猪大动脉的骨折.猪大动脉的骨折. 第二部分:FEM建模和反向参数识别

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 血管组织机制,特别是骨折特性,对于理解血管疾病至关重要.
• 准确识别这些属性需要高效的数值工具.
• 现有的方法可能无法完全捕捉血管组织行为的复杂性.

研究的目的:

• 开发和验证一个参数识别管道,用于提取血管组织特性.
• 通过实验和数值方法确定猪主动脉的骨折机械特性.
• 为了将已识别的组织强度与经典测试方案的值进行比较.

主要方法:

• 采用对称约束紧张测试 (symconCT) 来从猪主动脉样本中获取力位移和数字图像相关性 (DIC) 数据.
• 模拟血管组织作为非线性粘弹性同流体固体,具有同流体凝聚区模型的骨折.
• 采用隐式有限元素方法 (FEM) 模型和参数识别的两步方法.

主要成果:

• 该模型准确地复制了猪大动脉介质破裂的实验观测.
• 周边和轴断裂的确定的断裂能量分别为1.57±0.82 kJ m-2和0.96±0.34 kJ m-2.
• 确定的组织强度低于350kPa,明显低于经典的张力测试,表明较高的主动脉弹性.

结论:

• 开发的管道有效地提取血管组织的生物力学和骨折特性.
• 与文献价值相比,确定的大动脉强度较低对大动脉破裂的临床风险评估有影响.
• 未来的工作应该纳入速率效应和组织异构性,以提高模型的准确性.