Для цитирования:
Dol A. V., Gulyaeva A. O., Falkovich A. S., Maystrenko D. N., Generalov M. I., Solovyov A. V., Terin D. V., Lemeshkin M. O. Development and approbation of a mobile test bench for mechanical uniaxial compression testing of biological tissues [Доль А. В., Гуляева А. О., Фалькович А. С., Майстренко Д. Н., Генералов М. И., Соловьёв А. В., Терин Д. В., Лемешкин М. О. Разработка и апробация мобильного стенда для механических испытаний на одноосное сжатие биологических тканей] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2023. Т. 23, вып. 4. С. 472-481. DOI: 10.18500/1816-9791-2023-23-4-472-481, EDN: IWZXSA
Development and approbation of a mobile test bench for mechanical uniaxial compression testing of biological tissues
[Разработка и апробация мобильного стенда для механических испытаний на одноосное сжатие биологических тканей]
Разработаны методика и прототип мобильного испытательного стенда для проведения экспериментов на одноосное сжатие образцов биологических тканей. Стенд состоит из высокоточных весов, электронного штангенциркуля с модифицированными захватами и видеокамеры. С помощью стенда проведена серия экспериментов (в общей сложности 120) по определению модуля Юнга атеросклеротических бляшек и сосудистых стенок, удаленных из организма не позднее нескольких часов. Сформирована база данных механических характеристик бляшек и стенок артерий, максимально приближенных к их реальным прочностным свойствам. Кроме того, были построены регрессионные зависимости, связывающие единицы Хаунсфилда и модули Юнга атеросклеротических бляшек. Методика одноосного сжатия верифицирована на универсальной испытательной машине Instron 3342. Также для демонстрации применимости разработанной методики и стенда для одноосного сжатия твердых тканей проведены эксперименты с 14 образцами губчатой кости крупного рогатого скота.
- Ivanov D. V., Dol A. V., Kuzyk Yu. I. Biomechanical bases of forecasting occurrence of carotid atherosclerosis. Russian Journal of Biomechanics, 2017, vol. 21, iss. 1, pp. 29–40 (in Russian). https://doi.org/10.15593/RZhBiomeh/2017.1.03, EDN: YMFRLF
- Gasser T., Holzapfel G. Modeling plaque fissuring and dissection during balloon angioplasty intervention. Annals of Biomedical Engineering, 2007, vol. 35, pp. 711–723. https://doi.org/10.1007/s10439-007-9258-1
- Cunnane E. M., Mulvihill J. J. E., Barrett H. E., Hennessy M. M., Kavanagh E. G., Walsh M. T. Mechanical properties and composition of carotid and femoral atherosclerotic plaques: A comparative study. Journal of Biomechanics, 2016, vol. 49, iss. 15, pp. 3697–3704. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2016.09.036
- Holzapfel G. A., Schulze-Bauer C. A. J., Stadler M. Mechanics of angioplasty: Wall, balloon and stent. Proceedings of the ASME 2000 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Mechanics in Biology. Orlando, Florida, USA. November 5–10, 2000. pp. 141–156. https://doi.org/10.1115/IMECE2000-1927
- Arrizabalaga J. H., Simmons A. D., Nollert M. U. Fabrication of an economical arduino-based uniaxial tensile tester. Journal of Chemical Education, 2017, vol. 94, iss. 4, pp. 530–533. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.6b00639
- Geasa M. M. Development of an Arduino based universal testing apparatus. Archives of Agriculture Sciences Journal, 2021, vol. 4, iss. 3, pp. 121–130. https://doi.org/10.21608/AASJ.2021.226282
