用实验测试与有限元建模相结合,对小鼠动脉组织特性进行表征

科学领域:

• 生物力学和生物材料科学 生物力学和生物材料科学
• 计算力学 计算力学 计算力学
• 组织工程和再生医学

背景情况:

• 穿刺测试对于确定动脉组织的机械性质至关重要.
• 从力压缩数据中提取准确的材料参数仍然具有挑战性,特别是在粗的生物表面.

研究的目的:

• 开发和验证一种方法来确定小鼠动脉组织的第一阶奥格登参数 (μ和α).
• 为了解决缩分析中样品表面粗度的复杂性.

主要方法:

• 结合缩试验与数值模拟,建立在之前的工作 (李和马森,2024).
• 引入了"等效厚度"概念,以管理海耶斯模型中的样品表面不规则性.
• 线性化过弹性行为对于小的应变增量 (≤1%),并应用胡克定律来导出应力-应变曲线.

主要成果:

• 从模拟数据中成功恢复了输入的Ogden参数和厚度.
• 应用于26个实验曲线,对于小鼠动脉组织的平均剪切模量 (G) 为1.22kPa (范围:0.275.02kPa).
• 数字模拟证实了获得的材料参数的准确性.

结论:

• 提出的方法有效地确定了老鼠动脉组织的奥格登参数,即使表面粗.
• 提供了一种可靠的方法,用于使用缩数据来描述生物组织的机械行为.
• 这些发现有助于更好地了解动脉组织力学,用于研究和临床应用.