Estimation du délai Post-Mortem par méthodes ultrasonores

par Arthur Angermuller

Projet de thèse en Génie électrique et électronique - Cergy

Sous la direction de Nicolas Wilkie chancellier, Loïc Martinez et de Jean-Yves Le Huérou.

Thèses en préparation à Cergy-Pontoise , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) , en partenariat avec Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (laboratoire) et de MOSS - Méthodes et outils pour les Signaux et Systèmes (equipe de recherche) depuis le 01-02-2018 .


  • Résumé

    Dans un contexte sociétal de prise en compte des risques et de la sécurité, la suite à donner à une enquête est conditionnée par la connaissance du délai post mortem (ou DPM), c'est à dire le temps écoulé entre le moment de la mort et la découverte des restes osseux. L'anthropologue judiciaire permet de fournir des réponses aux enquêteurs et aux magistrats en un temps limité. Cependant, les techniques actuelles limitent l'estimation du DPM à une précision variant de quelques dizaines d'années pour un même os. Pour répondre à la nécessité de proposer au monde de la justice une méthode fiable et rigoureuse de datation, ce travail de thèse s'intéresse au développement d'une méthode instrumentale de caractérisation des os et de suivi de leur vieillissement. L'objectif est de mettre en commun les compétences du SATIE en systèmes d'analyses ultrasonores de matériaux et celles du PJGN en anthropologie judiciaire pour développer une technique d'investigation non destructive innovante pour l'estimation du DPM par méthode ultrasonore. En concentrant l'étude sur des individus dont la décomposition se sera déroulée « à l'air libre », ce travail s'attachera à discriminer les paramètres physiques pertinents sur une collection d'échantillons d'os dont la datation est connue. Un protocole de vieillissement accéléré sera mis en œuvre pour reproduire en laboratoire les dégradations observées sur les échantillons d'os représentatifs, afin de pouvoir mettre en place des méthodes d'investigation permettant de suivre l'altération au cours du temps (porosité, fissures, surface, volume…), et par conséquent d'autoriser la datation des os. Afin d'extraire des paramètres physiques pertinents qui sont les vecteurs d'information de l'état de santé des os, la génération et la détection des ondes (en surface ou dans le volume) se feront par deux méthodes non destructives : en contact (mécaniquement), au moyen de transducteurs ultrasonores fonctionnant en émission ou réception, ou sans contact (optiquement), en mettant en œuvre l'excitation vibratoire par un laser de puissance, et la détection par vibrométrie laser. Si la première est nécessaire pour une étude en laboratoire car elle permet de discriminer les paramètres intéressants, la deuxième méthode présente l'avantage de réaliser le diagnostic à distance. Pour atteindre ces objectifs ambitieux de datation des os par méthodes ultrasonores, la stratégie se décomposera en plusieurs étapes : • détermination d'une collection d'échantillons d'os dont la datation est connue afin de discriminer les paramètres physiques pertinents pour l'étude, • développement de méthodes de vieillissement accéléré reproduisant en laboratoire les dégradations observées sur les échantillons d'os représentatifs, afin de pouvoir mettre en place des méthodes d'investigation permettant de suivre l'altération au cours du temps, • l'étude approfondie par méthodes acoustiques des propriétés mécaniques des os pour la compréhension des défauts qui peuvent les fragiliser (porosité, fissures, surface, volume…), • développement de méthodes non destructives d'évaluation de l'état d'intégrité en vue de la datation des os.

  • Titre traduit

    Post-Mortem delay monitoring by ultrasound methods


  • Résumé

    Taking into account the societal context in risks and security, the follow-up of a judiciary investigation is conditioned by the knowledge of the post-mortem delay (DPM), ie the time elapsed between the death date and the discovery of bone remains. The forensic anthropology can provide answers to investigators in a limited time. However, current techniques limit the DPM estimation to a few tens of years precision for a same bone. In order to propose an answer to the justice world, a reliable and accurate method of dating, this thesis work is interested in the development of an instrumental method for bone characterization and aging monitoring. The objective is to pool the skills of SATIE in ultrasonic material analysis systems and those of the PJGN in forensic anthropology to develop an innovative non-destructive investigation technique for ultrasonic DPM estimation. By focusing the study on bones decomposition in “the open air", this work will dedicate on discriminating the relevant physical parameters on a collection of bone samples with known dating. An accelerated aging protocol will be implemented to reproduce in the laboratory the observed degradations on the representative bone samples, in order to be able to set up investigation methods allowing to monitor the alteration over time (porosity, cracks, surface, volume ...), and therefore allow the dating of bones. In order to extract relevant physical parameters which are the information vectors of bone health, the generation and detection of waves (surface or volume) will be perform by two non-destructive methods : in contact (mechanically), by means of ultrasonic transducers operating in emission or reception, or without contact (optically), by implementing the vibratory excitation by a power laser, and the detection by laser vibrometry. If the first is necessary for a laboratory study because it makes it possible to discriminate the parameters of interest, the second method has the advantage of performing the remote diagnosis. To achieve these ambitious aims of bone dating by ultrasonic methods, the strategy will be broken down into several stages: • determination of a collection of known bone samples to discriminate physical parameters relevant to the study, • development of accelerated aging methods reproducing in laboratory the degradations observed on the representative bone samples, in order to be able to set up methods of investigation making it possible to follow the alteration over time, • the in-depth study by acoustic methods of the mechanical properties of the bones for the understanding of the defects that can weaken them (porosity, cracks, surface, volume ...), • development of non-destructive methods of assessing the state of integrity for the purpose of bone dating.