استخراج پارامترهاي خواص مكانيكي عروق مغزي انسان با استفاده از آزمون كشش دومحوري

Determination of parameters of Fung hyperelastic model for intracranial blood vessel of human using biaxial tensile test

خواص مكانيكي شريان هاي مغزي، با توجه به ارتباطشان با بيماري هاي اين عضو، از ارزش باليني بالايي برخوردار هستند. در راستاي تحقق اهداف پروژه يك دستگاه آزمون كشش دومحوري منحصراً براي اين مطالعه و با توجه به ابعاد، حساسيت و ماهيت ناهمگن نمونه ها ساخته شد. سپس هشت نمونه از شريان مغزي مياني از جسد انسان هايي كه مرگشان به علت جراحات يا بيماري عروق مغزي نبود، از اجساد گرفته شدند. نمونه ها طي كم تر از دوازده ساعت بعد از جدا كردن شان از جسد، توسط دستگاه آزمون كششي دومحوري آزموده شدند. منحني تنش-كشش به دست آمده از آزمون ها رسم شدند و سپس با مدل رياضي اي كه فانگ براي بافت با خاصيت هايپرالاستيك ارايه كرده است، برازش داده شدند. نتايج حاصل از اين مطالعه نشان دادند كه شريان ها به طور محسوسي در راستاي محيطي سخت تر از جهت محوري هستند. همچنين نتايج نشان داد كه استفاده از مدل هاي چند پارامتري هايپرالاستيك كه دربرگيرنده معادلات رفتاري ماده است، مي تواند براي توصيف رياضي رفتار بافت عروق مغزي مفيد باشند. خواص به دست آمده از نمونه ها در اين مقاله يك مرجع مناسب براي مدل سازي عددي، تجزيه و تحليل رفتار عروق مغزي براي حالات سالم و يا بيمار است.

Understanding of mechanical properties of healthy brain arteries is a key element in the development of clinical diagnosis and prevention.For this reason we make biaxial measurements to have appropriate parameters for the underlying material models. To acquire these properties, eight samples were obtained from middle cerebral arteries of human cadavers, whose death were not due to injuries or diseases of cerebral vessels, and tested within twelve hours after resection. The changes of force and deformation until the vessel rupture were recorded. Thereafter, the stress-strain curves were plotted and fitted with a hyperelastic five-parameter Fung model parameters, according to the best fit, were determined. It was found that the arteries were remarkably stiffer in circumferential than in axial direction. It was also found that the use of multi-parameter hyperelastic constitutive models is applicable for mathematical description of behavior of cerebral vessel tissue. The reported material properties can be a proper reference for numerical simulation of cerebral arteries of healthy or diseased intracranial arteries.