Экспериментальное исследование ePTFE-трансплантата: двухосное растяжение, протокол тестирования, микроскопия

Моделирование механического поведения ePTFE-трансплантатов важно для совершенствования хирургического планирования и повышения эффективности лечения в кардио- и сердечно-сосудистой хирургии. Несмотря на широкую клиническую применимость из-за биосовместимости и долговечности, понимание механических свойств этого материала по-прежнему недостаточно полно. Часто исследователи опираются на ограниченные одноосные или двухосные эксперименты, не позволяющие полностью охарактеризовать анизотропные и нелинейные аспекты деформации. В данном исследовании применяется и проанализирован двухосный испытательный протокол с широким диапазоном деформаций, разработанный для мягких тканей. Многочисленные варианты нагружения, дополненные микроструктурными данными, полученными с помощью сканирующей электронной микроскопии, позволяют сформировать более полное экспериментальное описание материала. Результаты двухосного нагружения со сложным испытательным протоколом свидетельствуют о выраженной нелинейности и направленной зависимости напряженно-деформированного отклика ePTFE-трансплантата, связанной с его микроструктурой. Полученные данные включают семь различных нагружений и сочетаются в 127 неповторяющихся комбинациях для дальнейшей идентификации параметров четырех гиперупругих определяющих соотношений, том числе структурно-мотивированных. Показано, что выбор протокола испытаний влияет на точность аппроксимации деформационного поведения трансплантата, а учет структурных особенностей материала способствует более адекватному описанию механики. Набор экспериментальных данных, включающий кривые с учетом гистерезиса и без него, а также визуализацию микроструктуры, доступен в открытом доступе. Результаты позволяют рекомендовать использование комплексных двухосных испытательных протоколов для дальнейших исследований ePTFE-трансплантатов и разработки более релевантных определяющих соотношений, учитывающих как гиперупругие, так и вязкоупругие особенности трансплантата.