Нелинейные упругие свойства поверхностных тканей тела человека, наблюдаемые методом вдавливания индентора

Для характеризации биологических тканей широко применяются различные модификации метода вдавливания индентора. Непосредственно измеряемыми величинами являются жесткость, наблюдаемая при фиксированной силе давления или при фиксированной глубине вдавливания, кривая сила -вдавливание либо кривая деформация - время, наблюдаемая при ступенчатом задании фиксированной нагрузки. Подобные измерения используются для оценки упругих свойств тканей в различных условиях и позволяют получить ряд интересных результатов. Так, установлено, что эти свойства являются весьма информативным показателем хода регенерации мышечной ткани после пересадки, что они отражают динамику силовых показателей мышц при воздействии на организм человека невесомости, развитие утомления мышц и др. Нелинейный характер деформирования биологических тканей индентором существенно усложняет их характеризацию, так как делает невозможным определение единого объективного количественного параметра, определяющего их свойства. Так, например, жесткость, определяемая при фиксированных условиях, оказывается высокочувствительной к выбору этих условий. Целью работы являлось изучение возможностей определения набора объективных характеристик нелинейных упругих свойств биотканей в экспериментах по вдавливанию в них цилиндрического индентора с плоским основанием. В экспериментах на тканях бицепса и предплечья человека показана возможность преобразования регистрируемых кривых сила - вдавливание в кривые номинальное напряжение -номинальная деформация, слабо зависящие от диаметра использованного индентора. Аппроксимация этих кривых позволяет определить набор линейных и нелинейных модулей упругости тканей. Найдены модули упругости тканей предплечья в расслабленном состоянии, в напряженном состоянии и в состоянии модельного отека. Обнаружена более высокая чувствительность нелинейных модулей к состоянию тканей и показана возможность различения состояний ткани по набору ее модулей упругости.