在延伸过程中活体人体皮肤的时间依赖反应的孔机械建模
Thomas Lavigne1,2,3, Stéphane Urcun1, Emmanuelle Jacquet4
1Institute of Computational Engineering, Department of Engineering, University of Luxembourg, Esch-sur-Alzette, Luxembourg.
概括
这项研究使用双相构成模型在体内模拟人皮肤机制,准确捕捉机械反应,并为损伤发病研究铺平道路.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 计算生物学 计算生物学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 孔力学理论广泛应用于软生物组织,但对人体皮肤的应用较少,尤其是在体内.
- 现有的皮肤研究通常依赖于ex vivo或in silico数据,限制了对特定物体的属性识别.
- 在体内测量对于了解各种身体部位特定的皮肤特性至关重要.
研究的目的:
- 在扩展下应用一个双相构成模型,用于在体内确定人体皮肤的机械性质.
- 为了验证模型的有效性,使用未公布的手臂上部皮肤循环单轴延伸数据.
- 建立分析间歇性流体动力学和与皮肤损伤相关的机械条件的基础.
主要方法:
- 在双层有限元素框架中使用了双相构成模型.
- 应用循环单轴延伸负荷在体内人类上臂皮肤样本.
- 分析了来自Chambert等人未发表的实验数据. 用于模型校准和验证.
主要成果:
- 两层有限元素模型成功地代表了皮肤对负荷的机械反应的关键特征.
- 在模型和实验力-时间数据之间实现了8.84 × 10−3 N的低根平均平方误差 (RMSE).
- 证明了该模型能够分析间歇性流体压力,流量和透压力的变化.
结论:
- 双相模型为体内人类皮肤机械性质识别提供了概念验证.
- 这种方法可以分析机械场和间隙流体动力学.
- 代表着对调查损伤机制和生化因素影响的基本步骤.
