Двухосные испытания и микроструктура эпоксиобработанного ксеноперикарда крупного рогатого скота
Автор: Овсепьян А.Л., Диц Д.Д., Разаманов А.Н.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 т.30, 2026 года.
Бесплатный доступ
Цель работы – экспериментально охарактеризовать микроструктуру и механические свойства ксеноперикардиальной заплатки «Неокор», модифицированной диглицидиловым эфиром этиленгликоля, и построить гиперупругое определяющее соотношение для задач конечно-элементного моделирования механического поведения заплатки. Образцы перикарда крупного рогатого скота (n = 7) исследовали методом малоуглового светорассеяния (SALS) для оценки распределения ориентаций коллагеновых волокон. Механические свойства определяли в плоском двухосном растяжении на оригинальной испытательной машине. Проводилась серия протоколов с различными соотношениями растяжений по осям образца, регистрировались кривые «напряжение – растяжение» по двум направлениям. По совокупности данных SALS и двухосных испытаний идентифицировали параметры анизотропной гиперупругой модели Гассера – Огдена – Хольцапфеля, оценивая межобразцовую вариабельность и возможность применения единого набора параметров. Двухосные эксперименты подтвердили нелинейный, анизотропный характер деформирования. Модель с одним семейством волокон и фиксированной дисперсией удовлетворительно описывает экспериментальные данные для всех протоколов: среднеквадратическая ошибка не превышает 5–10 % от максимального уровня напряжений, а усредненный набор параметров воспроизводит поведение всех образцов партии. Полученные микроструктурные и механические характеристики, а также идентифицированное определяющее соотношение могут использоваться при численном моделировании взаимодействия ксеноперикардиальных заплат «Неокор» с нативными тканями сосудистой и внутрисердечной реконструкции и служить основой для обоснованного выбора материала и ориентации заплат.
Двухосное тестирование, экспериментальный протокол, ксеноперикард, SALS, гиперупругие определяющие соотношения, биоматериалы
Короткий адрес: https://sciup.org/146283272
IDR: 146283272 | УДК: 531/534: [57+61] | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2026.1.01
Biaxial testing and microstructure of epoxy-treated bovine xenopericardium
Aim of the study was to experimentally characterize the microstructure and mechanical properties of the bovine xenopericardial patch “Neokor” modified with ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE), and to develop a hyperelastic constitutive model for finite-element (FE) simulations of the patch mechanical response. Bovine pericardium specimens (n = 7) were analyzed using small-angle light scattering (SALS) to quantify the distribution of collagen fiber orientations. Mechanical behavior was assessed under planar biaxial tension using a custom-built biaxial testing device. A series of loading protocols with different principal stretch ratios along the specimen axes was performed, and stress–stretch responses were recorded in two orthogonal directions. Combining SALS and biaxial data, parameters of an anisotropic hyperelastic Gasser–Ogden–Holzapfel (GOH) model were identified, with particular emphasis on inter-specimen variability and the feasibility of using a single parameter set across the batch. Planar biaxial testing confirmed a nonlinear and anisotropic deformation response. A single-fiber-family model with fixed fiber dispersion provided an adequate description of the experimental data for all loading protocols: the root-mean-square error did not exceed 5–10% of the maximum stress level, and the averaged parameter set reproduced the behavior of all specimens in the batch. The resulting microstructural and mechanical characteristics, together with the identified constitutive relation, can be used in computational modeling of interactions between “Neokor” xenopericardial patches and native tissues in vascular and intracardiac reconstruction, and may serve as a basis for rational selection of patch material and orientation.
