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受损软生物组织愈合统一连续介质模型的热力学框架

计算工程、金融与科学 2021-12-08 v1 医学物理

摘要

软生物组织受损或受伤后能够自我修复并愈合。力学在愈合过程中至关重要,因为受损的细胞外基质(ECM)往往被支持稳态应力的新的未受损 ECM 所替代。计算建模常用于模拟愈合过程。然而,迫切需要一个统一的愈合热力学理论。从连续损伤力学视角看,一些与愈合过程相关的关键参数,例如新生长软组织的体积分数和生长变形,可视为内变量并具有相应的演化方程。本文旨在受连续损伤模型热力学启发,建立这一用于软生物组织愈合的统一框架。所提模型的显著优势在于无需描述愈合过程的 \textit{ad hoc} 方程。因此,该新模型更为简洁,并提供了一种模拟愈合过程的通用方法。给出了三个数值算例以证明所提模型的有效性,其与现有工作吻合良好,包括一个应用于带纤维帽的动脉硬化动脉中球囊血管成形术的算例。

关键词

引用

@article{arxiv.2103.15481,
  title  = {A thermodynamic framework for unified continuum models for the healing of damaged soft biological tissue},
  author = {Di Zuo and Yiqian He and Stéphane Avril and Haitian Yang and Klaus Hackl},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.15481},
  year   = {2021}
}

备注

42 pages, 17 figures, 3 tables, submit to Journal of the Mechanics and Physics of Solids