Расчет деформационных моделей мочевого пузыря

Представлены деформационные модели мочевого пузыря человека на основе известных эмпирических данных. Рассматривали данные механических испытаний образцов стенки мочевого пузыря, полученные путем одноосного растяжения аутопсийного и хирургического материала. Вычисления производили с помощью системы компьютерной алгебры Mathcad 15.0 и пакета программ ANSYS 2022 R2. Степень совпадения полученных в процессе моделирования результатов с опытными данными оценивали с помощью параметров описательной статистики: стандартного отклонения SD, максимальной абсолютной ошибки Δ, приведенной погрешности (относительной ошибки) δmax и коэффициента корреляции R. Применяли формальные модели аппроксимации линейную, билинейную, трилинейную и экспоненциальную, а также гиперупругие деформационные модели неогуковскую (Neo–Hookean), Муни – Ривлина (Mooney – Rivlin), Огдена (Ogden), полиномиальную (polynomial), Йео (Yeoh) и Веронда – Вестманн (Veronda – Vestmann). Среди первых наилучшую точность моделирования стенки мочевого пузыря показала трилинейная модель (SD = 0,012 МПа, R = 0,9947), у гиперупругих – Веронда – Вестманн (SD = 0,0014 МПа, R = 0,9999) и полиномиальная (SD = 0,0015 МПа, R = 0,9999) модели. Тем не менее установлено, что по дополнительным показателям для описания механических свойств стенки мочевого пузыря лучше всего подходит модель Огдена. Модуль Юнга мочевого пузыря человека в линейной модели в направлении от основания к верхушке установлен равным E = 0,47 МПа, в поперечном направлении – 0,214 МПа, коэффициент упругой анизотропии – 2,19. При использовании гиперупругих моделей – в среднем 0,53 МПа, 0,22 МПа и 2,41, соответственно. Полученные результаты могут быть полезны как при разработке методик восстановления структуры мочевого пузыря с помощью искусственных материалов и тканевой инженерии, так и для лучшего понимания биомеханики мочевыделительной системы.