بررسی رفتار مکانیکی سرخ رگ های انسانی در تغییر شکل های بزرگ بر اساس تئوری الاستیسیته غیرخطی

رفتار مکانیکی سلول ها و بافت های زنده غیرخطی بوده و تغییر شکل های آن ها بزرگ است. به کارگیری یک مدل مکانیکی مناسب که بتواند این رفتار را پیش بینی کند، قدم مهمی در پیش گیری و درمان بیماری های مختلف و ساخت بافت های مصنوعی محسوب می شود. در این مقاله با استفاده از تئوری الاستیسیته غیرخطی و مدل غیرخطی مونی-ریولین به تحلیل مکانیکی سرخ رگهای انسانی تحت فشار داخلی و کشش محوری پرداخته شده است. در ابتدا با استفاده از نتایج تحقیق تجربی انجام شده در تست تنش دومحوره، ثوابت الاستیک ماده برای سرخ رگ ها محاسبه شده اند. برای مدلسازی، سرخ رگ به صورت یک استوانه جدار ضخیم بلند، همگن و همسانگرد در نظر گرفته شده است. توزیع تنش های شعاعی و محیطی بر اساس فشار کمینه و بیشینه خون محاسبه گردیده است. تغییرات قطر سرخ رگ تحت اثر فشار داخلی محاسبه شده است که در مقایسه با نتایج تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. نمودار های توزیع تنش بر حسب شعاع رسم شده است و بیانگر این موضوع است که لایه های داخلی سرخ رگ ها نسبت به لایه های خارجی، سهم بسیار بیشتری در تحمل تنش ها دارند. هم چنین محاسبه ثوابت الاستیک برای سرخ رگ های افراد در سنین مختلف نشان می دهد که با افزایش سن، سرخ رگ ها سخت تر شده و قابلیت انعطاف پذیری آن ها کاهش می یابد.