组织工程植入物成熟过程的力学建模：应用于生物混合心脏瓣膜
摘要：组织工程心血管植入物的发展能改善患有心血管疾病的社会大众的生活。再生组织是通过组织成熟的过程来制造的。此外，在人体内部承受负载条件下制造出具有足够机械强度的心血管再生植入物是非常具有挑战性的。因此，具有标准强化材料（例如纺织品或3D打印支架）加固再生组织的生物混合植入物可能是一个有趣的解决方案。理论模型可以对生物混合植入物的特性、设计和优化做出重要贡献。实现这个目标的第一步是开发一个计算模型，用于组织工程植入物的成熟过程。本文重点研究了纺织品加固的组织工程心血管植入物的力学建模。首先，我们提出了一种基于能量的方法来计算成熟过程中的胶原蛋白演化。然后，我们应用结构张量的概念来模拟细胞外基质和纺织品支架的各向异性行为。接下来，将新开发的材料模型嵌入到具有简化积分的特殊固壳有限元公式中。最后，我们使用我们的框架来计算两个结构问题：一个承受压力的壳构造和一个管状心脏瓣膜。结果表明该模型能够预测胶原蛋白在成熟过程中对施加的边界条件的生长响应。因此，我们可以预测植入物的力学响应，如变形和应力。
作者：Mahmoud Sesa, Hagen Holthusen, Lukas Lamm, Christian B"ohm, Tim Brepols, Stefan Jockenh"ovel, Stefanie Reese
论文ID：2307.12439
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2023-07-25