Desarrollo de un modelo de material hiperelástico anisotrópico para tejidos colorrectales porcinos
Autores: Fahmy, Youssef; Trabia, Mohamed B.; Ward, Brian; Gallup, Lucas; Froehlich, Mary
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Desarrollo de un modelo de material hiperelástico anisotrópico para tejidos colorrectales porcinos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Cirugías de colon
Anastomosis colorrectales
Comportamiento mecánico
Tejido colorrectal
Modelo de material hiperelástico anisotrópico
Datos experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Muchas cirugías de colon incluyen anastomosis colorrectales cuyas fugas pueden ser potencialmente mortales, afectando a miles de pacientes anualmente. Diversos estudios proponen que la interacción mecánica entre los grapas y los tejidos vecinos puede desempeñar un papel importante en la fuga anastomótica. Por lo tanto, comprender el comportamiento mecánico del tejido colorrectal es esencial para caracterizar las razones de este tipo de fallo. Hasta ahora, los datos experimentales que caracterizan las propiedades mecánicas del tejido colorrectal han sido escasos e inconsistentes, lo que ha limitado significativamente la comprensión de su comportamiento. Esta investigación propone un enfoque para desarrollar un modelo de material hiperelástico anisotrópico para los tejidos colorrectales basado en pruebas uniaxiales de especímenes porcinos recién recolectados, que fueron obtenidos de varios cerdos emparejados por edad y peso. Los especímenes fueron extraídos del mismo tracto del colon de cada cerdo a lo largo de sus orientaciones circunferencial y longitudinal. Proponemos un modelo constitutivo que combina un material hiperelástico isotrópico de Yeoh con fibras orientadas en dos direcciones para tener en cuenta la naturaleza hiperelástica y anisotrópica de los tejidos colorrectales. Los datos experimentales se utilizaron para determinar con precisión los coeficientes del modelo (circunferencial, R = 0.9968; longitudinal, R = 0.9675). Los resultados muestran que el modelo propuesto puede incorporarse en un modelo de elementos finitos que puede simular procedimientos como las anastomosis colorrectales de manera confiable.
Descripción
Muchas cirugías de colon incluyen anastomosis colorrectales cuyas fugas pueden ser potencialmente mortales, afectando a miles de pacientes anualmente. Diversos estudios proponen que la interacción mecánica entre los grapas y los tejidos vecinos puede desempeñar un papel importante en la fuga anastomótica. Por lo tanto, comprender el comportamiento mecánico del tejido colorrectal es esencial para caracterizar las razones de este tipo de fallo. Hasta ahora, los datos experimentales que caracterizan las propiedades mecánicas del tejido colorrectal han sido escasos e inconsistentes, lo que ha limitado significativamente la comprensión de su comportamiento. Esta investigación propone un enfoque para desarrollar un modelo de material hiperelástico anisotrópico para los tejidos colorrectales basado en pruebas uniaxiales de especímenes porcinos recién recolectados, que fueron obtenidos de varios cerdos emparejados por edad y peso. Los especímenes fueron extraídos del mismo tracto del colon de cada cerdo a lo largo de sus orientaciones circunferencial y longitudinal. Proponemos un modelo constitutivo que combina un material hiperelástico isotrópico de Yeoh con fibras orientadas en dos direcciones para tener en cuenta la naturaleza hiperelástica y anisotrópica de los tejidos colorrectales. Los datos experimentales se utilizaron para determinar con precisión los coeficientes del modelo (circunferencial, R = 0.9968; longitudinal, R = 0.9675). Los resultados muestran que el modelo propuesto puede incorporarse en un modelo de elementos finitos que puede simular procedimientos como las anastomosis colorrectales de manera confiable.