在体外皮肤穿孔方法用于材料表征
Joseph LeSueur1, Carolyn Hampton2, Michael Kleinberger2
1Joint Department of Biomedical Engineering, Marquette University and Medical College of Wisconsin, WI, USA; Neroscience Research Labs, Zablocki Veterans Affairs Medical Center, WI, USA.
Medical engineering & physics
|August 19, 2024
概括
了解自然皮肤张力对于准确的刺穿研究至关重要. 在生理张力下预先调节皮肤样本,提高了化品,手术和防护装备开发的机械测试可靠性.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 皮肤病学 皮肤病学
背景情况:
- 量化皮肤的机械特性对于化品,手术,法医和防护服至关重要.
- 之前的皮肤刺穿研究缺乏一致的生理边界条件.
- 皮肤表现出根据解剖位置的不同自然张力.
研究的目的:
- 通过收缩实验来建立自然的皮肤张力.
- 为了研究初始紧张和预先调节对皮肤穿孔抵抗力的影响.
- 定义体外皮肤机械测试的最佳边界条件.
主要方法:
- 来自不同解剖位置的猪皮肤样本被切除,以通过减小直径来测量自然张力.
- 准静态刺穿试验是使用5毫米球形冲击器在不同初始张力和预调周期下对皮肤样本进行的.
- 一个电液压负载框架和定制紧装置被用于受控测试.
主要成果:
- 皮肤收缩因解剖位置而有显著差异 (腿:19.5%,侧翼:28.5%,腹部:38.4%).
- 较低的初始张力 (<5%) 与较高的初始张力 (>25%,195.1N) 相比,导致故障时的力更高 (279.2N).
- 八个预调节周期将hysteresis降低了45%,并显著减少了机械性质的变化.
- 在生理张力 (14-25%) 的预条件样本显示,在故障时的正常化力 (278.3 N/mm) 比非条件样本 (234.4 N/mm) 更大.
结论:
- 物理初始紧张和预先调节对于可靠的体外皮肤刺穿研究至关重要.
- 解剖位置决定了皮肤的自然张力,必须复制才能进行准确的测试.
- 在定义的边界条件下描述皮肤的机械行为有助于开发用于防护服和法医分析的有限元模型.
