Comptes Rendus
Physique / Biophysique
Détermination du module d'élasticité de la matière cérébrale
[Determination of the elastic modulus of cerebral matter]
Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 2-3, pp. 236-241.

Several cerebral matter vibratory tests are reviewed from the literature; the goal of these tests was always the characterisation of this matter and the modelling of its behaviour law to introduce it in the EF models calculation code.

The experimental curve of the transfer module function according to the vibration frequency (between 40 and 600 Hz) has been achieved with laser vibrometry. The transfer function expression associated to the multilayered model of Kelvin–Voigt (KV) types has also been determined.

The semi-linear approach based on the Maxwell type model did not permit the description of the cerebral matter's vibratory behaviour in the interval between 340 and 500 Hz. A non-linear model of the KV type has been proposed in this Note. A new procedure for the determination of the parameters of the KV model has been presented. These parameters permitted the convergence of the theoretical transfer function toward the experimental transfer function. The non-linear approach based on the model of KV permits one to model the transfer function over all the frequency band of our survey. Thus, elastic modulus variations and the internal amortisation coefficient depending to the frequency have been determined.

Plusieurs tests vibratoires sur la matière cérébrale sont rapportés dans la littérature. Le but de ces tests a été toujours de caractériser cette matière et modéliser sa loi de comportement pour l'introduire dans le code de calcul des modèles EF.

La courbe expérimentale du module de la fonction de transfert en fonction de la fréquence de vibration (entre 40 et 600 Hz) a été réalisée par vibromètrie laser. L'expression de la fonction de transfert associée au modèle multicouches du type Kelvin–Voigt (KV) a été aussi déterminée.

L'approche semi-linéaire basée sur le modèle du type Maxwell n'a pas permis de décrire le comportement vibratoire de la matière cérébrale dans l'intervalle comprise entre 340 et 500 Hz. Un modèle non linéaire du type KV a été alors proposé dans cet article. Une nouvelle procédure de détermination des paramètres du modèle KV a été présentée. Ces paramètres ont permis de faire converger la fonction de transfert théorique vers la fonction de transfert expérimentale. L'approche non linéaire basée sur le modèle de KV permet de modéliser la fonction de transfert sur toute la bande fréquence de notre étude. Ainsi, les variations du module d'élasticité et du coefficient d'amortissement interne en fonction de la fréquence ont été déterminées.

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DOI: 10.1016/j.crhy.2009.03.010
Mot clés : Fonction de transfert, Vibrométrie laser, Modèle non linéaire, Module d'élasticité
Keywords: Transfer function, Vibrometer laser, Non-linear model, Elastic modulus
Moez Chakroun 1, 2; M Ghozlen 1, 2; Imed Elloumi 1, 2; S. Nicolle 1, 2

1 Laboratoire de physique des matériaux de la faculté des sciences de Sfax, Équipe physique & technologie médicale, Institut supérieur de biotechnologie de Sfax, 3038 Sfax, Tunisie
2 Laboratoire des systèmes biomécaniques et cognitifs de l'institut de mécanique des fluides et des solides de Strasbourg, Université Louis-Pasteur, 4, rue Blaise-Pascal, 67070 Strasbourg cedex, France
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Moez Chakroun; M Ghozlen; Imed Elloumi; S. Nicolle. Détermination du module d'élasticité de la matière cérébrale. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 2-3, pp. 236-241. doi : 10.1016/j.crhy.2009.03.010. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.03.010/

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