利用弹性波测量与贝叶斯建模分析体内皮肤各向异性

体内皮肤表现出粘弹性、超弹性和非线性特征。它在自然构型下处于恒定的非等双轴张力作用中，并由定向胶原纤维增强，从而产生各向异性行为。理解皮肤的复杂力学行为在制药、化妆品和外科手术等多个领域都具有重要意义。然而，目前缺乏表征人体体内皮肤各向异性的高质量数据。现有数据通常局限于有限的人群群体和/或有限的角分辨率。在此，我们利用在皮肤中传播的弹性波，获取了 78 名年龄在 3 至 93 岁之间的志愿者的测量数据。我们使用贝叶斯框架分析了年龄、性别和皮肤张力水平对皮肤各向异性和刚度的影响。首先，我们提出了一种基于角度数据偏心率的新各向异性测量方法，并得出结论，与经典的“各向异性比”相比，这是一种更稳健的测量方法。然后，我们发现体内皮肤各向异性随年龄呈对数增长，而皮肤刚度沿 Langer 线方向呈线性增加。我们还得出结论，性别不会显著影响皮肤各向异性水平，但会影响整体刚度，其中男性的皮肤平均更硬。最后，我们发现皮肤张力显著影响各向异性和刚度测量，这表明弹性波测量在确定体内皮肤张力方面具有广阔的应用前景。与以往研究不同，这些结果利用大量数据集和稳健的现代统计分析，对皮肤各向异性随年龄和性别的变化进行了全面评估。这些数据对外科手术规划以及针对年轻或老年患者采用通用美容外科实践具有重要意义。