The wide band ultrasonic spectroscopy in studying bones and porous implants

• Autorzy: Kubik J. , Kaczmarek M. , Pakuła M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the method of wide band ultrasonic spectroscopy is applied to determination of the wave velocity and attenuation in a trabecular bovine bone and materials of bone implants. The theory of wave propagation in two-phase fluid saturated porous dissipative media, given by Biot (1956), is used in analysis of wave parameters in bone, instead of the usually applied theory of single-phase media. The analysis of attenuation coefficients and phase velocities of dilatational waves propagating in bovine bones and implants within the frequency range from 0.2 to 1.2 MHz has indicated remarkable influence of the internal structure of the materials on waves parameters. Potential directions of further exploatations of the results are considered.

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie metody szerokopasmwej spektroskopii ultradźwiękowej do określenia prędkości i tłumienia fal w wołowej kości gąbczastej i ceramicznych materiałach biozastępczych. Do analizy parametrów propagacji fal, wykorzystano model Biota (1956) dwufazowego ośrodka porowatego nasyconego płynem z uwzględnieniem efektów dysypatywnych w odróżnieniu od zwykle stosowanych dla takich materiałów modeli ośrodków jednofazowych. Otrzymane wyniki dla współczynników tłumienia i prędkości fazowych fal podłużnych w badanych kościach i implantach, w zakresie częstotliwości od 0.2 do 1.2 MHz, wskazują na znaczący wpływ struktury wewnętrznej materiałów na parametry propagacji fal. Rozważono możliwość wykorzystania otrzymanych wyników do oceny mikrostruktury porowatego materiału.

Słowa kluczowe

EN

saturated porous bones; implants; ultrasonic waves; phase velocity; attenuation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 3
• Strony: 579--591
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr., il.

Twórcy

autor

Kubik J.

• Department of Enviromental Mechanics, Pedagogical University in Bydgoszcz

autor

Kaczmarek M.

• Department of Enviromental Mechanics, Pedagogical University in Bydgoszcz

autor

Pakuła M.

• Department of Enviromental Mechanics, Pedagogical University in Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. BIENIEK J., OLESZKIEWICZ L., 1985, Porowata ceramika korundowa w zastosowaniu klinicznym, Chir. Narz. Ruchu Ortop. Pol, 5.
• 2. BIOT M.A., 1956, Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid Saturated Porous Solid. I. Low Frequency Range, J. Acoust. Soc. Am., 28, 2, 168-178.
• 3. COWIN S.C., 1983, The Mechanical and Stress Adaptive Properties of Bone, Annals of Biomedical Engineering, 11, 263 -295.
• 4. KACZMAREK M., KOCHAŃSKI J., KUBIK J., 1998, Wave Propagation in Saturated Porous Materials in Biot's Higher Frequency Range, Poromechanics. A Tribute to M.A. Biot, Proc of the Conf. on Poromechanics, Louvain-la-Neuve, Belgium, 14-16 September.
• 5. KACZMAREK M., KUBIK J., 1998, Ultrasonic Waves in Saturated Porous Material. Discussion of Modeling and Experimental results, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 36, 3, 597-618.
• 6. OBRAZ J., 1983, Ultradźwięki w technice pomiarowej, WNT, Warszawa.
• 7. ŚWIECKI Z., 1993, Bioceramika dla ortopedii, IPPT PAN, Warszawa.
• 8. ŚWIECKI Z., ROSIEK G., BIENIEK J., 1991, Porowata ceramika korundowa, Biomateriały i Biomineralizacja, PWN Warszawa, 209-220.
• 9. ROSIEK G., MIKSIEWICZ C., BIENIEK J., 1994, Behaviour of Corundum Porous Material in Living Organism - Part I, Szkło i Ceramika (Acta Ceramica), 2, 285-288.
• 10. UKLEJEWSKI R., 1993, Kość jako wypełniony płynem dwufazowy ośrodek porowaty, Prace IPPT PAN, 16.
• 11. WEHR J., 1972, Pomiary prędkości i tłumienia fal ultradźwiękowych, PWN, Warszawa.