The objective of the present study is to assess the mechanical behavior of trabecular bone based on microCT imaging and micro-finite-element analysis. In this way two methods are detailed: (i) direct determination of macroscopic elastic property of trabecular bone; (ii) inverse approach to assess mechanical properties of trabecular bone tissue.

Thirty-five females and seven males (forty-two subjects) mean aged (±SD) 80±11.7 years from hospitals of Assistance publique–Hôpitaux de Paris (AP–HP) diagnosed with osteoporosis following a femoral neck fracture due to a fall from standing were included in this study.

Fractured heads were collected during hip replacement surgery. Standardized bone cores were removed from the femoral head's equator by a trephine in a water bath. MicroCT images acquisition and analysis were performed with CTan^® software and bone volume fraction was then determined. Micro-finite-element simulations were per-formed using Abaqus 6.9-2^® software in order to determine the macroscopic mechanical behaviour of the trabecular bone. After microCT acquisition, a longitudinal compression test was performed and the experimental macroscopic Young's Modulus was extracted. An inverse approach based on the whole trabecular bone's mechanical response and micro-finite-element analysis was performed to determine microscopic mechanical properties of trabecular bone.

In the present study, elasticity of the tissue was shown to be similar to that of healthy tissue but with a lower yield stress.

Classical histomorphometric analysis form microCT imaging associated with an inverse micro-finite-element method allowed to assess microscopic mechanical trabecular bone parameters.

Déterminer le comportement mécanique de l’os trabéculaire à l’aide d’une acquisition microtomographique par rayons X et d’une analyse par la méthode des microéléments finis : (i) détermination directe du module d’élasticité apparent de l’os trabéculaire ; (ii) approche inverse pour déterminer les propriétés mécaniques du tissu trabéculaire.

Trente-cinq femmes et 7 hommes d’âge moyen 80±11,7 ans de l’Assistance publique–Hôpitaux de Paris diagnostiqués ostéoporotiques suite à une fracture de l’extrémité supérieure du fémur due à une chute.

Suite à une arthroplastie, des carottes osseuses ont été extraites au sommet de la tête fémorale à l’aide d’un trépan. Une acquisition microtomographique aux rayons X et une analyse des paramètres histomorphométriques ont ensuite été effectuées. Par la suite, le comportement macroscopique de l’os trabéculaire a été déterminé par la méthode des microéléments finis sur le logiciel Abaqus 6.9-2^®. Un essai de compression longitudinale a ensuite été réalisé afin de mesurer le module d’élasticité apparent. Enfin, une analyse inverse basée sur le comportement mécanique expérimental apparent combinée à la méthode des microéléments finis a permis de déterminer le comportement microscopique de l’os trabéculaire.

Les résultats ont montré que les propriétés élastiques de l’os trabéculaire présentaient les mêmes caractéristiques que chez des patients sains.

La méthode classique d’histomorphométrie combinée à une méthode inverse des microéléments finis permet de remonter aux propriétés élastiques microscopiques de l’os trabéculaire.