섬유주의 이방성에 따른 초음파의 파형 변화

Is ultrasound wave affected by anisotropy of trabeculae

높은 기공성을 갖춘 망상골과 고체의 비율이 높은 피질골의 기계적 성질은 초음파 파동 전파 측정법으로 알 수 있다. 초음파의 속도(SOS)는 bulk wave 방정식과 bar wave 방정식을 통해 산출할 수 있다. Bulk wave는 Biot의 이론에서 빠른 파동과 매우 유사함을 이용해, 본 연구에서 뼈의 이방성을 담은 행렬에 의해 bulk wave 속도가 변하는 여부를 측정하였다. 음파의 속도는 뼈가 횡방적인(transversely isotropy) 특성을 갖을 때보다 등방적인 특성을 갖을 때 0.69% 빠르다. 또한 bar wave 방정식을 사용하여 피질골에 대한 속도를 측정하였다. 전의 논문에 의하면 bar wave 속도는 탄성 계수 텐서 혹은 영의 계수의 함수이고 이와 같은 방법으로 bar wave 속도에 의해 등방성과 이방성을 측정하였다.

Mechanical properties of cancellous bone with a high porosity and cortical bone with a high fraction of solid are estimated by the measurement of ultrasonic wave propagation. The speed of sound (SOS) in ultrasonic waves is usually measured by two equations, bulk wave equation and bar wave equation. Bulk wave speed has almost same as the fast wave of Biot's theory. In this study, we examine whether the bulk wave speed is influenced by the anisotropy of bone matrix. The SOS when the bone matrix is isotropy is 0.69% faster than that when the bone matrix is transversely isotropy. We also examine if the use of bar equation is adequate for a cortical bone. In the previous paper, the bar wave speed is a function of Young's modulus or elastic coefficient tensor. In the same manner, the effect of bar wave speed to isotropic and anisotropic bone is estimated.