- Bessonov L. V., Golyadkina A. A., Dmitriev P. O., Dol A. V., Zolotov V. S, Ivanov D. V., Kirillova I. V., Kossovich L. Y., Titova Y. I., Ulyanov V. Y., Kharlamov A. V. Constructing the dependence between the Young’s modulus value and the Hounsfield units of spongy tissue of human femoral heads. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics, 2021, vol. 21, iss. 2, pp. 182–193. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2021-21-2-182-193, EDN: SNBJNB
- Ramirez J., Isaza J., Mariaka I., Velez J. Analysis of bone demineralization due to the use of exoprosthesis by comparing Young’s Modulus of the femur in unilateral transfemoral amputees. Prosthetics and Orthotics International, 2011, vol. 35, iss. 4, pp. 459–466. https://doi.org/10.1177/0309364611420478
- Wintermark M., Jawadi S. S., Rapp J. H, Tihan T., Tong E., Glidden D. V., Abedin S., Schaeffer S., Acevedo-Bolton G., Boudignon B., Orwoll B., Pan X., Saloner D. High-resolution CT imaging of carotid artery atherosclerotic plaques. American Journal of Neuroradiology, 2008, vol. 29, iss. 5, pp. 875–882. https://doi.org/10.3174/ajnr.A0950
- Wissing T. B., Van der Heiden K., Serra S. M., Smits A. I. P. M., Bouten C. V. C., Gijsen F. J. H. Tissue-engineered collagenous fibrous cap models to systematically elucidate atherosclerotic plaque rupture. Scientific Reports, 2022, vol. 12, art. 5434. https://doi.org/10.1038/s41598-022-08425-4
- Yanev S., Zhelyazkova-Savova M., Chaldakov G. The fibrous cap: A promising target in the pharmacotherapy of atherosclerosis. Biomedical Reviews, 2019, vol. 30, pp. 136–141. https://doi.org/10.14748/bmr.v30.6394
- Endo K., Yamada S., Todoh M., Takahata M., Iwasaki N., Tadano S. Structural strength of cancellous specimens from bovine femur under cyclic compression. PeerJ, 2016, vol. 4, art. e1562. https://doi.org/10.7717/peerj.1562
- Barrett S. R. H., Sutcliffe M. P. F., Howarth S., Li Z.-Y., Gillard J. H. Experimental measurement of the mechanical properties of carotid atherothrombotic plaque fibrous cap. Journal of Biomechanics, 2009, vol. 42, iss. 11, pp. 1650–1655. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2009.04.025
- Tracqui P., Broisat A., Toczek J., Mesnier N., Ohayon J., Riou L. Mapping elasticity moduli of atherosclerotic plaque in situ via atomic force microscopy. Journal of Structural Biology, 2011, vol. 174, iss. 1, pp. 115–123. https://doi.org/10.1016/j.jsb.2011.01.010
- Matsumoto T., Sugita S., Yaguchi T. Biomechanics of blood vessels: Structure, mechanics, and adaptation. In: Niinomi M., Narushima T., Nakai M. (eds.) Advances in Metallic Biomaterials. Springer Series in Biomaterials Science and Engineering, vol. 3. Springer, Berlin, Heidelberg, 2015, pp. 71–98. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46836-4_4
- Kim Y.-H., Kim J.-E., Ito Y., Shih A. M., Brott B., Anayiotos A. Hemodynamic analysis of a compliant femoral artery bifurcation model using a fluid structure interaction framework. Annals of Biomedical Engineering, 2008, vol. 36, pp. 1753–1763. https://doi.org/10.1007/s10439-008-9558-0
- Barrett H. E., Van der Heiden K., Farrell E., Gijsen F. J. H., Akyildiz A. C. Calcifications in atherosclerotic plaques and impact on plaque biomechanics. Journal of Biomechanics, 2019, vol. 87, pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2019.03.005
- Vahey J. W., Lewis J. L., Vanderby R. Jr. Elastic moduli, yield stress, and ultimate stress of cancellous bone in the canine proximal femur. Journal of Biomechanics, 1987, vol. 20, iss. 1, pp. 29–33. https://doi.org/10.1016/0021-9290(87)90264-8
- 1001 просмотр