用实验测试结合多目标逆有限元素建模的实验测试来描述人类阴茎组织的特性
Majid Akbarzadeh Khorshidi1, Shirsha Bose1, Brian Watschke2
1Trinity Centre for Biomedical Engineering, Trinity Biomedical Sciences Institute, Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland; Department of Mechanical, Manufacturing and Biomedical Engineering, School of Engineering, Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland; Advanced Materials and BioEngineering Research Centre (AMBER), Royal College of Surgeons in Ireland and Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland.
Acta biomaterialia
|June 30, 2024
概括
这项研究开发了一种逆有限元 (FE) 方法,以精确估计人类阴茎组织的机械性质. 这种方法增强了对泌尿器官组织力学的理解,用于临床和研究应用.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 泌尿器科 泌尿器科 泌尿器科 泌尿器科
背景情况:
- 了解人类阴茎组织的机械行为对于诊断和治疗各种疾病至关重要.
- 精确地描述阴茎组织机制对于开发有效的医疗器械和手术技术至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证反向有限元 (FE) 方法,精确估计多层人类阴茎组织的材料参数.
- 为在各种负荷条件下提供一种可靠的方法来表征阴茎组织的生物力学特性.
主要方法:
- 集成的实验数据 (力位移,边界变形) 与开发的FE模型.
- 在新鲜冷的人类阴茎组织上进行了全器官板压缩试验和单层拉伸/压缩试验.
- 采用多目标反向FE算法,系统地改变组织参数,并将模拟结果与实验数据相匹配.
主要成果:
- 使用反向FE方法实现了阴茎组织参数的高精度估计.
- 成功确定了tunica albuginea,corpus cavernosum和完整的阴茎片段的机械特性和构成模型.
- 使用来自单个组织层的独立实验数据验证的估计参数.
结论:
- 拟议的反向FE方法提供了一种可靠和精确的方法来表征人类阴茎组织机制.
- 这项研究促进了对泌尿器官组织力学的理解,在泌尿病学和生物力学方面有潜在的应用.
- 该方法可以扩展到研究其他软生物组织的机械特性.
