Respuesta mecánica del tejido hepático porcino bajo compresión a alta velocidad de deformación
Autores: Chen, Joseph; Patnaik, Sourav S.; Prabhu, R. K.; Priddy, Lauren B.; Bouvard, Jean-Luc; Marin, Esteban; Horstemeyer, Mark F.; Liao, Jun; Williams, Lakiesha N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Respuesta mecánica del tejido hepático porcino bajo compresión a alta velocidad de deformación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Accidentes automovilísticos
Lesiones abdominales
Modelado computacional
Altas tasas de deformación
Tejido hepático
Análisis de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
En los accidentes automovilísticos, las lesiones abdominales suelen ser potencialmente mortales pero no son evidentes en el momento de la lesión inicial. El hígado es el órgano abdominal más comúnmente lesionado en este tipo de traumatismos. A diferencia de las pruebas de seguridad actuales que involucran maniquíes de choque, un enfoque más detallado y eficiente para predecir el riesgo de lesiones humanas es la modelización computacional y las simulaciones. Además, el desarrollo de modelos humanos computacionales precisos requiere conocimiento de las propiedades mecánicas de los tejidos en varios estados de estrés, especialmente en escenarios de alto impacto. En este estudio, se utilizó una barra de presión split-Hopkinson polimérica (PSHPB) para aplicar diversas tasas de deformación alta al tejido hepático porcino con el fin de investigar su comportamiento material durante la compresión a alta tasa de deformación. Los tejidos hepáticos fueron sometidos a impactos de alta tasa de deformación a 350, 550, 1000 y 1550 s. La dependencia direccional del tejido también fue explorada mediante pruebas PSHPB a lo largo de tres direcciones ortogonales del hígado a una tasa de deformación de 350 s. Se realizó histología de muestras de cada una de las tres direcciones para examinar las propiedades estructurales del hígado porcino. El tejido hepático porcino mostró una respuesta inelástica y sensible a la tasa de deformación a altas tasas de deformación. Se encontró que el tejido hepático carecía de dependencia direccional, lo que podría explicarse por la microestructura isotrópica observada después del teñido e imagen. Además, el análisis de elementos finitos (FEA) de las pruebas PSHPB reveló el perfil de estrés dentro del tejido hepático y sirvió como validación de la metodología PSHPB. Los hallazgos actuales pueden ayudar en el desarrollo de modelos computacionales más precisos del tejido hepático en condiciones de impacto de alta tasa, lo que permite comprender los mecanismos de subfalla y falla.
Descripción
En los accidentes automovilísticos, las lesiones abdominales suelen ser potencialmente mortales pero no son evidentes en el momento de la lesión inicial. El hígado es el órgano abdominal más comúnmente lesionado en este tipo de traumatismos. A diferencia de las pruebas de seguridad actuales que involucran maniquíes de choque, un enfoque más detallado y eficiente para predecir el riesgo de lesiones humanas es la modelización computacional y las simulaciones. Además, el desarrollo de modelos humanos computacionales precisos requiere conocimiento de las propiedades mecánicas de los tejidos en varios estados de estrés, especialmente en escenarios de alto impacto. En este estudio, se utilizó una barra de presión split-Hopkinson polimérica (PSHPB) para aplicar diversas tasas de deformación alta al tejido hepático porcino con el fin de investigar su comportamiento material durante la compresión a alta tasa de deformación. Los tejidos hepáticos fueron sometidos a impactos de alta tasa de deformación a 350, 550, 1000 y 1550 s. La dependencia direccional del tejido también fue explorada mediante pruebas PSHPB a lo largo de tres direcciones ortogonales del hígado a una tasa de deformación de 350 s. Se realizó histología de muestras de cada una de las tres direcciones para examinar las propiedades estructurales del hígado porcino. El tejido hepático porcino mostró una respuesta inelástica y sensible a la tasa de deformación a altas tasas de deformación. Se encontró que el tejido hepático carecía de dependencia direccional, lo que podría explicarse por la microestructura isotrópica observada después del teñido e imagen. Además, el análisis de elementos finitos (FEA) de las pruebas PSHPB reveló el perfil de estrés dentro del tejido hepático y sirvió como validación de la metodología PSHPB. Los hallazgos actuales pueden ayudar en el desarrollo de modelos computacionales más precisos del tejido hepático en condiciones de impacto de alta tasa, lo que permite comprender los mecanismos de subfalla y falla.