La importancia de la precisión de la forma de la sección transversal y la elasticidad no lineal en la modelización numérica de las venas cerebrales bajo carga de tracción
Autores: Fernandes, Fábio A. O.; Silveira, Clara I. C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La lesión cerebral traumática (LCT) es un grave problema de salud global que conduce a discapacidades serias. Un tipo de LCT es el hematoma subdural agudo (HSDA), que ocurre cuando una vena puente se rompe. Se han desarrollado muchos modelos numéricos de estas estructuras, principalmente basados en el método de elementos finitos. Sin embargo, la mayoría se basa en la elasticidad lineal (sin validación) y otros en simplificaciones a nivel geométrico. Un ejemplo de esto último es la suposición de un cilindro regular con un radio constante, o la geometría de la vena adquirida a partir de imágenes médicas. Desafortunadamente, estos no replican las condiciones reales de una prueba de tracción mecánica. En este trabajo, el objetivo principal es evaluar la influencia de la geometría de la vena en su comportamiento mecánico bajo carga de tracción, simulando las condiciones reales de pruebas experimentales. El segundo objetivo es implementar un modelo hiperelástico de las venas puente donde sería posible observar su comportamiento elástico no lineal. Los resultados de los modelos de elementos finitos desarrollados se compararon con datos experimentales disponibles en la literatura y otros modelos. Se pudo concluir que la geometría de la estructura de la vena influye en la curva de tensión-deformación, lo que significa que los especímenes aplanados deben ser modelados al validar modelos constitutivos para venas puente. Además, se ha verificado la implementación de modelos de materiales hiperelásticos, destacando la aplicación potencial de los modelos constitutivos de Marlow y polinómicos reducidos (de cuarto y sexto órdenes).
Descripción
La lesión cerebral traumática (LCT) es un grave problema de salud global que conduce a discapacidades serias. Un tipo de LCT es el hematoma subdural agudo (HSDA), que ocurre cuando una vena puente se rompe. Se han desarrollado muchos modelos numéricos de estas estructuras, principalmente basados en el método de elementos finitos. Sin embargo, la mayoría se basa en la elasticidad lineal (sin validación) y otros en simplificaciones a nivel geométrico. Un ejemplo de esto último es la suposición de un cilindro regular con un radio constante, o la geometría de la vena adquirida a partir de imágenes médicas. Desafortunadamente, estos no replican las condiciones reales de una prueba de tracción mecánica. En este trabajo, el objetivo principal es evaluar la influencia de la geometría de la vena en su comportamiento mecánico bajo carga de tracción, simulando las condiciones reales de pruebas experimentales. El segundo objetivo es implementar un modelo hiperelástico de las venas puente donde sería posible observar su comportamiento elástico no lineal. Los resultados de los modelos de elementos finitos desarrollados se compararon con datos experimentales disponibles en la literatura y otros modelos. Se pudo concluir que la geometría de la estructura de la vena influye en la curva de tensión-deformación, lo que significa que los especímenes aplanados deben ser modelados al validar modelos constitutivos para venas puente. Además, se ha verificado la implementación de modelos de materiales hiperelásticos, destacando la aplicación potencial de los modelos constitutivos de Marlow y polinómicos reducidos (de cuarto y sexto órdenes).