Badania własności struktury kości gąbczastej z zastosowaniem metod spektroskopii elektrycznej i metody ultradźwiękowej

Kości są materiałami o anizotropowych własnościach mechanicznych i strukturalnych. Główne kierunki anizotropii tych materiałów związane są z obciążeniami, jakimi są poddawane w warunkach fizjologicznych. Badania własności mechanicznych pokazują, że najczęściej materiały kostne charakteryzują się transwersalną izotropią lub ortotropią. Celem niniejszej pracy było wyznaczenie i analiza parametrów anizotropowej struktury kości gąbczastej. tj. współczynnika uformowania oraz krętości w oparciu o pomiary przewodności elektrycznej i porównanie relacji pomiędzy zmierzonymi parametrami struktury a prędkością propagacji podłużnej fali ultradźwiękowej. Do wyznaczenia parametrów struktury wykorzystano metodę dwuelektrodową z zastosowaniem mostka RLC oraz układu umożliwiającego pomiar przewodności metodą techniczną w zakresie częstotliwości od 100 HZ do 100 kHz. Materia� badany stanowiły sześcienne próbki gąbczastej kości wołowej o wymiarze boku ok. 10 mm uzyskane z głowy kości udowej i kręgów kręgosłupa. Pomiary przewodności przeprowadzono dla materiału zawierającego szpik kostny - nasyconego płynem fizjologicznym, w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach.

---

Bones are materials with anisotropic mechanical and structural properties. The paper investigates parameters of anisotropic structure of trabecular bone: formation factor and tortuosity using measurements of electric impedance and a comparison between the structure parameters measured and velocity of ultrasonic wave propagation. To determine the material impedance, the two-electrode method with RLC bridge and direct technique are applied. The cubic specimens (1 cm x l cm x l cm) of trabecular bovine bone are cut from the distal epiphysis of fresh bovine femora and vertebra. The results show a good correlation between tortuosity measured by electric spectroscopy and velocity of longitudinal waves.