρητικές και αριθμητικές μεθοδολογίες για τον εντοπισμόμεταβολών στο πλάτος σκέδασης, την διάδοση των κυματοδηγούμενων ρυθμών και την ταχύτητα τουπρώτου αφιχθέντος σήματος σε διαδοχικά στάδια επούλωσης, καθώς και σε αριθμητικά μοντέλα τουφλοιώδους οστού με διαφορετικά ποσοστά πορώδους. Η αριθμητική προσομοίωση της διάδοσηςυπερήχου σε υγιή, κατεαγότα και οστεοπορωτικά οστά πραγματοποιήθηκε αρχικά με την ευρέωςχρησιμοποιούμενη τεχνική αξονικής μετάδοσης, ενώ η μέθοδος οπισθοσκέδασης αξιολογήθηκε επίσηςως σχετικά νέα μέθοδος. Έμφαση δίνεται στη διερεύνηση της πορώδους φύσης του πώρου και τουφλοιώδους οστού, η οποία ενσωματώθηκε στα αριθμητικά μοντέλα με τη χρήση των δεδομένωνακουστικής μικροσκοπίας σάρωσης, και σε μεταβολές που συμβαίνουν λόγω των παθολογιών τωνοστών.