初始残余应力对分层主动脉生长及图样生成的影响
组织与器官
2019-06-04 v1 软凝聚态物质
生物物理
摘要
残余应力在大多数生物和人工材料中普遍存在且不可或缺，它维持并优化了许多生物学和功能机制。从无应力初始状态出发的体积生长理论被广泛用于解释生长诱导残余应力的产生与演化及其导致的形状变化，并建模动脉和实体瘤等生长中的生物组织如何依据几何与材料参数发展出图样生成策略。该建模为设计和引导特定组织或器官的适当形态并实现目标生物医学功能提供了有前景的途径。在本文中，我们依托一种修正的、增强的理论，揭示如何从一个已有的、非零的初始残余应力状态出发，获得分层动脉的生长诱导残余应力与图样演化。我们使用实验测定的老年双层人类主动脉残余应力分布，并通过一个量级因子量化其影响。我们的结果表明，初始残余应力对残余应力累积及后续图样演化的影响比几何和材料参数更为显著。此外，我们为差分生长与初始残余应力耦合所驱动的生长诱导图样提供了本质解释。最后，我们表明初始残余应力是一种易于调控组织生长诱导图样生成的手段，从而可能为生物医学工程提供有前景的启示。
引用
@article{arxiv.1906.00871,
title = {Influence of Initial Residual Stress on Growth and Pattern Creation for a Layered Aorta},
author = {Yangkun Du and Chaofeng Lü and Michel Destrade and Weiqiu Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.00871},
year = {2019}
}